| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2280919
ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ БАТАРЕЯ
Ім'я винахідника: Ісмаїлов Тагір Абдурашідовіч (RU); Вердієв Микаил Гаджімагомедовіч (RU); Евдулов Олег Вікторович (RU)
Ім'я патентовласника: Дагестанського державного технічного університету (ДДТУ) (RU)
Адреса для листування: 367015, г.Махачкала, пр. Імама Шаміля, 70, ДДТУ, відділ інтелектуальної власності
Дата початку дії патенту: 2004.04.23
Винахід відноситься до термоелектричному приладобудування, зокрема до конструкцій термоелектричних батарей (ПЕБ).
Технічний результат: спрощення сполучення ТЕБ з охолоджуваних (нагрівається) об'єктом або джерелом тепла і системою теплосброс при знаходженні сполучених об'єктів у важкодоступних місцях. ТЕБ містить послідовно з'єднані в електричний ланцюг напівпровідникові термоелементи, кожен з яких утворений двома гілками, виготовленими з напівпровідника відповідно р-і n-типу. Гілки термоелементів розташовані вздовж лінії. Комутаційні елементи виконані у вигляді гнучких електроізольований теплопроводів - мідних шин з контактними майданчиками на кінцях, виготовленими з електропровідного матеріалу. Перші контактні площадки з'єднані з двох сторін з гілками напівпровідника р- і n-типу. Другі контактні площадки з'єднані з електроізольований один від одного майданчиками, виконаними у вигляді плівок металів або сплавів, нанесених на керамічні пластини - теплопереходи, або у вигляді мідних пластин, напаяних на електроізольовані плівкові контакти керамічної пластини. Всі парні комутаційні пластини з'єднані з одним, а непарні - з іншим теплопереходом.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до термоелектричному приладобудування, зокрема до конструкцій термоелектричних батарей (ПЕБ).
Прототипом винаходу є ТЕБ, описана в [1]. ТЕБ складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг напівпровідникових термоелементів у вигляді меандри, кожен з яких утворений двома гілками (стовпчиками, виконаними або циліндричними, або у вигляді прямокутного паралелепіпеда), виготовленими з напівпровідника відповідно р-і n-типу. Гілки термоелементів з'єднуються між собою вздовж лінії за допомогою суцільних комутаційних пластин, виконаних, як правило, з міді. Електрично послідовно з'єднані комутаційними пластинами термоелементи, що утворюють ТЕБ, укладені між двома високо теплопровідні електроізоляційними пластинами - теплопереходамі (зазвичай керамічними).
Недоліком відомої конструкції є неможливість механічної розв'язки об'єкта охолодження, ТЕБ та системи теплосброс, а й складність сполучення з охолоджуваних (нагрівається) об'єктом в разі роботи ТЕБ як холодильника і теплоподводящім (тепловідвідними) вузлом в разі роботи ТЕБ як термоелектричного генератора, розміщеними в важкодоступних віддалених один від одного місцях, в тому числі є складовою частиною блоку з щільною упаковкою елементів, або розміщеними в герметичному обсязі.
Для усунення зазначеного недоліку заявляється ТЕБ, комутаційні елементи якої виконані у вигляді гнучких електроізольований теплопроводів з контактними майданчиками на кінцях, одними контактними майданчиками які з двох сторін з'єднані з гілками напівпровідників р- і n-типу, а другими контактними майданчиками - з електроізольований один від одного майданчиками, виконаними у вигляді плівок металів або сплавів, нанесених на керамічні пластини - теплопереходи, або у вигляді мідних пластин, напаяних на електроізольовані плівкові контакти керамічної пластини, причому всі парні комутаційні пластини з'єднані з одним, а непарні - з іншим теплопереходом - керамічної пластиною.
Конструкція ТЕБ приведена на кресленні.
 |
ТЕБ містить послідовно з'єднані в електричний ланцюг напівпровідникові термоелементи, кожен з яких утворений двома гілками (стовпчиками, виконаними або циліндричними, або у вигляді прямокутного паралелепіпеда), виготовленими з напівпровідника відповідно р-і n-типу 1 і 2. Гілки 1 і 2 термоелементів розташовані вздовж лінії, а комутаційні елементи 3 і 4 виконані у вигляді гнучких електроізольований один від одного теплопроводів - мідних шин 5 з контактними майданчиками 6 і 7 на кінцях, виготовленими з електропровідного матеріалу. Контактні майданчики 6 з'єднані з двох сторін з гілками напівпровідника р- і n-типу 1 і 2, а контактні площадки 7 - з електроізольований один від одного контактними майданчиками 8, виконаними у вигляді плівок металів або сплавів, нанесених на керамічні пластини - теплопереходи 9, або у вигляді мідних пластин, напаяних на електроізольовані плівкові контакти керамічної пластини, причому всі парні комутаційні пластини 4 з'єднані з одним, а непарні 3 - іншим теплопереходом. Контакти 10 служать для підведення електричної енергії до ТЕБ в разі її роботи в якості термоелектричного холодильника і відведення електричної енергії від ТЕБ в разі її роботи в якості термоелектричного генератора. |
У режимі термоелектричного холодильника ТЕБ працює наступним чином.
