DE10154923A1

DE10154923A1 - Extracting electrical energy from air temperature fluctuations, involves enclosing heat storage device heated/cooled by ambient air in Peltier/Seebeck element through which heat flows

Info

Publication number: DE10154923A1
Application number: DE10154923A
Authority: DE
Inventors: Klaus Palme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-06-05

Abstract

The method involves an insulated heat storage device (G1) heated or cooled by ambient air and enclosed by a Peltier or Seebeck element (S1) through which the heat flows into or away from the heat storage device and thereby produces electrical energy. A contact surface on the Peltier or Seebeck element enables the heat storage device to be heated by the heat of a hand. AN Independent claim is also included for the following: a system for implementing the inventive method.

Description

Zunehmend werden Einzelgeräte wie Radios, Uhren, Überwachungsanlagen, Rauchwächter usw. mit Batterien als Energiequellen versehen. Individual devices such as radios, clocks, Monitoring systems, smoke detectors etc. with batteries as Provide energy sources.

Fernsehapparate, Radios, Autos, Türschließanlagen, Beleuchtungen und andere technische Geräte werden ebenfalls zunehmend mit Fernsteuergeräten ausgestattet. Die Fernsteuergeräte bestehen aus einer batteriegespeisten Fernbedienung und der Stand-by-schaltung am Gerät, die das Steuersignal der Fernbedienung empfängt und verarbeitet. TV sets, radios, cars, door locking systems, lights and other technical devices are also becoming increasingly common Remote control devices equipped. The remote control units consist of a battery-powered remote control and standby function on the device, which receives and processes the control signal from the remote control.

Die Batterie als Energiequelle der Fernbedienung erschöpft sich nach einiger Zeit, die Batterie muß ausgetauscht werden. Dies verursacht Kosten, Zeitaufwand und Abfall. The battery as the energy source for the remote control is exhausted some time, the battery needs to be replaced. This is causing Cost, time and waste.

Die Stand-by-schaltung eines Geräts benötigt einen permanent eingeschalteten Netzanschluß, wenn nicht ebenfalls eine Batterie vorgesehen ist. Beim Netzanschluß der Stand-by-schaltung wird dem Netz permanent Energie entnommen. So liegt der derzeitige Energiebedarf von Stand-by-schaltungen bei Fernsehgeräten bei ca. 1 Watt. The stand-by switching of a device requires one permanently switched on mains connection, if not also a battery is provided. When the stand-by circuit is connected to the mains Power permanently drawn from the grid. So is the current one Energy requirements for stand-by circuits in TV sets at approx. 1 Watt.

Durch die Vielzahl von Geräten wird hier eine beträchtliche Energiemenge benötigt und verbraucht. Due to the large number of devices, here is a considerable one Amount of energy needed and consumed.

Description of the battery replacement or remote control unit without external energy requirements

Es wird die gemeinsame Schaltung für einen Batterie - Ersatz bzw. ein Fernsteuergerät vorgestellt, die bei ausgeschaltetem Gerät keinen Energiebedarf für die Betriebsbereitschaft des Fernsteuergeräts hat, weder an Strom aus dem Netz noch an Batteriekapazität. Die Energie für die Aufrechterhaltung der Steuerfähigkeit des Geräts wird aus den Temperaturschwankungen der Umgebungsluft genommen. Das Umsetzmedium ist ein Wärmespeicher, dessen Oberfläche mit einem Peltier- oder Seebeckelement überzogen ist. Nimmt der Wärmespeicher durch das Peltier- oder Seebeckelement hindurch Wärme aus der Umgebungsluft oder dem fernzusteuernden Gerät auf oder gibt er sie wieder an diese ab, so erzeugt das Peltier- oder Seebeckelement aus der Temperaturdifferenz elektrische Energie, die in einem Speicherkondensator gespeichert wird und die Funktionsfähigkeit der Fernsteuerung dadurch sicherstellt, daß permanent Energie nachgeliefert wird. It will be the common circuit for a battery replacement or one Remote control device presented that none when the device is switched off Has energy requirements for the operational readiness of the remote control device, neither electricity from the grid nor battery capacity. The energy for maintaining the controllability of the device is from the Temperature fluctuations in the ambient air are taken. The conversion medium is a heat accumulator, the surface of which a Peltier or Seebeck element is coated. He takes Heat storage through the Peltier or Seebeck element from the ambient air or the device to be controlled remotely it off again, so the Peltier or Seebeck element creates the temperature difference electrical energy in a Storage capacitor is stored and the operability of the Remote control ensures that energy is constantly supplied becomes.

Jede Temperaturänderung am Wärmespeicher erzeugt einen kleinen Energieimpuls, der den zum Peltier- oder Seebeckelement gehörenden ersten Speicherkondensator auflädt. Sinkt die Energie im eigentlichen Speicherkondensator, so schiebt eine Nachladeeinrichtung Energie aus dem ersten Speicherkondensator in den eigentlichen Speicherkondensator nach. Dieser bleibt dadurch immer im betriebsbereiten Zustand aufgeladen. Every temperature change on the heat accumulator creates a small one Energy impulse that belongs to the Peltier or Seebeck element charging first storage capacitor. The energy actually drops Storage capacitor, a reloading device pushes energy out the first storage capacitor in the actual Storage capacitor after. This always stays in the operational state charged.

