RU162553U1 - THERMOELECTRIC CONVERTER - Google Patents

THERMOELECTRIC CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU162553U1
RU162553U1 RU2015152939/28U RU2015152939U RU162553U1 RU 162553 U1 RU162553 U1 RU 162553U1 RU 2015152939/28 U RU2015152939/28 U RU 2015152939/28U RU 2015152939 U RU2015152939 U RU 2015152939U RU 162553 U1 RU162553 U1 RU 162553U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
branches
thermal conductivity
thermopile
thermocouple
Prior art date
Application number
RU2015152939/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Пархоменко
Сергей Васильевич Гридин
Леонид Николаевич Масюк
Виктор Владимирович Варакута
Андрей Юрьевич Дудченко
Дмитрий Игоревич Максименко
Original Assignee
Дмитрий Иванович Пархоменко
Сергей Васильевич Гридин
Леонид Николаевич Масюк
Виктор Владимирович Варакута
Андрей Юрьевич Дудченко
Дмитрий Игоревич Максименко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Иванович Пархоменко, Сергей Васильевич Гридин, Леонид Николаевич Масюк, Виктор Владимирович Варакута, Андрей Юрьевич Дудченко, Дмитрий Игоревич Максименко filed Critical Дмитрий Иванович Пархоменко
Priority to RU2015152939/28U priority Critical patent/RU162553U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU162553U1 publication Critical patent/RU162553U1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction

Abstract

1. Термоэлектрический преобразователь, содержащий, по меньшей мере, одну термобатарею, образованную электрически соединенными термопарами, каждая из которых состоит из двух ветвей из разнородных токопроводящих материалов, снабженную теплоэлектроизоляционным элементом и, по меньшей мере, одним теплопередающим элементом, и токосъемники, отличающийся тем, что теплоэлектроизоляционный элемент выполнен в виде слоя, расположенного на поверхности термобатареи со стороны подвода тепла от теплоносителя, из материала с коэффициентом теплопроводности ниже меньшего коэффициента теплопроводности материала ветвей термопары, а теплопередающий элемент, выполненный из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей термопар, и удельным электросопротивлением, равным, по крайней мере, удельному электросопротивлению материала токосъемников, размещен в теплоэлектроизоляционном слое с возможностью теплового контакта с теплоносителем и контактом с поверхностью ветвей каждой термопары в местах соединения ветвей, при этом токосъемники подсоединены к свободным торцам термобатареи.2. Термоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности термобатареи со стороны отвода тепла размещен теплопроводящий электроизоляционный слой из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей термопар.3. Термоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что с внешней стороны теплоэлектроизоляционного слоя расположен защитный теплопроводящий слой в виде пленки из оксида алю1. Thermoelectric transducer containing at least one thermopile formed by electrically connected thermocouples, each of which consists of two branches of dissimilar conductive materials, equipped with a thermally insulating element and at least one heat transfer element, and current collectors, characterized in that that the heat-insulating element is made in the form of a layer located on the surface of the thermopile from the side of heat supply from the heat carrier, from a material with a heat transfer coefficient water content is lower than the lower coefficient of thermal conductivity of the material of the branches of the thermocouple, and a heat transfer element made of material with a thermal conductivity coefficient greater than the higher coefficient of thermal conductivity of the material of the branches of thermocouples and the electrical resistivity equal to at least the electrical resistivity of the material of the current collectors is placed in a heat-insulating layer with the possibility of thermal contact with the coolant and contact with the surface of the branches of each thermocouple at the junction of the branches, when this, the current collectors are connected to the free ends of the thermopile. 2. A thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that a heat-conducting electrical insulating layer of material with a thermal conductivity coefficient exceeding a higher thermal conductivity coefficient of the material of the branches of the thermocouples is placed on the surface of the thermopile from the heat sink side. 3. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that a protective heat-conducting layer in the form of an alumina film is located on the outside of the thermoelectric insulation layer

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к прямому преобразованию тепловой энергии в электрическую и может быть использована в качестве первой ступени энергогенерирующей установки как источник постоянного тока.The utility model relates to the field of instrumentation, namely to the direct conversion of thermal energy into electrical energy and can be used as the first stage of an energy generating installation as a direct current source.

