一種廢熱能源再利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，特別是一種將電子系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)換成可用的電能的裝置。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：該裝置包括熱電偶設(shè)備和穩(wěn)流器，熱電偶設(shè)備設(shè)置至少一個(gè)熱電偶單元，熱電偶單元一端通過(guò)連接體連接到第一絕緣層一側(cè)，第一絕緣層另一側(cè)連接吸熱層，熱電偶單元另一端連接第二絕緣層，且熱電偶單元與第二絕緣層之間設(shè)有引導(dǎo)端，引導(dǎo)端與穩(wěn)流器電性相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、低成本、能夠循環(huán)利用電路廢熱和提高計(jì)算機(jī)處理器整體效率。
【專利說(shuō)明】一種廢熱能源再利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種廢熱再利用裝置，特別是一種將電子系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)換成可用的電能的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，計(jì)算機(jī)處理器有兩大發(fā)展趨勢(shì):更小、更快。對(duì)于便捷性和靈活性的需求驅(qū)使著設(shè)計(jì)人設(shè)計(jì)出更小、組織更緊湊的電路，對(duì)于更快、更復(fù)雜的計(jì)算以及并行性能的需求也推動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)向著更快的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算速度發(fā)展。但是問(wèn)題也隨之產(chǎn)生了:更快的處理速度需要更強(qiáng)的電流，更強(qiáng)的電流會(huì)產(chǎn)生大量輻射和廢熱；而電路尺寸的減小則需要更大的電阻率。
[0003]這種廢熱不僅會(huì)增加運(yùn)行計(jì)算機(jī)處理器的成本，而且可能損壞甚至摧毀計(jì)算機(jī)核心處理單元和其他元件。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和更多能源被利用，就會(huì)產(chǎn)生更多廢熱。處理這些廢熱又需要額外的能源，這個(gè)問(wèn)題因此而變得更加突出。
[0004]在本領(lǐng)域中，經(jīng)常采取的措施是利用散熱器為處理器散熱。散熱器由連接著處理器部件的導(dǎo)熱金屬材料構(gòu)成，還有一系列鰭狀或其他幾何形狀的凸起，從而加速散熱。散熱器常與風(fēng)扇組合使用。冷卻液體已經(jīng)越來(lái)越常見(jiàn)，尤其是在大型數(shù)據(jù)處理中心。近來(lái)，用于冷卻整個(gè)處理單元與局部過(guò)熱點(diǎn)的氣體膨脹冷卻器和熱電的珀耳帖致冷器也得到了發(fā)展。
[0005]但是，廢熱其實(shí)是被浪費(fèi)的熱能，為了彌補(bǔ)這些熱能的損失，公司已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)換成電能的小型芯片。利用廢熱已經(jīng)成為依據(jù)塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器的焦點(diǎn)，而且有機(jī)熱電材料已被發(fā)現(xiàn)。
[0006]雖然多種散熱器通過(guò)排除廢熱使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)持續(xù)快速運(yùn)行，但仍有一系列問(wèn)題有待解決。散熱器本身的體積增加了整個(gè)計(jì)算機(jī)處理單元的尺寸，而散熱器工作時(shí)又增加了整個(gè)計(jì)算機(jī)處理器或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需的電能，因此使得計(jì)算機(jī)的效率降低。此外，增加散熱器后，計(jì)算機(jī)處理器的制造變得更復(fù)雜，維護(hù)也變得更難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、低成本、循環(huán)利用電路廢熱和提高計(jì)算機(jī)處理器整體效率的裝置。
[0008]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，包括熱電偶設(shè)備和穩(wěn)流器，熱電偶設(shè)備設(shè)置至少一個(gè)熱電偶單元，熱電偶單元一端通過(guò)連接體連接到第一絕緣層一側(cè)，第一絕緣層另一側(cè)連接吸熱層，熱電偶單元另一端連接第二絕緣層，且熱電偶單元與第二絕緣層之間設(shè)有引導(dǎo)端，引導(dǎo)端與穩(wěn)流器電性相連。
[0010]本實(shí)用新型所述的廢熱，即產(chǎn)生于各種電子元件中、需要消除的熱量，電子元件包括集成電路微處理器、半導(dǎo)體、電力發(fā)動(dòng)機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、計(jì)算總線及其組合等。本實(shí)用新型包括熱電偶設(shè)備和穩(wěn)流器兩部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、元件成本低，此外，通過(guò)吸收電路廢熱并將其轉(zhuǎn)換成電能，可以提高計(jì)算機(jī)處理器效率和減少電能的消耗。
