ES2608253A1 - Tubular thermoelectric device, thermoelectric installation and corresponding manufacturing procedure (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
En otra forma de realización alternativa, el dispositivo comprende una envuelta exterior que envuelve dichos por lo menos un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico, dicho por lo menos un elemento de transferencia de calor, y dicho por lo menos un elemento de disipación de calor, y que comprende una segunda entrada y una segunda salida de un segundo fluido caloportador. Gracias a ello, el gradiente de temperatura se puede independizar de la temperatura del entorno, de modo que en función del segundo fluido caloportador elegido se puede generar un mayor gradiente de temperatura, y por consiguiente un mayor voltaje. In another alternative embodiment, the device comprises an outer shell that surrounds said at least one first and second thermoelectric material elements, said at least one heat transfer element, and said at least one dissipation element of heat, and comprising a second inlet and a second outlet of a second heat transfer fluid. Thanks to this, the temperature gradient can be independent of the surrounding temperature, so that depending on the second heat transfer fluid chosen, a higher temperature gradient can be generated, and consequently a higher voltage.
En una forma de realización dicha segunda entrada y salida están dispuestas respecto a dicha envuelta exterior de manera que la dirección del flujo de dicho segundo fluido caloportador es paralela a la dirección de dicho eje longitudinal, y el sentido de flujo es contracorriente. Gracias a ello, la pérdida de carga en el circuito es menor. In one embodiment, said second inlet and outlet are arranged with respect to said outer shell so that the direction of the flow of said second heat transfer fluid is parallel to the direction of said longitudinal axis, and the direction of flow is countercurrent. Thanks to this, the loss of load in the circuit is smaller.
En una forma de realización alternativa dicha segunda entrada y salida están dispuestas respecto a dicha envuelta exterior de manera que la dirección del flujo de dicho segundo fluido caloportador es transversal a la dirección de dicho eje longitudinal. En este caso, el segundo fluido caloportador da más vueltas alrededor del dispositivo y por lo tanto tiene un tiempo de residencia mayor de manera que se logra un mayor intercambio de calor hacia el segundo fluido caloportador In an alternative embodiment said second inlet and outlet are disposed with respect to said outer shell so that the direction of flow of said second heat transfer fluid is transverse to the direction of said longitudinal axis. In this case, the second heat transfer fluid turns more around the device and therefore has a longer residence time so that a greater heat exchange is achieved towards the second heat transfer fluid
En otra forma de realización preferente dichos por lo menos un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico, por lo menos un elemento de transferencia de calor, por lo menos un elemento de disipación de calor presentan forma de disco. Con ello se facilita la fabricación del dispositivo por procesos de mecanización ampliamente conocidos. In another preferred embodiment said at least one first and second thermoelectric material elements, at least one heat transfer element, at least one heat dissipation element have a disk shape. This facilitates the manufacture of the device by widely known mechanization processes.
En otra forma de realización dichos por lo menos un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico están formados por una placa discoidal de soporte que comprende una pluralidad de pellets termoeléctricos conectados en serie sobre dicha placa. Con esta configuración se produce más voltaje y menor intensidad. In another embodiment, said at least one first and second thermoelectric material elements are formed by a supporting disk plate comprising a plurality of thermoelectric pellets connected in series on said plate. With this configuration, more voltage and lower intensity are produced.
En una forma de realización preferente de la instalación, dichos dispositivos están dispuestos al tresbolillo, lo cual incrementa la compacidad del conjunto y favorece la eficiencia. In a preferred embodiment of the installation, said devices are arranged to the triplet, which increases the compactness of the assembly and favors efficiency.
