異質(zhì)電熱效應(yīng)熱傳遞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明總體上描述了用于電熱效應(yīng)熱傳遞裝置、方法和系統(tǒng)的技術(shù)，該技術(shù)可以利用向與熱分布層聯(lián)接的相鄰熱傳遞疊層協(xié)調(diào)施加異相電信號(hào)而有效地從熱源傳遞和分布熱能。一些電熱效應(yīng)熱傳遞疊層可以包括電熱效應(yīng)材料和熱整流材料的交替層。異相電信號(hào)產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)將一個(gè)熱傳遞疊層的電熱效應(yīng)材料偏壓向熱相從而發(fā)出熱能，同時(shí)將相鄰熱傳遞疊層的電熱效應(yīng)材料偏壓向冷相從而吸收熱能。熱分布層允許熱能從處于熱相的材料分布到處于冷相的相鄰疊層的材料而不是回流到熱源。
【專利說明】異質(zhì)電熱效應(yīng)熱傳遞
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)與2010 年 6 月 18 日提交的名稱為 “Electrocaloric Effect Materialsand Thermal Diodes (電熱效應(yīng)材料和熱二極管)”的共同未決申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US2010/039200、2010 年 12 月 17 日提交的名稱為 “Electrocaloric Effect Materialsand Thermal Diodes (電熱效應(yīng)材料和熱二極管)”的對(duì)應(yīng)美國國家階段申請(qǐng)的申請(qǐng)序列號(hào)12/999，684 和 2011 年 9 月 21 日提交的名稱為 “Electrocaloric Effect Heat TransferDevice Dimensional Stress Control (電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的尺寸應(yīng)力控制)”的共同未決申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US11/52569相關(guān)，這里通過參考將上述每個(gè)申請(qǐng)整體結(jié)合在本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]除非這里另有說明，在該部分中描述的材料不是該申請(qǐng)中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且也未被允許通過包含在該部分中而成為現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]電熱效應(yīng)材料是當(dāng)經(jīng)受施加電壓時(shí)能夠經(jīng)歷溫度變化的材料。在去除所施加的電壓時(shí)這種溫度變化能夠被逆轉(zhuǎn)。通過在物理上將電熱效應(yīng)材料聯(lián)接至熱源和從熱源分離，能夠在一個(gè)方向上比在另一個(gè)方向上更大數(shù)量地動(dòng)態(tài)傳遞熱能。所描述的原理可以應(yīng)用于熱傳遞裝置，可以利用這種熱傳遞裝置將熱能從熱源傳遞走。
[0005]本公開認(rèn)識(shí)到，利用電熱效應(yīng)材料的熱傳遞裝置可能經(jīng)受各種性能低效率。具體地說，盡管在施加電信號(hào)或電壓時(shí)電熱效應(yīng)材料可以吸收熱能，但是當(dāng)電壓被去除時(shí)這種效應(yīng)逆轉(zhuǎn)?？梢允褂脽嵴鞑牧蟻碜柚篃崮軓南噜彽碾姛嵝?yīng)材料沿朝向被冷卻的源的方向回流，然而，在其中不向接近熱源的電熱效應(yīng)材料施加電壓的周期過程中，熱能可能被熱源再次吸收，或者至少?zèng)]有有效地從熱源消散。結(jié)果，利用傳統(tǒng)電熱效應(yīng)材料的熱傳遞裝置可能在從熱源移除熱能方面無法高效地操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開總體了描述了用于電熱效應(yīng)熱傳遞裝置和方法的技術(shù)，該技術(shù)可以有效地增加電熱效應(yīng)材料熱傳遞裝置的操作效率。根據(jù)一些示例實(shí)施方式，熱傳遞裝置可以包括多個(gè)彼此相鄰定位的熱傳遞疊層。每個(gè)熱傳遞疊層均可以包括電熱效應(yīng)材料和以與該電熱效應(yīng)材料熱接觸的方式布置的熱整流材料。熱分布層可以定位在所述熱傳遞疊層和熱源之間，從而使得該熱分布層能夠與每個(gè)熱傳遞疊層的第一層和熱源進(jìn)行熱接觸。所述熱分布層可以被構(gòu)造成將熱能從所述熱源傳遞至所述熱傳遞疊層以及在相鄰熱傳遞疊層之間傳遞熱能。
[0007]本公開還總體上描述了可以用來從熱源傳遞熱能的方法。一些示例方法可以包括響應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)橫跨第一子集熱傳遞疊層施加電場(chǎng)。在該電場(chǎng)的施加過程中，可以通過位于所述熱源和所述熱傳遞疊層之間的熱分布層將熱能從所述熱源傳遞到所述第一子集熱傳遞疊層中。在施加了第一電場(chǎng)之后，可以響應(yīng)于第二時(shí)鐘橫跨第二子集熱傳遞疊層施加第二電場(chǎng)。在第二電場(chǎng)的施加過程中，可以通過所述熱分布層將熱能傳遞到所述第二子集熱傳遞疊層中。
[0008]本公開總體上還描述了熱傳遞系統(tǒng)。根據(jù)一些示例實(shí)施方式，熱傳遞系統(tǒng)可以包括以具有兩個(gè)或更多個(gè)子集熱傳遞疊層的陣列布置的多個(gè)熱傳遞疊層。所述第一子集可以被構(gòu)造成在響應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)施加電場(chǎng)的情況下操作，而所述第二子集可以被構(gòu)造成在響應(yīng)于相對(duì)于所述第一時(shí)鐘信號(hào)基本異相的第二時(shí)鐘信號(hào)施加第二電場(chǎng)的情況下操作。每個(gè)熱傳遞疊層可以包括電熱效應(yīng)材料、適合于施加合適電場(chǎng)的電極和布置成與電熱效應(yīng)材料熱接觸的熱整流材料。熱分布層可以被熱聯(lián)接至所述熱傳遞疊層并且可以被構(gòu)造成熱聯(lián)接至熱源以有效地將熱能從所述熱源傳遞到所述熱傳遞疊層。
[0009]上述概括僅僅是例示性的，并且絕不是為了進(jìn)行限制。除了以上描述的圖示方面、實(shí)施方式和特征之外，通過參考附圖和如下詳細(xì)描述，另外的方面、實(shí)施方式和特征也將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]從結(jié)合附圖給出的如下說明和所附權(quán)利要求，該公開的上述和其他特征將變得更完全清楚。認(rèn)識(shí)到這些附圖僅僅描繪了根據(jù)所述公開的若干個(gè)實(shí)施方式并且因此不能認(rèn)為這些附圖是本公開的范圍的限制，將通過使用附圖以附加的特別性和細(xì)節(jié)來描述該公開，在附圖中:
[0011]圖1是示出了利用電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)的示例的功能框圖，該電熱效應(yīng)熱傳遞裝置具有多個(gè)熱傳遞疊層和熱分布層；
[0012]圖2是電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)的示例熱傳遞疊層的立體圖；
[0013]圖3是示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的側(cè)視圖，示出了向與熱源直接接觸的相鄰熱傳遞疊層施加同相電場(chǎng)的熱相過程中的熱能傳遞路徑；
[0014]圖4是示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的側(cè)視圖，示出了向經(jīng)由熱分布層與熱源接觸的相鄰熱傳遞疊層施加反相電場(chǎng)的過程中的熱能傳遞路徑；
[0015]圖5是在熱分布層上具有矩形熱傳遞疊層陣列的示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的立體圖，示出了反向電場(chǎng)施加模式；
[0016]圖6是在熱分布層上具有六邊形熱傳遞疊層陣列的示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的俯視圖，示出了反向電場(chǎng)施加模式；
[0017]圖7是示出了用于實(shí)現(xiàn)利用反相施加電場(chǎng)的電熱效應(yīng)熱傳遞裝置的示例過程的流程圖；以及
[0018]圖8是示出了與示例控制器對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)的框圖，
