| 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 RU2280920
ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ БАТАРЕЯ
Ім'я винахідника: Ісмаїлов Тагір Абдурашідовіч (RU); Вердієв Микаил Гаджімагомедовіч (RU); Евдулов Олег Вікторович
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: 2004.06.18
Винахід відноситься до конструкцій термоелектричних батарей. Технічний результат: збільшення перепаду температур між холодним і гарячим теплоносіями. Сутність: термоелектрична батарея 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. Електричне з'єднання гілок здійснюється 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 наскрізні отвори. Отвори в парних і непарних комутаційних пластинах виконані у взаємно перпендикулярних площинах. Отвори всіх непарних комутаційних пластин за допомогою електроізоляційних трубопроводів послідовно з'єднуються в один канал, по якому в процесі функціонування термоелектричної батареї протікає теплоносій. Отвори всіх парних комутаційних пластин послідовно з'єднуються таким же чином в другій канал, термоелектрична батарея і трубопроводи ізольовані від навколишнього середовища теплоізоляцією.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до термоелектричному приладобудування, зокрема до конструкцій термоелектричних батарей (ПЕБ).
Відома 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 p- і n-типу. Гілки термоелементів з'єднуються між собою за допомогою комутаційних пластин, причому комутація обох гілок (p- і n-типу) до комутаційної пластині виробляється до однієї і тієї ж плоскої поверхні по краях останньої. При цьому термоелемент має «П-образну» форму, де вертикальні елементи - p- і n-гілки, а горизонтальні - комутаційні пластини. Електрично послідовно з'єднані комутаційними пластинами термоелементи, що утворюють ТЕБ, укладені між двома високо теплопровідні електроізоляційними пластинами - теплопереходамі (зазвичай керамічними).
Недоліками відомої конструкції є: наявність механічних напружень, обумовлених біметалічним ефектом, значних контактних електричних і теплових опорів (комутаційних пластин і теплопереходов), теплопритоков від гарячих комутаційних пластин до холодних по межтермоелементним проміжків, що знижують ефективність функціонування ТЕБ, а й складність ефективного знімання тепла з спаїв термоелементів.
Найбільш близькою до заявленої є ТЕБ, описана в [2], 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 p- і n-типу, електричне з'єднання гілок здійснюється за допомогою контакту гілка p-типу - комутаційна пластина - гілка n-типу, де гілка p-типу контактує торцевою поверхнею з одного з поверхонь комутаційної пластини, а гілка n-типу - з іншого, причому кожна гілка контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами.
Відома ТЕБ не дозволяє досягти значного перепаду температур при використанні теплоносіїв.
Завданням, на вирішення якої спрямовано винахід, є створення термоелектричної батареї, позбавленої зазначених недоліків. Технічним результатом, що досягається при використанні винаходу, є зростання перепаду температур між гарячим і холодним теплоносіями.
Поставлена задача досягається тим, що в термоелектричної батареї, 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 p- і n-типу, електричне з'єднання гілок здійснюється за допомогою контакту гілку p- типу - комутаційна пластина - гілка n-типу, де гілка p-типу контактує торцевою поверхнею з одного з поверхонь комутаційної пластини, а гілка n-типу - з іншого, причому кожна гілка контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами, комутаційні пластини мають наскрізні отвори, причому отвори в парних і непарних комутаційних пластинах виконані у взаємно перпендикулярних площинах, при цьому отвори всіх непарних комутаційних пластин за допомогою електроізоляційних трубопроводів послідовно з'єднуються в один канал, по якому в процесі функціонування термоелектричної батареї протікає теплоносій, а отвори всіх парних комутаційних пластин послідовно з'єднуються таким же чином в другій канал, при цьому термоелектрична батарея і трубопроводи ізольовані від навколишнього середовища теплоізоляцією.
Винахід пояснюється кресленням, де зображена термоелектрична батарея.
 |
ТЕБ складається з послідовно з'єднаних в електричний ланцюг за допомогою комутаційних пластин 1 і 2 чергуються гілок, виготовлених відповідно з напівпровідника p-типу 3 і n-типу 4. Електричне з'єднання гілок здійснюється за допомогою контакту гілка p-типу 3 - комутаційна пластина 1 або 2 - гілка n-типу 4, де гілка p-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 наскрізні отвори відповідно 5 і 6, виконані у взаємно перпендикулярних площинах. Отвори 5 всіх комутаційних пластин 1 за допомогою електричного трубопроводів послідовно 7 з'єднуються в єдиний канал, по якому в процесі функціонування ТЕБ протікає теплоносій. Аналогічним чином об'єднуються в єдиний канал за допомогою електричного трубопроводів 8 отвори 6 всіх комутаційних пластин 2. |
На крайній торцевої поверхні гілок, які перебувають відповідно на початку і кінці ТЕБ, є контактні площадки 9, за допомогою яких здійснюється підведення до ТЕБ електричної енергії при роботі останньої в режимі термоелектричного холодильника і відведення електричної енергії при роботі її в режимі термоелектричного генератора. ТЕБ та трубопроводи 7 та 8 ізольовані від навколишнього середовища за рахунок теплоізоляції 10.