La invención se refiere también a un procedimiento de fabricación del dispositivo termoeléctrico tubular según la invención que comprende un eje longitudinal. Este procedimiento está caracterizado por que comprende las etapas siguientes: The invention also relates to a method of manufacturing the tubular thermoelectric device according to the invention comprising a longitudinal axis. This procedure is characterized in that it comprises the following steps:
[a] proporcionar por lo menos un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico, que presentan un orificio interior, por lo menos un elemento de transferencia de calor, que presenta un orificio interior y por lo menos un elemento de disipación de calor, que presenta un orificio interior, [a] providing at least a first and second thermoelectric material elements, which have an inner hole, at least one heat transfer element, which has an inner hole and at least one heat dissipation element, which It has an inner hole,
[b] disponer dicho por lo menos un primer elemento de material termoeléctrico en contacto térmico y eléctrico en un plano perpendicular a dicho eje longitudinal, con dicho por lo menos un elemento de transferencia por un cara y con dicho por lo menos un elemento de disipación por la cara opuesta, y [b] said said at least one first element of thermoelectric material in thermal and electrical contact in a plane perpendicular to said longitudinal axis, with said at least one transfer element on one side and with said at least one dissipation element on the opposite side, and
[c] disponer dicho por lo menos un segundo elemento de material termoeléctrico en contacto térmico y eléctrico en un plano perpendicular a dicho eje longitudinal, con dicho por lo menos un elemento de transferencia por un cara y con dicho por lo menos un elemento de disipación por la cara opuesta, [c] said said at least one second element of thermoelectric material in thermal and electrical contact in a plane perpendicular to said longitudinal axis, with said at least one transfer element on one side and with said at least one dissipation element on the opposite side,
[d] disponer por lo menos un primer elemento aislante térmico y eléctrico, que presenta un orificio interior orientado en la dirección de dicho eje longitudinal y un contorno exterior complementario con el orificio interior de dichos por lo menos un primer y segundo elementos de material termoeléctrico y dicho por lo menos un elemento de disipación, en contacto aislante respectivamente con dicho por lo menos un elemento de disipación y uno de entre dicho por lo menos un primer elemento de material termoeléctrico, dicho por lo menos un segundo elemento de material termoeléctrico o ambos en simultáneo, [d] having at least a first thermal and electrical insulating element, which has an inner hole oriented in the direction of said longitudinal axis and an outer contour complementary to the inner hole of said at least a first and second thermoelectric material elements and said at least one dissipation element, in insulating contact respectively with said at least one dissipation element and one of said at least one first thermoelectric material element, said at least one second thermoelectric material element or both simultaneously
[e] disponer por lo menos un segundo elemento aislante térmico y eléctrico, que presenta un orificio interior orientado en la dirección de dicho eje longitudinal, complementario con el contorno exterior de dicho por lo menos un elemento de transferencia y dichos por lo menos un primer y segundo elementos de material termoeléctrico, en contacto aislante respectivamente con dicho por lo menos un elemento de transferencia y uno de entre dicho por lo menos un primer elemento de material termoeléctrico, dicho por lo menos un segundo elemento de material termoeléctrico o ambos en simultáneo, de manera que [e] providing at least a second thermal and electrical insulating element, which has an inner hole oriented in the direction of said longitudinal axis, complementary to the outer contour of said at least one transfer element and said at least a first and second elements of thermoelectric material, in insulating contact respectively with said at least one transfer element and one of said at least one first element of thermoelectric material, said at least a second element of thermoelectric material or both simultaneously, so that
[f] dicho por lo menos un elemento de transferencia y dicho por lo menos un primer elemento aislante delimiten por sus orificios interiores un conducto interior con una primera entrada y una primera salida para la circulación de un primer fluido caloportador. [f] said at least one transfer element and said at least one first insulating element delimit through its inner holes an inner conduit with a first inlet and a first outlet for the circulation of a first heat transfer fluid.
