| 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 RU2269184
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 термоелектричному приладобудування, зокрема до конструкцій термоелектричних батарей (ПЕБ). Технічний результат: усунення ризику ураження електричним струмом при експлуатації, поліпшення умов теплообміну між комутаційними пластинами і об'єктом охолодження, а й системою теплосброс. Сутність: термоелектрична батарея (ТЕБ) складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг за допомогою комутаційних пластин напівпровідникових термоелементів. Електричне з'єднання гілок здійснюють за допомогою контакту гілку р-типу - комутаційна пластина - гілка n-типу. Гілки р-типу і n-типу контактують торцевими поверхнями відповідно з двома протилежними поверхнями. Комутаційні пластини мають площу, трохи більшу, ніж площа поперечного перерізу гілок р-і n-типу, внаслідок чого їх одні кінці виступають за поверхню структури, утвореної гілками ТЕБ. Непарні комутаційні пластини виступають за одну поверхню структури, а парні комутаційні пластини - за іншу. Виступаючі частини комутаційних пластин покриті захисним шаром високо теплопровідні діелектрика. Ставлення поверхонь виступаючих частин парних і непарних комутаційних пластин визначається зі співвідношення:
де S 2, S 1, 
1, 2, T 2, T 1 - відповідно площі, коефіцієнти теплообміну поверхонь з оточуючими їх середовищами і усереднені температури виступаючих кінців парних і непарних комутаційних пластин, Т ср - температура навколишнього середовища; 
- Холодильний коефіцієнт ТЕБ в разі її роботи в режимі холодильника або коефіцієнт перетворення енергії в разі роботи ТЕБ в режимі термогенератора.
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.
Недоліками відомої конструкції є певний ризик ураження електричним струмом при експлуатації, так як комутаційні пластини, по яких протікає електричний струм, не електроізольовані, а й неоптимальні для найбільш ефективного теплообміну з об'єктом охолодження і системою теплосброс значення площ виступаючих частин комутаційних пластин.
Метою винаходу є усунення ризику ураження електричним струмом при експлуатації ТЕБ, поліпшення умов теплообміну між комутаційними пластинами і об'єктом охолодження, а й системою теплосброс.
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. При цьому виступаючі частини комутаційних пластин покриті захисним шаром високо теплопровідні діелектрика. Ситуація щодо ставлення площ виступаючих частин парних і непарних комутаційних пластин визначається зі співвідношення:
де S 2, S 1, 2, 1, T 2, T 1 - відповідно площі, коефіцієнти теплообміну поверхонь з оточуючими їх середовищами і усереднені температури виступаючих частин парних і непарних комутаційних пластин, Т cp - температура навколишнього середовища; - Холодильний коефіцієнт термоелектричної батареї при її роботі в якості холодильника або коефіцієнт перетворення енергії в разі її роботи в якості генератора електричної енергії.
 |
 |
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 здійснюється за допомогою контакту гілку р-типу 3 - комутаційна пластина 1 або 2 - гілка n-типу 4, де гілка р-типу 3 контактує торцевою поверхнею до однієї з поверхонь комутаційної пластини, а гілка n-типу 4 - до протилежної. При цьому кожна гілка в ТЕБ контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами 1 і 2 за винятком токоподводящих гілок. Комутаційні пластини 1 і 2 мають площу, трохи більшу, ніж площа поперечного перерізу гілок р-і n-типу 3 і 4, внаслідок чого їх частини виступають за поверхню структури, утвореної гілками ТЕБ. При цьому частини непарних комутаційних пластин 1 виступають за одну поверхню структури, а частини парних комутаційних пластин 2 - за іншу. Виступаючі частини комутаційних пластин покриті захисним шаром високо теплопровідні діелектрика 5.
Поверхня структури, утвореної гілками ТЕБ, покрита шаром діелектричного теплоізоляційного матеріалу 6. На крайніх торцевих поверхнях гілок, які перебувають відповідно на початку і кінці ТЕБ, є контактні струмопровідні майданчика 7 (токоотводящий в разі роботи ТЕБ в режимі термогенератора).
ТЕБ У РАЗІ ВИКОРИСТАННЯ ЇЇ В РЕЖИМІ ХОЛОДИЛЬНИКА ФУНКЦІОНУЄ наступним чином
При проходженні крізь ТЕБ постійного електричного струму, що подається від джерела електричної енергії через контактні площадки 7, між комутаційними пластинами 1 і 2, що представляють собою контакти гілок р-і n-типу 3 і 4, виникає різниця температур, обумовлена виділенням і поглинанням теплоти Пельтьє. При зазначеної на фіг.1 полярності електричного струму відбувається нагрів парних комутаційних пластин 2 і охолодження непарних 1. Якщо при цьому за рахунок тепловідведення температура комутаційних пластин 2 підтримується на постійному рівні при заданому значенні електричного струму, то температура комутаційних пластин 1 знизиться до деякого певного значення . При заданому електричному струмі величина зниження температури на комутаційних пластинах залежатиме від теплового навантаження на них. Теплове навантаження складається з теплопритоку з навколишнього середовища і від комутаційних пластин 2, обумовленого теплопровідністю утворюють ТЕБ гілок, теплоти Джоуля, а й теплоти, що надходить від об'єкта охолодження. Теплоізоляція 6 служить для зменшення теплопритоку з навколишнього середовища, а захисний шар високо теплопровідні діелектрика 5 - для усунення можливості ураження електричним струмом при експлуатації ТЕБ.
ТЕБ У РАЗІ ВИКОРИСТАННЯ ЇЇ В РЕЖИМІ термогенератора ФУНКЦІОНУЄ наступним чином
При наявності джерела тепла, що нагріває, наприклад, парні комутаційні пластини 2, і системи, що розсіює тепло з комутаційних пластин 1, 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 7 виникає різниця потенціалів - термо-е.р.с., Обумовлена ефектом Зеєбека. При замиканні контактних майданчиків 7 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, 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 виступаючі частини комутаційних пластин покриті захисним шаром високо теплопровідні діелектрика, ставлення ж площ виступаючих частин парних і непарних комутаційних пластин визначається зі співвідношення
де S 2, S 1, 1, 2, T 2, T 1, - відповідно площі, коефіцієнти теплообміну поверхонь з оточуючими їх середовищами і усереднені температури виступаючих частин парних і непарних комутаційних пластин, Т ср - температура навколишнього середовища; - Холодильний коефіцієнт термоелектричної батареї при її роботі в якості холодильника або коефіцієнт перетворення енергії в разі її роботи в якості генератора електричної енергії.
Версія для друку
Дата публікації 12.02.2007гг
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.