Известен термоэлектрический преобразователь, содержащий корпус с расположенной в нем диэлектрической подложкой, на поверхности которой размещены пленочный резистивный нагреватель, термобатарея соединенных термопар, каждая из которых состоит из двух ветвей, горячего и холодного спаев, при этом горячие спаи находятся в тепловом контакте с нагревателем, а холодные - с корпусом, и частотно-зависимый корректирующий каскад, образованный конденсаторами и участком нагревателя, не имеющим теплового контакта с термопарами термобатареи, при этом преобразователь содержит дополнительный термопарный элемент, соединенный с термобатареей последовательно-встречно, разноименные спаи термопар которого находятся в тепловом контакте соответственно с корпусом и входящим в состав корректирующего каскада участком нагревателя (SU, №1475425 А1, МПК - H01L 35/32 (1995.01), опубл. 23.09.1990 г.)A thermoelectric converter is known, comprising a housing with a dielectric substrate located on it, on the surface of which there is a film resistive heater, a thermopile of connected thermocouples, each of which consists of two branches, hot and cold junctions, while the hot junctions are in thermal contact with the heater, and cold - with a case, and a frequency-dependent correction cascade formed by capacitors and a section of the heater that does not have thermal contact with thermocouples of the thermopile, at m the converter contains an additional thermocouple element connected in series with the thermopile, unlike thermocouple junctions which are in thermal contact with the housing and the heater section included in the correction cascade (SU, No. 1475425 A1, IPC H01L 35/32 (1995.01), published on September 23, 1990)

Известный преобразователь характеризуется невысокой удельной мощностью и низким КПД вследствие невысокой разности граничных температур ветви термопары из-за значительного внутреннего сопротивление термопар.The known Converter is characterized by low specific power and low efficiency due to the low difference in boundary temperatures of the thermocouple branch due to the significant internal resistance of the thermocouples.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является термоэлектрический преобразователь, содержащий термобатарею, образованную слоем последовательно соединенных термопар, каждая из которых состоит из двух ветвей из разнородных токопроводящих материалов, при этом термопара выполнена в виде трехслойной панели с наложенными друг на друга слоями горячего спая (теплопередающий элемент), ветвей и холодного спая, спаи расположены по всей поверхности пары ветвей, которые выполнены длиной, равной толщине слоя и разделены теплоэлектроизоляционным элементом в виде вставки, а холодный спай каждой термопары разделен на две части теплоэлектроизоляционным элементом с образованием токосъемников (RU, №2131156 С1, МПК - H01L 35/32 (1995.01), опубл. 27.05.1999 г.).The closest analogue of the proposed utility model is a thermoelectric converter containing a thermopile formed by a layer of series-connected thermocouples, each of which consists of two branches of heterogeneous conductive materials, while the thermocouple is made in the form of a three-layer panel with superimposed layers of hot junction (heat transfer element ), branches and cold junction, junctions are located on the entire surface of a pair of branches, which are made with a length equal to the thickness of the layer and separated by a heat with an insulating element in the form of an insert, and the cold junction of each thermocouple is divided into two parts by a heat-insulating element with the formation of current collectors (RU, No. 2111156 C1, IPC - H01L 35/32 (1995.01), publ. 05.27.1999).

Известное устройство не обеспечивает достижение требуемого технического результата по следующим причинам.The known device does not achieve the required technical result for the following reasons.

Преобразователь имеет малую удельную мощность, обусловленную невысокой ЭДС термопары, и требует для достижения высокого КПД большого количества термопар, и как следствие значительной материалоемкости устройства.The converter has a low specific power, due to the low EMF of the thermocouple, and requires a large number of thermocouples to achieve high efficiency, and, as a result, a significant material consumption of the device.

