NL1025273C2 - Battery with miniature dimensions. - Google Patents
Battery with miniature dimensions. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1025273C2 NL1025273C2 NL1025273A NL1025273A NL1025273C2 NL 1025273 C2 NL1025273 C2 NL 1025273C2 NL 1025273 A NL1025273 A NL 1025273A NL 1025273 A NL1025273 A NL 1025273A NL 1025273 C2 NL1025273 C2 NL 1025273C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- fuel
- battery according
- battery
- heat
- burner
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 59
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 51
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 10
- 229920006342 thermoplastic vulcanizate Polymers 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 5
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol trioctadecanoate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- -1 gaseous Substances 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/30—Deferred-action cells
- H01M6/36—Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M14/00—Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/26—Cells without oxidising active material, e.g. Volta cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
Korte aanduiding: Batterij met miniatuurafmetingenShort indication: Battery with miniature dimensions
De uitvinding heeft betrekking op een batterij, in het bijzonder een dergelijke batterij met miniatuurafmetingen.The invention relates to a battery, in particular such a battery with miniature dimensions.
In zowel stationaire als draagbare elektronische apparaten, zoals communicatieapparatuur, schoot- en handcomputers, allerlei 5 foto- en videoapparatuur, stereo-installaties e.d. wordt veelvuldig gebruik gemaakt van al dan niet oplaadbare batterijen. Dergelijke oplaadbare batterijen en wegwerpbatterijen bevatten vaak milieuonvriendelijke stoffen, zoals Cd, Li, Hg, Ag etc. houdende verbindingen. Dergelijke milieu-onvriendelijke stoffen vormen een 10 potentieel gevaar voor de gezondheid van mens en dier. Daarom worden dergelijke batterijen veelal apart ingezameld en verwerkt, hetgeen een duur logistiek systeem vereist. Daarnaast zijn dergelijke stoffen zoals hierboven genoemd relatief duur. Een ander nadeel is de relatief lage energie- en vermogensdichtheid van dergelijke 15 batterijen. Vanwege deze lage dichtheden zijn de batterijen in de praktijk betrekkelijk zwaar, hetgeen voor genoemde mobiele toepassingen nadelig voor de gebruiker is.Both stationary and portable electronic devices, such as communication equipment, lap and hand computers, all kinds of photo and video equipment, stereo systems and the like, frequent use is made of batteries, whether or not rechargeable. Such rechargeable batteries and disposable batteries often contain environmentally unfriendly substances such as Cd, Li, Hg, Ag etc. containing compounds. Such environmentally unfriendly substances represent a potential danger to human and animal health. That is why such batteries are often collected and processed separately, which requires an expensive logistics system. In addition, such substances as mentioned above are relatively expensive. Another drawback is the relatively low energy and power density of such batteries. Because of these low densities, the batteries are relatively heavy in practice, which is disadvantageous for the user for said mobile applications.
De uitvinding beoogt een batterij te verschaffen, waarin geen milieu-onvriendelijke stoffen worden toegepast, welke in het 20 bijzonder geschikt is voor toepassing in persoonlijke mobiele apparatuur. Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke batterij, die met verschillende, eenvoudig verkrijgbare brandstofFEN navulbaar is. Nog een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke batterij, welke uit 25 relatief goedkope materialen is opgebouwd.The invention has for its object to provide a battery in which no environmentally harmful substances are used, which is particularly suitable for use in personal mobile equipment. Another object of the invention is to provide such a battery that can be recharged with various easily available fuel FEN. A still further object of the invention is to provide such a battery, which is made up of relatively inexpensive materials.
De uitvinding voorziet daartoe in een thermische batterij, in het bijzonder met miniatuurafmetingen, omvattende een verbrandingskamer, die gedeeltelijk wordt begrensd door een elektrische generator voor het omzetten van bij verbranding 30 vrijkomende energie in elektriciteit en gedeeltelijk door een warmte-isolerend wanddeel, dat voor zuurstofhoudend gas en voor verbrandingsproducten doorlaatbaar is voor het invoeren van het zuurstofhoudend gas en het afvoeren van verbrandingsproducten, een in de verbrandingskamer opgestelde brander met een toevoer voor 1025273 - 2 - brandstof en een ontsteking.To this end, the invention provides a thermal battery, in particular with miniature dimensions, comprising a combustion chamber, which is partially bounded by an electric generator for converting energy released during combustion into electricity and partly by a heat-insulating wall part which is oxygen-containing. gas and for combustion products is permeable for the introduction of the oxygen-containing gas and the removal of combustion products, a burner arranged in the combustion chamber with a supply for 1025273-2 fuel and an ignition.
De uitdrukking "met miniatuurafmetingen" betekent in deze beschrijving, dat de afmetingen en het gewicht van de batterij volgens de uitvinding zodanig zijn, dat de batterij geschikt is voor 5 bovengenoemde elektronische apparatuur, in het bijzonder persoonlijke draagbare apparatuur. Zoals uit de voorbeelden en figuren zal blijken, liggen deze afmetingen in de orde van grootte van enkele millimeters tot aan enkele centimeters.The term "with miniature dimensions" in this description means that the dimensions and weight of the battery according to the invention are such that the battery is suitable for the above-mentioned electronic equipment, in particular personal portable equipment. As will be apparent from the examples and figures, these dimensions are in the order of magnitude of a few millimeters up to a few centimeters.
De batterij volgens de uitvinding maakt gebruik van een of 10 meerdere elektrische generatoren, waarin de tijdens verbranding met vlam vrijkomende warmte wordt omgezet in elektriciteit. Voorbeelden van dergelijke generatoren omvatten een thermisch elektrische generator (hierna ook wel afgekort tot TEG) en een thermische fotovoltaïsche cel (hierna afgekort tot TPV), of een combinatie van 15 beiden. Bij een TEG wordt energie, in dit geval warmte verkregen door verbranding van een brandstof in de verbrandingskamer, overgedragen vanaf de hete zijde van de TEG door warmtegeleidende elektronen (thermokoppels) of ionen naar de koude zijde en omgezet in elektriciteit. Er vindt in de TEG geen chemische omzetting plaats.The battery according to the invention uses one or more electric generators in which the heat released during combustion with flame is converted into electricity. Examples of such generators include a thermal electric generator (hereinafter also abbreviated to TEG) and a thermal photovoltaic cell (hereinafter abbreviated to TPV), or a combination of both. With a TEG, energy, in this case heat obtained by burning a fuel in the combustion chamber, is transferred from the hot side of the TEG by heat-conducting electrons (thermocouples) or ions to the cold side and converted into electricity. No chemical conversion takes place in the TEG.
