ES2610507B1 - THERMOELECTRIC GENERATOR AND HEATING EQUIPMENT THAT INCLUDES SUCH THERMOELECTRIC GENERATOR - Google Patents
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Abstract
Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico.#La presente invención se refiere a un generador termoeléctrico que permite reducir la temperatura que alcanza un módulo termoeléctrico del propio generador eléctrico dado que la transferencia de calor por conducción entre un aparato de calefacción donde se encuentra dispuesto y el propio módulo termoeléctrico se anula y la capa de aire que se crea entre los dos elementos actúa como aislante. La invención se refiere también al aparato de calefacción que comprende el generador termoeléctrico.Thermoelectric generator and heating apparatus comprising said thermoelectric generator. # The present invention relates to a thermoelectric generator that allows reducing the temperature reached by a thermoelectric module of the electric generator itself given that the heat transfer by conduction between a heating apparatus where It is arranged and the thermoelectric module itself is canceled and the layer of air that is created between the two elements acts as an insulator. The invention also relates to the heating apparatus comprising the thermoelectric generator.
Description
GENERADOR TERMOELÉCTRICO Y APARATO DE CALEFACCIÓN QUE COMPRENDE DICHO GENERADOR TERMOELÉCTRICOTHERMOELECTRIC GENERATOR AND HEATING EQUIPMENT THAT INCLUDES SUCH THERMOELECTRIC GENERATOR
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
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OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un generador termoeléctrico que permite reducir la temperatura que alcanza un módulo termoeléctrico del propio 10 generador eléctrico dado que la transferencia de calor por conducción entre un aparato de calefacción donde se encuentra dispuesto y el propio módulo termoeléctrico se anula o minimiza y la capa de aire que se crea entre los dos elementos actúa como aislante.The present invention relates to a thermoelectric generator that allows to reduce the temperature reached by a thermoelectric module of the electric generator itself since the heat transfer by conduction between a heating apparatus where it is arranged and the thermoelectric module itself is canceled or minimized and the layer of air that is created between the two elements acts as an insulator.
15 La invención se refiere también al aparato de calefacción que comprende el generador termoeléctrico.The invention also relates to the heating apparatus comprising the thermoelectric generator.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
20 Se conocen en el estado de la técnica las estufas u hogares de madera, pellet y carbón que son muy utilizados como equipos de calefacción, sobretodo en ubicaciones remotas.20 Wood, pellet and coal stoves or homes that are widely used as heating equipment, especially in remote locations, are known in the prior art.
Incentivados por las nuevas normativas que imponen mayores eficiencias en 25 equipos de calefacción, los fabricantes de estufas u hogares han ido incorporando mejoras que van en esta línea. Estos aparatos actualmente incluyen un intercambiador de calor que recibe calor de la combustión para calentar el aire ambiente. Un ventilador de circulación fuerza el aire ambiente a través del intercambiador de calor. Una desventaja significativa de la mayoría 30 de estos equipos es que requieren alimentación eléctrica de la red para accionar el ventilador de circulación. Por lo tanto, son inoperables durante losEncouraged by the new regulations that impose greater efficiencies in 25 heating equipment, the manufacturers of stoves or homes have been incorporating improvements that go along this line. These devices currently include a heat exchanger that receives heat from combustion to heat the ambient air. A circulation fan forces the ambient air through the heat exchanger. A significant disadvantage of the majority of these equipments is that they require mains power to operate the circulation fan. Therefore, they are inoperable during the
cortes de energía, cuando son más necesarios. En segundo lugar, la energíapower outages, when they are most necessary. Second, the energy
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que consumen es cada vez más costosa.They consume is increasingly expensive.
Los dispositivos termoeléctricos conocidos también se utilizan en modo inverso para convertir el calor de la estufa en energía eléctrica que puede utilizarse 5 para alimentar cargas externas. El calor pasa a través de una placa lateral caliente del generador a una placa lateral fría, donde un módulo termoeléctrico utiliza la diferencia de temperatura entre la placa lateral caliente y la placa lateral fría para convertir el calor en energía eléctrica. Por lo tanto, cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la placa lateral caliente y la placa 10 lateral fría, más energía eléctrica se genera.Known thermoelectric devices are also used in reverse mode to convert heat from the stove into electrical energy that can be used to power external loads. Heat passes through a hot side plate of the generator to a cold side plate, where a thermoelectric module uses the temperature difference between the hot side plate and the cold side plate to convert heat into electrical energy. Therefore, the greater the temperature difference between the hot side plate and the cold side plate 10, the more electrical power is generated.