Voraussetzung ist, daß im ausgeschalteten Zustand an der Stand-by- schaltung Temperaturschwankungen auftreten, die den Wärmespeicher immer wieder erwärmen und abkühlen und so aufladen. Ein besonderer Vorteil dieser Schaltung ist es, daß das Wärmepotential des Geräts mit der Stand-by-schaltung beim Betrieb und auch noch nach dem Ausschalten durch die Restwärme zur Nachladung der Stand-byschaltung genutzt werden kann. Höherer Energiebedarf der Stand-byschaltung kann durch Anpassen der Leistungsfähigkeit des Wärmespeichers ausgeglichen werden. Zusätzlich kann bei einem Leerwerden des Standby-schaltungskondensators eine Nachladung durch Handkontakt erreicht werden. The prerequisite is that the standby circuit temperature fluctuations occur in the heat accumulator keep warming up and cooling down and thus charging. A special The advantage of this circuit is that the heat potential of the device the stand-by switch during operation and even after Switch off by the residual heat for reloading the Stand-by switching can be used. Higher energy requirements of the Stand-by switching can be done by adjusting the performance of the Heat storage are balanced. In addition, with one The standby circuit capacitor becomes empty by recharging Hand contact can be achieved.

Bei dem Fernbedienungsteil kann nur die Temperaturschwankung am Wärmespeicher genutzt werden. Sollten die Wärmeschwankungen in der Stand-by-phase der Fernsteuerung nicht zur Aufrechterhaltung der Ladung. With the remote control part only the temperature fluctuation on Heat storage can be used. Should the heat fluctuations in the Stand-by phase of remote control does not maintain Charge.

des Speicherkondensators ausreichen, so kann auch hier durch eine kurzfristige Berührung der Fernbedienung mit der Hand die Aufladung des Speicherkondensators und damit seine Funktionsfähigkeit bewirkt werden. of the storage capacitor are sufficient, so here too by a short-term touch of the remote control with the hand charging of the storage capacitor and thus its functionality become.

Description of the basic circuit

Fig. 1 zeigt das Prinzip der vorgesehenen Schaltung. Fig. 1 shows the principle of the circuit provided.

Der Speicherkondensator K1 in Fig. 1 speichert die Energie für die Stand-by-schaltung für das angeschlossene Gerät bzw. die Fernbedienung. Über die Leitungen L1 und M wird die Stand-byanlage (bei der Fernbedienung der Sender der Fernbedienung) mit Energie versorgt. Während des Gerätebetriebs kann der Speicherkondensator K1 aus einer externen Energiequelle über die Leitung L2 und die Diode D1 gespeist werden. Dies kann z. B. das Netzteil des fernzusteuernden Gerätes sein (diese Funktion entfällt bei der Fernbedienung oder bei einem Batterieersatz). Beim Ausschalten des angeschlossenen Geräts liefert die Leitung L2 keine Energie mehr. Der Speicherkondensator würde sich über die internen Leckströme und die eventuell angeschlossene Last entladen. Dies verhindert nun die dargestellte Speichereinheit. Sie besteht aus dem thermisch isolierten Wärmespeicher G1, dem Peltier- oder Seebeckelement S1, dem Gleichrichter D2, dem Kondensator K2 und der Anpaßschaltung T1. Die Funktion der Speichereinheit ist wie folgt:
Der Wärmespeicher G1 wird von der Restwärme des Gerätes oder auch nur von der warmen Umgebungsluft aufgewärmt. Die Wärme fließt von der Luft/dem heißen Gerät über das Peltier- oder Seebeckelement S1 in den sonst allseitig isolierten und kälteren Wärmespeicher G1 hinein. Dabei erzeugt das Peltier- oder Seebeckelement S1 eine elektrische Spannung, die einen Strom über den Gleichrichter D2 in den Kondensator K2 fließen läßt. Dieser lädt sich auf. In geeigneter Form (immer beim Unterschreiten einer ausreichenden Mindestspannung an dem Kondensator K1) entnimmt die Anpaßschaltung T1 Energie aus dem Kondensator K2 und transformiert sie auf die Spannungshöhe von K1 und lädt damit K1. Wird die Umgebungsluft noch wärmer so wird die Speichereinheit G1 weiter aufgeheizt und das Seebeckelement S1 liefert weitere Energie für den Kondensator K2. Bei einer Abkühlung der Umgebungsluft wird der Speichereinheit G1 über das Seebeckelement S1 hinweg Wärme entzogen. Das Seebeckelement S1 liefert ebenfalls wieder Energie für den Speicherkondensator K2. Da diese Energie mit positiver oder negativer Spannung anfallen kann, ist der Gleichrichter D2 m. Z als Brücke geschaltet. Die Spannung an K1 liefert auch die Versorgungsspannung für T1. The storage capacitor K1 in FIG. 1 stores the energy for the standby circuit for the connected device or the remote control. The stand-by system (for remote control the transmitter of the remote control) is supplied with power via lines L1 and M. During device operation, the storage capacitor K1 can be supplied from an external energy source via the line L2 and the diode D1. This can e.g. B. the power supply of the device to be controlled remotely (this function does not apply to the remote control or a battery replacement). When the connected device is switched off, line L2 no longer supplies energy. The storage capacitor would discharge via the internal leakage currents and the possibly connected load. This now prevents the storage unit shown. It consists of the thermally insulated heat accumulator G1, the Peltier or Seebeck element S1, the rectifier D2, the capacitor K2 and the adapter circuit T1. The function of the storage unit is as follows:
The heat accumulator G1 is warmed up by the residual heat of the device or only by the warm ambient air. The heat flows from the air / hot device via the Peltier or Seebeck element S1 into the otherwise insulated and colder heat accumulator G1. The Peltier or Seebeck element S1 generates an electrical voltage which allows a current to flow through the rectifier D2 into the capacitor K2. This is charging. In a suitable form (always when the voltage at the capacitor K1 falls below a sufficient minimum), the matching circuit T1 takes energy from the capacitor K2 and transforms it to the voltage level of K1 and thus loads K1. If the ambient air becomes even warmer, the storage unit G1 is heated further and the Seebeck element S1 supplies further energy for the capacitor K2. When the ambient air cools, heat is removed from the storage unit G1 via the Seebeck element S1. The Seebeck element S1 again supplies energy for the storage capacitor K2. Since this energy can be generated with positive or negative voltage, the rectifier is D2 m. Z switched as a bridge. The voltage at K1 also provides the supply voltage for T1.