Opcionalmente, el procedimiento además comprende las etapas siguientes: Optionally, the procedure further comprises the following steps:
[a] proporcionar por lo menos dos taladros pasantes en la dirección de dicho eje longitudinal en dichos por lo menos un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico, en dicho por lo menos un elemento de transferencia de calor, y en dicho por lo menos un elemento de disipación de calor, siendo dichos por lo menos dos taladros pasantes coincidentes en posición en cada uno de dichos elementos, [a] providing at least two through holes in the direction of said longitudinal axis in said at least one first and second thermoelectric material elements, in said at least one heat transfer element, and in said at least a heat dissipation element, said at least two through-hole holes coinciding in position in each of said elements,
[b] disponer a lo largo de dicho eje longitudinal dicho un primer elemento de material termoeléctrico en contacto térmico y eléctrico en un plano perpendicular a dicho eje longitudinal con dicho un elemento de transferencia por un cara y con dicho un elemento de disipación por la cara opuesta, insertando un vástago eléctricamente pasivo a través de cada uno de dichos por lo menos dos taladros pasantes, [b] disposing along said longitudinal axis said a first element of thermoelectric material in thermal and electrical contact in a plane perpendicular to said longitudinal axis with said a transfer element on one side and with said a dissipation element on the face opposite, by inserting an electrically passive rod through each of said at least two through holes,
[c] disponer dicho un segundo elemento de material termoeléctrico en contacto térmico y eléctrico en un plano perpendicular a dicho eje longitudinal con dicho un elemento de transferencia por un cara y con dicho un elemento de disipación por la cara opuesta, insertando un vástago eléctricamente pasivo a través de cada uno de dichos por lo menos dos taladros pasantes, y [c] said said a second element of thermoelectric material in thermal and electrical contact in a plane perpendicular to said longitudinal axis with said a transfer element on one side and with said a dissipation element on the opposite face, inserting an electrically passive rod through each of said at least two through holes, and
[d] apretar el conjunto mediante medios de apriete previstos en dichos por lo menos dos vástagos. [d] tighten the assembly by means of tightening provided in said at least two rods.
Asimismo, la invención también abarca otras características de detalle ilustradas en la descripción detallada de una forma de realización de la invención y en las figuras que la acompañan. Likewise, the invention also encompasses other detail features illustrated in the detailed description of an embodiment of the invention and in the accompanying figures.
de material termoeléctrico 4, 6, se debe interpretar de forma amplia. Así, un orificio interior puede presentar cualquier forma, siempre que permita el paso de un fluido a través suyo. Como se puede ver, en la figura 6, el orificio interior 8a del elemento de transferencia 8 presenta una pluralidad de radios. No obstante, estos radios permiten el paso de fluido a través del elemento de transferencia 8. of thermoelectric material 4, 6, should be interpreted broadly. Thus, an inner hole can have any shape, provided it allows the passage of a fluid through it. As can be seen, in Figure 6, the inner hole 8a of the transfer element 8 has a plurality of spokes. However, these radii allow the passage of fluid through the transfer element 8.
Como se aprecia en las figuras 4 y 5, cada primer y segundo elemento de material termoeléctrico 4, 6 está en contacto térmico y eléctrico en un plano perpendicular al eje longitudinal 2, con un elemento de transferencia 8 por una cara y con un elemento de disipación 10 por la cara opuesta. As can be seen in Figures 4 and 5, each first and second element of thermoelectric material 4, 6 is in thermal and electrical contact in a plane perpendicular to the longitudinal axis 2, with a transfer element 8 on one side and with an element of dissipation 10 on the opposite side.
Como se verá más en detalle posteriormente, cada elemento de transferencia 8 se encarga de recibir el calor o frío del primer fluido caloportador para transmitirlo a una cara del primer o segundo elementos de material termoeléctrico 4, 6, mientras que por la cara opuesta cada elemento de disipación 10 se encarga de realizar la función opuesta, ya sea enfriar o calentar, con lo cual se obtiene el gradiente de temperatura que da origen al corriente eléctrico. As will be seen in more detail later, each transfer element 8 is responsible for receiving the heat or cold of the first heat transfer fluid to transmit it to one side of the first or second thermoelectric material elements 4, 6, while each element on the opposite side Dissipation 10 is responsible for performing the opposite function, either cooling or heating, whereby the temperature gradient that gives rise to the electric current is obtained.
