DE1489265A1 - Thermoelektrischer Wandler - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE DlPL.-lNG. GRALFS" DR. MANITZ PATENTANWÄLTE

!tünchen, den 1. Desember 1965 Ii/fi - C 654

CSV Compagnie Generale de Telegraphic Sans flX 4?« Ba* Dumont d'UrViIIe₉ Paris 16, Frankreich

Shoraoelektronisoher Wandler

Sie Erfindung betrifft einen tuensoolektronischen Wandler sur direkten Umforsnng thermischer Energie in elektrische Energie, und insbesondere einen Wandler von der in der PatentmoMldong C 31 465 flllo/21b beschriebenen Art.

Der in dear angefahrten !meldung beschriebene thermoelektronische Vendler gehört sur Art der Wandler mit Raumiooisetion eines Hediums wie Hiederdruok-Cftsiuadaapf_v der einen Takmasdichten Behälter «wischen einer Slektronen-Smissionselektrode und einer Klektronen-SaMelelektrode anfüllt« und der Mittel aufweist« um der Strahlung einer Wärme- oder Lichtenergiequelle das Eintreten in den Behälter su gestatten, wobei diese Energie gleichseitig dasu bestissit ist« die Ämiedionselektrode su heisen und aufgrund der Wirkung dor Photonen dieser Energie die Ionisation der Atome des Füllmediuma su erleichtern, und in dem innerhalb des Behälters Reflexionenittel für Licht sur Konftentrierung dor Tolumeatloh&e dor Licht energie vorgesehen sind.

BAD ORIGJNAL 909804/0959 *—

BRAUNCCHWEia. am aORamPARK ■ 'S (OBSiι 1·4·7 ■ MÜNCHIN SC, robirtkoch-str. ι φ ioaiti stBiio λ 3 3000 10. 65

In dieser bekannten Vorrichtung wird jedoch der einfallend· Energiefluß relativ schlecht ausgenützt,, da er die Kollektorelektrode relativ stark aufholst, so daß der Kollektor auf eine relativ übermäßige Temperatur gelangt, während die in der Energie enthaltenen, für die Aufhellung des Kollektors verbrauohten Photonen nicht zur Vergrößerung der Ionisation des PUllmediums verwendet werden.

Qemäß der Erfindung sind das Elektrodensystem und dio Reflexionsmittel eines Wandlers der beschriebenen Art so angeordnet, daß ein Hauptteil der dichtekonzentrierten Lichtenergie zur Heisung der Emissionselektrode verwendet wird und nur ein geringer Teil bei der Heizung des Kollektors verlorengeht, wodurch die vorher angeführten Nachteile beseitigt werden.

Das Elektrodensystem des Wandlers gemäß der Erfindung umfaßt eine Emissionselektrode in Form eines Hohlkörpers mit einer divergierenden Oberfläche, wie einen Kegel oder ein Prisma, die der Innenwand des Kollektors gegenüberliegt. In der Spitze des Kegele oder in der Kante des Prismas und ebenso in dem Kollektor nahe dieser Spits· oder Kante ist ein Loch oder ein Schilts vorgesehen, um die Lientenergie In den Innenraum der Emissionselektrode su lassen· Die Reflexionsraittel sind Innerhalb dieses Innenraumes angeordnet. Der Lichtstrahl wird gesammelt, um in den Wandler in konischer oder priemenhafter Form su gelangen, wobei ein Hauptteil dieses Strahles in den Inaenraum des

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Baalt ters ·ladringt und dort an den Reflexionsmitteln reflektiert wird, während ein geringerer Teil dee gleichen Strahl·· in den Zwisohenelektrodenraua gelangt, aa die Ienieation dee FUllmediume au vergrößern.

Dieae Vorrichtung kann »it Reflexionemitteln für den Teil der einfallenden Energie kombiniert werden, der den Zwiechenelektrodenrau« beetrahlt, wie es in der Hauptanaeldung der Fall let. Außerdem ist es mit der in dieser Anaeldung beschriebenen Einrichtung einfach mehrere Wandler in Reihe eu schalten, insbesondere in der prisaeaförnigea Ausführungsform. Eine solche Oruppenanordnung tob Wandlern kann auf einer plattenförmigen, kugelförmigen oder »ylinderförmigen Unterlage erfolgen.