20 Een TEG bevat geen bewegende onderdelen, en heeft derhalve een hoge betrouwbaarheid, levensduur en is onderhoudsvrij. De TEG is compact (2 kW/kg) en zodoende geschikt voor mobiele toepassingen. In een TPV wordt, eveneens zonder chemische omzetting, infrarood licht omgezet in elektrische energie. De cel wordt beschermd door een infrarood 25 licht doorlatende afscherming, zoals een plaatje uit kwarts voor het beschermen van de cel tegen de hitte, die bij verbranding ontstaat. Wanneer een combinatie van TPV en TEG in serie wordt toegepast, kan de van de TPV resterende straling en warmte naar de TEG worden geleid. De TEG en TPV en derhalve de batterij kunnen uit goedkope 30 materialen worden vervaardigd, die in de handel verkrijgbaar zijn. Dergelijke elektrische generatoren omvatten zelf geen bewegende delen, zodat deze weinig onderhoud nodig hebben.A TEG contains no moving parts, and therefore has a high reliability, service life and is maintenance-free. The TEG is compact (2 kW / kg) and therefore suitable for mobile applications. In a TPV, also without chemical conversion, infrared light is converted into electrical energy. The cell is protected by an infrared light-transmitting shield, such as a quartz plate for protecting the cell from the heat that occurs during combustion. When a combination of TPV and TEG is used in series, the radiation and heat remaining from the TPV can be conducted to the TEG. The TEG and TPV and therefore the battery can be made from inexpensive materials that are commercially available. Such electric generators do not themselves comprise moving parts, so that they require little maintenance.
De batterij volgens de uitvinding omvat een verbrandingskamer. De verbrandingskamer definieert een heet volume en wordt gedeeltelijk 35 begrensd door ten minste een elektrische generator, waarin energie (warmte en/of licht) wordt omgezet in elektrische energie, en door ten minste een warmte-isolerend wandgedeelte dat voor een zuurstofhoudend gas zoals lucht, en voor de na verbranding van de 1025273 '* - 3 - brandstof met het zuurstofhoudend gas verkregen verbrandingsproducten doorlaatbaar is. Warmte-isolatie van de verbrandingskamer is vereist, omdat enerzijds in de verbrandingskamer hoge vlamtemperaturen (tot meer dan 1200 °C) met het oog op de efficiëntie nodig zijn.The battery according to the invention comprises a combustion chamber. The combustion chamber defines a hot volume and is partially limited by at least one electrical generator, in which energy (heat and / or light) is converted into electrical energy, and by at least one heat-insulating wall portion that for an oxygen-containing gas such as air, and for the combustion products obtained after the combustion of the 1025273 * - 3 fuel with the oxygen-containing gas is permeable. Heat insulation of the combustion chamber is required because, on the one hand, high flame temperatures (up to more than 1200 ° C) are required in the combustion chamber for efficiency reasons.
5 Anderzijds dient de temperatuur van de buitenzijde van de batterij laag (< 50°C bij gebruik in de open lucht) te zijn, omdat bij hoge oppervlaktetemperatuur de gebruiker de kans loopt zich daaraan te branden. Omdat bij de batterij volgens de uitvinding in dit doorlaatbare wandgedeelte warmte-uitwisseling tussen de hete 10 verbrandingsproducten en het relatief koele zuurstofhoudend gas plaatsvindt, kunnen de hoge vlamtemperaturen worden bereikt, en zodoende een hoog rendement. De toevoer en afvoer vinden door diffusie, schoorsteeneffect en/of geforceerde stroming met een ventilator door het isolerende wanddeel plaats. De brander voor het 15 verbranden van brandstof is in de verbrandingskamer opgesteld, en wordt met brandstof gevoed via een toevoer, die zich door de wand van de verbrandingskamer uitstrekt. De brander is voorzien van een ontsteking teneinde de batterij te kunnen "aansteken".On the other hand, the temperature of the outside of the battery should be low (<50 ° C when used in the open air), because with a high surface temperature the user runs the risk of burning on it. Because with the battery according to the invention heat exchange between the hot combustion products and the relatively cool oxygen-containing gas takes place in this permeable wall part, the high flame temperatures can be achieved, and thus a high efficiency. The supply and discharge take place through diffusion, chimney effect and / or forced flow with a fan through the insulating wall part. The burner for burning fuel is arranged in the combustion chamber, and is supplied with fuel via a feed which extends through the wall of the combustion chamber. The burner is provided with an ignition in order to be able to "light" the battery.
Bij de batterij volgens de uitvinding worden geen milieu-20 onvriendelijke stoffen toegepast, zodat deze minder milieurisico's met zich meebrengt. De energie- en vermogensdichtheid van de batterij volgens de uitvinding, waarin willekeurige koolwaterstoffen kunnen worden verbrand, is hoog (15-20 maal die van gebruikelijke Li-ion batterijen), hoewel de omzettingsefficiëntie laag (5-40%) kan zijn.No environmentally unfriendly substances are used in the battery according to the invention, so that it entails fewer environmental risks. The energy and power density of the battery according to the invention, in which any hydrocarbons can be burned, is high (15-20 times that of conventional Li-ion batteries), although the conversion efficiency can be low (5-40%).