Entre estos sistemas se conoce la solicitud de patente US20080245352 relativa a un generador termoeléctrico para uso con una estufa, que presenta un módulo termoeléctrico adherido a una de las paredes del hogar que conforma 15 el cerramiento de la zona de combustión. La energía generada se utiliza para accionar unos ventiladores que mantienen frio el lado posterior de dicho modulo y a la vez permiten generar más energía eléctrica para poder alimentar otros accesorios.Among these systems, the patent application US20080245352 is known relative to a thermoelectric generator for use with a stove, which has a thermoelectric module attached to one of the walls of the hearth that forms the enclosure of the combustion zone. The energy generated is used to drive fans that keep the back side of the module cold and at the same time allow more power to be generated to power other accessories.
20 De este mismo tipo se conocen también la patente US6588419 relativa a una estufa para la generación de electricidad y el accionamiento de un ventilador y la patente CA2470739 relativa a un sistema de generación de electricidad en un hogar usando un módulo termoeléctrico.Of this same type, the US6588419 patent relating to a stove for the generation of electricity and the operation of a fan and the CA2470739 patent relating to a system for generating electricity in a home using a thermoelectric module are also known.
25 Los módulos termoeléctricos tienen una temperatura máxima de funcionamiento, de manera que cuando se supera dicha temperatura, las soldaduras de las uniones entre material n y p se funden y el módulo termoeléctrico deja de funcionar. Esta temperatura máxima de funcionamiento suele estar en torno a 200°C. Aunque existen módulos termoeléctricos que 30 aguantan temperaturas superiores, sin embargo, la eficiencia está relacionada con la temperatura de trabajo máxima. Esto quiere decir que un módulo que25 The thermoelectric modules have a maximum operating temperature, so that when this temperature is exceeded, the welds of the joints between material n and p melt and the thermoelectric module ceases to function. This maximum operating temperature is usually around 200 ° C. Although there are thermoelectric modules that withstand higher temperatures, however, efficiency is related to the maximum working temperature. This means that a module that
soporta los 200°C generará más energía a 200°C que otro que pueda soportarwithstand 200 ° C will generate more energy at 200 ° C than another that can withstand
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350°C teniendo como temperatura de trabajo los 200°C, es decir, cuanta mayor temperatura de trabajo soporta, más caros son los módulos.350 ° C having the 200 ° C working temperature, that is, the higher the working temperature it supports, the more expensive the modules are.
En este sentido una tecnología que pueda garantizar que no se excederá 5 nunca la temperatura de trabajo de los módulos termoeléctricos hará el equipo más eficiente y económico.In this sense, a technology that can guarantee that the working temperature of the thermoelectric modules will never be exceeded will make the equipment more efficient and economical.
Dicho esto, uno de los puntos más importantes es como se protege el modulo termoeléctrico contra una excesiva temperatura, ya que en un hogar de madera 10 no es posible controlarla.That said, one of the most important points is how the thermoelectric module is protected against excessive temperature, since in a wooden home 10 it is not possible to control it.
La US20080245352 incluye una chapa bimetálica que actúa como reductor de radiación, es decir, la radiación del fuego dilata la chapa que deja de hacer contacto con la pared donde se adhieren los módulos termoeléctricos. Esta 15 realización tiene el inconveniente de que no se puede controlar la temperatura límite de forma exacta con lo que es probable que en algún momento se supere la máxima permitida provocando el fallo del sistema.US20080245352 includes a bimetallic sheet that acts as a radiation reducer, that is, fire radiation dilates the sheet that stops making contact with the wall where the thermoelectric modules adhere. This embodiment has the disadvantage that the limit temperature cannot be controlled exactly so that it is likely that at some point the maximum allowed will be exceeded causing the system to fail.
En las patentes US6588419 y CA2470739 no existe ningún sistema de 20 protección contra sobrecalentamientos.In US6588419 and CA2470739 there is no system of overheating protection.
Por otra parte, la zona más idónea para realizar la captación de calor es la zona más próxima al fuego, preferiblemente debajo de este. Las invenciones citadas evitan su colocación en este punto por el riesgo de fallo del generador 25 por exceso de temperatura si la parte más caliente de la combustión está directamente debajo del generador.On the other hand, the most suitable area for heat capture is the area closest to the fire, preferably below it. The aforementioned inventions prevent its placement at this point due to the risk of generator 25 failure due to excess temperature if the hottest part of the combustion is directly below the generator.
