| 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 RU2282275
ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ БАТАРЕЯ
Ім'я винахідника: Ісмаїлов Тагір Абдурашідовіч (RU); Вердієв Микаил Гаджімагомедовіч (RU); Евдулов Олег Вікторович (RU)
Ім'я патентовласника: Дагестанський державний технічний університет (ДДТУ) (RU)
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 (ПЕБ). Технічний результат: збільшення перепаду температур за рахунок роботи в регенеративної режимі. Сутність: 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 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 в ТЕБ контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами. Комутаційні пластини мають наскрізні отвори, виконані у взаємно перпендикулярних площинах. Отвори всіх комутаційних пластин за допомогою електроізоляційних трубопроводів з'єднуються в єдиний канал, по якому в процесі функціонування ТЕБ протікає теплоносій. Канал утворюється таким чином, що спочатку за допомогою електроізоляційних трубопроводів послідовно з'єднуються всі отвори в парних (непарних) комутаційних пластинах, а потім і послідовно - отвори, виконані в непарних (парних) комутаційних пластинах. Між послідовно з'єднаними електроізоляційними трубопроводами отворами в парних (непарних) комутаційних пластинах і отворами в непарних (парних) комутаційних пластинах є область сполучення каналу з теплоносієм з об'єктом охолодження. ТЕБ та трубопроводи ізольовані від навколишнього середовища за рахунок теплоізоляції.
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 р-і n-типу. Гілки термоелементів з'єднуються між собою за допомогою комутаційних пластин, причому комутація обох гілок (р- 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 - р- 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 перепади температур між комутаційними пластинами і об'єктом охолодження, комутаційними пластинами і системою теплосброс.
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 р-і n-типу, електричне з'єднання гілок здійснюється за допомогою контакту гілка 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, причому кожна гілка контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами.
Відома ТЕБ не дозволяє досягти значного перепаду температур при використанні рідких теплоносіїв.
Завданням, на вирішення якої спрямовано винахід, є створення термоелектричної батареї, позбавленої зазначених недоліків.
Технічним результатом, що досягається при використанні винаходу, є підвищення перепаду температур за рахунок роботи термобатареї в регенеративної режимі.
Рішення поставленого завдання забезпечується 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 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, причому кожна гілка в термоелектричної батареї контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами, комутаційні пластини мають наскрізні отвори, виконані у взаємно перпендикулярних площинах і з'єднані за допомогою електроізоляційних трубопроводів в єдиний канал, по якому в процесі функціонування термоелектричної батареї протікає теплоносій, причому канал утворюється таким чином, що спочатку за допомогою електроізоляційних трубопроводів послідовно з'єднуються всі отвори в парних (непарних) комутаційних пластинах, а потім і послідовно - отвори в непарних (парних) комутаційних пластинах, а між послідовно з'єднаними електроізоляційними трубопроводами отворами в парних (непарних) комутаційних пластинах і отворами в непарних (парних) комутаційних пластинах є область сполучення каналу з теплоносієм з об'єктом охолодження, при цьому термоелектрична батарея і трубопроводи ізольовані від навколишнього середовища за рахунок теплоізоляції.
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 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 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 і 6 всіх комутаційних пластин 1 і 2 за допомогою електричного трубопроводів 7 з'єднуються в єдиний канал, по якому в процесі функціонування ТЕБ протікає теплоносій. Канал утворюється таким чином, що спочатку за допомогою електроізоляційних трубопроводів 7 послідовно з'єднуються всі отвори 5 в комутаційних пластинах 1, а потім і послідовно - отвори 6, виконані в комутаційних пластинах 2. Між послідовно з'єднаними електроізоляційними трубопроводами 7 отворами 5 в комутаційних пластинах 1 і отворами 6 в комутаційних пластинах 2 є область сполучення каналу з теплоносієм 8 з об'єктом охолодження 9.
На крайній торцевої поверхні гілок, які перебувають відповідно на початку і кінці ТЕБ, є контактні площадки 10, за допомогою яких здійснюється підведення до ТЕБ електричної енергії. ТЕБ та трубопроводи 7 ізольовані від навколишнього середовища за рахунок теплоізоляції 11.
ТЕБ працює наступним чином
При проходженні по ТЕБ постійного електричного струму, що подається від джерела електричної енергії (не показаний) 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 і поглинанням теплоти Пельтьє. При зазначеної на кресленні полярності електричного струму відбувається охолодження комутаційних пластин 1 і нагрів комутаційних пластин 2. При цьому має місце охолодження теплоносія при його протіканні по частині каналу, утвореної послідовно з'єднаними шлангами 7 отворами 5 в комутаційних пластинах 1, відведення тепла від об'єкта охолодження 9 в області сполучення 8 та нагрів теплоносія в частині каналу, утвореної послідовно з'єднаними електроізоляційними трубопроводами 7 отворами 6 в комутаційних пластинах 2. Далі здійснюється охолодження нагрітого теплоносія за рахунок природного або примусового теплообміну з навколишнім середовищем за допомогою системи теплосброс.
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. і 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 р-і n- типу, наслідком чого є підвищення енергетичної ефективності ТЕБ.
5. Поліпшені умови теплообміну між об'єктом охолодження і комутаційними пластинами, а й комутаційними пластинами і навколишнім середовищем.
6. Запропонована схема комутації по каналу теплоносія дозволяє використовувати ТЕБ в регенеративної режимі, за рахунок чого досягається її максимальна холодопродуктивність.
ЛІТЕРАТУРА
1. Бурштейн А.І. Фізичні основи розрахунку напівпровідникових термоелектричних пристроїв. М .: Физматгиз, 1962.
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 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, причому кожна гілка в термоелектричної батареї контактує протилежними торцевими поверхнями з двома комутаційними пластинами, що відрізняється тим, що комутаційні пластини мають наскрізні отвори, виконані у взаємно перпендикулярних площинах і з'єднані за допомогою електроізоляційних трубопроводів в єдиний канал, по якому в процесі функціонування термоелектричної батареї протікає теплоносій, причому канал утворюється таким чином, що спочатку за допомогою електроізоляційних трубопроводів послідовно з'єднуються всі отвори в парних (непарних) комутаційних пластинах, а потім і послідовно - отвори в непарних (парних) комутаційних пластинах, а між послідовно з'єднаними електроізоляційними трубопроводами отворами в парних (непарних) комутаційних пластинах і отворами в непарних (парних) комутаційних пластинах є область сполучення каналу з теплоносієм з об'єктом охолодження, при цьому термоелектрична батарея і трубопроводи ізольовані від навколишнього середовища за рахунок теплоізоляції.
Версія для друку
Дата публікації 07.01.2007гг
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.