При проходженні по ТЕБ постійного електричного струму, що подається від джерела електричної енергії через контакти 10, між комутаційними елементами 3 та 4, що представляють собою контакти гілок р-і n-типу 1 і 2, виникає різниця температур, обумовлена виділенням і поглинанням теплоти Пельтьє в місцях з'єднання гілка р-типу 1 - контактна площадка 6 - гілка n-типу 2 і гілка n-типу 2 - контактна площадка 6 - гілка р-типу 1. При зазначеної на кресленні полярності електричного струму відбувається нагрів комутаційних елементів 3 і охолодження комутаційних елементів 4 . Відповідно має місце охолодження верхнього теплоперехода 9, яка має контакт через електроізольовані майданчики з комутаційними елементами 3. Якщо при цьому за рахунок тепловідведення температура нижнього теплоперехода 9, яка має контакт через майданчики 8 з комутаційними елементами 3, підтримується на постійному рівні, то температура верхнього теплоперехода, що знаходиться в тепловому контакті з комутаційними елементами 4 через контактні площадки 8, знизиться до деякого певного значення. При заданому електричному струмі величина зниження температури на верхньому теплопереходе 9 буде залежати від теплового навантаження на ньому. Теплове навантаження складається з теплопритоку від навколишнього середовища, тепла від гарячих контактів, обумовленого теплопровідністю утворюють ТЕБ гілок, теплоти Джоуля, а й тепла, що надходить від об'єкта охолодження.
Запропоноване виконання ТЕБ дозволить здійснювати механічно гнучке зчленування охолоджуваного об'єкта (джерела теплоти) і системи теплосброс, а й контакт з охолоджуваним (нагрівається) об'єктом, що знаходиться у важкодоступному місці за рахунок спеціальної конструкції комутаційних елементів (протяжності і гнучкості), при цьому втрати тепла на комутаційних елементах будуть незначні.
ТЕБ в режимі термоелектричного генератора функціонує наступним чином.
При наявності джерела тепла, що нагріває, наприклад, нижній теплопереход 9, а й мають з ним безпосередній тепловий контакт комутаційні елементи 3, і системи, що розсіює тепло з верхнього теплоперехода 9 і комутаційних елементів 4, між комутаційними елементами 3 і 4 встановлюється деяка різниця температур. При наявності такої різниці температур між комутаційними пластинами 3 і 4, що здійснюють контакт гілок р-і n-типу 1 і 2, між контактами 10 виникає різниця потенціалів - термо-е.р.с., Обумовлена ефектом Зеєбека. При замиканні контактів 10 на певну електричне навантаження в утворилася ланцюга виникає постійний електричний струм. Величина протікає в ланцюзі електричного струму залежить від значення термо-е.р.с., Яка в свою чергу залежить від коефіцієнта термо-е.р.с. термоелектричного матеріалу, числа термоелементів в ПЕБ, різниці температур між комутаційними елементами 3 і 4 і величини електричного навантаження.
Перевагою використання даної конструкції є забезпечення можливості гнучкого сполучення елемента тепловиділення, ТЕБ та системи теплосброс, а й зручність сполучення теплопереходов 9 з системою, що розсіює тепло, і джерелом тепла, що знаходяться у важкодоступних і віддалених один від одного місцях.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
Поздняков Б.С., Коптєлов Е.А. Термоелектрична енергетика. М .: Атомиздат, 1974.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Термоелектрична батарея, що складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг за допомогою комутаційних елементів напівпровідникових термоелементів, кожен з яких утворений двома гілками, виготовленими з напівпровідника відповідно р-і n-типу, укладених між двома теплопереходамі, що відрізняється тим, що комутаційні елементи виконані у вигляді гнучких електроізольований теплопроводів з контактними майданчиками на кінцях, одні контактні площадки яких з двох сторін з'єднані з гілками напівпровідників р- і n-типу, а другі контактні площадки - з електроізольований один від одного контактами, виконаними у вигляді плівок металів або сплавів, нанесених на теплопереходи - керамічні пластини, або у вигляді мідних пластин, напаяних на електроізольовані плівкові контакти керамічної пластини, причому всі парні комутаційні елементи з'єднані з одним, а непарні - з іншим теплопереходом - керамічної пластиною.
Версія для друку
Дата публікації 02.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.