El módulo termoeléctrico de la presente invención solventan los inconvenientes anteriores protegiendo el modulo termoeléctrico contra las temperaturas 30 excesivas que pueden destruirlo.The thermoelectric module of the present invention solves the above drawbacks by protecting the thermoelectric module from excessive temperatures that can destroy it.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un generador termoeléctrico que alimenta uno o varios dispositivos auxiliares de un aparato de calefacción, donde el generador eléctrico permite reducir la temperatura que alcanza un módulo 5 termoeléctrico del propio generador eléctrico dado que la transferencia de calor por conducción entre un aparato de calefacción donde se encuentra dispuesto y el propio módulo termoeléctrico se anula o minimiza y la capa de aire que se crea entre los dos elementos actúa como aislante.The present invention relates to a thermoelectric generator that feeds one or several auxiliary devices of a heating apparatus, where the electric generator allows to reduce the temperature reached by a thermoelectric module 5 of the electric generator itself since the heat transfer by conduction between a heating apparatus where it is arranged and the thermoelectric module itself is canceled or minimized and the layer of air that is created between the two elements acts as an insulator.
10 El generador termoeléctrico comprende al menos un módulo termoeléctrico dispuesto en contacto directo o indirecto con una pared de captación de un aparato de calefacción, donde el al menos un módulo termoeléctrico es desplazable respecto a la pared de captación del aparato de calefacción por medio de un dispositivo de desplazamiento que lleva a cabo la separación del 15 al menos un módulo termoeléctrico de la pared de captación del aparato de calefacción cuando una cara caliente del al menos un módulo termoeléctrico se encuentra por encima de una primera temperatura predeterminada.The thermoelectric generator comprises at least one thermoelectric module arranged in direct or indirect contact with a collection wall of a heating apparatus, where the at least one thermoelectric module is movable with respect to the collection wall of the heating apparatus by means of a displacement device that carries out the separation of at least one thermoelectric module from the collection wall of the heating apparatus when a hot face of the at least one thermoelectric module is above a first predetermined temperature.
Opcionalmente, el generador termoeléctrico comprende un bloque inercial que 20 se encuentra en contacto con el al menos un módulo termoeléctrico y que actúa como reservorio térmico que acumula energía térmica cuando se lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico de la pared de captación del aparato de calefacción. Preferentemente, el al menos un módulo termoeléctrico se encuentra dispuesto en contacto indirecto con la pared de 25 captación del aparato de calefacción a través del bloque inercialOptionally, the thermoelectric generator comprises an inertial block that is in contact with the at least one thermoelectric module and that acts as a thermal reservoir that accumulates thermal energy when the separation of the at least one thermoelectric module from the collection wall is carried out of the heating device. Preferably, the at least one thermoelectric module is arranged in indirect contact with the pick-up wall of the heating apparatus through the inertial block
De esta manera, el bloque inercial mantiene la temperatura durante un tiempo mientras el al menos un módulo termoeléctrico se encuentra separado de la pared de captación del aparato de calefacción.In this way, the inertial block maintains the temperature for a while while the at least one thermoelectric module is separated from the collection wall of the heating apparatus.
Una vez que el al menos un módulo termoeléctrico, o en su defecto el bloqueOnce the at least one thermoelectric module, or failing that the block
inercial se ha enfriado, este o aquel se repliega haciendo contacto de nuevoinertial has cooled down, this or that folds back making contact again
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con la pared de captación. Se reinicia el ciclo de calentamiento y separación mientras se exceda la primera temperatura predeterminada. Con esto se logra mantener la generación eléctrica relativamente constante y evita que los dispositivos auxiliares del aparato de calefacción dejen de funcionar.With the catchment wall. The heating and separation cycle is restarted as long as the first predetermined temperature is exceeded. With this, it is possible to keep the electricity generation relatively constant and prevents the auxiliary devices of the heating apparatus from ceasing to function.
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Es importante destacar que el generador eléctrico puede acoplarse a cualquier aparato de calefacción, ya sea una estufas/hogar, o bien por ejemplo un alto horno donde las paredes de las campanas de extracción de humos pueden alcanzar temperaturas superiores a los 500°C.It is important to note that the electric generator can be coupled to any heating device, be it a stove / home, or for example a blast furnace where the walls of the fume hoods can reach temperatures above 500 ° C.