Los elementos de disipación 10 deben poder evacuar el máximo de calor posible para garantizar un buen gradiente térmico en los primeros y segundos elementos de material termoeléctrico 4, 6. Por ello, están fabricados en un material de alta conductividad térmica y eléctrica, como por ejemplo, cobre o aluminio. En caso de utilizar aluminio, es deseable aplicar un tratamiento de anodizado para proteger los elementos de disipación 10 de la corrosión. También es deseable que el material tenga una resistencia térmica baja, lo cual se logra gracias a que los elementos de disipación 10 de calor comprenden una pluralidad de aletas de refrigeración que forman una sola pieza con el cuerpo principal del elemento de disipación 10. Como se aprecia en las figuras, estas aletas de refrigeración del elemento de disipación 10 de calor sobresalen radialmente y se extienden axialmente en la dirección del eje longitudinal 2. Finalmente, cabe comentar que los elementos de disipación 10 también actúan como conductores eléctricos conectando las caras externas de un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico 4, 6 contiguos, de modo que si se utiliza aluminio anodizado, esto sirve como aislante eléctrico frente a elementos externos. The dissipation elements 10 must be able to evacuate as much heat as possible to ensure a good thermal gradient in the first and second thermoelectric material elements 4, 6. Therefore, they are made of a material of high thermal and electrical conductivity, such as , copper or aluminum. In case of using aluminum, it is desirable to apply an anodizing treatment to protect the dissipation elements 10 from corrosion. It is also desirable that the material has a low thermal resistance, which is achieved because the heat dissipation elements 10 comprise a plurality of cooling fins that form a single piece with the main body of the dissipation element 10. As In the figures, these cooling fins of the heat dissipation element 10 project radially and extend axially in the direction of the longitudinal axis 2. Finally, it should be noted that the dissipation elements 10 also act as electrical conductors connecting the external faces of a first and a second thermoelectric material elements 4, 6 contiguous, so that if anodized aluminum is used, this serves as an electrical insulator against external elements.
Como ya se ha comentado el objetivo principal de la invención es mejorar las prestaciones de generación de electricidad o de calor respecto a los dispositivos termoeléctricos tubulares conocidos. Para ello, en todas las formas de realización de la invención el dispositivo 1 comprende una pluralidad de primeros elementos aislantes 12 térmicos y eléctricos que presentan un orificio interior 12a orientado en la dirección del eje longitudinal 2. Por otra parte, cada primer elemento aislante 12 tiene un contorno exterior complementario con el orificio interior 4a, 6a de los primeros y segundos elementos de material termoeléctrico 4, 6 y con el orificio interior 10a de los elementos de disipación 10. Así, en el estado montado del dispositivo 1, cada uno de los primeros elementos aislantes 12 está dispuesto con su contorno exterior, en contacto aislante con por lo menos un elemento de disipación 10 a través de su orificio interior 10a. Además, en función de la posición del dispositivo 1 en la que se encuentren, los correspondientes primeros y segundos elementos de material termoeléctrico 4, 6, cada uno de los primeros elementos aislantes 12 también está dispuesto con su contorno exterior en contacto aislante con un primer elemento de material termoeléctrico 4 o un segundo elemento de material termoeléctrico 6 o ambos en simultáneo, a través de los orificios interiores 4a, 6a. As mentioned above, the main objective of the invention is to improve the performance of electricity or heat generation with respect to known tubular thermoelectric devices. To this end, in all embodiments of the invention the device 1 comprises a plurality of first thermal and electrical insulating elements 12 having an inner hole 12a oriented in the direction of the longitudinal axis 2. On the other hand, each first insulating element 12 it has an outer contour complementary to the inner hole 4a, 6a of the first and second thermoelectric material elements 4, 6 and to the inner hole 10a of the dissipation elements 10. Thus, in the assembled state of the device 1, each of The first insulating elements 12 are arranged with their outer contour, in insulating contact with at least one dissipation element 10 through its inner hole 10a. Furthermore, depending on the position of the device 1 in which they are located, the corresponding first and second elements of thermoelectric material 4, 6, each of the first insulating elements 12 is also arranged with its outer contour in insulating contact with a first thermoelectric material element 4 or a second thermoelectric material element 6 or both simultaneously, through the inner holes 4a, 6a.
