一种对发热体降温并回收发热体能源的方法
【专利摘要】本发明涉及一种对发热体降温并回收发热体能源的方法。本发明使用安装在发热体表面的热电材料或热电器件作为工作物质，利用发热体与环境的温差发电作功，通过卡诺循环，从发热体吸热，向周围环境放热，连接电压稳压模块对电源充电，达到降低发热体温度并回收发热体能源的目的。不仅不需要消耗电能对发热体进行主动降温，而且在降温过程把热能转变成电能对电源充电，对能量进行回收。
【专利说明】一种对发热体降温并回收发热体能源的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子【技术领域】，更具体地，涉及一种利用电子技术对发热体降温并回收发热体能源的方法。
【背景技术】
[0002]目前对计算机等电子设备的发热芯片主要采用散热片散热、风扇降温、水冷降温、半导体制冷元件降温等方法进行降温，散热片散热需要的空间大，效率低，其它的降温方法则需要消耗电能，不适用于手机、平板电脑等便携式电子设备发热芯片的降温，因为会降低电池续航能力。
[0003]手机、平板电脑等便携式电子设备体积小，发热芯片主要靠机壳进行散热，这是一种被动降温的形式，散热效率低，芯片的发热不但使运行速度下降，也降低了电池的续航能力，故研发一种对发热体降温并回收发热体能源的方法具有重要的实用价值。
【发明内容】
[0004]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，可以用于手机、平板电脑等便携式电子设备发热芯片的降温，并利用芯片的热能对电源进行充电，对能源进行回收。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，使用安装在发热体表面的热电材料或热电器件作为工作物质，利用发热体与环境的温差发电作功，通过卡诺循环，从发热体吸热，向周围环境放热，连接电压稳压模块对电源充电，达到降低发热体温度并回收发热体能源的目的。
[0006]所述的发热体的温度高于周围环境的温度；所述的工作物质是热电材料或热电器件，即能把热能直接转换成电能的材料或能把热能直接转换成电能的器件；所述的安装在发热体表面的热电材料或热电器件，可以沿发热体的面法线向外安装，也可以沿发热体表面向外安装；所述的电压稳压模块可以是升压模块，也可以是降压模块，目的是可以对电源进行充电；所述的电源是可充电电池，也可以是储能电容；所述的电源是发热体发热的电源，也可以是储能用的电源；所述的方法可以用于手机、平板电脑等便携式电子设备发热芯片的降温，并把芯片的热能转变成电能对电源进行充电。
[0007]卡诺循环是在两个温度恒定的热源(一个温度为T1高温热源，一个温度为T2的低温热源)之间工作的循环过程。理想的卡诺循环的效率与工作物质无关，工作物质从高温热源吸热Q1，向低温热源放热Q2，Q1/Q2=T1/T2，工作物质作功W= Ql-Q2= Q1 (1- T2/T1)。所以，工作物质作功越大，需要从高温热源吸收的热量越多。
[0008]目前手机、平板电脑等便携式电子设备体积小，发热芯片主要靠机壳进行散热，这是一种被动降温的形式，散热效率低，芯片的发热不但使运行速度下降，也降低了电池的续航能力。本发明提供一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，使用安装在发热体表面的热电材料或热电器件作为工作物质，利用发热体与环境的温差发电作功，通过卡诺循环，从发热体吸热，向周围环境放热，连接电压稳压模块对电源充电，达到降低发热体温度并回收发热体能源的目的。本发明可以用于手机、平板电脑等便携式电子设备发热芯片的降温，并把芯片的热能转变成电能对电源进行充电。
[0009]与现有技术相比，有益效果是:本发明不仅不需要消耗电能对发热体进行主动降温，而且在降温过程把热能转变成电能对电池充电，对能量进行回收，有效延长电池的续航时间，热电材料或热电器件作功越大，从发热体吸收的热量越多。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图1，其中热电材料或热电器件沿发热体的面法线向外安装。
[0011]图2是本发明的结构示意图2，其中热电材料或热电器件沿发热体表面向外安装。
[0012]图3是本发明实施例的结构示意图。
[0013]图4是本发明实施例中发热体全功率(100%)工作时温度随时间的变化曲线，其中曲线(a)和曲线(b)对应的热电回路总电阻分别为6.3W和9.0W。
[0014]图5是本发明实施例中发热体恒温75.0° C时加热功率百分比随时间的变化曲线，其中曲线(a)和曲线(b)对应的热电回路总电阻分别为6.3W和9.0W。
【具体实施方式】
[0015]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0016]如图1和图2所示，为本发明的结构示意图，包括有发热体1，热电材料或热电器件的高温端2，热电材料或热电器件3，热电材料或热电器件的低温端4，电压稳压模块5，电源6，当热电材料或热电器件的高温端2与发热体1接触，热电材料或热电器件的低温端4与环境接触时，热电材料或热电器件3输出正向电压。
[0017]使用安装在发热体表面的热电材料或热电器3件作为工作物质，利用发热体与环境的温差发电作功，通过卡诺循环，热电材料或热电器件的高温端2从发热体吸热，热电材料或热电器件的低温端4向周围环境放热，连接的电压稳压模块5对电源6进行充电，达到降低发热体温度并回收发热体能源的目的。不仅不需要消耗电能对发热体进行主动降温，而且在降温过程把热能转变成电能对电池充电，对能量进行回收，有效延长电池的续航时间。
[0018]实施例1
下面通过实验来说明本发明对发热体进行主动降温，并对能量进行回收的测量结果，以验证本发明具有不需要消耗电能对发热体进行主动降温，在降温过程把热能转变成电能对电池充电，对能量进行回收，热电材料或热电器件作功越大，从发热体吸收的热量越多的优点:
如图3所示，为本发明实施例的结构示意图，包括有发热体1，热电器件的高温端2，热电器件3,热电器件的低温端4,电压稳压模块5,充电电池6,恒温水浴槽7,密封胶膜8，热电偶9，智能控温器10，220伏交流电源11，计算机12，其中电压稳压模块5为直流(0.9V-5V)-直流USB升压模块。