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Opcionalmente, el generador eléctrico comprende además al menos un disipador de calor que mantiene la temperatura de una cara fría del al menos un módulo termoeléctrico por debajo de una segunda temperatura predeterminada.Optionally, the electric generator further comprises at least one heat sink that maintains the temperature of a cold face of the at least one thermoelectric module below a second predetermined temperature.
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La invención se refiere también a un aparato de calefacción que comprende al menos un generador termoeléctrico como el descrito anteriormente.The invention also relates to a heating apparatus comprising at least one thermoelectric generator as described above.
El aparato de calefacción comprende además al menos un dispositivo auxiliar 20 que es alimentado por el generador termoeléctrico, siendo preferentemente el dispositivo auxiliar un ventilador.The heating apparatus further comprises at least one auxiliary device 20 that is powered by the thermoelectric generator, the auxiliary device preferably being a fan.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
25 La Figura 1 muestra una vista en perspectiva del generador termoeléctrico de la presente invención de acuerdo a un primer ejemplo de realización preferente.Figure 1 shows a perspective view of the thermoelectric generator of the present invention according to a first preferred embodiment.
La Figura 2 muestra una vista inferior de la Figura 1.Figure 2 shows a bottom view of Figure 1.
30 La Figura 3 muestra una vista en alzado de la Figura 1.30 Figure 3 shows an elevation view of Figure 1.
La Figura 4 muestra una vista en sección AA de la Figura 2.Figure 4 shows a sectional view AA of Figure 2.
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La Figura 5 muestra una vista en perspectiva delantera del aparato de calefacción de la presente invención que comprende el generador termoeléctrico del primer ejemplo de realización preferente.Figure 5 shows a front perspective view of the heating apparatus of the present invention comprising the thermoelectric generator of the first preferred embodiment.
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La Figura 6 muestra una vista en perspectiva trasera del aparato de calefacción de la presente invención que comprende el generador termoeléctrico del primer ejemplo de realización preferente.Figure 6 shows a rear perspective view of the heating apparatus of the present invention comprising the thermoelectric generator of the first preferred embodiment.
10 La Figura 7 muestra una vista en perspectiva del generador termoeléctrico de la presente invención de acuerdo a un segundo ejemplo de realización preferente.10 Figure 7 shows a perspective view of the thermoelectric generator of the present invention according to a second preferred embodiment.
La Figura 8 muestra una vista inferior de la Figura 7.Figure 8 shows a bottom view of Figure 7.
15fifteen
La Figura 9 muestra una vista en alzado de la Figura 7.Figure 9 shows an elevation view of Figure 7.
La Figura 10 muestra una vista de la Figura 9 cuando la cara caliente del al menos un módulo termoeléctrico se encuentra por encima de la primera 20 temperatura predeterminada.Figure 10 shows a view of Figure 9 when the hot face of the at least one thermoelectric module is above the first predetermined temperature.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A continuación se procederá a describir de manera detallada el generador 25 termoeléctrico de la presente invención.Next, the thermoelectric generator 25 of the present invention will be described in detail.
El generador termoeléctrico comprende al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) dispuesto en contacto indirecto con una pared de captación (17) de un aparato de calefacción (1), donde el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) 30 es desplazable respecto a la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) por medio de un dispositivo de desplazamiento (9, 59) que llevaThe thermoelectric generator comprises at least one thermoelectric module (4, 54) arranged in indirect contact with a collection wall (17) of a heating apparatus (1), where the at least one thermoelectric module (4, 54) 30 is movable with respect to the collection wall (17, 67) of the heating apparatus (1) by means of a displacement device (9, 59) that carries
a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) de la paredthe separation of the at least one thermoelectric module (4, 54) from the wall
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de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) cuando una cara caliente (2, 52) del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) se encuentra por encima de una primera temperatura predeterminada, que es preferentemente 200 °C.of collecting (17, 67) of the heating apparatus (1) when a hot face (2, 52) of the at least one thermoelectric module (4, 54) is above a first predetermined temperature, which is preferably 200 ° C .
