[发明专利]用于将热能回收并且转化为电能的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使用流体相变将热能回收并且转化为电能的装置。

背景技术

电子电路在工作时产生热量。该热量并未被使用并且应当被散发以防止降低电路性能。在我们的周围还存在诸如管道系统、排气通风装置、工业机械壁之类的其它热源，这些热源排放的热量并未得到利用。

能够想到对该热量进行回收以将其转化为电能。

已经提出了实施液汽相变的装置。

例如，专利文件FR 2 951 874描述了一种包括封闭体积的装置，该封闭体积由用于与热源接触的第一壁和正对第一壁且用于与冷源接触的第二壁所界定，在两个壁之间的封闭体积内悬挂有压电材料层，其中，开孔穿过该压电材料层。在封闭体积中设置有液体。第二壁被设置在第一壁之下。该装置的工作方式如下所述：

液体在重力作用下通过开孔流向第二壁。当液体与第二壁接触时突然被汽化，这导致产生了被传递到压电层上的强大的超压以及强大的机械应力，压电层将超压和机械应力转换为电信号，

蒸汽穿过压电层中的开孔朝着第一壁扩散，蒸汽在第一壁处被冷凝，以及

液体在重力作用下再次流向第二壁并且重复该循环。

该设备的缺点在于需要使第二壁位于第一壁的下方以依赖重力保证冷凝滴的下落。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于使用流体相变将热能回收并且转化为电能的装置，尤其是不要求特定的方向并且允许很大程度的微型化。

上述目的可以通过一种用于将热能回收并且转化为电能的装置来实现，所述装置包括第一空腔、第二空腔、压电材料、主通道以及至少一个辅助通道，所述第一空腔的一个壁用于与热源接触，所述第二空腔的一个壁用于与冷源接触，所述压电材料被设置在所述空腔的至少一个中，所述主通道将所述第一空腔与所述第二空腔相连接，所述至少一个辅助通道将所述第一空腔与所述第二空腔相连接，所述主通道的配置使得保证液滴从所述第二空腔流到所述第一空腔。

在第一示例中，所述主通道可包括一具有表面能量梯度的内表面，所述表面能量梯度被定向以使得所述液滴从所述第二空腔向所述第一空腔移动。例如，在流体为水的情况下，所述表面包括具有不同的疏水性的截面，所述截面朝着所述第一空腔疏水性越来越弱。

在另一示例中，所述主通道包括朝着所述第一空腔变大的流道截面和具有至少一种疏水特性的表面。优选地，所述表面可具有朝着所述第一空腔降低的疏水性。

换句话说，所述装置包括由一通道连接的冷凝室和汽化室，所述通道保证在不使用重力的情况下将液滴从所述冷凝室转移到所述汽化室。所述室中的至少一个包括压电材料膜。

因而，本发明的一个主题是一种用于将热能回收并且转化为电能的装置，包括至少一个单元，所述单元包括：

第一空腔，所述第一空腔的至少一个壁的至少一部分被配置成与热源接触；

第二空腔，所述第二空腔的至少一个壁的至少一部分被配置成与冷源接触；

主通道，其将所述第一空腔与所述第二空腔相连接，用于以液滴形式输送流体，所述主通道包括一用于将流体液滴从所述第二空腔输送到所述第一空腔的机构；

至少一个辅助通道，其将所述第一空腔与所述第二空腔相连接，用于以气体形式输送流体；

至少一种压电材料，其被设置在所述第一空腔和所述第二空腔的至少一个中；

容纳在所述单元中的液体和气体形式的流体；

用于将所述压电材料连接到一用于对由所述压电材料所产生的电能进行回收的装置的机构。

优选地，所述用于输送流体液滴的机构由所述主通道的具有表面能量梯度的内表面形成，所述表面能量梯度被定向使得流体液滴从所述第二空腔向所述第一空腔移动。

在一个示例性实施例中，所述表面能量梯度通过被连续地设置在所述第二空腔与所述第一空腔之间的至少第一表面部分和第二表面部分得到，所述至少第一表面部分和第二表面部分中的每一个都具有流体润湿特性，所述第二部分的润湿性大于所述第一部分的润湿性。所述润湿特性通过具有所述润湿特性的材料层而得到，和/或通过对所述内表面的至少一部分进行结构化而得到。

例如，所述主通道具有从所述第二空腔到所述第一空腔增大的流道截面。

所述主通道的所述内表面在所述第二空腔侧的至少一部分具有低流体润湿特性。

在另一示例性实施例中，所述用于输送流体液滴的机构是静电类型的，例如，使用电润湿现象的静电类型。