专利名称：高热流密度器件废热发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高热流密度器件废热发电装置。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，电子设备越来越向微型化和小型化发展，而电子器件运行时会产生大量的热量，当电子器件尺寸较小时将会导致单位面积产生大量的热量，如果这些热量不及时带走，电子器件将不能正常工作。因此各种各样的散热装置应运而生。但是这些散热装置都是将废热直接散失到空气中，白白浪费了大量的能量且增加了环境的散热量。高热流密度器件所产生的废热具有能流密度高、散热量大的特点，如果能够在不降低电子器件运行效率的同时合理利用这部分热量具有很重要的意义。
半导体温差发电技术是利用西伯克效应、帕尔帖效应和汤姆逊效应将热能直接转换为电能的技术。只要在半导体温差发电模块上存在温差即可产生电能。若能使组件两面保持温差60°C，则可产生3.5V、3A-5A的电能。温差发电是一种新型的发电方式，具有清洁、无噪音、无有害物质排放、高效、寿命长、可靠、稳定等一系列优点，专利CN101814870B就将其很好得运用到了太阳能温差发电系统中。热管技术是利用工质的相变特性，在无需外加动力、极小的温差下实现热量小截面远距离传输的技术。其具有高速的热传导效果、重量轻且构造简单、温度分布平均，可作均温或等温动作、热传输量大。热传送距离长、没有主动元件，本身并不耗电、没有热传方向的限制，蒸发端及凝结端可以互换、容易加工、耐用、寿命长、可靠，易存放保管等优点。针对高热流密度废热的回收利用，结合半导体温差发电技术和热管散热技术，采用高热流密度器件的废热作为热源，实现热电转换，在排除废热的同时实现部分利用，对我国节能减排事业将起到积极的推动作用。
发明内容
针对现有高热流密度器件散热和废热利用方法，本发明利用热管和半导体温差发电技术提供一种高热流密度器件废热发电装置。它是将高热流密度器件所产生的废热通过均热板后施加在半导体温差发电模块上产生电能，同时，流过半导体温差发电片的余热利用热管技术将热量排走。本发明的技术方案如下本高热流密度器件废热发电装置由高热流密度发热器件、均热板、温差发电模块、热管散热器和蓄电池等组成，高热流密度发热器件设置在均热板的下面且和均热板紧密接触，温差发电模块安装在均热板的上部，热管散热器蒸发端与温差发电模块紧密相连，热管冷凝端设置在环境中，并且采用肋片强化换热。本发明在高热流密度发热器件废热排出的同时，利用导热效应将其加载在半导体温差发电模块上，使之产生持续不断的电能并通过蓄电池存储。所述高热流密度发热器件为废热发生装置，包括但不限于以下装置电子器件、大功率激光器、高温窑炉、大功率LED灯等发热器件。
所述均热板为高导热铜板或内含高导热液体的导热板。所述温差发电模块中的半导体温差发电芯片采用经过区熔法制备的P型和N型高强度碲化铋热电材料。其由多对P-N结组成，并用陶瓷片在两端与均热板和热管耦合。所述热管为一系列的单个平行热管所组合而成，其结构形式为毛细热管、重力热管、脉动热管等，并且在热管的冷凝端装有散热片。所述蓄电池为电能存储装置，其连接于温差发电片输出端。本发明相对于现有的技术的有益效果是(I)在先前废热排放的同时还可以产生持续的电能，是一种理想的散热和发电装置。(2)当半导体发电模块热阻固定时，其两端的温差和热流密度成正比，而本装置应用在高热流密度废热回收场合，可以保证半导体发电模块两侧的温差。(3)本发明提供了一种适用于高热流密度发热场合，结构简单的废热回收
>j-U ρ α装直。
图I是一种高热流密度器件废热发电装置结构示意图，图2是一种高热流密度器件废热发电装置俯视图。
具体实施例方式结合附图通过具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参见图I，本发明高热流密度器件废热发电装置，包括高热流密度发热器件(I )、均热板(2)、温差发电模块(3)、热管散热器(4)和蓄电池(5)，其中高热流密度发热器件(I)设置在均热板(2)的下面且和均热板(2)紧密接触，所述温差发电模块(3)安装在均热板(2)的上部，所述热管散热器(4)的蒸发端与温差发电模块(3)紧密相连，热管散热器(4)冷凝端设置在环境中，并且采用肋片强化换热，图2为该装置俯视图，热管散热器平行布置在温差发电片表面，根据散热量的大小计算热管散热器的数量。应用实例I :当高热流密度器件(I)在运行过程中产生废热时，其热量将会加载到匀热板(2)上，匀热板(2)利用导热效应将热量均匀作用在半导体温差发电模块(3)上，由于半导体温差发电模块(3)的热阻作用，此时其将会产生电能，流过半导体温差发电模块(3)的废热通过热管散热器(5)的蒸发端、冷凝端后排到空气中实现废热排放的功能,而半导体温差发电模块产生的电能将存储在蓄电池中可以用来提供热管冷凝端的风扇运动所需动力。应用实例2 :当高热流密度器件(I)在运行过程中产生废热时，其热量将会加载到匀热板(2)上，匀热板(2)利用导热效应将热量均匀作用在半导体温差发电模块(3)上，由于半导体温差发电模块(3)的热阻作用，此时其将会产生电能，流过半导体温差发电模块
(3)的废热通过热管散热器(5)的蒸发端、冷凝端后排到空气中实现废热排放的功能,而半导体温差发电模块产生的电能经过存储后可用于LED灯的照明电能，为高热流密度器件工作场所提供照明。
权利要求
1.一种高热流密度器件废热发电装置由高热流密度发热器件(I)、均热板(2)、温差发电模块(3)、热管散热器(4)和蓄电池(5)等组成。高热流密度发热器件(I)设置在均热板(2)的下面且和均热板(2)紧密接触，温差发电模块(3)安装在均热板(2)的上部，热管散热器(4)蒸发端与温差发电模块(3)紧密相连，热管冷凝端设置在环境中，并且采用肋片方式强化换热。
2.根据权利要求I所述高热流密度发热器件(I)为废热发生装置，包括但不限于以下装置电子器件、大功率激光器、高温窑炉、大功率LED灯等发热器件。
3.根据权利要求I所述均热板(2)其特征在于为高导热铜板、铝板或内含高导热液体的导热板。
4.根据权利要求I所述温差发电模块(3)其特征在于温差发电芯片采用经过区熔法制备的多对P型和N型高强度碲化铋热电材料。
5.根据权利要求I所述热管散热器(4)为一系列的单个平行热管所组合而成，热管结构形式包含但不限于毛细热管、重力热管、脉动热管，在热管的冷凝端装有强化换热肋片。
6.根据权利要求I所述蓄电池(5)为电能存储装置，其连接于温差发电片输出端。
全文摘要
本发明涉及一种高热流密度器件废热发电装置，包括高热流密度发热器件1、均热板2、温差发电模块3、热管散热器4和蓄电池5，其中高热流密度发热器件1设置在均热板2的下面且和均热板2紧密接触；所述温差发电模块3安装在均热板2的上部；所述热管散热器4的蒸发端与温差发电模块3紧密相连，热管散热器4冷凝端设置在环境中，并且采用肋片方式强化换热。本发明结构简单，无运动部件，可用于电子器件等高热流密度器件废热回收场合。
文档编号H02N11/00GK102931884SQ20121049435
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者刘 东, 韩如冰, 崔勇利, 蒋斌, 张孝东 申请人:西南科技大学