[0019]所有都是根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式布置的。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在如下的詳細(xì)描述中，對(duì)形成了該描述的一部分的附圖進(jìn)行了參考。在附圖中，類似的符號(hào)通常表示類似部件，除非上下文另有說明。在詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中描述的例示性實(shí)施方式不意味著限制。在不脫離這里呈現(xiàn)的主題內(nèi)容的精神或范圍的情況下可以采用其他實(shí)施方式，并且可以進(jìn)行其他改變。容易理解的是，如這里概括描述且在附圖中例示的本公開的各個(gè)方面可以以各種不同構(gòu)造進(jìn)行布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)，所有這些都可以在這里明確地預(yù)期到。
[0021]本公開總體上特別集中于電熱效應(yīng)熱傳遞技術(shù)，這種熱傳遞技術(shù)利用向與熱分布層聯(lián)接的相鄰熱傳遞疊層協(xié)調(diào)地施加定相電信號(hào)，以有效地將熱能從源傳遞走并進(jìn)行分布。出于該公開之目的，熱傳遞裝置(或熱泵)可以對(duì)應(yīng)于利用這里描述的各種熱傳遞技術(shù)的任何裝置。在一些例示性實(shí)施中，電熱效應(yīng)熱傳遞裝置可以被構(gòu)造成利用多個(gè)相鄰的(例如任何數(shù)量的行和列)熱傳遞疊層。每個(gè)熱傳遞疊層均可以包括電熱效應(yīng)材料和熱整流材料的交替層。熱分布層可以位于熱源和熱傳遞疊層之間。施加至熱傳遞疊層的電信號(hào)相對(duì)于彼此基本上是異相的(例如，大約180度的異相),從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電場(chǎng),該電場(chǎng)將一個(gè)熱傳遞疊層中的電熱效應(yīng)材料偏壓到熱相，從而發(fā)出熱或熱能，同時(shí)將相鄰的熱傳遞疊層中的電熱效應(yīng)材料偏壓到冷相，從而吸收熱或熱能。熱分布層允許來自熱相中的電熱效應(yīng)材料層的熱能的相當(dāng)大的部分分布到冷相中的相鄰熱傳遞疊層的電熱效應(yīng)材料層而不是將熱能傳遞回至熱源。由于所描述的該技術(shù)，因此熱傳遞效率可以顯著地增加。
[0022]圖1是示出了利用電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的示例電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)100的功能框圖，該電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102具有根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式布置的多個(gè)熱傳遞疊層104A至104N以及熱分布層122。熱傳遞疊層104A至104N可以統(tǒng)稱為104。如之前陳述的，每個(gè)熱傳遞疊層104均可以包括被構(gòu)造成將熱能從熱源106傳遞至熱泵108的電熱效應(yīng)材料和熱整流材料的交替層。每個(gè)熱傳遞疊層104均可以包括至少一個(gè)電熱效應(yīng)材料層和一個(gè)熱整流層，不過在該公開的范圍內(nèi)可以使用任意層數(shù)的這兩種材料。
[0023]根據(jù)這里描述的各種實(shí)施方式，電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102可以經(jīng)由電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的熱分布層122熱聯(lián)接至熱源106。熱分布層122的一個(gè)表面116可以熱聯(lián)接至待冷卻的熱源106，而熱分布層122的相對(duì)表面118可以熱聯(lián)接至每個(gè)熱傳遞疊層104的第一層。在電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的相對(duì)端上，每個(gè)熱傳遞疊層104的表面119均可以熱聯(lián)接至熱泵108，該熱泵108可以通過電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102傳遞來自熱源106的熱倉泛。
[0024]電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的熱分布層122可以包括具有比熱源106高的導(dǎo)熱率的任何材料。適合于熱分布層122的示例材料包括但不限于金剛石、銀、金、硅以及各種金屬。熱分布層122可以附加地結(jié)合到熱源106中，以便如果熱源106具有適當(dāng)高的導(dǎo)熱率的話則該熱源本身在相鄰熱傳遞疊層104之間分布熱能。熱分布層122可以被構(gòu)造成熱油脂、凝膠、膏劑、或其他固體或半固體；導(dǎo)熱粘合劑和粘合帶；焊劑；銅或其他金屬鍍層；以及導(dǎo)熱墊片。熱分布層122可以被附加地構(gòu)造成用于電子電路的基板支座或熱接地面(thermalground plane)。下面將參照?qǐng)D4更詳細(xì)地討論熱分布層122。
[0025]電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102可以經(jīng)由兩組或更多組電極114電聯(lián)接至電源110。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，盡管電極114在圖1中被描繪為單個(gè)方形或矩形，但是實(shí)現(xiàn)方案可以包括在整個(gè)電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102上適當(dāng)?shù)囟ㄎ坏娜我鈹?shù)量和類型的電極114，其中所述電極可操作而使得熱傳遞疊層104的各種電熱效應(yīng)材料層經(jīng)受由電源110提供的電場(chǎng)。例如，如下面將參照?qǐng)D2進(jìn)一步詳細(xì)地描述的，每個(gè)熱傳遞疊層104均可以包括電熱效應(yīng)材料和熱整流材料的交替層。
[0026]根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)方案，可以將兩個(gè)電極114定位在電熱效應(yīng)材料層的相對(duì)兩側(cè)上，可選地包圍相鄰的熱整流材料層。在2010年6月18日提交的名稱為“ElectrocaloricEffect Materials and Thermal Diodes (電熱效應(yīng)材料和熱二極管)”的申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US2010/039200 和 2010 年 12 月 17 日提交的名稱為 “Electrocaloric Effect Materialsand Thermal Diodes (電熱效應(yīng)材料和熱二極管)”的對(duì)應(yīng)美國國家階段申請(qǐng)的美國申請(qǐng)序列號(hào)12/999,684中進(jìn)一步描述和圖示了電極114，這里通過參考將這兩個(gè)申請(qǐng)整體地結(jié)合在本文中。
[0027]在一些示例中，可以從電源110向電極114施加電極控制信號(hào)，以橫跨相關(guān)的電熱效應(yīng)材料有效地產(chǎn)生電場(chǎng)?？梢韵驘醾鬟f疊層104內(nèi)的每隔一個(gè)電熱效應(yīng)材料層(例如交替層)的電極114基本同時(shí)地施加相同或類似的電極控制信號(hào)。由于熱傳遞疊層104內(nèi)的每隔一個(gè)電熱效應(yīng)材料層能夠經(jīng)受電場(chǎng)作用而產(chǎn)生冷相，因此居間的電熱效應(yīng)材料層基本上不經(jīng)受電場(chǎng)的作用，這在那些層中產(chǎn)生了熱相。由于電極控制信號(hào)能夠被周期地施加至電熱效應(yīng)材料的交替層，因此熱能在從熱源106到熱泵108的方向上從熱相層被傳遞到冷相層。
[0028]電極控制信號(hào)可以是有效地產(chǎn)生電熱效應(yīng)材料內(nèi)的期望溫度變化以及對(duì)應(yīng)熱傳遞作用的任何類型的信號(hào)，所述對(duì)應(yīng)的熱傳遞作用可以方便將熱能從熱源106傳遞走。根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)方案，電極控制信號(hào)可以是諸如電壓或電流之類的振蕩信號(hào)。振蕩信號(hào)可以作為各種信號(hào)波形中的任一種來提供。在一些示例中，振蕩信號(hào)可以作為具有規(guī)定幅值的直流(DC)電壓或DC電流的脈沖信號(hào)來提供，該脈沖信號(hào)以指定占空比和周期導(dǎo)通或關(guān)斷(或簡(jiǎn)單地在上電壓和下電壓之間)。在一些附加示例中，該振蕩信號(hào)可以作為具有指定幅值、頻率、相位和DC偏移的交流(AC)電壓或AC電流的正弦信號(hào)來提供。在另外附加示例中，該振蕩信號(hào)可以作為具有指定幅值、速率、周期和DC偏移的斜坡或鋸齒信號(hào)來提供。在另外其他示例中，該振蕩信號(hào)可以作為具有指定幅值、第一斜率(例如，增加)、第二斜率(例如，減少)、周期和DC偏移的三角信號(hào)來提供。還可以想到附加的波形或波形的組合。