5 El generador termoeléctrico comprende un bloque inercial (8, 58) que se encuentra en contacto con el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) y que actúa como reservorio térmico que acumula energía térmica cuando se lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) de la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1), donde el al menos un 10 módulo termoeléctrico (54) se encuentra dispuesto en contacto indirecto con la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) a través del bloque inercial (58)The thermoelectric generator comprises an inertial block (8, 58) that is in contact with the at least one thermoelectric module (4, 54) and that acts as a thermal reservoir that accumulates thermal energy when the separation of the at least one is carried out. a thermoelectric module (4, 54) of the collection wall (17, 67) of the heating apparatus (1), where the at least one thermoelectric module (54) is arranged in indirect contact with the collection wall (17 , 67) of the heating apparatus (1) through the inertial block (58)
El dispositivo de desplazamiento (9, 59) puede presentar variasThe displacement device (9, 59) may have several
15 configuraciones, siendo preferentemente un actuador lineal termo-mecánico o un actuador lineal eléctrico. En caso de que el dispositivo de desplazamiento (9) sea un actuador termo-mecánico, no necesita un aporte de energía para funcionar, pero es menos preciso y solo puede calibrarse para actuar a la primera temperatura predeterminada. En caso de que el dispositivo de 20 desplazamiento (9, 59) sea un actuador lineal eléctrico está configurado para reprogramarse en función de la temperatura y es muy preciso. En el caso de que los módulos termoeléctricos (4, 54) fueran sustituidos y su temperatura de trabajo variara, solo se tendría que reprogramar una electrónica de control que acciona el actuador lineal eléctrico.15 configurations, preferably being a thermo-mechanical linear actuator or an electric linear actuator. If the displacement device (9) is a thermo-mechanical actuator, it does not need an energy supply to operate, but it is less accurate and can only be calibrated to act at the first predetermined temperature. In case the displacement device (9, 59) is an electric linear actuator, it is configured to reprogram according to the temperature and is very precise. In the event that the thermoelectric modules (4, 54) were replaced and their working temperature varied, only a control electronics that drives the electric linear actuator would have to be reprogrammed.
2525
Mediante el dispositivo de desplazamiento (9, 59) se separa el bloque inercial (8, 58) y todo lo que va sujeto a él cuando se alcanza la primera temperatura predeterminada. Con esto se controla que la temperatura nunca supere el valor máximo soportable por los módulos termoeléctricos (4, 54) y al mismo tiempo 30 que el generador eléctrico trabaje siempre en su punto más óptimo y eficiente, que se encuentra precisamente en la primera temperatura predeterminada.The inertial block (8, 58) and everything that is attached to it when the first predetermined temperature is reached is separated by the displacement device (9, 59). With this it is checked that the temperature never exceeds the maximum value bearable by the thermoelectric modules (4, 54) and at the same time 30 that the electric generator always works at its most optimal and efficient point, which is precisely at the first predetermined temperature .
En caso de que el dispositivo de desplazamiento (9, 59) sea el actuador lineal eléctrico, éste presenta la ventaja adicional de que puede ajustarse con mucha precisión la separación del bloque inercial de la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1). Otra ventaja es que no consume energía cuando 5 está parado, solo consume cuando se desplaza, es decir, cuando se pliega- repliega. En este caso el generador comprende además un sensor de temperatura (no mostrado) dispuesto en el bloque inercial (8, 58) para que la electrónica de control pueda dar la consigna de actuación al actuador lineal eléctrico.If the displacement device (9, 59) is the electric linear actuator, it has the additional advantage that the separation of the inertial block from the collection wall (17, 67) of the heating apparatus can be adjusted very precisely (one). Another advantage is that it does not consume energy when it is stopped, it only consumes when it moves, that is, when it folds-folds. In this case the generator further comprises a temperature sensor (not shown) arranged in the inertial block (8, 58) so that the control electronics can give the actuation setpoint to the electric linear actuator.
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En caso de que el dispositivo de desplazamiento (9) sea un sistema de actuación pasivo, como el actuador lineal termo-mecánico, este sensor no es necesario ya que el mismo actuador se desplaza, es decir se pliega-repliega, en función de la temperatura.If the displacement device (9) is a passive actuation system, such as the thermo-mechanical linear actuator, this sensor is not necessary since the same actuator moves, that is to say folds-folds, depending on the temperature.
15fifteen
El bloque inercial (8, 58) actúa como reservorio térmico. Cuando el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) esta replegado, el bloque inercial (8) acumula energía térmica. Las medidas de este bloque y las características de conductividad térmica y densidad, permiten definir cuanto tiempo podráThe inertial block (8, 58) acts as a thermal reservoir. When the at least one thermoelectric module (4, 54) is retracted, the inertial block (8) accumulates thermal energy. The measurements of this block and the characteristics of thermal conductivity and density allow you to define how much time you can
20 almacenar energía en forma de calor. Cuanto más grande es el bloque inercial (8, 58) más tiempo almacenará energía. Por el contrario, cuanto más grande es el bloque inercial (8, 58) más tiempo tarda el bloque en calentarse, lo que conlleva a una activación de unos dispositivos auxiliares (5), e.g. ventiladores, más tardía.20 store energy in the form of heat. The larger the inertial block (8, 58), the longer it will store energy. On the contrary, the larger the inertial block (8, 58), the longer it takes for the block to heat up, which leads to the activation of auxiliary devices (5), e.g. fans, later.