Это объясняется рассеянной подачей тепла ко всей поверхности термопары, что обусловлено выполнением теплопередающего элемента в виде слоя, представляющего собой, например металлическую пленку. Кроме этого, площади контакта поверхностей термопары с горячим спаем (теплопередающим элементом) и с холодным спаем (теплоотводящей поверхности) имеют примерно равную величину, что способствует возникновению низкой разности граничных температур ветви термопары, которая обуславливается в основном только за счет коэффициента теплопроводности материалов ветвей термопары. Использование такой конструкции устройства обеспечивает возникновение ЭДС с невысоком значением, например для металлических термопар порядка 10-9-10-12 В.This is explained by the dispersed heat supply to the entire surface of the thermocouple, which is due to the implementation of the heat transfer element in the form of a layer, which is, for example, a metal film. In addition, the contact areas of the surfaces of the thermocouple with the hot junction (heat transfer element) and with the cold junction (heat transfer surface) are approximately equal, which contributes to the occurrence of a low difference in the boundary temperatures of the thermocouple branch, which is mainly determined by the thermal conductivity of the materials of the thermocouple branches. Using this design of the device provides the emergence of an EMF with a low value, for example, for metal thermocouples of the order of 10 -9 -10 -12 V.

В результате преобразователь имеет малую удельную мощность, обусловленную невысокой ЭДС термопары, и требует дм достижения высокого КПД большого количества термопар, и как следствие значительной материалоемкости устройства.As a result, the converter has a low specific power due to the low EMF of the thermocouple, and requires dm to achieve high efficiency of a large number of thermocouples, and as a result of significant material consumption of the device.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования термоэлектрического преобразователя, в котором за счет конструктивных особенностей обеспечивается ориентированно-сосредоточенная подача тепла к месту соединения ветвей термопары и интенсивный отвод тепла, что приводит к повышению разности граничных температур ветви термопары в месте соединения ветвей термопары и месте соединения термопар, обеспечивая повышение ЭДС термопары, что приводит к повышению удельной мощности преобразователя с сохранением высокого КПД при снижении материалоемкости преобразователя.The utility model is based on the task of improving the thermoelectric converter, in which, due to the design features, an oriented-concentrated heat supply to the junction of the thermocouple branches and intensive heat dissipation are provided, which leads to an increase in the difference in boundary temperatures of the thermocouple branch at the junction of the thermocouple branches and at the junction of the thermocouples providing an increase in the EMF of the thermocouple, which leads to an increase in the specific power of the converter while maintaining high efficiency at enii materials-converter.

Поставленная задача решается тем, что в термоэлектрическом преобразователе, содержащем, по меньшей мере, одну термобатарею, образованную электрически соединенными термопарами, каждая из которых состоит из двух ветвей из разнородных токопроводящих материалов, снабженную теплоэлектроизоляционным элементом и, по меньшей мере, одним теплопередающим элементом, и токосъемники, согласно полезной модели теплоэлектроизоляционный элемент выполнен в виде слоя, расположенного на поверхности термобатареи со стороны подвода тепла от теплоносителя, из материала с коэффициентом теплопроводности ниже меньшего коэффициента теплопроводности материала ветвей термопары, а теплопередающий элемент, выполненный из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей термопар и удельным электросопротивлением, равным, по крайней мере, удельному электросопротивлению материала токосъемников, размещен в теплоэлектроизоляционном слое с возможностью теплового контакта с теплоносителем и контактом с поверхностью ветвей каждой термопары в местах соединения ветвей, при этом токосъемники подсоединены к свободным торцам термобатареи.The problem is solved in that in a thermoelectric converter containing at least one thermopile formed by electrically connected thermocouples, each of which consists of two branches of heterogeneous conductive materials, equipped with a thermoelectric insulating element and at least one heat transfer element, and current collectors, according to a utility model, the heat-insulating element is made in the form of a layer located on the surface of the thermopile from the side of heat supply from the heat carrier For, from a material with a thermal conductivity coefficient lower than the lower thermal conductivity coefficient of the material of the thermocouple branches, and a heat transfer element made of material with a thermal conductivity coefficient greater than the higher thermal conductivity of the material of the thermocouple branches and the electrical resistivity equal to at least the electrical resistivity of the material of the current collectors is placed in heat-insulating layer with the possibility of thermal contact with the coolant and contact with the surface of the branches of each ermopary branches in places compounds wherein current collectors are connected to the free ends of the thermopile.