ТЕБ в режимі термоелектричного холодильника функціонує наступним чином
При проходженні по ТЕБ постійного електричного струму, що подається від джерела електричної енергії (на фіг.1 не показаний) через контактні площадки 9, між комутаційними пластинами 1 і 2, що представляють собою контакти гілок p- і n-типу 3 і 4, виникає різниця температур , обумовлена виділенням і поглинанням теплоти Пельтьє. При зазначеної на фіг.1 полярності електричного струму відбуваються нагрів комутаційних пластин 2 і охолодження комутаційних пластин 1. Відповідно має місце нагрів теплоносія, що протікає по каналу, освіченій наскрізними отворами 6 в комутаційних пластинах 2 і електроізоляційними трубопроводами 8, і охолодження теплоносія, що протікає по каналу , освіченій наскрізними отворами 5 в комутаційних пластинах 1 і електроізоляційними трубопроводами 7.
Охолоджений теплоносій використовується для відводу тепла від об'єкта охолодження, а нагрітий - тим чи іншим чином обмінюється теплом з навколишнім середовищем.
ТЕБ в режимі термоелектричного генератора функціонує наступним чином
При протіканні, наприклад з'єднання, освіченій отворами 6 в комутаційних пластинах 2 і електроізоляційними трубопроводами 8 теплоносія з підвищеною температурою і по каналу, освіченій отворами в 5 комутаційних пластинах 1, і електроізоляційними трубопроводами 7 теплоносія зі зниженою температурою, 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 p- і n-типу 3 і 4 між контактними майданчиками 9 виникає різниця потенціалів - термо-е.р.с., Обумовлена ефектом Зеєбека. При замиканні контактних майданчиків 9 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.
Заявляється ТЕБ має наступні переваги в порівнянні з існуючим аналогом:
1. Виключення механічних напружень, викликаних біметалічним ефектом і, отже, підвищення надійності ТЕБ.
2. У заявляється конструкції в значній мірі зменшуються перетоки тепла з гарячих контактів на холодні контакти сусідніх гілок ТЕБ.
3. Комутуючі пластини внаслідок специфіки виконання контактів ТЕБ мають набагато меншу товщину у напрямку електричного струму, ніж в аналогу, наслідком чого є значне зменшення їх електричних і термічних опорів і теплоємність, що дає можливість досягти більш низьких температур, а й зменшує постійну часу виходу на робочий режим ТЕБ; крім того, зменшуються контактні електричні опори.
4. У заявляється конструкції можуть бути використані гілки різної довжини, що дає можливість для більш точного узгодження таких параметрів, як оптимальний струм і перепад температур для кожної пари гілок p- і n-типу, наслідком чого є підвищення енергетичної ефективності ТЕБ.
5. Поліпшені умови теплообміну між комутаційними пластинами, об'єктом охолодження і навколишнім середовищем.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Коленко Е.А. Термоелектричні охолоджуючі прилади. Л .: Наука, 1967.
2. Б.С.Поздняков, Е.А.Коптелов. Термоелектрична енергетика, М., Атомиздат, 1974 г., с.88, ріс.5.13
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 p- і n-типу, електричне з'єднання гілок здійснюється за допомогою контакту гілка p-типу - комутаційна пластина - гілка n -типу, де гілка p-типу контактує торцевою поверхнею з одного з поверхонь комутаційної пластини, а гілка n-типу - з іншого, причому кожна гілка контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами, що відрізняється тим, що комутаційні пластини мають наскрізні отвори, причому отвори в парних і непарних комутаційних пластинах виконані у взаємно перпендикулярних площинах, при цьому отвори всіх непарних комутаційних пластин за допомогою електроізоляційних трубопроводів послідовно з'єднуються в один канал, по якому в процесі функціонування термоелектричної батареї протікає теплоносій, а отвори всіх парних комутаційних пластин послідовно з'єднуються таким же чином в другій канал, при цьому термоелектрична батарея і трубопроводи ізольовані від навколишнього середовища теплоізоляцією.
Версія для друку
Дата публікації 24.03.2007гг
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.