[0011]作為優(yōu)選，吸熱器通過(guò)一種導(dǎo)熱的環(huán)氧樹(shù)脂或其他粘合劑縛在產(chǎn)熱部件上，可以選擇使用化學(xué)或其他方法，只要兩者連接后能傳導(dǎo)熱量。
[0012]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型中的熱電偶設(shè)備內(nèi)吸熱層、第一絕緣層、連接體、熱電偶單元、引導(dǎo)端和第二絕緣層固定連接。
[0013]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型可以單獨(dú)使用或與散熱器組合使用。熱電偶設(shè)備與處理、存儲(chǔ)或者其他電子設(shè)備的產(chǎn)熱部件一同放置在一個(gè)熱連接點(diǎn)中，根據(jù)塞貝克效應(yīng)可以在熱電偶設(shè)備中誘發(fā)電流。
[0014]作為優(yōu)選，散熱器表面設(shè)有許多幾何形狀凸起，通常為鰭狀，并與風(fēng)扇等冷卻裝置組合使用時(shí)，形成對(duì)流，可以最大化熱電偶單元兩端的溫度梯度，從而最大化誘導(dǎo)產(chǎn)生的電流。
[0015]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型選用穩(wěn)流器將誘發(fā)產(chǎn)生的電流適當(dāng)穩(wěn)定，因?yàn)闊犭娕紗卧T發(fā)的電流會(huì)波動(dòng)，尤其是電源剛啟動(dòng)時(shí)。二極管或其他具有穩(wěn)流效果的設(shè)備都允許由熱電偶單元誘發(fā)的電流與電源電性相連，誘發(fā)的電流與電源電流均衡后可以投入使用。
[0016]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型的穩(wěn)流器中設(shè)置至少一個(gè)二極管。
[0017]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型也可以直接嵌入到一個(gè)產(chǎn)熱的電子元件中，從而元件本身有熱恢復(fù)和提供電流的能力，減少了整體廢熱的排放和電能的消耗。
[0018]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果:1、由于熱電偶設(shè)備優(yōu)選小型和平面的設(shè)備，因此，并不會(huì)增加整個(gè)處理單元的尺寸；2、由于熱電偶誘發(fā)的電流可以循環(huán)為電子設(shè)備供電，因此可以減少整體廢熱的排放和電能的消耗；3、由于與設(shè)有鰭狀凸起的散熱器以及風(fēng)扇組合使用，因此可以加快散熱，提高電子設(shè)備效率，延長(zhǎng)其使用壽命；4、由于連接穩(wěn)流器，因此可以為電子設(shè)備提供持續(xù)、穩(wěn)定的電流。
[0019]上述，本次公開(kāi)所涉及的概念，也可能是能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型某些功能的其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基本概念，任何不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0025]1:廢熱再利用系統(tǒng) 2:熱電偶設(shè)備 3:穩(wěn)流器
[0026]4:產(chǎn)熱部件5:吸熱層6:第一絕緣層
[0027]7:第二絕緣層8:連接體9:第一導(dǎo)體
[0028]10:第二導(dǎo)體11:引導(dǎo)端13:導(dǎo)線
[0029]19:散熱器20:鰭狀凸起21:風(fēng)扇
[0030]22:熱電偶單元

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0032]實(shí)施例1:如圖1所示，一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，包括熱電偶設(shè)備2和穩(wěn)流器3，熱電偶設(shè)備2設(shè)置一個(gè)熱電偶單元22，熱電偶單元22 —端通過(guò)連接體8連接到第一絕緣層6 —側(cè)，第一絕緣層6另一側(cè)連接吸熱層5，熱電偶單元22另一端連接第二絕緣層7，且熱電偶單元22與第二絕緣層7之間設(shè)有引導(dǎo)端11，引導(dǎo)端11與穩(wěn)流器3電性相連。
[0033]產(chǎn)熱部件4連接于吸熱層5遠(yuǎn)離第一絕緣層6 —側(cè)，產(chǎn)熱部件4包括各種電子元件，如集成電路、微處理器、半導(dǎo)體、電力發(fā)動(dòng)機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、計(jì)算總線及其組合等。吸熱層5通過(guò)一種導(dǎo)熱的環(huán)氧樹(shù)脂或其他粘合劑連接產(chǎn)熱部件4，也可以選擇使用化學(xué)或其他方法，只要兩者連接后能傳導(dǎo)熱量。
[0034]熱電偶單元22中的導(dǎo)體9和導(dǎo)體10為兩種不同的導(dǎo)熱材料，當(dāng)廢熱通過(guò)連接體8從熱電偶的熱端傳導(dǎo)到冷端時(shí)，在熱電偶單元22的兩端產(chǎn)生溫度梯度，從而根據(jù)塞貝克效應(yīng)可以誘導(dǎo)出電流。