[0029]根據(jù)這里描述的一些實(shí)現(xiàn)方案，被提供給熱傳遞疊層104的一個(gè)子集的電子控制信號(hào)作為與同時(shí)提供給熱傳遞疊層104的相鄰子集的電子控制信號(hào)異相180度的信號(hào)來提供。在這樣做時(shí)，熱傳遞疊層的第一子集中的電熱效應(yīng)材料層處于熱相，從而發(fā)出熱能，而第二子集的相鄰熱傳遞疊層中的對(duì)應(yīng)層處于冷相，從而吸收熱量。
[0030]如上所述，在任意給定時(shí)刻，熱傳遞疊層104內(nèi)的電熱效應(yīng)材料的交替層能夠在冷相和熱相之間交替以有效地通過該疊層傳遞熱能。出于本公開之目的，“相鄰熱傳遞疊層中的對(duì)應(yīng)層”可以指類似地位于疊層內(nèi)的相鄰熱傳遞疊層內(nèi)的層。因此，當(dāng)最靠近熱分布層的第一電熱效應(yīng)材料層處于冷相時(shí)，在相鄰疊層中最靠近熱分布層的第一電熱效應(yīng)材料層可以處于熱相。這樣，被提供給熱傳遞疊層104的一個(gè)子集的電子控制信號(hào)可以作為與基本同時(shí)提供給熱傳遞疊層104的相鄰子集的電子控制信號(hào)異相180的信號(hào)來提供。熱分布層允許來自處于熱相的電熱效應(yīng)材料層的熱能的相當(dāng)大的部分分布到處于冷相的相鄰熱傳遞疊層的電熱效應(yīng)材料層，而不是將該熱能傳遞回到熱源，這可以增加電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的效率。
[0031 ] 電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)100可以包括控制器112，該控制器112被構(gòu)造成操作地控制從電源Iio施加至電極114的電極控制信號(hào)，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)熱能通過該系統(tǒng)進(jìn)行傳遞的電場(chǎng)。該控制器112可以被構(gòu)造成操作地控制處于兩個(gè)反相的電極控制信號(hào)向熱傳遞疊層104的兩個(gè)子集的施加?？刂破?12可以包括任何類型的控制器設(shè)備，該控制器設(shè)備包括但不限于特別根據(jù)熱傳遞疊層104的合適子集以期望波形特征提供電極控制信號(hào)的計(jì)算機(jī)硬件和/或軟件?？刂破?12可以被包括為電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的一部分，或者可以是如圖1所示的電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)100的外部元件。下面將參照?qǐng)D8更詳細(xì)地描述如根據(jù)至少一些實(shí)施方式布置的控制器112。
[0032]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，熱源106可以是在操作過程中可產(chǎn)生或吸收熱能的任何電子元件、計(jì)算機(jī)元件、器具或任何裝置。類似地，熱泵108可以包括任何導(dǎo)熱材料，例如金屬或金屬合金散熱材料。在一些不例中，熱泵108可以包括計(jì)算機(jī)殼體或電子器件殼體構(gòu)成,這些殼體作為能夠在熱源106的任何操作溫度下從電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102接收熱能的導(dǎo)熱材料。另選地，熱泵108可以包含氣體或液體，而不是包含金屬或其他固態(tài)材料。在一些實(shí)現(xiàn)方案中，熱泵108可以既可以包括傳導(dǎo)材料又可以包括液體或氣體，諸如熱管設(shè)備，在該熱管設(shè)備中，熱管的內(nèi)部可以包括液體/氣體，而熱管的外部可以是金屬合金。還可以想到導(dǎo)熱材料、液體和氣體的附加組合。示例導(dǎo)熱材料可以包括但不限于鋁、銅、銀、金、鉬、鎢和其他金屬或金屬合金。盡管相比于上述的金屬和金屬合金導(dǎo)熱性較低，但是也可以想到適合于高溫的其他材料，諸如陶瓷。適合于本申請(qǐng)的示例氣體可以包括空氣、氮?dú)?、氦氣和其他氣體。無腐蝕性氣體可以適合于本申請(qǐng)，包括多組分氣體混合物，諸如氦-氙混合物。適合于本申請(qǐng)氣體的示例液體可以包括水、液氮、液氦、乙二醇、酒精和離子性液體。
[0033]圖2是根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式布置的電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)100的示例熱傳遞疊層104的立體圖。熱傳遞疊層104可以熱聯(lián)接至熱源106。根據(jù)該示例，熱傳遞疊層104可以包括電熱效應(yīng)材料202和熱整流材料204的交替層。熱整流材料204的層可以位于熱分布層122和第一層電熱效應(yīng)材料202之間。如在圖4中更清晰可見的，熱整流材料204的第一表面鄰接熱分布層122的頂表面，熱整流材料204的相對(duì)的第二表面鄰接第一層電熱效應(yīng)材料202的表面。熱分布層122的底表面鄰接熱源106的頂表面。這樣,第一層電熱效應(yīng)材料202與熱源106間接熱接觸，而與熱整流材料204直接熱接觸。由于振蕩電壓或其他電極控制信號(hào)能夠被供應(yīng)至聯(lián)接至電熱效應(yīng)材料202的層的電極114，所得到的電場(chǎng)偏壓電熱效應(yīng)材料以方便熱能通過熱傳遞疊104的層而從熱源106傳遞走。
[0034]電熱效應(yīng)材料202可以包括在施加電子控制信號(hào)(諸如外加電壓)時(shí)經(jīng)歷溫度變化以產(chǎn)生偏壓電熱效應(yīng)材料以方便熱能傳遞的電場(chǎng)的任何合適的電熱效應(yīng)材料。電熱效應(yīng)材料202可以在單個(gè)熱傳遞疊層104的各層上都是基本均質(zhì)的，這是因?yàn)槊總€(gè)層均可以包括相同特性，包括但不限于電熱效應(yīng)材料的類型以及層的尺寸和形狀。另選地，電熱效應(yīng)材料202的層可以是異質(zhì)的，因?yàn)樗鼈冊(cè)趩蝹€(gè)熱傳遞疊層104內(nèi)在任何特性方面都不同。根據(jù)一些實(shí)施方式，異質(zhì)熱傳遞疊層104包括膨脹和收縮電熱效應(yīng)材料202的組合，以便控制熱傳遞疊層104的尺寸變化，這種尺寸變化在施加或去除電場(chǎng)時(shí)可能發(fā)生。在2011年9月21日提交的名稱為“Electrocaloric Effect Heat Transfer Device Dimensional StressControl (電熱效應(yīng)熱傳遞裝置尺寸應(yīng)力控制)”的未決申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US11/52569中進(jìn)一步描述和例示這些及其他應(yīng)力控制技術(shù)，這里通過參考將該申請(qǐng)整體結(jié)合在本文中。
[0035]還可以被稱為熱二極管的熱整流材料204可以具有非對(duì)稱熱傳導(dǎo)特性，其中熱能可以在一個(gè)總體方向上比在另一個(gè)方向上更容易輸送，如圖2中的空白箭頭所示。闡述熱整流材料204的熱傳遞特性的另一種方式是，該熱整流材料204可以被構(gòu)造成在將電場(chǎng)從對(duì)應(yīng)的熱傳遞疊層104移除之后阻擋熱能在從熱泵108到熱源106的方向上傳遞。盡管出于清楚原因，將熱整流材料204的每個(gè)層都示出為均勻片材，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，根據(jù)各種實(shí)現(xiàn)方案，熱整流材料204可以包括具有不同導(dǎo)熱率的溫度系數(shù)的適當(dāng)材料的任何數(shù)量的勻均或不均勻片材。具有不同導(dǎo)熱率的溫度系數(shù)的材料可以被構(gòu)造成彼此熱接觸，或者可以利用熱管、致動(dòng)器或能夠適合于允許熱能在一個(gè)方向上比在另一個(gè)方向上更容易流動(dòng)的任何其他實(shí)施。而且，類似于以上討論的單個(gè)熱傳遞疊層104內(nèi)的電熱效應(yīng)材料202，熱整流材料204的特征在單個(gè)熱傳遞疊層104的各層上可以都是基本均質(zhì)的，這是因?yàn)槊總€(gè)熱整流材料層都可以包括與其他熱整流材料層相同的特征，包括但不限于熱整流材料的類型以及層的尺寸和形狀。另選地，熱整流材料204的層可以在單個(gè)熱傳遞疊層104內(nèi)在任何特性方面都不同。