En la invención, para todos los elementos que deban realizar una función de aislante eléctrico y/o de humedad se pueden utilizar distintos materiales en función de las temperaturas de trabajo. En aplicaciones a temperaturas inferiores a 200ºC se podrán utilizar termoplásticos o plásticos termoestables que opcionalmente pueden presentar una carga de fibra de vidrio, carbono o similares. Para temperaturas elevadas hasta 1000ºC, para garantizar un buen aislamiento eléctrico y térmico, así como una estanqueidad adecuada se utilizarán fibras minerales. In the invention, for all the elements that have to perform a function of electrical and / or humidity insulation, different materials can be used depending on the working temperatures. In applications at temperatures below 200 ° C, thermoplastics or thermosetting plastics may be used, which may optionally have a glass fiber, carbon or similar charge. For high temperatures up to 1000ºC, to ensure good electrical and thermal insulation, as well as adequate sealing, mineral fibers will be used.
Asimismo, el dispositivo 1 comprende una pluralidad de segundos elementos aislantes 14 térmicos y eléctricos que presentan un orificio interior 14a orientado también en la dirección del eje longitudinal 2. Estos orificios interiores 14a son complementarios con el contorno exterior de cada uno de los elementos de transferencia 8 y del de los primeros y segundos elementos de material termoeléctrico 4, 6. De nuevo, en estado montado del dispositivo 1 cada uno de los segundos elementos aislantes 14 está dispuesto a través de su orificio interior 14a en contacto aislante con un elemento de transferencia 8 y, en función de la posición en el dispositivo 1, con un primer elemento de material termoeléctrico 4 o un segundo elemento de material termoeléctrico 6 o ambos en simultáneo a través del contorno exterior de cada uno de ellos. Preferentemente todos los elementos tendrán dimensiones iguales en cuanto a contorno exterior y orificios interiores para simplificar la fabricación, pero esto no es esencial para la invención, ya que no se descarta que la sección longitudinal de estos elementos pueda ser escalonada. Also, the device 1 comprises a plurality of second thermal and electrical insulating elements 14 which have an inner hole 14a also oriented in the direction of the longitudinal axis 2. These inner holes 14a are complementary to the outer contour of each of the transfer elements 8 and of the first and second thermoelectric material elements 4, 6. Again, in the assembled state of the device 1 each of the second insulating elements 14 is arranged through its inner hole 14a in insulating contact with a transfer element 8 and, depending on the position in the device 1, with a first thermoelectric material element 4 or a second thermoelectric material element 6 or both simultaneously through the outer contour of each of them. Preferably all the elements will have equal dimensions in terms of outer contour and inner holes to simplify manufacturing, but this is not essential for the invention, since it is not ruled out that the longitudinal section of these elements can be staggered.
Finalmente, tal y como se aprecia en las figuras cada uno de los elementos de transferencia 8 y de los primeros elementos aislantes 12 delimitan por sus correspondientes orificios interiores 8a, 12a el conducto interior 32 del dispositivo 1. De esta forma el dispositivo 1 presenta una primera entrada 24 y una primera salida 26 para la circulación de un primer fluido caloportador. Finally, as shown in the figures, each of the transfer elements 8 and the first insulating elements 12 delimit the internal conduit 32 of the device 1 through its corresponding internal holes 8a, in this way the device 1 has a first inlet 24 and a first outlet 26 for the circulation of a first heat transfer fluid.
En esta forma de realización está previsto que la evacuación de calor a través de los elementos de disipación 10 se lleve a cabo por convección natural o forzada con aire. In this embodiment it is provided that the heat evacuation through the dissipation elements 10 is carried out by natural or forced air convection.