25 De batterij volgens de uitvinding wérkt, zolang verbranding plaatsvindt. De verbranding kan eenvoudig worden stopgezet door de toevoer van brandstof te onderbreken, bijvoorbeeld met een afsluiter. De brandstof zal veelal in handige houders worden geleverd, die snel en eenvoudig op de toevoer van de brander zijn aan te sluiten, 30 bijvoorbeeld met snelkoppelingen. Dit is eenvoudiger en sneller dan het opladen van traditionele oplaadbare batterijen.The battery according to the invention works as long as combustion takes place. Combustion can easily be stopped by interrupting the supply of fuel, for example with a shut-off valve. The fuel will usually be supplied in handy containers, which can be connected quickly and easily to the supply of the burner, for example with quick couplings. This is easier and faster than charging traditional rechargeable batteries.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het warmte-isolerend wanddeel een tegen hoge temperatuur bestendig poreus materiaal. Een dergelijk materiaal is doorlaatbaar voor het 35 zuurstofhoudende gas en de verbrandingsproducten, zodat warmte-uitwisseling tussen de betreffende gasstromen op juiste wijze kan plaatsvinden, waarbij de koude binnenkomende gassen worden voorverwarmd door de nog warme uittredende gassen. Een goedkoop 1025273 - 4 - voorkeursmateriaal omvat minerale wol zoals steenwol, vanwege de voor genoemde doeleinden uitstekende isolatie- en doorlaateigenschappen.According to a preferred embodiment, the heat-insulating wall part comprises a high-temperature-resistant porous material. Such a material is permeable to the oxygen-containing gas and the combustion products, so that heat exchange between the relevant gas streams can take place correctly, wherein the cold incoming gases are preheated by the still hot emerging gases. An inexpensive preferred material comprises mineral wool such as rock wool, because of the insulation and permeability properties excellent for the aforementioned purposes.
Teneinde het warmtetransport en warmte-uitwisseling nog verder te verhogen is met voordeel een warmtegeleider van een 5 warmtegeleidend materiaal in het poreus materiaal voorzien. In de praktijk, wanneer geen stromingregulerende middelen zijn voorzien, treedt het koele zuurstofhoudende gas door het warmte-isolerend wanddeel naar binnen op enige afstand van de uittredende brandstofproducten, bijvoorbeeld de onderkant en bovenkant van een 10 verticale wand. De warmte-uitwisseling is dan gering. Een dergelijke warmtegeleider, die zich over een dergelijke wand uitstrekt, zorgt dan voor efficiënte warmteoverdracht en -transport.In order to further increase the heat transfer and heat exchange, a heat conductor is advantageously provided with a heat-conducting material in the porous material. In practice, when no flow regulating means are provided, the cool oxygen-containing gas enters through the heat-insulating wall part at some distance from the emerging fuel products, for example the bottom and top of a vertical wall. The heat exchange is then low. Such a heat conductor, which extends over such a wall, then ensures efficient heat transfer and transport.
Teneinde de doorlaatbaarheid van het warmte-isolerend wanddeel niet te beperken heeft de warmtegeleider bij voorkeur de vorm van een 15 netwerk van dammen, die openingen begrenzen. Al dan niet regelmatige roosters, zeven, van openingen voorziene platen en draadgaas van een goed geleidend materiaal zoals koper hebben in het bijzonder de voorkeur. Nog meer voorkeur geniet een uitvoeringsvorm, waarbij in de dikterichting van het isolerend wanddeel meerdere warmtegeleiders op 20 afstand van elkaar, en evenwijdig aan het oppervlak van het wanddeel, zijn opgesteld. Vanwege deze opstelling loodrecht op de temperatuurgradiënt veroorzaken de warmtegeleiders geen of nauwelijks warmteverliezen. Omdat tijdens gebruik de batterij geen vaste positie ten opzichte van de vaste wereld inneemt, en dus de posities waar het 25 zuurstofhoudend gas en verbrandingsproducten door de doorlaatbare isolatie gaan, zullen wisselen, hebben laagsgewijs opgestelde roosters door de hele isolatie heen de voorkeur.In order not to limit the permeability of the heat-insulating wall part, the heat conductor is preferably in the form of a network of dams which border openings. Grids, whether or not regular, sieves, apertured plates and wire mesh of a highly conductive material such as copper are particularly preferred. Even more preferred is an embodiment in which in the thickness direction of the insulating wall part a plurality of heat conductors are arranged at a distance from each other and parallel to the surface of the wall part. Because of this arrangement perpendicular to the temperature gradient, the heat conductors cause no or hardly any heat losses. Because during use the battery does not occupy a fixed position with respect to the fixed world, and thus the positions where the oxygen-containing gas and combustion products will pass through the permeable insulation, layered gratings throughout the insulation are preferred.
Met voordeel omvat in het geval van een verbrandingskamer met rechthoekige doorsnede, het warmte-isolerend wanddeel ten minste de 30 zijde van de verbrandingskamer, waar de toevoer voor brandstof van de brander doorheen gaat, alsmede de tegenoverliggende zijde. Aldus wordt een doelmatige toevoer, respectievelijk afvoer bereikt. Bij voorkeur bedekt de TEG en/of TPV bij een verbrandingskamer met rechthoekige doorsnede ten minste twee zijden, die zich tussen de 35 zojuist genoemde warmte-isolerende zijden uitstrekken. Het oppervlak en de porositeit van het warmte-isolerend deel, die onder meer de diffusie en het schoorsteeneffect bepalen, zijn met voordeel zo gekozen dat een overmaat zuurstofhoudend gas ten opzichte van 1025273 - 5 - toegevoerde brandstof in de verbrandingskamer wordt gehandhaafd. Een dergelijke overmaat is gunstig voor de verbranding.Advantageously, in the case of a combustion chamber with rectangular cross-section, the heat-insulating wall part comprises at least the side of the combustion chamber through which the fuel supply from the burner passes, as well as the opposite side. An efficient supply or discharge is thus achieved. Preferably, in a combustion chamber with rectangular cross-section, the TEG and / or TPV covers at least two sides which extend between the aforementioned heat-insulating sides. The surface and the porosity of the heat-insulating part, which determine inter alia the diffusion and the chimney effect, are advantageously chosen such that an excess of oxygen-containing gas relative to the fuel supplied is maintained in the combustion chamber. Such an excess is favorable for combustion.
De TEG kan zijn opgebouwd uit de bekende halfgeleider-materialen. Bij voorkeur is de TEG opgebouwd uit hoog efficiënte 5 (> 15%), al dan niet uit meerdere lagen bestaande thermokoppels. Bij toepassing van dergelijke materialen is een hoge vlamtemperatuur nodig om een hoog rendement te kunnen halen. De betrouwbaarheid en levensduur van dergelijke thermokoppels zijn hoog, hetgeen gunstig bijdraagt aan de betrouwbaarheid en levensduur van de batterij als 10 geheel.The TEG can be constructed from the known semiconductor materials. The TEG is preferably composed of high-efficient (> 15%), thermocouples, whether or not multi-layered. When such materials are used, a high flame temperature is required to achieve a high efficiency. The reliability and service life of such thermocouples are high, which contributes favorably to the reliability and service life of the battery as a whole.