[0036]單個(gè)熱傳遞疊層104的精確特性可以根據(jù)用于具體實(shí)現(xiàn)方案的期望熱傳遞性能而變化。例如，電熱效應(yīng)材料202、熱整流材料204內(nèi)使用的材料、電極114的定位及對(duì)應(yīng)電壓施加、以及產(chǎn)生熱傳遞疊層104和相關(guān)聯(lián)層的方法可以根據(jù)任何數(shù)量和類型的與具體實(shí)現(xiàn)方案相關(guān)的熱傳遞性能標(biāo)準(zhǔn)來變化。在2010年6月18日提交的名稱為“ElectrocaloricEffect Materials and Thermal Diodes (電熱效應(yīng)材料和熱二極管)”的申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US2010/039200 和 2010 年 12 月 17 日提交的名稱為 “Electrocaloric Effect Materialsand Thermal Diodes (電熱效應(yīng)材料和熱二極管)”的對(duì)應(yīng)美國國家階段申請(qǐng)的美國申請(qǐng)序列號(hào)12/999,684中描述了這些熱傳遞疊層特性和其他特性，這里通過參考將這兩個(gè)申請(qǐng)整體結(jié)合在本文中。
[0037]圖3是示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的側(cè)視圖，示出了向與熱源106直接接觸的相鄰熱傳遞疊層104施加同相電場(chǎng)的熱相過程中的熱傳遞路徑302。為了清楚起見，僅示出了兩個(gè)熱傳遞疊層104A和104B，并且針對(duì)每個(gè)熱傳遞疊層104示出了具有熱整流材料204的相鄰層的電熱效應(yīng)材料202的僅一個(gè)層。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，盡管在這里公開的熱傳遞裝置102內(nèi)采用了至少兩個(gè)相鄰熱傳遞疊層，但是可以使用任何其他數(shù)量的熱傳遞疊層104，其中每個(gè)熱傳遞疊層104都具有任意層數(shù)的電熱效應(yīng)材料202和熱整流材料204。
[0038]熱傳遞疊層104內(nèi)的每層電熱效應(yīng)材料202能夠通過施加電子控制信號(hào)和對(duì)應(yīng)地暴露于電場(chǎng)而適合于在其中電熱效應(yīng)材料202發(fā)出熱能的熱相與其中電熱效應(yīng)材料202吸收熱能的冷相之間循環(huán)。通過在熱疊層104的電熱效應(yīng)材料202的所有層中順序地在冷相和熱相之間循環(huán)，可以將熱能大體上從熱源106傳遞走。在所有附圖中，熱相可以表示為“+ECE溫度”或相一(“φ1”)。類似地，冷相可以表示為“一ECE溫度”或相二(“φ2”)”。根據(jù)所提供的電極控制信號(hào)的類型，可以以各種方式實(shí)現(xiàn)相一和相二之間的循環(huán)。
[0039]例如，如上所述，可以作為具有指定幅值的DC電壓的脈沖信號(hào)來提供振蕩電壓，該脈沖信號(hào)以指定占空比、脈沖寬度和周期導(dǎo)通或關(guān)斷(或者在一些示例中，僅在上電壓和下電壓之間導(dǎo)通或關(guān)斷)。在另外一些示例中，可以作為具有指定幅值、頻率、相位和DC偏移的AC電壓的正弦信號(hào)來提供振蕩電壓。出于本公開之目的，當(dāng)能夠作為電極控制信號(hào)施加DC電壓以產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，術(shù)語“異相180度”或“反相”可以指對(duì)于第一電熱效應(yīng)材料202來說導(dǎo)通的信號(hào)(或第一指定電壓水平)和對(duì)于第二電熱效應(yīng)材料202來說關(guān)斷的對(duì)應(yīng)信號(hào)(或第二指定電壓水平)。當(dāng)作為電極控制信號(hào)施加AC電壓以產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，施加至第一電熱效應(yīng)材料202的正弦信號(hào)可以相對(duì)于同時(shí)施加至第二電熱效應(yīng)材料202的正弦信號(hào)異相大約180度。當(dāng)向第一電熱效應(yīng)材料202施加信號(hào)在該材料中發(fā)起熱相而向第二電熱效應(yīng)材料202施加信號(hào)在該材料中發(fā)起冷相時(shí)，可以認(rèn)為其他信號(hào)異相180度。如下面更詳細(xì)地描述的，可以利用許多時(shí)鐘信號(hào)來控制信號(hào)的施加，以確保信號(hào)被正確地定相。
[0040]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，盡管可以關(guān)于施加異相180度的信號(hào)來描述所述實(shí)施方式，但是確切相位偏移對(duì)該公開來說并非至關(guān)重要。相反，各種實(shí)施方式可以是“基本異相”，因?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)熱傳遞疊層104的電熱效應(yīng)材料202被偏壓向吸收熱能，而一個(gè)或多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層104的電熱效應(yīng)材料202被偏壓向發(fā)出熱能。信號(hào)的精確時(shí)刻可能對(duì)熱能傳遞過程的效率有影響，但是絕不限制于任何具體值或值的范圍。
[0041]熱傳遞疊層104上的空白箭頭被示出為表示在熱傳遞操作的具體周期或階段期間熱能傳遞的總體方向(稱為熱傳遞路徑302)。在圖3所示的示例中，每個(gè)熱傳遞疊層104A和104B內(nèi)的電熱效應(yīng)材料202的第一層均以熱相操作。因而，熱傳遞路徑302表示熱能由電熱效應(yīng)材料202的層發(fā)出，該熱能的一部分返回到熱源106。在該示例中，在第一層熱整流材料204與熱源106之間沒有布置諸如熱分布層之類的任何居間材料。熱能向熱源106的回流可能限制電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的效率。
[0042]相比而言，圖4示出了根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式布置的示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的側(cè)視圖，示出了在向經(jīng)由熱分布層122與熱源106接觸的相鄰熱傳遞疊層104施加反相電場(chǎng)的過程中的熱傳遞路徑302。在該示例中，熱傳遞疊層104A以熱相操作，而熱傳遞疊層104B同時(shí)以冷相操作。熱分布層122位于熱傳遞疊層104A和104B的第一層與熱源106之間。如由熱傳遞路徑302所示的，因?yàn)闊岱植紝?22具有比熱源106高的導(dǎo)熱率，因此從熱相中的熱傳遞疊層104A的電熱效應(yīng)材料202回流的熱能的相當(dāng)大部分分布在整個(gè)熱分布層122上并被冷相中的熱傳遞疊層104B的電熱效應(yīng)材料202吸收。通過將熱傳遞疊層104 —起緊密地在熱分布層122上間隔開并向相鄰熱傳遞疊層104施加相對(duì)于彼此異相的電場(chǎng)，能夠顯著增加電熱效應(yīng)熱傳遞系統(tǒng)100的效率。
[0043]圖5是根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式布置的在熱分布層122上具有矩形熱傳遞疊層104陣列的示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的立體圖，示出了反相的電場(chǎng)施加模式。根據(jù)該示例，熱傳遞疊層104的矩形陣列500包括在行列陣列中以交替模式布置的熱傳遞疊層104B的兩個(gè)子集，具體為相一熱傳遞疊層104A和相二熱傳遞疊層104B。對(duì)于該實(shí)現(xiàn)方案，控制器112可以響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)而選擇性地控制從電源110向與相一熱傳遞疊層104A相關(guān)聯(lián)的電極114和向與相二熱傳遞疊層104B相關(guān)聯(lián)的電極114施加電場(chǎng)。具體地說，該時(shí)鐘信號(hào)可以包括相對(duì)于彼此基本異相180度的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。
[0044]舉例來說,熱傳遞過程可以通過控制器112響應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)而發(fā)起向相一熱傳遞疊層104A施加電場(chǎng)而開始。該電場(chǎng)可以發(fā)起利用相一熱傳遞疊層104A的熱傳遞，從而經(jīng)由熱分布層122從熱源106和從相鄰的相二熱傳遞疊層104B有效地傳遞熱能。隨后，控制器112可以響應(yīng)于第二時(shí)鐘信號(hào)而發(fā)起向相二熱傳遞疊層104B施加電場(chǎng)以發(fā)起利用相二熱傳遞疊層104B的熱能傳遞。可以利用所描述的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)熱傳遞疊層的選擇控制來便于熱能經(jīng)由熱分布層122從熱源106和從相鄰的相一熱傳遞疊層104A有效傳遞。該過程可以繼續(xù)以有效地將熱能從熱源106傳遞走。
