[發明專利]使用溫差發電器和相變材料發電

無效

• 申請號: 201110430443.0
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102664559A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: B·J·米切爾;W·C·桑福德
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本申請涉及利用溫差發電器發電，更具體地，涉及利用溫差發電器/熱電發電機和相變材料發電。

背景技術

能量收集器從通常被忽略的和未被利用的能源中生成電能。能源和轉換電的方法包括將光能轉換成電的光伏器件、將振動能轉換成電的懸臂壓電梁、和將熱流轉換成電的熱電器件/溫差電器件。這些能量收集器和方法可以適用于各種應用。

隨著小功率的電子器件日益普遍，能量收集器和方法提供了電力電子器件不需要電池或甚至電源配線的有用方式。由于設計和安裝電線的成本與其重量和改進的難度，電線在許多應用中是不需要的。例如，由于更換電池比較困難，以及某些電池造成環境危害或引起安全隱患，所以在飛機上是不需要電池的。此外，電池在低溫情況下功能較差。在某些情形下，利用低功率能量收集器可以為偶爾需要中等數量的電源的電子器件提供動力。在這些情形中，由能量收集器產生的電能存儲在電容器或可再充電電池中。

溫差發電器是利用1821年發現的被稱為塞貝克效應的物理學原理的器件。如果兩個不同材料的導體(例如銅和鐵)在其端部均連接在一起形成兩個接合點，并且一個接合點保持在比另一個接合點更高的溫度，則兩個接合點之間的電壓差將上升。各種溫差發電器均是商售的。一個這種模塊是Hi-Z公司的HZ-2。模塊的大小是1.15英寸x1.15英寸x0.20英寸，以及該模塊包含14x14的熱電元件列。

發明內容

在一個方面，公開了能量收集器，其包括當熱梯度強加在其第一主要表面和第二主要表面之間時適應于根據塞貝克效應產生電的熱電器件；封住放置用于與熱電器件的第一主要表面進行熱傳遞的相變材料的外罩，從而在相變材料和熱電器件之間進行熱傳遞；以及電耦合熱電器件的無線電發射機。該無線電發射機能夠發射信號。

在另一個方面，公開了能量收集器，其包括當熱梯度強加在其第一主要表面和第二主要表面之間時適應于根據塞貝克效應產生電的熱電器件、封住放置用于與熱電器件的第一主要表面進行熱傳遞的相變材料的外罩以及在外罩內的為相變材料提供更加均勻的熱分布的導電翅片。

適用于能量收集器的此處公開的任何實施例可以安裝到襯底上，襯底是經歷溫度變化的可移動器件的零件，溫度變化是由其移動產生的。

已經討論的特征、功能和優勢可以在各種實施例中獨立地實現，或可以與其他實施例組合實現，關于下面的附圖和說明書可以理解其進一步的細節。

附圖說明

圖1是能量收集器的一個實施例的透視圖。

圖2是能量收集器的另一個實施例的透視圖。

圖3是能量收集器的兩個實施例的頂部平面圖，其比較器件內建立的固態。

圖4是示出了圖3的兩個器件在溫度T2和T2′的差異的曲線圖。

圖5示出了適用于圖3的能量收集器的熱電路圖。

圖6是包括相應的熱電路圖的能量收集器的一個實施例的頂部平面圖。

圖7是能量收集器的可選實施例的頂部平面圖。

具體實施方式

下面的詳細描述將說明本發明的一般原理，在附圖中額外地示出其實例。在附圖中，相同的參考數字表明相同的或功能相似的元件。

首先參考圖1-3，當翅片16存在時一般由參考數字10表明示出的能量收集器，而當翅片不存在時一般由參考數字10′表明示出的能量收集器。能量收集器10、10′適應于從熱差或熱梯度生成電能。為此，能量收集器10、10′包括熱電器件20，當通過主要表面40、42中的至少一個受到溫度變化的影響而將熱梯度施加到其第一主要表面40和第二主要表面42(參考圖3)之間時熱電器件20根據熱電效應產生電。如此處所使用的，術語“熱電效應”包含塞貝克效應(Seebeck?effect)、珀耳貼效應(Peltier?effect)、湯姆遜效應(Thomson?effect)，這些在許多教科書中都被稱為是珀耳貼-塞貝克效應。

熱電器件20受到的溫度變化可以是由熱電器件20熱導電(thermally?conductively)安裝到的襯底24移動引起的。在一個實施例中，襯底24可以是諸如飛機的移動交通工具的零件。襯底24可以是飛機壁，飛機壁在飛機起飛、飛行和/或降落期間將經歷溫度變化。一般地，飛機壁包括內墻板、外部飛機蒙皮以及在內墻板和飛機蒙皮之間的壁空間。能量收集器10可以是熱導電地安裝到這些層中的任意一層。