[发明专利]堆叠式温差发电驱动冷却流体的热电耦合散热器

说明书

本发明公开了一种堆叠式温差发电驱动冷却流体的热电耦合散热器，包括：半导体温差发电单元、电能收集存储单元、辅助电源、判断放电单元、流体流速调节单元和冷却流体散热单元，利用电能收集存储单元存储半导体温差发电单元产生的电能，与辅助电源同时供电，持续稳定供电；采用液相流体与气相流体相结合的散热方式，散热器与半导体温差发电单元贴合，散热翅片贴合在散热器上，提高热源热量的传导速度，达到更好的散热效果；半导体温差发电单元与冷却流体散热单元形成垂直堆叠结构，二者通过流体管道级联连接，适用于发热器件处于宽敞空间的场合；实现低成本散热，解决半导体发电不稳定、不连续导致的供电不连续的技术问题。

技术领域

本发明属于半导体温差发电的散热装置领域，具体涉及一种堆叠式温差发电驱动冷却流体的热电耦合散热器。

背景技术

工业全球化带来了环境和能源危机，人们开始寻求绿色环保的能源技术，全人类逐渐建立了高效利用电能的节能减排理念。来自生产和生活环节产生的大量余热已经成为一个潜在电能宝库。根据电能贬值原理，电能品质较低的热能无法自发转化为高品质电能，因而余热很难有效地利用而直接释放。随着半导体及其相关材料技术的深入研究，人们开始关注半导体温差发电技术在余热、废热回收利用的价值。

传统的功率电子器件散热器一般采用热传导性能较好的材料然后借助热辐射、自然对流等方式进行散热，但是这种方式散热效率低，一旦热源的散热功率增大，便不能满足热源的散热需求，或者采用风扇强制性带走热量，这种散热方式较于前者散热效率有所提升，但需要消耗大量电能，成本高，节能减排效果较差。在专利CN201510203633.7中，将半导体材料的冷端与大功率电子器件的热端相连，半导体材料的热端与液冷散热装置相连，但是需要给制冷片提供电能，导致成本增加。在专利CN201410016216.7中，采用半导体温差发电技术，获得的电能用来驱动风扇对投影仪进行散热，但未解决半导体发电存在不稳定、不连续以及导致的供电不连续的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将热源的热能转化为电能，实现更好散热效果的低能耗散热装置，提出一种堆叠式温差发电驱动冷却流体的热电耦合散热器，实现低成本散热，解决半导体发电不稳定、不连续导致的供电不连续的技术问题。

本发明采用如下技术方案，一种堆叠式温差发电驱动冷却流体的热电耦合散热器，包括半导体温差发电单元、电能收集存储单元、辅助电源、判断放电单元、流体流速调节单元和冷却流体散热单元，其中，

半导体温差发电单元，用于将热源的热能转化为电能，将电能传递到电能收集存储单元；

电能收集存储单元，用于将电能通过储能后为冷却流体散热单元和流体流速调节单元提供工作电压；

辅助电源，用于电能收集存储单元发电不足时，为冷却流体散热单元和流体流速调节单元提供工作电压；

判断放电单元，与电能收集存储单元和辅助电源相连，用于选择电能的输出方式，当电能收集存储单元的输出电压小于辅助电源输出电压时，利用辅助电源供电；当电能收集存储单元的输出电压大于辅助电源输出电压时，利用电能收集存储单元供电；

流体流速调节单元，与判断放电单元相连，用于调整冷却流体散热单元的散热速度和电能消耗；

冷却流体散热单元，与流体流速调节单元相连，包括液相流体散热装置和气相流体散热装置，液相流体散热装置包括液相流体管道和散热器，散热器与半导体温差发电单元贴合，用于为半导体温差发电单元散热，气相流体散热装置包括散热翅片，散热翅片贴合在散热器上，用于为液相流体散热装置散热，液相流体管道分别设置在散热器和散热翅片中。

优选地，半导体温差发电单元采用夹层结构的热电效应发生装置，半导体温差发电单元的吸热端贴合热源，放热端贴合冷却流体散热单元。该结构很大程度增大了半导体温差发电两面的温差，从而提高发电效率。