Heben der Beseitigung der Nachteile der bekannten Verrichtungen ist ee das Ziel der Erfindung, einen Wandler au schaffen, bei dem die Kollektorelektrode einer relativ schwachen Aufhellung durch die einfallende Liehteaergie unterwerfen 1st, welche hauptattehlleh sur Helsuag der Salttorelektrode verwendet wird, und dadurch dea Wirkungsgrad und die Gesamtleistung der Vorrichtung erhöht.

Bin welteree Ziel der Erfindung 1st eia Wandler, der se auegeful&rt 1st, dafl er la eiafacher Weise alt anderea Wandlern auf einer geaelneaaea Uaterlage verbunden werde« kann·

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BAD ORK3INAL

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trist. Di··· Elektrode 2 besitzt di· Font «in·· hohlen, •tuMpfen Kegele und beateht beiapielavelae «us aehver •ehM«labaroM Metall «rl· Tantal »dar au· «in·» OrumdMOtall, daa Mit eimer Schicht «iner Subatana Überzogen iat, vel~ ohe «in· relativ ««ritte· Auatrittaarbait aurtreiat, wie •1· beiaplolaveiae bai dan lMprftgnlerten Kathoden verwendet wird. Di··· relativ geringe Auetrittearbeit MiO jedooh noeh hHker al· die Auatrittsarbeit dmr Kellekter-•lektred« 3 aain, und awar unter B«trlebabedingunnn Mit ▼•raehiatfenan TeMparaturan dar beiden Elektroden und ver-•ohledenen ATflnitMten ihr«r Materialien hinalohtlien der ihr· OberflHenen bedeekenden, ionialerbaren Sub·tans. Di· Aaieaionaelektrode 2 let τοη einen Kollektor 3, beiaplelavaise au· Ifiekal, umgeben, in dem ein keselatunpfferaiieer HeklrauM Tore«*«b.en ist, der durch VHnde featselefft iat_v di· parall·! «u d«M BtuMpf dea Kegele 2 aind_t ·ο dall ■wiaehen dioeen Wänden und der ttufleren Oberfläohe der BMlaai«na«lektrode 2 der Zwlaehenelektrodenraum k gebildet wird. Der Kollekter 3 iat an der Unterlage 1 Mittel· •la·· Xaolierrlngee 5 dicht befeatigt. Die aohmale Baal· d·· H«AlrauM·· in dem Kollektor 3 wird dureh ein Fenster 7» beieplelawelae au· Saphir» geaohloasen, deaaen Rand an d«M Kollektor 3 dicht befeetlft let. Kin Hohlkegel 8 Mit roflektlerender Oberfläche iat innerhalb dor Xmlealona-•lektrode 2 auf der Unterlage 1 angebracht. Der InnenrauM doa Kegele 8 iat vorsugaveiae evakuiert, um eine verbeaaorto themiaohe laolatlon xm erhalten. Der <rakuuMdiehte Bohmter Mit doai Raua k «wieohen der Unterlage 1 und dOM

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Fenster 7 und auch der Innenraum de· Ksgelstu«pfes 2 außerhalb des Kegels 8» ist »it «lawn ionisierfcaren Medium Ton gasförmigem Zustand unter relativ niedrig·« Druek, beispielsweise «it Cäsiuadampf, gefüllt»

Eine Lichtquelle, deren Spektra« gegebenenfalls gefiltert wird, befindet sieh bei 9* Das Licht geht durch ein geeignete·, konventionelle· optische· System 10, um ausgehend vom Punkt 11 ein LlohtbUndel zu erzeugen, das in For« eines Kegels 12 divergiert, und ttritt «it eine« geringen Teil durch das Fenster 7 über den Durchgang 6 in dmn Zwisohenelektrodenrau« k und «it seine« Hauptteil duroh die öffnung 13 in der Spitse der Emissionselektrode X in den Znnenraura dieser Emissionselektrode, wo es an den Kegel 8 reflektiert wird. Die reflektierte Lichtenergie wird entlang der Pfeile 14 iu den InnenwUnden des Kegelstumpfes 2 gerichtet, wodurch die Emissionselektrode 2 auf eine zur Emission von Elektronen geeignete Temperatur aufgeheizt wird. Gleichzeitig wird der Kollekter J durch den einfallenden Teil der Liohtenergie in eine« relativ viel geringeren Ausmaß aufgeheizt, da die in den Rau« k eindringenden Lichtstrahlen, wenn der öffnungswinkel de· Kegel· 12 geringer al· der öffnungswinkel des Kegels 2 ist, hauptsächlich auf die äußere Oberfläche der Etalssionselektrode 2 fallen oder auftreffen und nur in geringem Maße auf der inneren Oberfläche des Kollektors 3. Auf diese Weiss wird zwischen der Emissionselektrode 2 und deli