De brander omvat met voordeel een pijp die aan het ene uiteinde is gekoppeld aan de toevoer van brandstof en aan het andere uiteinde een mondstuk omvat. Bij voorkeur is het mondstuk omgeven door een huls van een verbranding katalyserend materiaal, zoals de 15 bekende "kousjes" voor campinglampen, die bijvoorbeeld op propaangas werken.The burner advantageously comprises a pipe which is coupled at one end to the fuel supply and at the other end comprises a nozzle. The nozzle is preferably surrounded by a sleeve of a combustion-catalyzing material, such as the known "sockets" for camping lamps, which, for example, operate on propane gas.
Het principe van de batterij volgens de uitvinding is voor alle typen brandstoffen, gasvormig, vloeibaar of vast, geschikt. De batterij is bij voorkeur zo ontworpen, dat deze geschikt is voor 20 koolwaterstoffen, zoals propaan en butaan (aansteker"gas"), waarvoor reeds een uitgebreid distributienetwerk bestaat.The principle of the battery according to the invention is suitable for all types of fuels, gaseous, liquid or solid. The battery is preferably designed such that it is suitable for hydrocarbons, such as propane and butane (lighter "gas"), for which an extensive distribution network already exists.
Afhankelijk van het type brandstof kunnen diverse onderdelen een bijzondere uitvoeringsvorm bezitten.Depending on the type of fuel, various components may have a special embodiment.
De toevoer is met voordeel voorzien van een hoofdkraan voor 25 het al dan niet toelaten van brandstof. Bij een gasvormige brandstof is de toevoer, in het bijzonder de koppeling aan de gascontainer, met voordeel voorzien van een smoorklep teneinde de hoeveelheid gasvormige brandstof, die dient te worden verbrand, te regelen.The supply is advantageously provided with a main valve for admitting fuel or not. In the case of a gaseous fuel, the supply, in particular the coupling to the gas container, is advantageously provided with a throttle valve in order to control the amount of gaseous fuel to be burned.
Voor het verbranden van een gasvormige brandstof omvat de 30 ontsteking bij voorkeur een piëzo-element. Een besturingsinrichting kan zijn voorzien, zodat nadat de hoofdkraan is geopend, het piëzo-element wordt bekrachtigd. Wanneer geen spanning op de elektrische generator wordt waargenomen, met andere woorden er vindt geen verbranding plaats, wordt de hoofdkraan automatisch afgesloten op 35 basis van een signaal van de besturingsinrichting.For burning a gaseous fuel, the ignition preferably comprises a piezo element. A control device may be provided so that after the main valve is opened, the piezo element is energized. When no voltage is detected on the electric generator, in other words no combustion takes place, the main valve is automatically shut off on the basis of a signal from the control device.
Voor het verbranden van een vloeibare brandstof of een gesmolten vaste brandstof omvat de ontsteking bij voorkeur een voorverwarmingsinrichting, zoals een elektrische voorverhitter. Met 1025273 ' - 6 - voordeel is deze opgenomen in de huls van katalytisch materiaal. In dit geval verhit de voorverwarmingsinrichting de stroombare brandstof tot boven de ontbrandingstemperatuur van de damp van de brandstof. Wanneer de brandstof succesvol is ontstoken, wordt de 5 voorverhittingsinrichting uitgeschakeld.For burning a liquid fuel or a molten solid fuel, the ignition preferably comprises a pre-heater, such as an electric pre-heater. Advantageously, it is incorporated in the sleeve of catalytic material. In this case, the pre-heating device heats the flowable fuel above the ignition temperature of the fuel vapor. When the fuel has been successfully ignited, the pre-heating device is switched off.
Wanneer de batterij volgens de uitvinding is bestemd voor het verbranden van een vloeibare brandstof zoals olie, of gesmolten vaste brandstof zoals stearine, omvat de toevoer met voordeel een buis met capillair, zoals een lont. Het capillair zuigt de in stroombare 10 toestand verkerende brandstof op en zorgt voor een continue toevoer aan de brander. De dimensies van het capillair, in het bijzonder de dwarsdoorsnede, bepalen de maximale stroom van brandstof. Ter beveiliging kan het contact tussen capillair en huls op doelmatige wijze worden onderbroken, bijvoorbeeld door middel van een 15 bekrachtigbare wig. Bekrachtiging kan bijvoorbeeld door activering van een piëzo-element plaatsvinden, dat na het stoppen van de verbranding wordt gedeactiveerd, zodat het contact kan worden hersteld voor de volgende start.When the battery according to the invention is intended for burning a liquid fuel such as oil, or molten solid fuel such as stearin, the supply advantageously comprises a tube with capillary, such as a wick. The capillary sucks up the fuel in the flowable state and ensures a continuous supply to the burner. The dimensions of the capillary, in particular the cross section, determine the maximum flow of fuel. For protection, the contact between capillary and sleeve can be interrupted in an efficient manner, for example by means of an energizable wedge. Energization can take place, for example, by activating a piezo element, which is deactivated after the combustion has stopped, so that contact can be restored before the next start.
Teneinde een vaste brandstof te laten smelten is bij een 20 daartoe bestemde batterij volgens de uitvinding een houder voor het opnemen van de vaste brandstof voorzien, welke houder een koppeling voor het koppelen van de houder aan de toevoer van de brander omvat, waarbij nabij genoemde koppeling een verwarmingsinrichting is voorzien voor het laten smelten van de brandstof. De verwarmings-25 inrichting, bijvoorbeeld een elektrische, laat de vaste brandstof zoals een brandstofstaaf plaatselijk smelten, en de gesmolten brandstof wordt opgezogen door het capillair. Bij een doelmatige uitvoeringsvorm omvat de verwarmingsinrichting een plaat uit een warmtegeleidend materiaal, die in warmtegeleidende verbinding, 30 bijvoorbeeld via de metalen toevoerpijp van de brander, staat met verbrandingskamer.In order to melt a solid fuel, a holder for receiving the solid fuel is provided with a battery intended for this purpose according to the invention, which holder comprises a coupling for coupling the holder to the supply of the burner, wherein near said coupling a heating device is provided for melting the fuel. The heating device, for example an electric one, causes the solid fuel such as a fuel rod to melt locally, and the molten fuel is sucked up through the capillary. In an advantageous embodiment, the heating device comprises a plate of a heat-conducting material, which is in heat-conducting connection, for example via the metal feed pipe of the burner, with a combustion chamber.