Целесообразно на поверхности термобатареи со стороны отвода тепла размещение теплопроводящего электроизоляционного слоя из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей термопар.It is advisable on the surface of the thermopile from the heat removal side to place a thermally conductive insulating layer of material with a thermal conductivity coefficient in excess of a higher thermal conductivity coefficient of the material of the thermocouple branches.

Целесообразно с внешней стороны теплоэлектроизолятдионного слоя расположение защитного теплопроводящего слоя в виде пленки из оксида алюминия.It is advisable that the protective heat-conducting layer in the form of an aluminum oxide film be placed on the outside of the thermoelectro-insulated layer.

Целесообразно при параллельном соединении термопар и/или термобатарей расположение между ними теплоотводящего теплоносителя.It is advisable when the thermocouples and / or thermopiles are connected in parallel, the location of the heat-transfer fluid between them.

Выполнение теплоэлектроизоляционного элемента в виде слоя, расположенного на поверхности термобатареи со стороны подвода тепла от теплоносителя и расположение в теплоэлектроизоляционном слое теплопередающего элемента, коэффициент теплопроводности которого выше коэффициента теплопроводности теплоэлектроизоляционного элемента, с возможностью теплового контакта с теплоносителем позволяет сконцентрировать и ориентировать подачу тепла по теплопередающим элементам.The implementation of the heat-insulating element in the form of a layer located on the surface of the thermopile from the side of the heat supply from the heat carrier and the location of the heat-transmitting element in the heat-insulating layer, whose thermal conductivity is higher than the heat conductivity of the heat-insulating element, with the possibility of thermal contact with the heat carrier allows you to concentrate and orient the heat supply through the heat transfer elements.

Выполнение теплопередающих элементов и их размещение с контактом с поверхностью ветвей каждой термопары в местах соединения ветвей позволяет направить сконцентрированный поток тепла к местам соединений ветвей каждой термопары (учитывая, что к местам соединения термопар тепло не направляется), что приводит к повышению разности граничных температур ветви термопары. Кроме того, площадь отвода тепла с поверхности термопар значительно больше площади теплопередающих элементов в местах их контактов с поверхностями ветвей термопар, что способствует интенсивному отводу тепла. Данные особенности в совокупности приводят к возникновению высокой разности граничных температур ветви термопары, и, как следствие, к возникновению высокой ЭДС термопары, повышению удельной мощности преобразователя.The implementation of heat transfer elements and their placement with contact with the surface of the branches of each thermocouple at the junction of the branches allows you to direct the concentrated heat flow to the junction of the branches of each thermocouple (given that heat is not directed to the junction of the thermocouples), which leads to an increase in the difference in boundary temperatures of the thermocouple branch . In addition, the area of heat removal from the surface of thermocouples is much larger than the area of heat transfer elements in places of their contact with the surfaces of the branches of thermocouples, which contributes to intensive heat removal. These features together lead to the appearance of a high difference in the boundary temperatures of the thermocouple branch, and, as a result, to the appearance of a high EMF of the thermocouple, and an increase in the specific power of the converter.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен термоэлектрический преобразователь с одной термобатареей; на фиг. 2 - термоэлектрический преобразователь с несколькими термобатареями при параллельном их соединении.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a thermoelectric converter with one thermopile; in FIG. 2 - thermoelectric converter with several thermopiles with their parallel connection.

Термоэлектрический преобразователь содержит термобатарею 1, образованную электрически соединенными термопарами 2, каждая из которых состоит из двух ветвей 3 из разнородных токопроводящих материалов, например из хромеля с коэффициентом теплопроводности λ=17,6 Вт/м*К и копеля с λ=24, 6 Вт/м*К. Термобатарея 1 снабжена теплоэлектроизоляционным элементом, выполненным в виде слоя 4, расположенного на поверхности термобатареи 1 со стороны подвода тепла от теплоносителя, из материала с коэффициентом теплопроводности ниже меньшего коэффициента теплопроводности материала ветвей 3 термопары 2, например, гетинакса с λ=0,147 Вт/м*К.The thermoelectric converter contains a thermopile 1 formed by electrically connected thermocouples 2, each of which consists of two branches 3 of dissimilar conductive materials, for example, chromel with a thermal conductivity λ = 17.6 W / m * K and a copel with λ = 24.6 W / m * K. The thermopile 1 is equipped with a thermoelectric insulating element made in the form of a layer 4 located on the surface of the thermopile 1 from the side of the heat supply from the heat carrier, from a material with a thermal conductivity lower than the lower thermal conductivity of the material of the branches 3 of the thermocouple 2, for example, getinaks with λ = 0.147 W / m * TO.