2525
Este aspecto es importante ya que cuando el bloque inercial (8, 58) se separa por acción del dispositivo de desplazamiento (9, 59), si el bloque inercial (8, 58) no tuviese energía almacenada, la temperatura caería rápidamente provocando que los dispositivos auxiliares (5), e.g. ventiladores otros equipos conectados alThis aspect is important because when the inertial block (8, 58) is separated by action of the displacement device (9, 59), if the inertial block (8, 58) did not have stored energy, the temperature would fall rapidly causing the auxiliary devices (5), eg fans other equipment connected to
30 generador eléctrico dejaran de funcionar por un tiempo.30 electric generator will stop working for a while.
El bloque inercial (8, 58) es preferentemente de un material con unaThe inertial block (8, 58) is preferably of a material with a
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conductividad térmica elevada, como aluminio o cobre, preferiblemente, de tal forma que se pierda la mínima temperatura entre sus caras. También tiene que ser un material con un factor de difusividad térmica elevado, es decir, tiene que tener una densidad alta, como aluminio o cobre, preferiblemente. Además tiene 5 que tener un bajo coeficiente de dilatación térmica y aguantar bien las altas temperaturas, superiores a 400°C.high thermal conductivity, such as aluminum or copper, preferably, so that the minimum temperature between their faces is lost. It also has to be a material with a high thermal diffusivity factor, that is, it has to have a high density, such as aluminum or copper, preferably. It also has to have a low coefficient of thermal expansion and withstand high temperatures well, above 400 ° C.
El generador eléctrico comprende además al menos un disipador de calor (6, 56) que mantiene la temperatura de una cara fría (3, 53) del al menos un 10 módulo termoeléctrico (4, 54) por debajo de una segunda temperatura predeterminada, siendo preferentemente esta segunda temperatura predeterminada 50°C y disipa calor al ambiente a través de unas primeras aletas (7, 57). Cuando se activan los ventiladores, el aire forzado circula a través de estos para aumentar la transferencia de calor. Esto mejora las 15 prestaciones del al menos un disipador de calor (6, 56), preferentemente de tipo heatpipe, y permite calentar más el aire que saldrá hacia el exterior del aparato de calefacción, es decir, se aumenta la capacidad de calefacción.The electric generator further comprises at least one heat sink (6, 56) that maintains the temperature of a cold face (3, 53) of the at least one thermoelectric module (4, 54) below a second predetermined temperature, being preferably this second predetermined temperature 50 ° C and dissipates heat to the environment through first fins (7, 57). When fans are activated, forced air circulates through them to increase heat transfer. This improves the performance of the at least one heat sink (6, 56), preferably of the heatpipe type, and allows more air to be heated out of the heating apparatus, that is, the heating capacity is increased.
Para garantizar que el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) experimenta 20 el mayor diferencial de temperatura entre sus caras (2, 52, 3, 53), es importante evitar los puentes térmicos en el método de sujeción del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54). Para ello, el generador termoeléctrico comprende unos tornillos de sujeción (11, 61), Los módulos termoeléctricos (4, 54) deben trabajar a compresión de unos 200psi, con lo que los tornillos de sujeción (11, 25 61) tienen que apretarse mediante una llave dinamométrica para ajustar el parTo ensure that the at least one thermoelectric module (4, 54) experiences 20 the greatest temperature differential between its faces (2, 52, 3, 53), it is important to avoid thermal bridges in the method of securing at least one module thermoelectric (4, 54). For this, the thermoelectric generator comprises some fastening screws (11, 61). The thermoelectric modules (4, 54) must work at compression of about 200psi, so that the fastening screws (11, 25 61) have to be tightened by a torque wrench to adjust the torque
de apriete a la presión adecuada. Los tornillos de sujeción (11) comprenden un aislante térmico (12, 62) que reduce el puente térmico entre dichos tornillos de sujeción (11,61) y el al menos un módulos termoeléctrico (4, 54).of tightening at the appropriate pressure. The fastening screws (11) comprise a thermal insulator (12, 62) that reduces the thermal bridge between said fastening screws (11.61) and the at least one thermoelectric modules (4, 54).