Met het oog op het handhaven van de continue toevoer van gesmolten brandstof zijn bij voorkeur tussen de tegenover de koppeling gelegen zijde van de houder tegendrukmiddelen zoals een 35 tegendrukveer, voor het in aanraking brengen van de brandstof met de voorverwarmingsinrichting voorzien.With a view to maintaining the continuous supply of molten fuel, counter-pressure means such as a counter-pressure spring are preferably provided between the side of the container opposite the coupling for contacting the fuel with the pre-heating device.
Teneinde de isolatie en elektrische generator te beschermen is met voordeel een behuizing voorzien, waarin de voor toevoer van 1025273 - 7 - zuurstofhoudend gas zoals lucht en afvoer van verbrandingsproducten noodzakelijke openingen zijn voorzien. Een houder voor brandstof kan ter bescherming eveneens binnenin deze behuizing zijn opgenomen. De behuizing is met voordeel uit losneembare delen opgebouwd, 5 bijvoorbeeld een doos met deksel, zodat de houder voor brandstof eenvoudig kan worden vervangen. Indien gewenst, kan de behuizing zijn voorzien van koelmiddelen zoals koelvinnen teneinde de oppervlakte-temperatuur laag te houden. Een geforceerde koeling, bijvoorbeeld met een ventilator kan eveneens worden toegepast. Een andere mogelijkheid 10 is koelen door verdampen van water, bijvoorbeeld via een met water bevochtigbare kous, waarvoor het benodigde water via een capillair aan een waterhouder wordt onttrokken.In order to protect the insulation and electrical generator, a housing is advantageously provided in which the openings necessary for the supply of oxygen-containing gas such as air and the discharge of combustion products are provided. A fuel holder may also be included within this housing for protection. The housing is advantageously constructed from detachable parts, for example a box with a lid, so that the fuel holder can easily be replaced. If desired, the housing may be provided with cooling means such as cooling fins in order to keep the surface temperature low. Forced cooling, for example with a fan, can also be applied. Another possibility is cooling by evaporating water, for example via a water-wettable sleeve, for which the required water is extracted from a water container via a capillary.
De batterij volgens de uitvinding omvat een miniatuurbrander in een geïsoleerde verbrandingskamer. Isolatie is nodig om tijdens 15 bedrijf de verbrandingskamer als eèn hogetemperatuursreactor op temperatuur (bijvoorbeeld 1000°C of meer) te houden. Een dergelijke hoge temperatuur is nodig om bij de TEG('s) met het oog op de warmte en bij TPV('s) met het oog op de lichtopbrengst, een hoog rendement te kunnen behalen.The battery according to the invention comprises a miniature burner in an isolated combustion chamber. Insulation is required to maintain the combustion chamber as a high temperature reactor during operation (for example 1000 ° C or more) during operation. Such a high temperature is necessary in order to achieve a high efficiency with the TEG (s) in view of the heat and with TPV (s) in view of the light output.
20 De batterij volgens de uitvinding kan meerdere verbrandings- kamers met elk een aparte brander omvatten, bijvoorbeeld elk met andere dimensies, die elk afzonderlijk inschakelbaar zijn. In feite bestaat een dergelijke batterij uit meerdere parallel geschakelde batterijmodules volgens de uitvinding. Dit maakt regeling van het 25 geleverde vermogen over een breed bereik raogelijk. Bij een dergelijke uitvoeringsvorm is het mogelijk de kleinste kamer continu in bedrijf te houden als een soort waakvlam (stand by) voor een snelle opstart van de batterij.The battery according to the invention can comprise several combustion chambers, each with a separate burner, for example each with other dimensions, which can each be switched on separately. In fact, such a battery consists of several parallel-connected battery modules according to the invention. This makes control of the power supplied possible over a wide range. In such an embodiment, it is possible to keep the smallest chamber continuously in operation as a kind of pilot flame (stand-by) for a quick start-up of the battery.
Indien nodig, kan de batterij volgens de uitvinding met andere 30 energiebronnen worden gecombineerd.If necessary, the battery according to the invention can be combined with other energy sources.
Zoals eerder gesteld, kan de batterij volgens de uitvinding als energiebron voor vele stationaire en mobiele toepassingen worden gebruikt, zoals in het leger, outdoor, (zeil)schepen en op andere locaties ver van de bewoonde wereld voorkomt.As stated earlier, the battery according to the invention can be used as an energy source for many stationary and mobile applications, such as occurs in the army, outdoor, (sailing) ships and at other locations far from civilization.
35 De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin: 1025273 - 8 -The invention is explained below with reference to the appended drawing, in which: 1025273 - 8 -
Fig. 1 is een schematische weergave in doorsnede van een uitvoeringsvorm van een batterij volgens de uitvinding, werkend met een gasvormige brandstof;FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a battery according to the invention operating with a gaseous fuel;
Fig. 2 is een schematische weergave van een uitvoeringsvorm 5 van een batterij volgens de uitvinding, werkend met een vloeibare brandstof;FIG. 2 is a schematic representation of an embodiment 5 of a battery according to the invention, operating with a liquid fuel;
Fig. 3 is een schematische weergave van een uitvoeringsvorm van een batterij volgens de uitvinding, werken met een smeltbare vaste brandstof; 10 Fig. 4 is een illustratieve weergave van een uitvoeringsvorm van een batterij met meerdere verbrandingskamers volgens de uitvinding;FIG. 3 is a schematic representation of an embodiment of a battery according to the invention operating with a meltable solid fuel; FIG. 4 is an illustrative representation of an embodiment of a battery with multiple combustion chambers according to the invention;
Fig. 5 toont een schematische weergave van een 0,5 W TEG batterij; enFIG. 5 shows a schematic representation of a 0.5 W TEG battery; and
15 Fig. 6 toont een schematische weergave van een 10 W TEGFIG. 6 shows a schematic representation of a 10 W TEG
batterij met passieve koeling.battery with passive cooling.
