[發明專利]將熱能轉化為電能的設備和方法

有效

• 申請號: 200880024233.8
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN102317625A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 大衛·雷金納德·卡弗
• 申請（專利權）人: 大衛·雷金納德·卡弗
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;F03G7/04;H02H3/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 顏濤;鄭霞

相關申請

本申請要求于2007年6月8日提交的名為“Apparatus?and?Method?forGenerating?Energy”美國臨時申請序列號60/933,815的利益和優先權，所述臨時申請的內容在此通過引用被全部并入。

背景

此公開涉及將熱能轉化為電能，以及更特別地，涉及在熱能到電能的轉化中使用時變的電場和/或磁場。

將熱能轉化成為電能的許多已有嘗試導致了極低的能源轉化效率，常常低至1％到5％的轉化效率。而且，將熱能轉化成為電能的許多已有嘗試要求高壓操作。以前，這些及其它缺陷已最小化將熱能轉化為電能的嘗試的有效性。

概述

根據本公開的一個或多個實施方式，提供一種設備和方法，其用于使用當受到各自場影響時改變溫度的場響應材料，與熱能到電能轉化部件的組合來完成電能生產。所述設備包括受到各自場影響時改變溫度的場響應材料，如當受到電場的改變的影響時改變溫度的電熱材料，和/或當受到磁場改變的影響時改變溫度的磁熱材料。適當的場被施加到場響應材料，以引起該場響應材料的溫度改變來加熱該場響應材料。所述設備還包括與所述場響應材料熱接觸的熱能到電能的轉化部件，使得在所述場響應材料中產生的熱量反過來加熱所述熱能到電能轉化部件。于是所述熱能到電能轉化部件將熱量轉化為電能。用這樣的方法，適當的電場或磁場的施加可以被用于產生可以轉化為電能的熱能(即，熱量)。

在一個或多個實施方式中，所述熱能到電能轉化設備和方法包括場發生器，所述場發生器用于對所述場響應材料施加具有“開啟(on)”時間段和“關閉(off)”時間段的時變的交變場。在“開啟”時間段期間，當所述場響應材料受到適當場的影響時，熱量通過所述場響應材料在所述熱能到電能的轉化部件中產生，并且最終轉化為電能。熱能到電能轉化設備利用溫度的改變來產生能量。在熱能已被充分轉化為電能后，在“關閉”時間段期間，將所述場從所述場響應材料上移除，以允許所有部件都能返回到它們的平衡溫度。然后，所述場發生器繼續向所述場響應材料施加時變的交變場來循環往復地加熱設備的部件，以在部件每次被加熱時都能產生電能。在一個或多個實施方式中，所述熱能到電能轉化設備和方法可以因此產生AC電流形式的能量，該能量可以被存儲于捕獲來自熱能到電能轉化部件的電流的能量捕獲部件中。

在一個或多個實施方式中，所述熱能到電能的轉化設備以及方法包括與以堆疊關系形成的熱能到電能轉化設備組合使用的電熱設備。所述電熱設備包括被安置于一對板電極之間的一層電熱材料，其中板電極與所述場發生器相連使所述電熱材料受到交變電場的影響。所述熱能到電能轉化設備以堆疊關系放置為與所述電熱設備相鄰并熱接觸。目標基底(substrate)被放置為與熱能到電能轉化設備相鄰并熱接觸，以提供進入設備的熱流。所述熱能到電能轉化設備可以包括呈現出熱電偶或塞貝克效應、珀爾帖效應、湯姆遜效應和/或熱電效應的設備。電連接與所述熱能到電能轉化設備的各個部分連接，以便捕獲來自所述熱能到電能轉化設備的電流并且將其傳遞給能量捕獲部件。

在一個或多個實施方式中，所述熱能到電能轉化設備及方法包括與熱能到電能轉化設備結合使用的磁熱設備。在一個或多個實施方式中，所述磁熱設備和熱能到電能的轉化設備被形成為擁有管狀或圓形的部分，以便有利地用螺線管型線圈形成強磁場，其中管狀熱能到電能轉化設備被管狀磁熱設備圍繞。一層磁熱材料被形成為圍繞管狀熱能到電能轉化設備，并且電線的繞組(如螺線管)或印刷線路圍繞磁熱材料層形成，并且進一步與所述場發生器相連接，使所述磁熱材料受到交變磁場的影響。所述磁場以依賴于時間的方式變化，以向熱能到電能轉化設備提供溫度差的“脈沖”，該脈沖反過來被轉化成為電能。電連接與所述熱能到電能轉化設備的各個部分連接，以便捕獲來自所述熱能到電能轉化設備的電流并且將其收集到能量捕獲部件中。

附圖

參考結合相應附圖的以下描述，本公開的上述特征和目的將變得更加明顯，附圖中相同參考標號表示相同的元件，其中：

圖1示出根據本公開的一個或多個實施方式形成的熱能到電能轉化設備的示意性的框圖。

圖2示出根據本公開的一個或多個實施方式形成的呈現出電熱效應的熱能到電能轉化設備的橫截面圖。

圖3示出根據本公開的一個或多個實施方式形成的呈現出電熱效應的熱能到電能轉化設備的橫截面圖。

圖4示出根據本公開的一個或多個實施方式形成的呈現出湯姆遜電熱效應的熱能到電能轉化設備的橫截面圖。