[0045]圖6是根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式布置的在熱分布層122上具有六邊形熱傳遞疊層104的陣列的示例電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的俯視圖，示出了反相電場(chǎng)施加模式。如上所述，利用熱分布層122以及向總量熱傳遞疊層104的子集施加異相信號(hào)的電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102可以從熱傳遞疊層104之間的緊密間隔受益，這是因?yàn)樾孰S著來自熱相中的熱傳遞疊層104A的回流熱能可以由冷相中的相鄰熱傳遞疊層104B更容易地吸收而增加。
[0046]根據(jù)圖6中所示的構(gòu)造，當(dāng)從頂部看時(shí)，熱傳遞疊層具有等邊多邊形形狀。特別對(duì)于所示示例，熱傳遞疊層104為六邊形。六邊形形狀可以允許相鄰熱傳遞疊層104之間緊密間隔。利用六邊形構(gòu)造，熱傳遞疊層104的每個(gè)子集都可以基本布置在交替行中，使得六面形狀的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面可以定位成鄰接類似相的熱傳遞疊層104，而其余四個(gè)側(cè)面可以定位成鄰接異相(例如180度相位)熱傳遞疊層104。應(yīng)該理解的是，這里提供的公開不限于關(guān)于圖5和6所示和描述的矩形和六邊形熱傳遞疊層104。相反，在不脫離該公開的范圍的情況下，可以根據(jù)任何期望形狀和尺寸來產(chǎn)生和布置所述熱傳遞疊層104。
[0047]圖7是示出了根據(jù)這里描述的至少一些實(shí)施方式的用于實(shí)現(xiàn)利用反相施加電場(chǎng)的電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的示例過程700的流程圖。過程700可以包括如由一個(gè)或多個(gè)框702至708所示的各種操作、功能或動(dòng)作。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以執(zhí)行比圖7中所示和這里描述的操作更多或更少的操作。此外，這些操作也可以以與這里描述的順序不同的順序來執(zhí)行。應(yīng)該理解，過程700被示出為兩個(gè)單獨(dú)但協(xié)調(diào)的過程。第一過程在與熱傳遞疊層104的第一子集對(duì)應(yīng)的虛線的左側(cè)示出。第二過程在與熱傳遞疊層的第二子集對(duì)應(yīng)的虛線的右側(cè)示出。如在下面討論中將變得清楚的，虛線每側(cè)上的操作可以與虛線的相反側(cè)的對(duì)應(yīng)操作基本同時(shí)地發(fā)生。
[0048]過程700可以在框702處(向熱傳遞疊層的第一子集施加信號(hào))開始，其中控制器112可以被構(gòu)造成向熱傳遞疊層104的第一子集的電熱效應(yīng)材料202的第一層的合適電極114施加電極控制信號(hào)。在以上圖4中給出的示例中，該子集可以包括相二熱傳遞疊層104B,因?yàn)樗鼈儽皇境鰹樘幱诶湎?。在?02處向相二熱傳遞疊層104B施加信號(hào)的同時(shí)，熱傳遞疊層104的第二子集的電熱效應(yīng)材料202的第一層可以以熱相操作，以有效地使得這些層可以方便熱量回流到熱分布層122。經(jīng)由熱分布層122提供回流熱能和來自熱源106的熱能的過程被示出為框704 (將熱能從熱源和第二子集傳遞到第一子集)。框702之后可以是框708，并且框704之后可以基本上同時(shí)為框706。
[0049]在框706(向熱傳遞疊層的第二子集施加信號(hào))處，控制器112可以被構(gòu)造成向熱傳遞疊層104的第二子集的電熱效應(yīng)材料202的第一層的合適電極114施加電極控制信號(hào)。在這樣做時(shí)，熱傳遞疊層104的第二子集可以從熱向轉(zhuǎn)變?yōu)槔湎唷榱税l(fā)起該轉(zhuǎn)變而施加的信號(hào)可以與在框702處被提供給熱傳遞疊層104的第一子集的信號(hào)異相大約180度。由于施加至熱傳遞疊層104的信號(hào)的相移，而在熱傳遞疊層104的第二子集從熱相轉(zhuǎn)變?yōu)槔湎嗟耐瑫r(shí)，在框708處(將熱能從熱源和第一子集傳遞到第二子集)，熱傳遞疊層104的第一子集從冷相轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵯?。在熱相期間，熱能可以從熱源106和從第一子集中的熱傳遞疊層104傳遞到熱分布層122，其中熱能被熱傳遞疊層的第二子集接收。由于控制器112再次將信號(hào)相位偏移180度，因此過程700能夠返回到框702和704并且重復(fù)，直到不再需要來自熱源106的熱能和/或電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102停用。
[0050]圖8是示出了可以與根據(jù)這里提出的至少一些實(shí)施方式構(gòu)造的示例控制器112對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)的框圖。圖8包括控制器112，該控制器112包括處理器810、存儲(chǔ)器820和一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器830?？刂破?12可以被實(shí)施為常規(guī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、嵌入式控制計(jì)算機(jī)、膝上型電腦或服務(wù)器計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、置頂盒、信息站、車輛信息系統(tǒng)、移動(dòng)電話、定制機(jī)器或其他硬件平臺(tái)。
[0051]驅(qū)動(dòng)器830及其相關(guān)的計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)提供了用于控制器112的計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其他數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。驅(qū)動(dòng)器830可以包括操作系統(tǒng)840、應(yīng)用程序850、程序模塊860和數(shù)據(jù)庫880。程序模塊860可以包括電場(chǎng)施加模塊805。電場(chǎng)施加模塊805可以適合于執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)電熱效應(yīng)熱傳遞裝置102的過程700，以協(xié)調(diào)相鄰熱傳遞疊層104的冷相和熱相，從而從熱源106有效地移除熱能，如以上更詳細(xì)地描述的那樣(例如，參見之前參照?qǐng)D1至7中的一個(gè)或多個(gè)圖的描述)?？刂破?12還可以包括用戶輸入裝置890，通過該用戶輸入裝置890，用戶可以輸入命令和數(shù)據(jù)。輸入裝置可以包括電子數(shù)字轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)、鍵盤和指向裝置(通稱為鼠標(biāo))、跟蹤球或觸摸板。其他輸入裝置可以包括操縱桿、游戲墊、圓盤式衛(wèi)星天線、掃描儀等。
[0052]這些和其他輸入裝置可以通過聯(lián)接至系統(tǒng)總線的用戶輸入接口聯(lián)接至處理器810，但是也可以通過其他接口和總線結(jié)構(gòu)聯(lián)接，例如并行端口、游戲端口或通用串行總線(“USB”)。諸如控制器112之類的計(jì)算機(jī)還可以包括諸如揚(yáng)聲器之類的其他外圍輸出設(shè)備，這些外圍輸出設(shè)備可以通過輸出外圍接口 894等聯(lián)接。
[0053]控制器112可以利用與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)(諸如聯(lián)接至網(wǎng)絡(luò)接口 896的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī))的邏輯聯(lián)接而在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中操作。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)PC、同等設(shè)備或其他公共網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且能夠包括以上針對(duì)控制器112描述的元件中的多個(gè)或全部元件。聯(lián)網(wǎng)環(huán)境在辦公室、企業(yè)廣域網(wǎng)(“WAN”)、局域網(wǎng)(“LAN”)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)中很常見。