De figuren zijn vanwege de duidelijkheid niet op schaal getekend.The figures are not drawn to scale for the sake of clarity.
Fig. 1 toont een schematische weergave van een doorsnede van 20 een uitvoeringsvorm van een batterij volgens de uitvinding, die werkt op een gasvormige brandstof. De batterij omvat een huis, dat hier vanwege de duidelijkheid niet is weergegeven. In het huis bevindt zich een doosvormige verbrandingskamer 10. De verbrandingskamer 10 heeft in deze uitvoeringsvorm een rechthoekige doosvorm, waarvan de 25 bodemwand en bovenwand ieder zijn gevormd door een elektrische generator 12, respectievelijk 14, zoals een TEG en/of TPV. De overige wanden, d.w.z. de beide kopwanden 16 en 18, alsmede de beide langswanden 20 (slechts een zichtbaar) bestaan uit een warmte-isolerend poreus materiaal zoals glaswol. In het poreus materiaal 30 zijn evenwijdig aan het oppervlak van de betreffende wand een aantal op afstand van elkaar gelegen koperen roosters 22 opgesteld. De richting van het optredende warmtetransport in de roosters 22 is met een dikke pijl 24 aangeduid. In de verbrandingskamer 10 is een brander 26 opgesteld. De brander omvat een pijp 28, die door kopwand 35 16 heengaat. Een mondstuk 30 aan het vrije uiteinde van de pijp 28 is omgeven door een kous van katalytisch materiaal voor een optimale verbranding met daarin een piëzo-ontsteking, die beiden in hun geheel met gemeenschappelijk verwijzingscijfer 32 zijn aangeduid. Het andere 1025273 ' - 9 - uiteinde van de pijp 28 is onder tussenplaatsing van een bestuurbare hoofdkraan 34 gekoppeld met een toevoerslang 36. De toevoerslang 36 staat met een bajonetconnector met smoorklep 38 in verbinding met een gashouder 40.FIG. 1 shows a schematic representation of a cross-section of an embodiment of a battery according to the invention, which operates on a gaseous fuel. The battery comprises a housing which is not shown here for the sake of clarity. A box-shaped combustion chamber 10 is located in the housing. In this embodiment, the combustion chamber 10 has a rectangular box shape, the bottom wall and top wall of which are each formed by an electric generator 12, 14, such as a TEG and / or TPV. The remaining walls, i.e. the two end walls 16 and 18, as well as the two longitudinal walls 20 (only one visible) consist of a heat-insulating porous material such as glass wool. In the porous material 30, a number of spaced apart copper gratings 22 are arranged parallel to the surface of the relevant wall. The direction of the heat transfer occurring in the gratings 22 is indicated by a thick arrow 24. A burner 26 is arranged in the combustion chamber 10. The burner comprises a pipe 28 which passes through end wall 16. A nozzle 30 at the free end of the pipe 28 is surrounded by a sleeve of catalytic material for optimum combustion with a piezo ignition therein, both of which are generally designated by common reference numeral 32. The other 1025273 '- 9 - end of the pipe 28 is interconnected with a controllable main valve 34 coupled to a supply hose 36. The supply hose 36 is connected to a gas holder 40 with a bayonet connector with throttle valve 38.
5 De werking is als volgt. Door het bedienen of besturen van klep 34 wordt gas aan de brander 26 toegevoerd en ontstoken met behulp van ontsteking 32, resulterend in vlam 42. De hoeveelheid gas wordt geregeld door de smoorklep in connector 38. Zuurstofhoudend gas, in dit geval lucht, stroomt door diffusie, convectie en/of 10 geforceerd door een niet weergegeven ventilator vanuit de omgeving door de poreuze wanddelen heen in de verbrandingskamer 10, terwijl de verbrandingsproducten vanuit de verbrandingskamer 10 door de poreuze wanden heen naar de omgeving stromen, zoals bij beide kopwanden 16 en 18 met een dunne pijl 44 is aangeduid. De hete verbrandingsproducten 15 verwarmen de koperen roosters 22 aan een kant daarvan. De opgenomen warmte wordt door warmtegeleiding in de roosters 22 naar de andere kant geleid en overgedragen aan de verse binnentredende lucht. Verder wordt warmte door de TEG's en ÏR-straling door TPV's omgezet in elektriciteit, die via geschikte verbindingen (niet weergegeven kan 20 worden afgenomen).5 The operation is as follows. By operating or controlling valve 34, gas is supplied to burner 26 and ignited with the aid of ignition 32, resulting in flame 42. The amount of gas is controlled by the throttle valve in connector 38. Oxygen-containing gas, in this case air, flows through diffusion, convection and / or 10 forced by a fan (not shown) from the environment through the porous wall parts into the combustion chamber 10, while the combustion products flow from the combustion chamber 10 through the porous walls to the environment, as with both end walls 16 and 18 is indicated by a thin arrow 44. The hot combustion products 15 heat the copper gratings 22 on one side thereof. The absorbed heat is led by heat conduction in the grids 22 to the other side and transferred to the fresh incoming air. Furthermore, heat is converted by the TEGs and IR radiation by TPVs into electricity, which can be taken via suitable connections (not shown).
Fig. 2 toont een schematische weergave van een uitvoeringsvorm van een thermische batterij volgens de uitvinding, die werkt op een vloeibare brandstof zoals olie. In deze figuur zijn aan Fig. 1 gelijke onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid. De 25 verbrandingskamer 10 met de deze kamer begrenzende wanden 12, 14, 16, 18 en 20 is op dezelfde wijze opgebouwd als de verbrandingskamer in Fig. 1. De brander 26 omvat bij deze uitvoeringsvorm bij het mondstuk 30 een kous met daarin een elektrische voorverhitter 32'. De toevoer aan de brander 26 omvat een slang 36 met daarin een capillair 37 30 zoals een lont, die zich tot in de houder 40 uitstrekt. In plaats van de hoofdkraan 34 is een afsluiter met aangedreven wig 34' voorzien die het contact tussen de betreffende capillairdelen 37a en 37b kan verbreken, zoals in deze figuur is getoond.FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a thermal battery according to the invention, which operates on a liquid fuel such as oil. In this figure, FIG. 1 identical parts are designated by the same reference numerals. The combustion chamber 10 with the walls 12, 14, 16, 18 and 20 bounding this chamber is constructed in the same way as the combustion chamber in FIG. 1. In this embodiment, the burner 26 comprises at the nozzle 30 a sleeve with an electric pre-heater 32 'therein. The supply to the burner 26 comprises a hose 36 with a capillary 37 therein, such as a wick, extending into the holder 40. Instead of the main valve 34, a shut-off valve with driven wedge 34 'is provided which can break the contact between the relevant capillary parts 37a and 37b, as shown in this figure.
