| 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 RU2269183
ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ БАТАРЕЯ
Ім'я винахідника: Ісмаїлов Тагір Абдурашідовіч (RU); Вердієв Микаил Гаджімагомедовіч (RU); Евдулов Олег Вікторович (RU); Меркухін Микола Євгенович
Ім'я патентовласника: Дагестанського державного технічного університету (ДДТУ)
Адреса для листування: 367015, г.Махачкала, пр. Імама Шаміля, 70, ДДТУ, відділ інтелектуальної власності
Дата початку дії патенту: 2003.11.28
Винахід відноситься до конструкцій термоелектричних батарей (ПЕБ). Технічний результат: зниження теплового навантаження на комутаційних пластинах, спрощення сполучення комутаційних пластин з об'єктами охолодження і системою теплосброс. Сутність: термоелектрична батарея (ТЕБ) складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг за допомогою комутаційних пластин чергуються гілок, виготовлених відповідно з напівпровідника р-типу і n-типу. Електричне з'єднання гілок здійснюють за допомогою контакту гілку р-типу - комутаційна пластина - гілка n-типу, де гілка р-типу контактує торцевою поверхнею з одного з поверхонь комутаційної пластини, а гілка n-типу - з іншого. Кожна гілка контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами. Комутаційні пластини мають площу, трохи більшу, ніж площа поперечного перерізу гілок р-і n-типу, внаслідок чого їх кінці виступають за поверхню структури, утвореної гілками ТЕБ. Кінці непарних комутаційних пластин виступають за одну поверхню структури, а кінці парних комутаційних пластин - за іншу. Кінці комутаційних пластин контактують з електроізольований один від одного майданчиків, виконаним у вигляді плівок металів або сплавів, нанесених на керамічні пластини. Простір, обмежений керамічними пластинами і поверхнею структури, утвореної гілками ТЕБ, заповнене теплоізоляцією.
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, 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 за допомогою комутаційних пластин, причому гілки р-типу і n-типу контактують торцевими поверхнями відповідно з двома протилежними поверхнями комутаційної пластини. Комутаційні пластини мають дещо більшу площу, ніж площа поперечного перерізу гілок, внаслідок чого вони виступають за поверхню структури, утвореної гілками ТЕБ, причому, непарні комутаційні пластини виступають за одну поверхню структури, а парні комутаційні пластини - за іншу.
Недоліками відомої конструкції є наявність перетікання тепла від поверхні гілок ТЕБ до комутаційних пластин, наслідком чого є наявність на комутаційних пластинах додаткового теплового навантаження, а й складність сполучення комутаційних пластин з об'єктами охолодження і системою теплосброс.
Метою винаходу є усунення зазначених недоліків та підвищення ефективності функціонування ТЕБ.
Для досягнення зазначеної мети заявляється ТЕБ, що складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг за допомогою комутаційних пластин напівпровідникових термоелементів, кожен з яких утворений двома гілками, виготовленими з напівпровідника відповідно р-і n-типу, причому гілки р-типу і n-типу контактують торцевими поверхнями відповідно з двома протилежними поверхнями комутаційної пластини. Комутаційні пластини же мають дещо більшу площу, ніж площа поперечного перерізу гілок, внаслідок чого вони виступають за поверхню структури, утвореної гілками термоелектричної батареї, причому, непарні комутаційні пластини виступають за одну поверхню структури, а парні комутаційні пластини - за іншу. При цьому комутаційні пластини своїми кінцями контактують з електроізольований один від одного майданчиками, виконаними у вигляді плівок металів або сплавів, нанесеними на високо теплопровідні керамічні пластини теплопереходи, а вільний простір, обмежений керамічними пластинами і поверхнею структури, утвореної гілками термоелектричної батареї заповнене теплоізоляцією.