30 El generador termoeléctrico comprende una pasta térmica (no mostrada) dispuesta en ambas caras de los módulos termoeléctricos (4, 54). Esta pastaThe thermoelectric generator comprises a thermal paste (not shown) arranged on both sides of the thermoelectric modules (4, 54). This pasta
reduce la resistencia térmica de contacto con el bloque inercial (8, 58) y elreduces the thermal resistance of contact with the inertial block (8, 58) and the
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disipador de calor (6, 56) permitiendo la circulación de un flujo de calor más elevado y consecuentemente mayor generación de energía.heat sink (6, 56) allowing the circulation of a higher heat flow and consequently greater power generation.
El generador termoeléctrico comprende unos muelles (10, 60) que aprietan el 5 bloque inercial (8, 58) contra la pared de captación (17, 67) para que el calor fluya hacia los módulos termoeléctricos (4, 54). Cuando se supera la primera predeterminada, el dispositivo de desplazamiento (9, 59) se estira separando el bloque inercial (8, 58) de la pared de captación (17, 67) y vence la fuerza de compresión de los muelles (10, 60). Una vez la temperatura ha bajado por 10 debajo de la primera temperatura predeterminada, el dispositivo deThe thermoelectric generator comprises springs (10, 60) that press the inertial block (8, 58) against the collection wall (17, 67) so that the heat flows to the thermoelectric modules (4, 54). When the first predetermined is exceeded, the displacement device (9, 59) is stretched by separating the inertial block (8, 58) from the collection wall (17, 67) and the compression force of the springs (10, 60) is overcome ). Once the temperature has dropped by 10 below the first predetermined temperature, the device
desplazamiento (9, 59) se repliega y los muelles (10, 60) presionan otra vez el bloque inercial (8, 58) con la pared de captación (17, 67) y se repite el ciclo (en caso de que se vuelva a superar la primera temperatura predeterminada).displacement (9, 59) is retracted and the springs (10, 60) press the inertial block (8, 58) again with the pickup wall (17, 67) and the cycle is repeated (in case it is returned to exceed the first predetermined temperature).
15 En un primer ejemplo de realización preferente mostrado en las Figuras 1 a 4, además de los elementos descritos más arriba, el dispositivo de desplazamiento (9) comprende un aislante térmico (14) que tiene la función de reducir la temperatura de contacto, evitando que el dispositivo deIn a first preferred embodiment shown in Figures 1 to 4, in addition to the elements described above, the displacement device (9) comprises a thermal insulator (14) which has the function of reducing the contact temperature, avoiding that the device of
desplazamiento (9) se queme cuando está funcionando.displacement (9) burns when it is working.
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En un segundo ejemplo de realización preferente mostrado en las Figuras 7 a 10, además de los elementos descritos más arriba, a excepción del aislante térmico, el dispositivo de desplazamiento (59) es una actuador termoeléctrico que regula la distancia entre la pared de captación (67) del aparato de 25 calefacción y el al menos un módulo termoeléctrico cuando la temperatura en la cara caliente (52) del al menos un módulo termoeléctrico (54) es igual o superior a la primera temperatura predeterminada.In a second preferred embodiment shown in Figures 7 to 10, in addition to the elements described above, with the exception of the thermal insulator, the displacement device (59) is a thermoelectric actuator that regulates the distance between the collection wall ( 67) of the heating apparatus and the at least one thermoelectric module when the temperature on the hot face (52) of the at least one thermoelectric module (54) is equal to or greater than the first predetermined temperature.
En este caso, y de manera preferente, el generador termoeléctrico comprende 30 una electrónica de control de tipo PID (proporcional integral diferencial) que acciona y regula el actuador lineal eléctrico (59) ajustando la distancia entre laIn this case, and preferably, the thermoelectric generator comprises a control electronics of the PID type (differential integral proportional) that drives and regulates the electric linear actuator (59) by adjusting the distance between the
pared de captación (67) del aparato de calefacción y el al menos un módulocollection wall (67) of the heating apparatus and the at least one module
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termoeléctrico (54) para mantener la temperatura en la cara caliente (52) del al menos un módulo termoeléctrico (54) igual a la primera temperatura predeterminada.thermoelectric (54) to maintain the hot face temperature (52) of at least one thermoelectric module (54) equal to the first predetermined temperature.