De werking is als volgt. Olie uit de houder 40 wordt door het 35 capillair 37 bij geopende afsluiter 34' gezogen en overgedragen aan het mondstuk 30, waar de olie wordt verdampt en tot ontbranding wordt gebracht met behulp van verhitter 32'. Lucht en verbrandingsproducten diffunderen op dezelfde wijze als ten aanzien van Fig. 1 is 1025273 - 10 - beschreven, in, respectievelijk uit de verbrandingskamer 10. Wanneer de energieopwekking dient te worden stopgezet, wordt de afsluiter 34' bekrachtigd, zodat de wig daarvan het contact tussen de capillair-delen 37a en 37b verbreekt, en aldus de toevoer stopzet.The operation is as follows. Oil from the container 40 is drawn through the capillary 37 with the valve 34 'open and transferred to the nozzle 30, where the oil is evaporated and ignited with the aid of the heater 32'. Air and combustion products diffuse in the same manner as with respect to FIG. 1, 1025273-10 is described in, respectively, out of the combustion chamber 10. When the power generation is to be stopped, the valve 34 'is energized so that its wedge breaks the contact between the capillary parts 37a and 37b, and thus the supply stops.
5 Fig. 3 toont een schematische weergave van een thermische batterij volgens de uitvinding, die werkt op een gesmolten vaste brandstof zoals stearing. De batterij is identiek met die van Fig. 2, behalve de toevoer van brandstof, zodat opnieuw dezelfde onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. De voorraadhouder 40 10 is gevuld met vaste brandstof, bijvoorbeeld in de vorm van een staaf, en omvat aan de onderzijde een deksel 44, bijvoorbeeld met bajonet-sluiting, met tegendrukveer 46. De tegendrukveer 46 drukt de vaste brandstof tegen de bovenzijde van de houder 40, waar een warmte-geleidende plaat 48 is voorzien. Warmte wordt door de verhitter 32' 15 via warmtegeleiding door de pijp 28 toegevoerd aan de plaat 48. Wanneer eenmaal verbranding plaatsvindt, wordt een deel van de bij verbranding vrijkomende warmte via pijp 28 aan de plaat 48 overgedragen, zodat een continue smelten van de vaste brandstof optreedt. Een warmtegeleidende koppeling 50 voorzien van afsluiter 20 34' met wig vormt een warmtebrug tussen de pijp 28 en plaat 48.FIG. 3 shows a schematic representation of a thermal battery according to the invention, which operates on a molten solid fuel such as stearing. The battery is identical to that of FIG. 2, except for the supply of fuel, so that the same parts are again designated by the same reference numerals. The storage container 40 is filled with solid fuel, for example in the form of a rod, and comprises a lid 44 at the bottom, for example with bayonet closure, with counter-pressure spring 46. The counter-pressure spring 46 presses the solid fuel against the top of the container 40, where a heat-conducting plate 48 is provided. Heat is supplied by the heater 32 '15 via heat conduction through the pipe 28 to the plate 48. Once combustion takes place, part of the heat released during combustion is transferred via pipe 28 to the plate 48, so that a continuous melting of the solid fuel occurs. A thermally conductive coupling 50 provided with a valve 34 'with a wedge forms a heat bridge between the pipe 28 and plate 48.
Fig. 4 toont een uitvoeringsvorm van een thermische batterij volgens de uitvinding, die drie parallel geschakelde verbrandings-kamers 10 met branders 26 omvat, die elk afzonderlijk bedienbaar zijn. De verbrandingskamers 10 bezitten verschillende afmetingen, en 25 dus generatoren met verschillende afmetingen. Bijvoorbeeld levert de grootste 0,3 W, de middelste 0,15W en de kleinste 0,05W, hetgeen de volgende bedrijfsmogelijkheden geeft: 0, 0,05, 0,15, 0,20, 0,30, 0,35, 0,45 en 0,50 W.FIG. 4 shows an embodiment of a thermal battery according to the invention, which comprises three combustion chambers 10 connected in parallel with burners 26, each of which can be operated separately. The combustion chambers 10 have different dimensions, and thus generators with different dimensions. For example, the largest 0.3 W, the middle 0.15 W and the smallest 0.05 W, which gives the following operating options: 0, 0.05, 0.15, 0.20, 0.30, 0.35, 0 , 45 and 0.50 W.
Fig. 5 toont een schematische weergave van een 0,5W batterij 30 volgens de uitvinding, waarbij de isolatie aan de voorzijde vanwege de duidelijkheid is weggelaten.FIG. 5 shows a schematic representation of a 0.5 W battery according to the invention, the insulation on the front side being omitted for clarity.
Bijvoorbeeld heeft een 0,5W TEG een lengte en breedte van 4mm. De dikte van deze TEG bedraagt 5 mm. De verbrandingskamer heeft een dikte van 5 mm, en de isolatie 6 mm voor een goede prestatie. De 35 batterij heeft zodoende een hoogte van 15 mm en een lengte en breedte van 16 mm.For example, a 0.5 W TEG has a length and width of 4 mm. The thickness of this TEG is 5 mm. The combustion chamber has a thickness of 5 mm, and the insulation 6 mm for a good performance. The battery therefore has a height of 15 mm and a length and width of 16 mm.
1025273 - 11 -1025273 - 11 -
Fig. 6 toont een schematische weergave van een batterij met koelvinnen 60 als passieve koeling. Aan de voorgaande fig. gelijke onderdelen zijn met gelijke verwijzingscijfers aangeduid.FIG. 6 shows a schematic representation of a battery with cooling fins 60 as passive cooling. Identical parts to the preceding fig. Are indicated by the same reference numerals.