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Xellekter J ala· Teajierataralfferoaa erreich*. Al· a*efe let, WiAUMm «utea ¥lrkuaee«r*d dee tfandlere halt·«. <UL«laaaa*tl« werden dl· AtMM dee Caeiue*daaq>f*e ft« de* Rnaa 4 «ad etoeaeo la IaMraa den Kageletuapfe* 1 omran *!· HMtMMM **r Liefet·*·*·**· «rr«et· ·· d«e dl· Vm I Mill ·■! ·■! I ·■ erleiolitert wir«· wl· ·· in der lunnit«

let. Bla· d«r r«lg*a let, «tau dl·

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fUr «la lurreklM Arbeit «a ve« Wandlern der beeclirl Art let» vinaeo4i«voll«r wird. Der Wlrkun«afrad de« Vaadle«· vlrtf wr«r«Aert· ee dafl die vie eewUhnlle· avf· devi Kell«kt«r J «nd der fiialeelejuielektrode S mhgmmmmmmm

al· In anderen e«kaaatea Wandlern let, aad ttl«l«aiMlt aller anderen Para*·*·*··

T±g. 3 nmtg* la DraHTelant elae ander·

feel d«r die retatleaeeToaetrleoae Fera der T±g. Z dureH •la· reoataaklc· For« eraetst wurde. In dleeer Darstellungwurd· da· Teraehlleareneter au· Saphir au· Gründen der Klarhält W||>Umw Der L&ngeeohuitt dieeer Auafuhraag··- fere, eatlaa« I - I la Π«. 3« 1·« l*ea*leoh *lt der Darstellung aar Fie. 1. Her Ke*eletu*pf 2 let duroh ein *»- (••tuapft·· Prlaaa oaer «In· ab(eetu*pfte t^jrrajnlde 2* er-■•tat, wie ·· Ia perepektlvleoher Aneleht In FIf. k dar* «••teilt let, und bealtst elaen Schilt· 13' an·teil· der kxeiefuralc·* 'ottaßum 13- Der Bohlraua In de* Kollekter 3* let nun prl*- ader pyraMldenfunilc und beeltat eine reehteoki«· öfrnun« 6*. wel«he die krelefiirmig· UTTmemg ·

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ersetzt. Der Kegel 8 ist durch ein Priem«. 8» ersetzt, das perspektivisch in Fig. 5 gezeigt ist. Bin konventionell·· optisches System 10 wird so ausgeführt sein, daß es einen priemenförmigen Strahl anstelle des konischen Strahles 12 erzeugt« Andererseits sind Wirkungsweise und Vorteile τοη Wandlern gemäß dieser Au3fiüirungsfo«n gleich denen der bisher beschriebenen Form.

Diese AueführungVariante hat Jedoch den weiteren Vorteil, daß sie sich zur Serienschaltun:, mehrerer Wandler eignet. Fig. 6 Keipt schematise!* eine Anordnung einer Gruppe von Wandlern gemäß Fig. 3, und zwar auf einer gemeinsamen ebenen Unterlage 1. Der Kollektor 3' iedes Wandler· ist mit dem Kollektor der angrenzenden Wandler kombiniert. Dl« Emissionselektrode!! 2* sind von der Unterlage 1 dureh isolierend© Abständestücke 15 Isoliert, um ein Kurzschließen von aufeinanderfolgenden Emissionselektroden durch dl· Unterlage zu vermeiden. Es 1st offensichtlich, daß mehrer· solche Gruppen auch parallel geschaltet werden kennen.