[0054]當(dāng)在LAN或WLAN聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中使用時(shí)，控制器112可以通過網(wǎng)絡(luò)接口 896或轉(zhuǎn)接器聯(lián)接至LAN。當(dāng)在WAN聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中使用時(shí)，控制器112通常包括用于通過WAN (諸如因特網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)808)建立通信的調(diào)制解調(diào)器或其他裝置。WAN可以包括因特網(wǎng)、所示的網(wǎng)絡(luò)808、各種其他網(wǎng)絡(luò)或它們的任意組合。將認(rèn)識(shí)到，可以使用在計(jì)算機(jī)之間建立通信鏈路、通信環(huán)、通信網(wǎng)絡(luò)、通信總線、通信云或網(wǎng)絡(luò)的其他原理。
[0055]根據(jù)一些實(shí)施方式，控制器112可以聯(lián)接至聯(lián)網(wǎng)環(huán)境?？刂破?12可以包括與驅(qū)動(dòng)器830或其他儲(chǔ)存裝置相關(guān)聯(lián)的物理計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)或介質(zhì)中的一個(gè)或更多實(shí)例。系統(tǒng)總線可以使得處理器810能夠從計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)讀取代碼和/或數(shù)據(jù)，和/或?qū)⒋a和/或數(shù)據(jù)讀取到計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)。介質(zhì)可以代表采取呈使用任何適當(dāng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的儲(chǔ)存元件的形式的設(shè)備，包括但不限于半導(dǎo)體、磁性材料、光學(xué)介質(zhì)、電儲(chǔ)存器、電化儲(chǔ)存器或任何其他這種儲(chǔ)存技術(shù)。介質(zhì)可以代表與特征為RAM、ROM、閃存或其他類型的易失或非易失存儲(chǔ)器技術(shù)的存儲(chǔ)器820相關(guān)聯(lián)的元件。介質(zhì)還可以代表被實(shí)現(xiàn)為儲(chǔ)存裝置830或其他裝置的二次儲(chǔ)存器。硬盤實(shí)施可以以固態(tài)為特征，或者可以包括存儲(chǔ)磁性編碼信息的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)。
[0056]儲(chǔ)存介質(zhì)可以包括一個(gè)或多個(gè)程序模塊860。程序模塊860可以包括軟件指令，該軟件指令在被裝載到處理器810內(nèi)并執(zhí)行時(shí)將通用計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成專用計(jì)算系統(tǒng)。如在整個(gè)該說明中詳細(xì)所述的，程序模塊860可以提供各種工具或技術(shù)，所述控制器112通過這些工具或技術(shù)可以利用這里討論的元件、邏輯流程和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)參與到總體系統(tǒng)或操作環(huán)境中。[0057]處理器810可以由任何數(shù)量的晶體管或其他電路元件構(gòu)成，它們可以單獨(dú)或共同地采取任意數(shù)量的狀態(tài)。更具體地說，處理器810可以作為狀態(tài)機(jī)或有限狀態(tài)機(jī)來操作。這種機(jī)器可以通過加載包含在程序模塊860內(nèi)的可執(zhí)行指令而轉(zhuǎn)變成第二機(jī)器或?qū)Ｓ脵C(jī)器。這些計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令可以通過規(guī)定處理器810如何在狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變來轉(zhuǎn)變處理器810，由此將構(gòu)成處理器810的晶體管或其他電路元件從第一機(jī)器轉(zhuǎn)變到第二機(jī)器。任一機(jī)器的狀態(tài)還可以通過從一個(gè)或多個(gè)用戶輸入裝置890、網(wǎng)絡(luò)接口 896、其他外設(shè)、其他接口或一個(gè)或多個(gè)用戶或其他代理器接收輸入來轉(zhuǎn)變。任一機(jī)器還可以轉(zhuǎn)變狀態(tài)或各種輸出裝置(諸如打印機(jī)、揚(yáng)聲器、視頻顯示器或其他裝置)的各種物理特性。
[0058]對(duì)程序模塊860進(jìn)行編碼也可以轉(zhuǎn)變儲(chǔ)存介質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)的具體轉(zhuǎn)變?cè)谠撁枋龅牟煌瑢?shí)現(xiàn)方案中可以取決于各種因素。這種因素的示例可以包括但不限于用于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存介質(zhì)(不管該儲(chǔ)存介質(zhì)的特性在于主儲(chǔ)存器還是次要儲(chǔ)存器)的技術(shù)等。例如，如果儲(chǔ)存介質(zhì)被實(shí)現(xiàn)為基于半導(dǎo)體的存儲(chǔ)器，則程序模塊860可以在其中對(duì)軟件進(jìn)行編碼時(shí)轉(zhuǎn)變半導(dǎo)體存儲(chǔ)器820的物理狀態(tài)。例如，軟件可以轉(zhuǎn)變構(gòu)成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器820的晶體管、電容器或其他分離電路元件的狀態(tài)。
[0059]作為另一示例，儲(chǔ)存介質(zhì)可以使用諸如驅(qū)動(dòng)器830之類的磁性或光學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在這種實(shí)現(xiàn)中，程序模塊860可以在其中對(duì)軟件進(jìn)行編碼時(shí)轉(zhuǎn)變磁性或光學(xué)介質(zhì)的物理狀態(tài)。這些轉(zhuǎn)變可以包括改變給定磁性介質(zhì)內(nèi)的具體位置的磁性特性。這些轉(zhuǎn)變還可以包括改變給定光學(xué)介質(zhì)內(nèi)的具體位置的物理特征或特性，以改變這些位置的光學(xué)特性。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在不脫離本描述的范圍和精神的情況下可以對(duì)物理介質(zhì)進(jìn)行其他各種轉(zhuǎn)變。
[0060]本公開不限于在該申請(qǐng)中描述的【具體實(shí)施方式】方面，這些實(shí)施方式旨在對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行舉例說明。如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行許多修改和變化。根據(jù)上述描述，除了這里列舉的之外，在該公開的范圍內(nèi)的功能上等價(jià)的方法和設(shè)備對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是明顯的。這些修改和變化也要落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本公開僅由所附權(quán)利要求的術(shù)語與這些權(quán)利要求被賦予的全部等價(jià)范圍來限定。應(yīng)該理解，該公開不限于具體方法、試劑、化合物組分或生物系統(tǒng)，它們當(dāng)然是能夠變化的。還應(yīng)該理解，這里使用的術(shù)語僅用于描述【具體實(shí)施方式】之目的，并不是用來進(jìn)行限制。
[0061]關(guān)于這里使用的基本任意復(fù)數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以如適合于背景和/或申請(qǐng)一樣將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)變成單數(shù)和/或?qū)螖?shù)轉(zhuǎn)變成復(fù)數(shù)。為了清楚起見，這里可能明確地闡述各種單數(shù)/復(fù)數(shù)互換。