Ter verdere illustratie wordt het volgende voorbeeld gegeven, 5 waarbij butaan als brandstof wordt gebruikt. 1 G butaan levert 45 kJ warmte. Bij een TEG-rendement van ca. 14% levert dit 6 kJ aan elektriciteit, d.w.z. 6000 Ws. Een mobiele telefoon gebruikt in de stand-by stand ongeveer 0,1 W en kan op 1 g butaan derhalve ongeveer 60000 s = 17 uur mee. Tijdens bellen gebruikt een mobiele telefoon 10 ongeveer 1 W en gaat 1,7 uur mee. Een tank van 50 g (30 g butaan) geeft zodoende voldoende energie voor 2 tot 4 weken.The following example is given for further illustration, wherein butane is used as fuel. 1 G butane provides 45 kJ of heat. With a TEG efficiency of approximately 14%, this produces 6 kJ of electricity, i.e. 6000 Ws. A mobile telephone uses approximately 0.1 W in standby mode and can therefore last about 60000 s = 17 hours on 1 g of butane. During calling, a mobile phone 10 uses approximately 1 W and lasts 1.7 hours. A 50 g (30 g butane) tank therefore provides sufficient energy for 2 to 4 weeks.
10252731025273
Claims (21)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1025273A NL1025273C2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Battery with miniature dimensions. |
| PCT/NL2005/000027 WO2005069414A2 (en) | 2004-01-16 | 2005-01-14 | Battery with miniaturized dimensions |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1025273A NL1025273C2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Battery with miniature dimensions. |
| NL1025273 | 2004-01-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1025273C2 true NL1025273C2 (en) | 2005-07-19 |
Family
ID=34793387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1025273A NL1025273C2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Battery with miniature dimensions. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1025273C2 (en) |
| WO (1) | WO2005069414A2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008132109A2 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-06 | Karl-Ernst Schnorr | Power generation method, and generator assembly |
| DE102008058995B4 (en) * | 2008-11-25 | 2010-08-26 | Messer Group Gmbh | Autonomous energy supply system for gas containers |
| ITRM20100034A1 (en) * | 2010-02-01 | 2011-08-02 | Giampiero Sica | ELECTRIC GENERATOR POWERED BY HEAT SOURCES |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3423249A (en) * | 1965-06-09 | 1969-01-21 | Martin Marietta Corp | Burner unit and thermoelectric generator incorporating same |
| US4218266A (en) * | 1978-12-21 | 1980-08-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Liquid hydrocarbon-fueled thermo-electric generator with counter-flow type regenerative heat exchanger |
| DE19919023A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-12-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Device for producing electrical energy through thermal photo voltaic conversion comprises thermophotovoltaic cell(s) and thermoelectric cell(s) |
| US6613972B2 (en) * | 2000-01-07 | 2003-09-02 | University Of Southern California | Microcombustor and combustion-based thermoelectric microgenerator |
-
2004
- 2004-01-16 NL NL1025273A patent/NL1025273C2/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-01-14 WO PCT/NL2005/000027 patent/WO2005069414A2/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3423249A (en) * | 1965-06-09 | 1969-01-21 | Martin Marietta Corp | Burner unit and thermoelectric generator incorporating same |
| US4218266A (en) * | 1978-12-21 | 1980-08-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Liquid hydrocarbon-fueled thermo-electric generator with counter-flow type regenerative heat exchanger |
| DE19919023A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-12-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Device for producing electrical energy through thermal photo voltaic conversion comprises thermophotovoltaic cell(s) and thermoelectric cell(s) |
| US6613972B2 (en) * | 2000-01-07 | 2003-09-02 | University Of Southern California | Microcombustor and combustion-based thermoelectric microgenerator |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ANATYCHUK L I ET AL: "Catalytic furnaces with thermogenerators", THERMOELECTRICS, 1997. PROCEEDINGS ICT '97. XVI INTERNATIONAL CONFERENCE ON DRESDEN, GERMANY 26-29 AUG. 1997, NEW YORK, NY, USA,IEEE, US, 26 August 1997 (1997-08-26), pages 394 - 396, XP010275083, ISBN: 0-7803-4057-4 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005069414A2 (en) | 2005-07-28 |
| WO2005069414A3 (en) | 2006-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5529113B2 (en) | Device and method for generating power | |
| JP2020038839A (en) | Fuel cell module and fluid supply apparatus used therefor | |
| US20140150838A1 (en) | Device and method for generating electrical power | |
| CN101641260A (en) | Shrink tunnel for shrinking shrink films on packages or packaging units | |
| JP2022542124A (en) | Battery module including heat insulating member and battery pack including the same | |
| NL1025273C2 (en) | Battery with miniature dimensions. | |
| KR100257551B1 (en) | Combustion apparatus | |
| KR20160133425A (en) | Burning appliance | |
| JP6040347B2 (en) | Hot air generating device and hot air generating method | |
| EP2784409B1 (en) | A portable fuel heater to heat air and a method for heating air through said heater | |
| JP6406704B2 (en) | Fuel cell module | |
| CA2475955A1 (en) | Infrared radiator embodied as a surface radiator | |
| JP2013092280A (en) | Heat utilization device for voc treatment device | |
| KR102328632B1 (en) | Communicating thermoelectric element and thermoelectric power generation system to which it is applied | |
| KR20000056018A (en) | Portable generator using thermoelectric semiconductor and its controlling method in outdoor life | |
| JP6497638B2 (en) | Combustion apparatus and combustion method | |
| CN116066815A (en) | High-efficiency heating device | |
| CN108701499A (en) | Ignition system for lighting combustion mixture | |
| JP2008508849A (en) | Thermoelectric micro-generator with flexible fuel selection | |
| DeBellis et al. | Conceptual design of 500 watt portable thermophotovoltaic power supply using JP-8 fuel | |
| JP2011233476A (en) | Solid oxide fuel cell module | |
| US20210135081A1 (en) | Portable thermal power station | |
| US6694968B1 (en) | Linear multi-oil furnace and heat exchanger | |
| KR102219213B1 (en) | A thermoelectric generator with an overheating protector and a combustion apparatus having the same | |
| US20140373539A1 (en) | Multifunction domestic station, device for powering the same with hydrogen and method of operating the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| SD | Assignments of patents |
Owner name: STORK FOKKER AESP B.V. Effective date: 20060310 |
|
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20080801 |