В теплоэлектроизоляционном слое 4 размещены теплопередающие элементы 5 с возможностью теплового контакта с теплоносителем и контактом с поверхностью ветвей 3 каждой термопары 2 в местах соединения ветвей 3. Теплопередающий элемент 5 выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей 3 термопар 2, например из меди с λ=385 Вт/м*К и удельным электросопротивлением, равным, по крайней мере, удельному электросопротивлению материалов токосъемников 6. Токосъемники выполнены из материала с малым удельным электрическим сопротивлением, например из меди и подсоединены к свободным торцам термобатареи 1.In the heat-insulating layer 4 there are heat transfer elements 5 with the possibility of thermal contact with the heat carrier and contact with the surface of the branches 3 of each thermocouple 2 at the junction of the branches 3. The heat transfer element 5 is made of a material with a thermal conductivity coefficient exceeding the higher thermal conductivity of the material of the branches 3 of the thermocouples 2, for example made of copper with λ = 385 W / m * K and a specific electrical resistance equal to at least the specific electrical resistance of the materials of the current collectors 6. The current collectors are made of material with low electrical resistivity, such as copper and connected to the free ends of the thermopile 1.

На поверхности термобатареи 1 со стороны отвода тепла размещен теплопроводящий электроизоляционный слой 7 (фиг. 1) из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей 3 термопар 2, например из оксида алюминия с λ=40 Вт/м*К.On the surface of the thermopile 1 from the side of the heat sink there is a thermally conductive insulating layer 7 (Fig. 1) made of a material with a thermal conductivity coefficient greater than the higher thermal conductivity of the material of the branches 3 of thermocouples 2, for example, aluminum oxide with λ = 40 W / m * K.

С внешней стороны теплоэлектроизоляционного слоя 4 расположен защитный теплопроводящий слой 8 в виде пленки из оксида алюминия.On the outside of the heat-insulating layer 4 is a protective heat-conducting layer 8 in the form of a film of aluminum oxide.

При параллельном соединении термобатарей 1 (фиг. 2) между ними расположен теплоотводящий теплоноситель 9.When the thermal batteries 1 are connected in parallel (Fig. 2), a heat-transfer heat carrier 9 is located between them.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче теплоносителя, например горячего пара, поверхность теплоэлектроизоляционного слоя 4 и торцы теплопередающих элементов 5, расположенных в теплоэлектроизоляционном слое 4, подвергаются тепловому контакту с теплоносителем. При параллельном соединении термобатарей (фиг. 2), ввиду выполнения защитного слоя 8 теплопроводящим, теплопередающие элементы 5 также испытывают тепловой контакт с теплоносителем.When supplying a coolant, for example hot steam, the surface of the heat-insulating layer 4 and the ends of the heat transfer elements 5 located in the heat-insulating layer 4 are subjected to thermal contact with the coolant. When the thermal batteries are connected in parallel (Fig. 2), due to the implementation of the protective layer 8 as heat conducting, the heat transfer elements 5 also experience thermal contact with the heat carrier.

Сконцентрированный тепловой поток передается по теплопередающим элементам 5, размещенным с контактом с поверхностью ветвей 3 каждой термопары 2, к местах соединения ветвей 3. Благодаря тому, что коэффициент теплопроводности теплопередающего элемента 5 выше коэффициента теплопроводности теплоэлектроизоляционного слоя 4, плотность теплового потока, проходящего через теплопередающий элемент 5, значительно превышает плотность теплового потока, проходящего через теплоэлектризоляционный слой 4, чем и обеспечивается ориентированно-сосредоточенная подача тепла к месту соединения ветвей 3 термопары 2.The concentrated heat flux is transmitted through heat transfer elements 5, placed in contact with the surface of the branches 3 of each thermocouple 2, to the joints of the branches 3. Due to the fact that the thermal conductivity of the heat transfer element 5 is higher than the thermal conductivity of the heat-insulating layer 4, the density of the heat flux passing through the heat transfer element 5, significantly exceeds the density of the heat flux passing through the thermoelectric insulation layer 4, which ensures oriented very high heat supply to the junction of branches 3 of thermocouple 2.