[0062]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，一般說來，這里使用的術(shù)語，特別是所附權(quán)利要求(例如，所附權(quán)利要求的主體)中使用的術(shù)語通常旨在作為“開放性”術(shù)語(例如，術(shù)語“包括”應(yīng)該被解釋為“包括但不限于”，術(shù)語“具有”應(yīng)該被解釋為“至少具有”，術(shù)語“包括有”應(yīng)該被解釋為“包括有但不限于”，等等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將進(jìn)一步理解，如果期望具體數(shù)量的引入權(quán)利要求陳述，則這種期望將在權(quán)利要求中被明確陳述，并且在沒有這種陳述的情況下則不存在這種期望。例如，作為對(duì)理解的幫助，如下所附權(quán)利要求可能包含引入性短語“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”的使用以引入權(quán)利要求陳述。然而，不應(yīng)該將這種短語的使用解釋為暗示由詞“一”或“一個(gè)”引入的權(quán)利要求陳述將含有這種引入的權(quán)利要求陳述的任何具體權(quán)利要求限制為僅含有一個(gè)這種陳述的實(shí)施方式，即使當(dāng)同一個(gè)權(quán)利要求包含引入性短語“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”和諸如“一”或“一個(gè)”之類的不定冠詞(例如，“一”和/或“一個(gè)”應(yīng)該被解釋為是指“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”)時(shí)也是如此；對(duì)于使用用來引入權(quán)利要求陳述的其它詞來說同樣如此。另外，即使明確陳述了引入的權(quán)利要求陳述的具體數(shù)量，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這種陳述應(yīng)該被解釋為是指至少所陳述的數(shù)量(例如，沒有限定的陳述的“兩個(gè)陳述”，且沒有其他修飾，是指至少兩個(gè)陳述或兩個(gè)或更多個(gè)陳述)。此外，在使用類似于“A、B和C中的至少一個(gè)”等慣用語的這些情況下，一般說來，這種構(gòu)詞旨在表達(dá)這樣的含義，即本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這種慣用語(例如，“具有A、B和C中至少一個(gè)的系統(tǒng)”將包括但不限于只具有A、只具有B、只具有C、同時(shí)具有A和B、同時(shí)具有A和C、同時(shí)具有B和C和/或同時(shí)具有A、B和C等的系統(tǒng))。在使用類似于“A、B或C中的至少一個(gè)”等慣用語的這些情況下，一般說來，這種構(gòu)詞旨在表達(dá)這樣的含義，即本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這種慣用語(例如，“具有A、B或C中至少一個(gè)的系統(tǒng)”將包括但不限于只具有A、只具有B、只具有C、同時(shí)具有A和B、同時(shí)具有A和C、同時(shí)具有B和C和/或同時(shí)具有A、B和C等的系統(tǒng))。本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步理解，無論在說明書中、權(quán)利要求中還是在附圖中，實(shí)際上代表兩個(gè)或更多個(gè)選擇術(shù)語的任何轉(zhuǎn)折性詞語和/或短語都應(yīng)該理解為預(yù)期可能包含其中一個(gè)術(shù)語、其中任一個(gè)術(shù)語或兩個(gè)術(shù)語二者。例如，短語“A或B”應(yīng)被理解為可能包括“A”或“B”或“A和B”。
[0063]另外，在該公開的特征或方面按照馬庫什群組來描述的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，該公開也由此按照馬庫什群組的任意單個(gè)構(gòu)件或構(gòu)件的子群組來描述。
[0064]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，對(duì)于任何以及所有目的來說，諸如在提供書面說明書方面，這里公開的所有范圍也含有該范圍的任何和所有可能子范圍以及該范圍的子范圍的組合?？梢匀菀讓⑷魏瘟谐龅姆秶J(rèn)識(shí)為充分地描述來該范圍并使得該范圍能夠被分成至少二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作為非限制性示例，這里討論的每個(gè)范圍可以被容易分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解的，諸如“直到”、“至少”、“大于”、“小于”等所有語言包括所陳述的數(shù)量，并且指代能夠隨后被分成如上所述的子范圍的范圍。最后，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，一范圍包括每個(gè)單個(gè)構(gòu)件。因而，例如，具有I至3個(gè)元件的組是指具有I個(gè)元件、2個(gè)元件或3個(gè)元件的組。類似地，具有I至5個(gè)元件的組是指具有1、2、3、4或5個(gè)元件的組,等等。
[0065]盡管這里已經(jīng)公開了各種方面和實(shí)施方式，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其他方面和實(shí)施方式也將是明顯的。這里公開的各種方面和實(shí)施方式用于例示之目的而非為了進(jìn)行限制，真實(shí)范圍和精神由所附權(quán)利要求表示。
【權(quán)利要求】
1.一種熱傳遞裝置，該熱傳遞裝置適合于從熱源傳遞熱能，該熱傳遞裝置包括: 多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層，這多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層被構(gòu)造成便于熱能在這多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層之間傳遞，每個(gè)熱傳遞疊層都具有以彼此熱接觸的方式布置的電熱效應(yīng)材料和熱整流材料的多個(gè)交替層；以及 與所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層的第一層以熱接觸的方式布置的熱分布層，其中所述熱分布層被構(gòu)造成當(dāng)該熱分布層與所述熱源接觸時(shí)將熱能從所述熱源傳遞到所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳遞裝置，其中，所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層包括在多個(gè)行和多個(gè)列內(nèi)構(gòu)造的相鄰熱傳遞疊層的陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳遞裝置，其中，所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的每個(gè)熱傳遞疊層均具有等邊多邊形形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱傳遞裝置，其中，所述等邊多邊形形狀是六邊形形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳遞裝置，其中，所述熱分布層包括導(dǎo)熱率比所述熱源的導(dǎo)熱率高的導(dǎo)熱材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱傳遞裝置，其中，所述導(dǎo)熱材料包固態(tài)材料或半固態(tài)材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳遞裝置，該熱傳遞裝置還包括第一電極和第二電極，所述第一電極被定位成橫跨所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的第一子集的電熱效應(yīng)材料施加電場(chǎng)，所述第二電極被定位成橫跨所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的第二子集的電熱效應(yīng)材料施加電場(chǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱傳遞裝置，該熱傳遞裝置還包括控制器，該控制器操作成響應(yīng)于多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)選擇性地控制電場(chǎng)從電源向所述第一電極和所述第二電極的施加。`
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱傳遞裝置，其中，所述多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)包括相對(duì)于彼此基本上異相的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其中所述控制器被構(gòu)造成響應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)起向所述第一電極施加所述電場(chǎng)，以發(fā)起利用所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的所述第一子集的熱能傳遞，從而經(jīng)由所述熱分布層從所述熱源以及從所述相鄰熱傳遞疊層的所述第二子集有效地傳遞熱能，并且其中所述控制器被構(gòu)造成響應(yīng)于第二時(shí)鐘信號(hào)發(fā)起向所述第二電極施加所述電場(chǎng)，以發(fā)起利用所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的所述第二子集的熱能傳遞，從而經(jīng)由所述熱分布層從所述熱源以及從所述第一子集傳遞熱能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱傳遞裝置，其中，所述電場(chǎng)包括如下中的一個(gè)或多個(gè):振蕩信號(hào)、脈沖信號(hào)、脈沖直流(DC)信號(hào)、交流(AC)信號(hào)、斜坡信號(hào)、鋸齒信號(hào)、三角形信號(hào)或上述信號(hào)的組合。