El dispositivo 1 según la invención es perfectamente modular y como se verá más adelante con el procedimiento de fabricación permite fácilmente el escalado. En cualquier caso, el menor módulo necesario para poder producir electricidad está formado por un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico que por una cara estén en contacto con un elemento de disipación 10 y por la cara opuesta, estén en contacto con un elemento de transferencia 8. Con ello, se pueden definir dos módulos básicos que siempre presentara un primer y un segundo elementos de material termoeléctrico 4, 6 y a partir de los cuales se puede incrementar las dimensiones. The device 1 according to the invention is perfectly modular and as will be seen later in the manufacturing process, it allows easy scaling. In any case, the smallest module necessary to be able to produce electricity is formed by a first and second thermoelectric material elements that on one side are in contact with a dissipation element 10 and on the opposite side, are in contact with an element of transfer 8. With this, you can define two basic modules that will always have a first and second thermoelectric material elements 4, 6 and from which the dimensions can be increased.
El primero módulo termoeléctrico presenta ordenados a lo largo del eje longitudinal 2 un elemento de transferencia 8, un primer elemento de material termoeléctrico 4, un elemento de disipación 10, un segundo elemento de material termoeléctrico 6 y un elemento de transferencia 8. Por otra parte, estos módulos disponen de los The first thermoelectric module has, along the longitudinal axis 2, a transfer element 8, a first element of thermoelectric material 4, a dissipation element 10, a second element of thermoelectric material 6 and a transfer element 8. On the other hand , these modules have the
disipación 10 de calor, comprenden tres taladros 18 pasantes en la dirección de dicho eje longitudinal 2 que son coincidentes en posición radial y angular. En cada uno de estos taladros 18, está montado un vástago 20 eléctricamente pasivo con un extremo roscado y un tensor asociado al vástago 20, que es una tuerca montada sobre el extremo roscado. Evidentemente, el número de taladros puede ser variables. Para lograr que sean eléctricamente pasivos, los vástagos 20 están montados en una vaina 48 de material aislante térmico y eléctrico, como materiales sintéticos tales como termoplásticos o termoestables. Alternativamente, los vástagos 20 pueden ser de materiales no conductores. Cada vástago 20 está montado ajustado en cada uno de los taladros 18 en contacto aislante eléctrico. Cuando todo el conjunto de elementos está montado se aprietan las tuercas sobre los vástagos 20 para proporcionar la fuerza de compresión necesaria para garantizar una buena transferencia de calor hacia los primeros y segundos elementos de material termoeléctrico. heat dissipation 10, comprise three through holes 18 in the direction of said longitudinal axis 2 which are coincident in radial and angular position. In each of these holes 18, an electrically passive rod 20 with a threaded end and a tensioner associated with the rod 20, which is a nut mounted on the threaded end, is mounted. Obviously, the number of holes can be variable. To make them electrically passive, the stems 20 are mounted in a sheath 48 of thermal and electrical insulating material, such as synthetic materials such as thermoplastics or thermosets. Alternatively, the stems 20 may be of non-conductive materials. Each rod 20 is mounted tightly in each of the holes 18 in electrical insulating contact. When the entire set of elements is assembled, the nuts are tightened on the stems 20 to provide the necessary compression force to ensure good heat transfer to the first and second thermoelectric material elements.
De forma opcional en las superficies de contacto correspondientes entre los primeros y segundos elementos de material termoeléctrico 4, 6, los elementos de transferencia 8 de calor y los elementos de disipación 10 de calor, está previsto aplicar una capa de materia conductora a base de partículas metálicas en suspensión. Por ejemplo, se puede aplicar una pasta conductora a base de partículas metálicas en suspensión, preferiblemente de plata. Optionally on the corresponding contact surfaces between the first and second thermoelectric material elements 4, 6, the heat transfer elements 8 and the heat dissipation elements 10, it is envisaged to apply a layer of conductive material based on particles metallic in suspension. For example, a conductive paste based on suspended metal particles, preferably silver, can be applied.
Esta forma de realización también plantea otra mejora adicional con el objetivo de maximizar el gradiente de temperatura. Para ello el orificio interior 8a de cada uno de los elementos de transferencia 8 de calor está provisto de una pluralidad de radios 34 que incrementan la superficie de contacto entre los elementos de transferencia 8 y el primer fluido caloportador. This embodiment also raises another additional improvement in order to maximize the temperature gradient. For this, the inner hole 8a of each of the heat transfer elements 8 is provided with a plurality of radii 34 that increase the contact surface between the transfer elements 8 and the first heat transfer fluid.