[0035]熱電偶單元22的熱端通過(guò)連接體8連接第一絕緣層6，冷端連接第二絕緣層7，因?yàn)槿魏闻c熱電偶單元22電性相連的物體均可能會(huì)減少向穩(wěn)流器3傳輸?shù)碾娏鳎档蜔犭娕荚O(shè)備2的效率。
[0036]吸熱層5、第一絕緣層6、第二絕緣層7、連接體8、熱電偶單元22、引導(dǎo)端11為導(dǎo)熱材料，其中連接體8、熱電偶單元22、引導(dǎo)端11為導(dǎo)電材料。其中第一絕緣層6和第二絕緣層7由玻璃纖維、導(dǎo)熱絕緣彈性橡膠或?qū)峤^緣硅膠材料制成。因?yàn)閺U熱需要通過(guò)吸熱層
5、第一絕緣層6和連接體8傳遞到熱電偶單元22的熱端，并在經(jīng)過(guò)熱電偶單元22后，通過(guò)引導(dǎo)端11與第二絕緣層7，冷卻散去。吸熱層5、第一絕緣層6和連接體8、引導(dǎo)端11與第二絕緣層7導(dǎo)熱性越好，熱電偶單元22兩端的溫度梯度越大，其將廢熱轉(zhuǎn)化為電能的效率就越聞。
[0037]吸熱層5、第一絕緣層6、第二絕緣層7、連接體8、熱電偶單元22、引導(dǎo)端11固定連接，固定連接的好處在于保證了熱電偶設(shè)備內(nèi)部的熱傳導(dǎo)效率。
[0038]穩(wěn)流器3設(shè)有一個(gè)外部輸入端,一個(gè)內(nèi)部輸入端和一個(gè)輸出端,熱電偶單兀22誘導(dǎo)產(chǎn)生的電流通過(guò)導(dǎo)線13到達(dá)內(nèi)部輸入端輸入到穩(wěn)流器3中，經(jīng)過(guò)穩(wěn)流器的適當(dāng)穩(wěn)定后，可以持續(xù)穩(wěn)定地為電子元件供電。穩(wěn)流器3中的電流至少由外部輸入端輸入。
[0039]實(shí)施例2:如圖2所示，一種廢熱能源再利用系統(tǒng)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，這種結(jié)構(gòu)可以最大化熱電偶單元22兩端的溫度梯度。
[0040]與圖1基本相同，不同之處在于第二絕緣層7遠(yuǎn)離引導(dǎo)端11 一側(cè)連接散熱器19，散熱器19表面設(shè)有鰭狀凸起20，以擴(kuò)大散熱器19的表面積；散熱器19附近設(shè)有風(fēng)扇21，扇面朝向散熱器19，風(fēng)扇21向散熱器19吹風(fēng)，形成對(duì)流，加快散熱，從而擴(kuò)大熱電偶單元22兩端的溫度梯度，即擴(kuò)大熱電偶單元22誘導(dǎo)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度。
[0041]實(shí)施例3:如圖3所示，一種廢熱再利用系統(tǒng)中熱電偶設(shè)備2的一種結(jié)構(gòu)示意圖。多個(gè)熱電偶單元22以串聯(lián)方式組合，即后一個(gè)熱電偶單元22的熱端與前一個(gè)熱電偶單元22的冷端相連。多個(gè)熱電偶單元22的組合，可以使得誘導(dǎo)產(chǎn)生的電流成倍增加。經(jīng)研究，從成本、尺寸、轉(zhuǎn)換效率等多方面考慮，圖3中所示的5個(gè)熱電偶單元22的組合是本實(shí)用新型效率最高的實(shí)施例。
[0042]此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實(shí)用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:包括熱電偶設(shè)備⑵和穩(wěn)流器(3)，所述熱電偶設(shè)備(2)設(shè)置至少一個(gè)熱電偶單元(22)，所述熱電偶單元(22) —端通過(guò)連接體(8)連接到第一絕緣層(6) —側(cè)，所述第一絕緣層(6)另一側(cè)連接吸熱層(5)，所述熱電偶單元(22)另一端連接第二絕緣層(7)，且所述熱電偶單元(22)與第二絕緣層(7)之間設(shè)有引導(dǎo)端(11)，所述引導(dǎo)端(11)與穩(wěn)流器⑶電性相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述的第二絕緣層(7)遠(yuǎn)離引導(dǎo)端(11) 一側(cè)連接散熱器(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述散熱器(19)附近設(shè)置風(fēng)扇(21)，所述風(fēng)扇(21)扇面朝向所述散熱器(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述散熱器(19)表面設(shè)有鰭狀凸起(20)或者其他幾何形狀的凸起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述熱電偶設(shè)備(2)設(shè)有5個(gè)所述熱電偶單元(22)，且所述5個(gè)熱電偶單元(22)以串聯(lián)方式組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一款所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述熱電偶設(shè)備(2)中所述吸熱層(5)、第一絕緣層(6)、連接體(8)、熱電偶單元(22)、引導(dǎo)端(11)和第二絕緣層(7)固定連接。
【文檔編號(hào)】G06Q10/02GK203982444SQ201420387310
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】金潔 申請(qǐng)人:杭州環(huán)林建筑設(shè)計(jì)有限公司