11.一種用于從熱源傳遞熱能的方法，該方法包括: 響應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)橫跨多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的第一子集熱傳遞疊層施加第一電場(chǎng)，所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的每個(gè)熱傳遞疊層均包括電熱效應(yīng)材料和熱整流材料的多個(gè)交替層； 在施加所述第一電場(chǎng)的過程中，通過布置在所述熱源和所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層之間并與所述熱源和所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層熱接觸的熱分布層將熱能傳遞到所述第一子集熱傳遞置層內(nèi)；在施加所述第一電場(chǎng)之后，響應(yīng)于第二時(shí)鐘信號(hào)橫跨所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層的第二子集熱傳遞疊層施加第二電場(chǎng)；以及 在施加所述第二電場(chǎng)的過程中，通過所述熱分布層將熱能傳遞到所述第二子集熱傳遞疊層內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一時(shí)鐘信號(hào)和所述第二時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于彼此基本上異相。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中，所述第一時(shí)鐘信號(hào)和所述第二時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于彼此基本上異相180度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在施加所述第一電場(chǎng)的過程中傳遞到所述第一子集熱傳遞疊層內(nèi)的熱能源自于所述熱源和所述第二子集熱傳遞疊層，并且其中在施加所述第二電場(chǎng)的過程中傳遞到所述第二子集熱傳遞疊層內(nèi)的熱能源自于所述熱源和所述第一子集熱傳遞疊層。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，該方法還包括: 以交替模式將所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層布置在所述熱分布層上，使得所述熱分布層與所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層進(jìn)行熱接觸； 將所述熱分 布層熱聯(lián)接至所述熱源； 將電源選擇性地聯(lián)接至與所述第一子集熱傳遞疊層相關(guān)聯(lián)的第一多個(gè)電極，以橫跨所述第一子集熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層的第一層電熱效應(yīng)材料選擇性地施加所述第一電場(chǎng)；以及 將所述電源選擇性地聯(lián)接至與所述第二子集熱傳遞疊層相關(guān)聯(lián)的第二多個(gè)電極，以橫跨所述第二子集熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層的第一層電熱效應(yīng)材料選擇性地施加所述第二電場(chǎng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述多個(gè)相鄰的熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層都具有多邊形形狀，并且其中該方法還包括將所述第一子集熱傳遞疊層中的多行熱傳遞疊層與所述第二子集熱傳遞疊層中的多行熱傳遞疊層交替地布置。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，施加所述第一電場(chǎng)包括施加如下中的一個(gè)或多個(gè):第一振蕩信號(hào)、第一脈沖信號(hào)、第一脈沖DC信號(hào)、第一AC信號(hào)、第一斜坡信號(hào)、第一鋸齒信號(hào)或第一三角形信號(hào)；并且 其中施加所述第二電場(chǎng)包括施加如下中的一個(gè)或多個(gè):第二振蕩信號(hào)、第二脈沖信號(hào)、第二脈沖DC信號(hào)、第二 AC信號(hào)、第二斜坡信號(hào)、第二鋸齒信號(hào)或第二三角形信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述熱分布層包括導(dǎo)熱率比所述熱源的導(dǎo)熱率高的導(dǎo)熱材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述導(dǎo)熱材料包固態(tài)材料或半固態(tài)材料。
20.一種熱能傳遞系統(tǒng)，該熱能傳遞系統(tǒng)包括: 多個(gè)熱傳遞疊層，這多個(gè)熱傳遞疊層布置成具有所述多個(gè)熱傳遞疊層的兩個(gè)子集形成的陣列，第一子集聯(lián)接至用于響應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)施加第一電場(chǎng)的第一組電極，而第二子集聯(lián)接至用于響應(yīng)于與所述第一時(shí)鐘信號(hào)異相的第二時(shí)鐘信號(hào)施加第二電場(chǎng)的第二組電極， 其中，所述多個(gè)熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層都包括電熱效應(yīng)材料和以與所述電熱效應(yīng)材料熱接觸的方式布置的熱整流材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熱傳遞系統(tǒng)，該熱傳遞系統(tǒng)還包括控制器，該控制器操作成響應(yīng)于所述第一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)起向所述多個(gè)熱傳遞疊層的所述第一子集施加所述第一電場(chǎng)并響應(yīng)于所述第二時(shí)鐘信號(hào)發(fā)起向所述多個(gè)熱傳遞疊層的所述第二子集施加所述第二電場(chǎng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中，相鄰熱傳遞疊層的陣列包括所述第一子集和所述第二子集的多行交替熱傳遞疊層。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)熱傳遞疊層中的每個(gè)熱傳遞疊層都包括六邊形形狀。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熱傳遞系統(tǒng)，該熱傳遞系統(tǒng)還包括熱聯(lián)接至所述多個(gè)熱傳遞疊層的熱分布層，并且該熱分布層被構(gòu)造成用于熱聯(lián)接至熱源，以將熱能從所述熱源傳遞至所述多個(gè)熱傳遞疊層并且用于在所述多個(gè)熱傳遞疊層之間傳遞熱能。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中，所述熱分布層包括導(dǎo)熱率比所述熱源的導(dǎo)熱率高的導(dǎo)熱材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)熱材料包固態(tài)材料或半固態(tài)材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中，所述第一電場(chǎng)和所述第二電場(chǎng)均包括如下之一:振蕩信號(hào)、脈沖信號(hào)、斜坡信號(hào)、鋸齒信號(hào)或三角形信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F25B21/00GK103827601SQ201180073616
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月21日
【發(fā)明者】E·克魯格里克 申請(qǐng)人:英派爾科技開發(fā)有限公司