Tig, 7 zeigt schematisch eine Ausführungsvariante, bei der die Wandler auf einer Unterlage 16 zusammengefaßt sind, die eine gekrümmte Oberfläche aufweist, beispielsweise eine kugelförmige oder zyllnderföralge Oberfläch·, anstell· der ebenen Unterlage 1 der Fig. 6,

Schließlich zeigt die Fig. 8 eine Kombination dmr beschriebenen Vorrichtungen mit den in der HauptAnmeldung

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offenbarten Vorrichtungen, wonach Reflexionemittel t7 für die Liohtenergie innerhalb des Zwiβohenelektrodenrauaee angeordnet sind·

Dennaeh »«Igt Fig. 8 einen Teil der Fig. 1, der durch eise reflektierende Metallisierung 17 auf der Unterlage aa Boden de· 2wisehenelektrodenraumes k vervollständigt wurde« um dadurch die Volumendichte der Lichtenergie bu konxentriereh, wie ea in der &auptanmeldung vorgeeehen let.

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Claims (1)

1. • ¹⁰ " Ϊ489265

   Pa t entansprüchs

   1. Thermoelektrischer Wandler mit einem nit ionleierbaren Oa* oder Dampf unter yeringes Druck gefüllten, lichteinlassenden Gefäß, in dem swei Elektroden angeordnet sind, von denen die eine bei Erwärmung Elektronen emittiert, und in dem Mittel iur Vergrößerung der Telumendiohte des in die Gas- oder Dampffüllung eingetretenen Photonenstromes aus sichtbarem oder noch

   langwelligerem Licht vorgesehen sind, nach Patent

   (Patentanmeldung C.31465 VIIIc/21b) , gekennzeichnet durch Mittel zur Anwendung eines Hauptteils der Emitterelektrode iur Ausnutsung eines größeren Teils der Wärme in der Emitterelektrode und zur gleichzeitigen Einführung eines geringeren Teils des Photonenstromes in den Zwischenelektrodenraum des Wandlers, um durch die Photonen die Ionisation des FUllmediums durch die von dmr Emitterelektrode aus gesandt en Elektronen zu erhöhen.

   2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß der Emitter hohl 1st, eine divergierende Form besitzt und an seiner Spitze mit einer Öffnung versehen ist, daß der Kollektor Innenwände aufweist, die im wesentlichen parallel zu dem Emitter sind, und daß die die Strahlungsenergie einlassenden Mittel Einrichtungen zur Formung eines divergierenden Lichtbündels und zur Lenkung des divergierenden Lichtbündelβ durch dl·

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   Öffnung umfassen, wobei ein größerer Teil in das Inner« des hohlen Emitters und ein geringerer Teil in den Zwlsohenelektrodenraum gelenkt wird.

   3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Öffnungswinkel des Lichtbündele geringer als der Öffnungswinkel des divergierenden Emitters ist.

   k, Wandler nach Anspruch 2 und 3t dadurch gekennzeichnet , daß er lichtreflektierende Mittel Innerhalb des hohlen IDmitters aufweist.

   5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß er lichtreflektierende Mittel im Zwischenelektrodenraum aufweist.

   6. Wandler nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet , daß das lichtreflektierende Mittel von der äußeren Oberfläche eines im wesentlichen kegelförmigen Körpers gebildet ist.

   7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der kegelförmige Körper ein Hohlkegel 1st.

   8. Wandler nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet * daß der Hohlraum des Kegels evakuiert ist.

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   - 12 9· Wandler naoh Anspruch 2, dadurch gekennBoiehn · t , daß der Emitter und der.Kollektor einen rotation« symmetrischen Aufbau besitzen.

   10. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennseiehn e t , daß Emitter und Kollektor einen prlsmenförmigen Aufbau besitzen.

   11. Wandlergruppe bestehend aus Wandlern nach Anspruch 10₍ dadurch gekennzeichnet ₍ daß die Kollektormittel aller Wandler «u einen Einselkttrper susaaaiengefaßt sind, und daß dabei eine seraeinsame Unterlage Teil ihrer vakuumdichten Behälter ist.

   12. Anordnung naoh Anspruch 1I₁ dadurch gekennseloh not t daß dio Unterlage eben ist*

   13. Anordnung naoh Anspruch 11, dadurch gekennseloh not , daß die Unterlage sylIndrisch ist.

   1%. Anordnung naoh Anspruch 11, dadurch gekennseloh net , daß die Unterlage kugelfttnaig 1st.

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