5 De esta manera, el generador termoeléctrico es más eficiente ya que el al menos un módulo termoeléctrico (54) trabaja durante más tiempo en su punto de funcionamiento óptimo y el actuador lineal eléctrico (59) trabaja durante menos tiempo, consumiendo menos energía.5 Thus, the thermoelectric generator is more efficient since the at least one thermoelectric module (54) works for a longer time at its optimum operating point and the electric linear actuator (59) works for less time, consuming less energy.
10 Las primeras aletas (57), en este segundo ejemplo de realización se encuentran unidas lateralmente al disipador de calor (56), estando además el actuador lineal eléctrico (59) unido a las primeras aletas (57), de manera que cuando lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (54) de la pared de captación (67) del aparato de calefacción, la fuerza que tieneThe first fins (57), in this second embodiment, are attached laterally to the heat sink (56), the electric linear actuator (59) being also attached to the first fins (57), so that when it leads to the separation of the at least one thermoelectric module (54) from the collection wall (67) of the heating apparatus, the force that has
15 que ejercer el actuador lineal eléctrico (59) se minimiza aprovechando el brazo de palanca debido a su disposición lateral respecto al disipador de calor (56) y en consecuencia respecto a el al menos un menos un módulo termoeléctrico (54) y el bloque inercial (58), de manera que aunque el bloque inercial (58) sigue haciendo contacto con uno de los extremos de la pared de captación (67)15 that exercising the electric linear actuator (59) is minimized by taking advantage of the lever arm due to its lateral arrangement with respect to the heat sink (56) and consequently with respect to the at least one thermoelectric module (54) and the inertial block (58), so that although the inertial block (58) continues to make contact with one of the ends of the collection wall (67)
20 del aparato de calefacción, la superficie de contacto entre ambos (58, 67) es tan pequeña que no permite una transferencia de calor por conducción que siga calentando el bloque inercial (58). Así, la energía consumida por el actuador lineal eléctrico (59) también se ve reducida.20 of the heating apparatus, the contact surface between the two (58, 67) is so small that it does not allow heat transfer by conduction to continue heating the inertial block (58). Thus, the energy consumed by the electric linear actuator (59) is also reduced.
25 La invención se refiere también a un aparato de calefacción (1) como el mostrado en las Figuras 5 y 6 que comprende al menos un generador termoeléctrico como el descrito anteriormente para el primer o segundo ejemplos de realización preferente.The invention also relates to a heating apparatus (1) as shown in Figures 5 and 6 comprising at least one thermoelectric generator as described above for the first or second examples of preferred embodiment.
30 El aparato de calefacción (1) comprende además al menos un dispositivo auxiliar (5) que es alimentado por el generador termoeléctrico, siendoThe heating apparatus (1) further comprises at least one auxiliary device (5) that is powered by the thermoelectric generator, being
preferentemente el dispositivo auxiliar (5) un ventilador.preferably the auxiliary device (5) a fan.
1212
La electrónica de control convierte la electricidad generada en el generador termoeléctrico a una tensión adecuada de 12V o 5V para alimentar los ventiladores y el resto de dispositivos auxiliares (5) como iluminación, 5 sensores, carga de dispositivos móviles...The control electronics convert the electricity generated in the thermoelectric generator to a suitable voltage of 12V or 5V to power the fans and other auxiliary devices (5) such as lighting, 5 sensors, charging of mobile devices ...
El generador termoeléctrico comprende unos tornillos de sujeción (15, 65) con la pared de captación (17, 67) que sujetan el generador eléctrico al aparato de calefacción donde se realiza la combustión.The thermoelectric generator comprises fastening screws (15, 65) with the collection wall (17, 67) that hold the electric generator to the heating apparatus where combustion takes place.
1010
La pared de captación (67) del aparato de calefacción comprende unas segundas aletas (68) en la pared que se encuentra en el interior del aparato de calefacción, lo que permite aumentar la transferencia de calor del aparato de calefacción hacia la pared de captación (67) y consecuentemente hacia el al 15 menos un módulo termoeléctrico (54). Esto permite que el generador eléctrico trabaje siempre en su punto más óptimo y eficiente, que se encuentra precisamente en la primera temperatura predeterminadaThe collection wall (67) of the heating apparatus comprises second fins (68) in the wall inside the heating apparatus, which makes it possible to increase the heat transfer from the heating apparatus to the collection wall ( 67) and consequently towards at least 15 a thermoelectric module (54). This allows the electric generator to always work at its most optimal and efficient point, which is precisely at the first predetermined temperature
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