A continuación, sobre la base de la figura 9 se explica el procedimiento de montaje según la invención. El procedimiento comprende las etapas siguientes: En primer lugar se disponen ordenadamente un primer elemento de material termoeléctrico 4 en contacto térmico y eléctrico en el plano perpendicular a dicho eje longitudinal 2, con un elemento de transferencia 8 por un cara y con un elemento de disipación 10 por la cara opuesta. Sobre por la cara opuesta del elemento de disipación 10 se dispone un Next, on the basis of Figure 9 the assembly procedure according to the invention is explained. The method comprises the following steps: First, a first thermoelectric material element 4 is arranged in thermal and electrical contact in the plane perpendicular to said longitudinal axis 2, with a transfer element 8 on one side and with a dissipation element 10 on the opposite side. On the opposite side of the dissipation element 10, a
apriete sobre el conducto de soporte 36 para garantizar una buena transferencia de calor entre este último y los elementos de transferencia 8. Para ello, a diferencia de las realizaciones anteriores, los elementos de transferencia 8, deben tener un diámetro levemente menor que el conducto de soporte 36. Antes del montaje, se calientan los elementos de transferencia 8 hasta que su orificio interior 8a sea mayor que el diámetro del conducto de soporte 36. La temperatura de calentamiento en el caso de utilizar cobre será por lo menos de 200 ºC. Una vez colocados sobre el conducto de soporte 36 todos los elementos 4, 6, 8, 10 y antes de que se enfríen los elementos de transferencia 8 se mantendrá el conjunto bajo compresión mediante un pistón hasta que se haya enfriado. Finalmente, se colocarán los medios apriete 16 para mantener el conjunto comprimido una vez que se haya enfriado. tighten on the support conduit 36 to ensure a good heat transfer between the latter and the transfer elements 8. For this, unlike the previous embodiments, the transfer elements 8 must have a slightly smaller diameter than the conduit support 36. Before assembly, the transfer elements 8 are heated until their inner hole 8a is larger than the diameter of the support conduit 36. The heating temperature in the case of using copper will be at least 200 ° C. Once all the elements 4, 6, 8, 10 are placed on the support conduit 36 and before the transfer elements are cooled 8 the assembly will be kept under compression by means of a piston until it has cooled. Finally, the squeeze means 16 will be placed to maintain the compressed assembly once it has cooled.
Por lo demás, el principio de funcionamiento del dispositivo de las figuras 14 y 15 es idéntico a los explicados anteriormente. Otherwise, the principle of operation of the device of Figures 14 and 15 is identical to those explained above.
Tal y como se ha visto hasta aquí, la invención logra mejorar las prestaciones de los dispositivos termoeléctricos tubulares conocidos. As seen so far, the invention manages to improve the performance of known tubular thermoelectric devices.
En primer lugar, la disposición de los elementos aislantes 12 y 14 permite incrementar el gradiente de temperaturas entre ambas caras de los primeros y segundos elementos termoeléctricos 4, 6. First, the arrangement of the insulating elements 12 and 14 makes it possible to increase the temperature gradient between both faces of the first and second thermoelectric elements 4, 6.
También gracias a la configuración amovible de los la suma de la potencia generada en cada par de elementos, a través de la unión en serie de varios de estos, permite construir un generador modular y escalable capaz de transformar la energía calorífica del fluido en energía eléctrica. El número de pares de elementos termoeléctricos determina el potencial eléctrico generado y en consecuencia la cantidad de energía transformada. Also thanks to the removable configuration of the sum of the power generated in each pair of elements, through the series union of several of these, it allows to build a modular and scalable generator capable of transforming the heat energy of the fluid into electrical energy . The number of pairs of thermoelectric elements determines the generated electrical potential and consequently the amount of transformed energy.