Mit diesem Schaltungsaufbau der Speichereinheit wird der Speicherkondensator K1 stets auf Betriebsspannung gehalten. Das Stand-by-Gerät ist einschaltbereit, ohne daß es wie bei den derzeitigen Schaltungen Energie aus dem Netz entnimmt oder sich die Batterie/der Akku, der hier durch den Speicherkondensator K1 ersetzt ist, erschöpft. Ein Handkontaktpunkt F1 auf dem Seebeckelement S1 ermöglicht eine Nachladung von K1 durch die Handwärme, falls aus irgendwelchen Gründen, z. B. längere Zeit konstante Temperaturen an dem Gerät, eine Nachladung und damit die Betriebsbereitschaft nicht mehr möglich sein sollte. Bezugszeichenliste D1 Diode
D2 Gleichrichter
F1 Handkontakt
G1 Wärmespeicher
K1 Speicherkondensator
K2 Speicherkondensator
L1 Leiter für Verbraucheranschluß
L2 Leiter für Energieeinspeisung
M Masseleitung
S1 Seebeckelement (auch ein Seebeckelement hier verwendbar)
T1 Anpaßverstärker
With this circuit structure of the storage unit, the storage capacitor K1 is always kept at operating voltage. The stand-by device is ready to be switched on without taking energy from the network as in the current circuits or without the battery / rechargeable battery, which is replaced here by the storage capacitor K1, being exhausted. A hand contact point F1 on the Seebeck element S1 enables K1 to be recharged by the hand heat, if for any reason, e.g. B. constant temperatures on the device for a long time, recharging and thus operational readiness should no longer be possible. Reference symbol list D1 diode
D2 rectifier
F1 hand contact
G1 heat storage
K1 storage capacitor
K2 storage capacitor
L1 conductor for consumer connection
L2 conductor for energy supply
M ground line
S1 Seebeck element (a Seebeck element can also be used here)
T1 matching amplifier

Claims

1. A method for obtaining electrical energy from changes in air temperature, comprising:
an insulated heat accumulator G1, which is warmed up or cooled by the ambient air
a Peltier or Seebeck element S1 which surrounds the heat accumulator G1 and through which the heat flows in or out to the accumulator and thereby generates electrical energy
a contact surface on the Peltier or Seebeck element S1, which enables the heat storage G1 to be warmed up by the warmth of the hands.

2. The method according to claim 1, characterized in that the generated energy led into a first capacitor K2 becomes. A rectifier D2 is placed between the system switched according to claim 1 and the capacitor D2 if the energy arises with changing polarity.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a matching circuit T1 that stored in K2 electrical energy to the voltage level of the Capacitor K1 brings and charges it.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the capacitor K1 as a storage capacitor for the serves the electrical energy obtained and which provides energy for consumers who are at the terminals L1 and M are connected.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the capacitor K1 also from an external Energy source via diode D1 and line L2 is charged.

6. Plant for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has the following components:

- An insulated heat accumulator G1, which is warmed up or cooled by the ambient air

- A Peltier or Seebeck element S1 that surrounds the heat accumulator G1 and through which the heat

- flows to or from the storage and thereby generates electrical energy

- A contact surface on the Peltier or Seebeck element S-1, which enables the heat storage G1 to be warmed up by the hand warmth.

7. Plant according to claim 6, characterized by the Use as a battery replacement, being used in all Batteries equipped devices, e.g. B. at all Remote control devices or stand-by circuits, can be used.