 |
 |
Конструкція ТЕБ приведена на фіг.1-2. ТЕБ складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг за допомогою комутаційних пластин 1 і 2 чергуються гілок, виготовлених відповідно з напівпровідника р-типу 3 і n-типу 4. Електричне з'єднання гілок здійснюють за допомогою контакту гілку р-типу 3 - комутаційна пластина 1 або 2 - гілка n-типу 4, де гілка р-типу 3 контактує торцевою поверхнею з одного з поверхонь комутаційної пластини, а гілка n-типу 4 - з іншого. Кожна гілка в ТЕБ контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами 1 і 2. Комутаційні пластини 1 і 2 мають площу, трохи більшу, ніж площа поперечного перерізу гілок р-і n-типу 3 і 4, внаслідок чого їх кінці виступають за поверхню структури , утвореної гілками ТЕБ, як це зображено на фіг.1. Кінці непарних комутаційних пластин 1 виступають за одну поверхню структури, а кінці парних комутаційних пластин 2 - за іншу, як це зображено на фіг.2. На фіг.1 зображена ТЕБ з керамічними пластинами - теплопереходамі. Вільні кінці комутаційних пластин 1 і 2 припаяні до електроізольований один від одного майданчикам 5 і 6, виконаним у вигляді плівок металів або сплавів, нанесених на керамічні пластини 7 і 8. Простір, обмежений керамічними пластинами 7 і 8 і поверхнею структури, утвореної гілками ТЕБ, заповнене теплоізоляцією 9. На крайній торцевої поверхні гілок, які перебувають відповідно на початку і кінці ТЕБ є контактні площадки 10, за допомогою яких здійснюється електричний контакт до ТЕБ. У разі роботи ТЕБ в режимі холодильника до контактів 10 підводиться електрична енергія від блоку живлення, а в разі роботи ТЕБ в режимі термоелектричного генератора з контактів 10 знімається електрична енергія.
ТЕБ в режимі холодильника функціонує наступним чином. При проходженні по ТЕБ постійного електричного струму, що подається від джерела електричної енергії через контактні площадки 10, між комутаційними пластинами 1 і 2, що представляють собою контакти гілок р-і n-типу 3 і 4, виникає різниця температур, обумовлена виділенням на одних сусідніх кінцях гілок - парних або непарних комутаційних пластинах, і поглинанням на інших сусідніх кінцях гілок - непарних або парних комутаційних пластинах, теплоти Пельтьє. При зазначеної на фіг.1 полярності електричного струму відбувається нагрівання кінців гілок, що контактують з парними комутаційними пластинами 2 і охолодження решт гілок, що контактують з непарними 1. Якщо при цьому за рахунок тепловідведення температура теплоперехода 8, з яким контактують майданчики 6 з припаяними комутаційними пластинами 2 , підтримується на постійному рівні, то температура теплоперехода 7, що знаходиться в тепловому контакті через контактні площадки 5 з холодними спаями 1 термоелементів, знизиться до деякого певного значення. При заданому електричному струмі величина зниження температури на теплопереходе 7 буде залежати від теплового навантаження на ньому. Теплове навантаження складається з теплопритоку з навколишнього середовища, тепла від гарячих контактів, обумовленого теплопровідністю утворюють ТЕБ гілок, теплоти Джоуля, а й тепла, що надходить від об'єкта охолодження. Теплоізоляція 9 служить для зменшення теплопритоку з навколишнього середовища, а й від поверхні гілок ТЕБ.
ТЕБ в режимі термоелектричного генератора функціонує наступним чином. При наявності джерела тепла, що нагріває, наприклад, теплопереход 7, а й мають з ним безпосередній тепловий контакт майданчики 5 і комутаційні пластини 1, і системи, що розсіює тепло з теплоперехода 8, майданчиків 6 і комутаційних пластин 2, між комутаційними пластинами 1 і 2 встановлюється деяка різниця температур. При наявності такої різниці температур між комутаційними пластинами 1 і 2, які здійснюють контакт гілок р-і n-типу 3 і 4, між контактними майданчиками 10 виникає різниця потенціалів - термо-е.р.с., Обумовлена ефектом Зеєбека. При замиканні контактних майданчиків 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 пластинами 1 і 2, і величини електричного навантаження.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. 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 пластин напівпровідникових термоелементів, кожен з яких утворений двома гілками, виготовленими з напівпровідника відповідно р-і n-типу, причому гілки р-типу і n-типу контактують торцевими поверхнями відповідно з двома протилежними поверхнями комутаційної пластини, комутаційні пластини мають дещо більшу площу, ніж площа поперечного перерізу гілок, внаслідок чого вони виступають за поверхню структури, утвореної гілками термоелектричної батареї, причому непарні комутаційні пластини виступають за одну поверхню структури, а парні комутаційні пластини - за іншу, що відрізняється тим , що комутаційні пластини своїми кінцями контактують з електроізольований один від одного майданчиками, виконаними у вигляді плівок металів або сплавів, нанесеними на високо теплопровідні керамічні пластини - теплопереходи, а вільний простір, обмежений керамічними пластинами і поверхнею структури, утвореної гілками термоелектричної батареї, заповнене теплоізоляцією.
Версія для друку
Дата публікації 13.01.2007гг
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.