Проходя через ветви 3 термопар 2 тепловой поток рассеивается по поверхности термопар, и отводится с поверхности термобатареи 1 через теплопроводящий электроизоляционный слой 7 (фиг. 1) с λ=40 Вт/м*К. Поскольку площадь отвода тепла с поверхности термопар 2 значительно больше площади теплопередающих элементов 5 в местах их контактов с поверхностями ветвей 3 термопар 2 осуществляется интенсивный отвод тепла. Теплоотводящий теплоноситель 9 между термобатареями 1 (фиг. 2) способствует рассеиванию тепла и охлаждению поверхности термопар, что не требует размещения теплопроводящего электроизоляционного слоя 7 на поверхности термобатареи со стороны отвода тепла.Passing through the branches 3 of thermocouples 2, the heat flux is scattered along the surface of the thermocouples, and is removed from the surface of the thermopile 1 through a heat-conducting electrical insulating layer 7 (Fig. 1) with λ = 40 W / m * K. Since the area of heat removal from the surface of thermocouples 2 is much larger than the area of heat transfer elements 5 in places of their contact with the surfaces of branches 3 of thermocouples 2, intense heat is removed. The heat-transferring heat carrier 9 between the thermopiles 1 (Fig. 2) contributes to heat dissipation and cooling of the surface of thermocouples, which does not require the placement of a heat-conducting electrical insulating layer 7 on the surface of the thermopile from the heat removal side.

В результате разность граничных температур ветви 3 термопары 2 в месте соединения ветвей 3 термопары 2 и месте соединения термопар 2 достигает высоких величин, обеспечивая повышение ЭДС термопары (для металлических термопар порядка 10-2-10-4 В), что приводит к повышению удельной мощности преобразователя с сохранением высокого КПД, по сравнению с ближайшим аналогом.As a result, the difference in the boundary temperatures of thermocouple branch 3 at the junction of branches 3 of thermocouple 2 and at the junction of thermocouples 2 reaches high values, providing an increase in the EMF of the thermocouple (for metal thermocouples of the order of 10 -2 -10 -4 V), which leads to an increase in specific power converter with high efficiency, compared with the closest analogue.

Возникающая ЭДС аккумулируется в токосъемниках 6, подсоединенных к свободным торцам термобатареи 1.The resulting EMF is accumulated in the current collectors 6 connected to the free ends of the thermopile 1.

Возникновение высокого ЭДС в термопаре обеспечивает достижение высокого КПД, при снижении материалоемкости преобразователя.The appearance of a high EMF in a thermocouple ensures the achievement of high efficiency, while reducing the material consumption of the converter.

Claims (4)