En general, a mayor número de pares más energía eléctrica se produce. La peculiaridad de esta invención es la geometría empleada, que facilita la construcción y optimiza las prestaciones. Esta geometría difiere de la mayoría de dispositivos In general, the greater the number of pairs, the more electrical energy is produced. The peculiarity of this invention is the geometry used, which facilitates construction and optimizes performance. This geometry differs from most devices.
temperaturas. Ejemplos comerciales de dichas cámaras de vapor son los comercializados por empresas tales como Advanced Cooling Technologies, Inc. temperatures Commercial examples of such steam chambers are those marketed by companies such as Advanced Cooling Technologies, Inc.
En la figura 18 se muestra otro dispositivo 1 según la invención similar a la de las figuras 16 y 17, ya que incorpora también los medios de homogeneización 52 de la temperatura. Para más detalles constructivos, se puede tomar la figura 17 como referencia. No obstante, en este caso, el dispositivo 1 presenta también la envuelta exterior 22 que envuelve los primeros y segundos elementos de material termoeléctrico 4, 6 y los elementos de transferencia 8 y disipación 8 de manera que se puede hacer fluir también un segundo fluido caloportador a través de una o varias segundas entradas 28 y segundas salidas 30. También como se aprecia en este caso, el eje longitudinal 54 de la envuelta exterior 22 es paralelo y sustancialmente coincidente con el eje longitudinal 2. Another device 1 according to the invention similar to that of Figures 16 and 17 is shown in Figure 18, since it also incorporates the temperature homogenization means 52. For more constructive details, figure 17 can be taken as a reference. However, in this case, the device 1 also presents the outer casing 22 that wraps the first and second thermoelectric material elements 4, 6 and the transfer elements 8 and dissipation 8 so that a second heat transfer fluid can also be flowed through one or several second inlets 28 and second outlets 30. Also as seen in this case, the longitudinal axis 54 of the outer shell 22 is parallel and substantially coincident with the longitudinal axis 2.
En la figura 19 se muestra una forma de realización de una instalación termoeléctrica en la que dos dispositivos 1 según la invención están dispuestos en envueltas 22 independientes, pero que en cambio comparten un mismo circuito para la circulación del primer fluido caloportador. In figure 19 an embodiment of a thermoelectric installation is shown in which two devices 1 according to the invention are arranged in independent casings 22, but instead share the same circuit for the circulation of the first heat transfer fluid.
Por otra parte, en las figuras 20 y 21 se muestra instalación termoeléctrica que comprende una pluralidad de dispositivos 1 según la invención. En ella, los respectivos ejes longitudinales 2 de los dispositivos 1 termoeléctricos están dispuestos paralelos entre sí y formando triángulos cada tres dispositivos 1 adyacentes. Además, los dispositivos 1 están contenidos en una única envuelta 22 y segundo fluido caloportador tiene una temperatura superior al primer fluido caloportador. Esta forma de realización es especialmente apropiada para instalaciones de gran potencia. Además, en esta forma de realización, es preferible que los dispositivos 1 estén dispuestos al tresbolillo. On the other hand, figures 20 and 21 show thermoelectric installation comprising a plurality of devices 1 according to the invention. In it, the respective longitudinal axes 2 of the thermoelectric devices 1 are arranged parallel to each other and forming triangles every three adjacent devices 1. In addition, the devices 1 are contained in a single shell 22 and second heat transfer fluid has a temperature higher than the first heat transfer fluid. This embodiment is especially suitable for high power installations. Furthermore, in this embodiment, it is preferable that the devices 1 are arranged to the triplet.
Las formas de realización hasta aquí descritas representan ejemplos no limitativos, de manera que el experto en la materia entenderá que más allá de los ejemplos mostrados, dentro del alcance de la invención son posibles múltiples combinaciones entre las características reivindicadas. The embodiments described so far represent non-limiting examples, so that the person skilled in the art will understand that beyond the examples shown, multiple combinations between the claimed characteristics are possible within the scope of the invention.
Claims (1)
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| ES201531435A ES2608253B1 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Tubular thermoelectric device, thermoelectric installation and corresponding manufacturing procedure |
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| ES201531435A ES2608253B1 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Tubular thermoelectric device, thermoelectric installation and corresponding manufacturing procedure |
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| Publication number | Publication date |
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