[0019]为了准确测量本发明的降温效果，对比图1和图2中本发明的结构示意图，图3中本发明实施例的结构示意图增加了恒温水浴槽7，密封胶膜8，热电偶9，智能控温器10，220伏交流电源11和计算机12 ;其中恒温水浴槽7在本实施例中设定恒温温度为0.0° C，以保持环境温度的稳定；密封胶膜8把发热体1，热电器件的高温端2，热电器件3，热电器件的低温端4和热电偶9密封并浸泡在恒温水浴槽7中，以保证电气绝缘；热电偶9为双绞线的铜-康铜热电偶，以排除电磁信号波动的影响；220伏交流电源11通过热电偶9和智能控温器10对发热体1进行控温，发热体1的温度和发热功率百分比由智能控温器10测量并输入到计算机12 ;发热体1全功率(100%)工作时是20W ;热电器件3是2片型号为TEP1-142T300的热电发电片串联，当热电器件的高温端2与发热体1接触，热电器件的低温端4通过密封胶膜8密封浸泡在恒温水浴槽7时，热电器件3输出正向电压。
[0020]通过智能控温器10使发热体1全功率(100%)工作并测量发热体1的温度。在测量过程中，首先热电回路开路约10分钟，热电器件3不作功；然后热电回路闭合约10分钟，热电器件3作功，测量热电回路的电流；再使热电回路开路约10分钟，热电器件3不作功；得到的发热体1的温度随时间变化曲线如图4所示，可以看出，热电器件3作功时，发热体1的温度明显下降。
[0021]图4为本发明实施例中发热体1全功率(100%)工作时温度随时间的变化曲线，其中曲线(a)和曲线(b)对应的热电回路总电阻分别为6.3W和9.0W。从图4中可以看出，热电器件3作功，热电回路总电阻为6.3W时，热电回路电流为0.53A，热电器件3作功1.8W,发热体1的温度由83.9° C下降到79.3° C，下降了 4.6° C ;热电器件3作功，热电回路总电阻为9.0W时，热电回路电流为0.38A，热电器件3作功1.3W，发热体1的温度由84.1° C下降到80.4° C，下降了 3.7° C。所以，热电器件3作功越大，发热体1的温度下降越多。
[0022]实施例2
实施例2采用本发明实施例1中的结构示意图(如图3所示)，只是改变了智能控温器10对发热体1的控温方式。
[0023]通过智能控温器10使发热体1恒温在75.0° C，并测量智能控温器10输出到发热体1的加热功率百分比。在测量过程中，首先热电回路开路约10分钟，热电器件3不作功；然后热电回路闭合约10分钟，热电器件3作功，测量热电回路的电流；再使热电回路开路约10分钟，热电器件3不作功；得到的发热体恒温75.0° C时加热功率百分比随时间的变化曲线如图5所示，可以看出，热电器件3作功时，智能控温器10输出到发热体1的加热功率百分比明显上升。
[0024]图5为本发明实施例中发热体恒温75.0° C时加热功率百分比随时间的变化曲线，其中曲线(a)和曲线(b)对应的热电回路总电阻分别为6.3W和9.0W。从图5中可以看出，热电器件3作功，热电回路总电阻为6.3W时，热电回路电流为0.50A，热电器件3作功1.6W，为了使发热体恒温75.0° C，智能控温器10输出到发热体1的加热功率百分比由58.4%上升到74.5%，上升了 16.1%，以补充热量的流失，故热电器件3作功1.6W时，从发热体1吸收的热量近似为20Γ 16.1%=3.2W ;热电器件3作功，热电回路总电阻为9.0W时，热电回路电流为0.35A，热电器件3作功1.1W，为了使发热体恒温75.0° C，智能控温器10输出到发热体1的加热功率百分比由58.4%上升到69.2%，上升了 10.8%，热电器件3作功1.1ff,从发热体1吸收的热量近似为20Γ 10.8%=2.2W。所以，热电器件3作功越大，从发热体1吸收的热量越多。
[0025]通过以上2个实施例可以看出，本发明中热电材料或热电器件3作功越大，发热体1的温度下降越多，从发热体1吸收的热量越多，不仅不需要消耗电能对发热体进行主动降温，而且在降温过程把热能转变成电能对电池充电，对能量进行回收。
[0026]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于，使用安装在发热体表面的热电材料或热电器件作为工作物质，利用发热体与环境的温差发电作功，通过卡诺循环，从发热体吸热，向周围环境放热，连接电压稳压模块对电源充电，达到降低发热体温度并回收发热体能源的目的。
2.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:所述的发热体的温度高于周围环境的温度。
3.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:所述的工作物质是热电材料或热电器件，即能把热能直接转换成电能的材料或能把热能直接转换成电能的器件。
4.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:所述的安装在发热体表面的热电材料或热电器件，沿发热体的面法线向外安装，或沿发热体表面向外安装。
5.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:所述的电压稳压模块是升压模块，或是降压模块，目的是可以对电源进行充电。
6.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:所述的电源是可充电电池，或是储能电容。
7.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:所述的电源是使发热体发热的电源，或是储能用的电源。
8.根据权利要求1所述的一种对发热体降温并回收发热体能源的方法，其特征在于:可以用于手机、平板电脑便携式电子设备发热芯片的降温，并把芯片的热能转变成电能对电源进行充电。
【文档编号】H02N11/00GK104410141SQ201410722166
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】林国淙, 丁喜冬 申请人:中山大学