1. Термоэлектрический преобразователь, содержащий, по меньшей мере, одну термобатарею, образованную электрически соединенными термопарами, каждая из которых состоит из двух ветвей из разнородных токопроводящих материалов, снабженную теплоэлектроизоляционным элементом и, по меньшей мере, одним теплопередающим элементом, и токосъемники, отличающийся тем, что теплоэлектроизоляционный элемент выполнен в виде слоя, расположенного на поверхности термобатареи со стороны подвода тепла от теплоносителя, из материала с коэффициентом теплопроводности ниже меньшего коэффициента теплопроводности материала ветвей термопары, а теплопередающий элемент, выполненный из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей термопар, и удельным электросопротивлением, равным, по крайней мере, удельному электросопротивлению материала токосъемников, размещен в теплоэлектроизоляционном слое с возможностью теплового контакта с теплоносителем и контактом с поверхностью ветвей каждой термопары в местах соединения ветвей, при этом токосъемники подсоединены к свободным торцам термобатареи.1. Thermoelectric transducer containing at least one thermopile formed by electrically connected thermocouples, each of which consists of two branches of dissimilar conductive materials, equipped with a thermally insulating element and at least one heat transfer element, and current collectors, characterized in that that the heat-insulating element is made in the form of a layer located on the surface of the thermopile from the side of heat supply from the heat carrier, from a material with a heat transfer coefficient water content is lower than the lower coefficient of thermal conductivity of the material of the branches of the thermocouple, and a heat transfer element made of material with a thermal conductivity coefficient greater than the higher coefficient of thermal conductivity of the material of the branches of thermocouples and the electrical resistivity equal to at least the electrical resistivity of the material of the current collectors is placed in a heat-insulating layer with the possibility of thermal contact with the coolant and contact with the surface of the branches of each thermocouple at the junction of the branches, when this current collectors are connected to the free ends of the thermopile. 2. Термоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности термобатареи со стороны отвода тепла размещен теплопроводящий электроизоляционный слой из материала с коэффициентом теплопроводности, превышающим больший коэффициент теплопроводности материала ветвей термопар.2. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that on the surface of the thermopile from the heat dissipation side there is a heat-conducting electrical insulating layer of material with a thermal conductivity coefficient exceeding a higher thermal conductivity coefficient of the material of the thermocouple branches. 3. Термоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что с внешней стороны теплоэлектроизоляционного слоя расположен защитный теплопроводящий слой в виде пленки из оксида алюминия.3. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that a protective heat-conducting layer in the form of an aluminum oxide film is located on the outside of the thermoelectric insulation layer. 4. Термоэлектрический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при параллельном соединении термопар и/или термобатарей между ними расположен теплоотводящий теплоноситель.
Figure 00000001
4. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that when the thermocouples and / or thermopiles are connected in parallel, a heat-transferring heat carrier is located between them.
Figure 00000001
RU2015152939/28U 2015-12-09 2015-12-09 THERMOELECTRIC CONVERTER RU162553U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152939/28U RU162553U1 (en) 2015-12-09 2015-12-09 THERMOELECTRIC CONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152939/28U RU162553U1 (en) 2015-12-09 2015-12-09 THERMOELECTRIC CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU162553U1 true RU162553U1 (en) 2016-06-20

Family

ID=56132379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015152939/28U RU162553U1 (en) 2015-12-09 2015-12-09 THERMOELECTRIC CONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU162553U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI443883B (en) Thermoelectric generator apparatus with high thermoelectric conversion efficiency
Omer et al. Design optimization of thermoelectric devices for solar power generation
EP1775779A3 (en) Thermoelectric module with integrated heat exchanger and method of use
Remeli et al. Experimental study of a mini cooler by using Peltier thermoelectric cell
Li et al. Multiphysics simulations of a thermoelectric generator
US20180058295A1 (en) Thermoelectric heat energy recovery module
WO2018174173A1 (en) Thermoelectric power generating module, thermoelectric power generating device using said thermoelectric power generating module, and temperature measuring method
Ahmed et al. Performance analysis of a passively cooled thermoelectric generator
CN105091400A (en) Thermoelectric cooling integrated system
RU162553U1 (en) THERMOELECTRIC CONVERTER
RU2563305C1 (en) Thermoelectric automotive alternator
TWI495868B (en) System and method for measuring properties of thermoelectric module
Chang et al. An experimental investigation of thermoelectric air-cooling module
US3441449A (en) Thermoelectric system
US20050126618A1 (en) Device for producing electric energy
RU2011112441A (en) MODULE WITH MULTIPLE THERMOELECTRIC ELEMENTS
RU2310950C1 (en) Thermoelectric element
Mal et al. Thermoelectric power generator integrated cookstove: a sustainable approach of waste heat to energy conversion
RU137156U1 (en) DEVICE FOR COOLING THE FUEL EQUIPMENT
Hidayanti et al. Implementation of Peltier tiles for heating jacket
Budiprasojo et al. Active passive thermoelectric system helmet for personal comfort
RU2575614C2 (en) Thermoelectric generator with high gradient of temperatures between soldered joints
RU2575618C2 (en) Thermoelectric device with thin-film solid-state branches and increased heat removal surface
RU207206U1 (en) THERMOELECTRIC MODULE
Ahmed DYNAMIC PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A THERMOELECTRIC GENERATOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160528

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20170920

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20191210