RU172976U1 - Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека. - Google Patents

Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека. Download PDF

Info

Publication number
RU172976U1
RU172976U1 RU2017106792U RU2017106792U RU172976U1 RU 172976 U1 RU172976 U1 RU 172976U1 RU 2017106792 U RU2017106792 U RU 2017106792U RU 2017106792 U RU2017106792 U RU 2017106792U RU 172976 U1 RU172976 U1 RU 172976U1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
peltier
elements
effect
electric current
alloy
Prior art date
Application number
RU2017106792U
Other languages
English (en)
Inventor
Рифат Радмилович Азнабаев
Original Assignee
Рифат Радмилович Азнабаев
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
Grant date

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L35/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. exhibiting Seebeck or Peltier effect with or without other thermoelectric effects or thermomagnetic effects; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L35/28Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. exhibiting Seebeck or Peltier effect with or without other thermoelectric effects or thermomagnetic effects; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof operating with Peltier or Seebeck effect only

Abstract

Использование: для выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека. Сущность полезной модели заключатся в том, что устройство включает термостойкую пленку с закрепленными на ней элементами Пелтье, к одной стороне которых прикреплена полоса из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением, при этом элементы Пелтье разделены на две группы, провода одной группы элементов Пелтье соединены между собой параллельно и соединены с полосой из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с возможностью соединения с источником энергии, провода второй группы элементов Пелтье соединены между собой последовательно и с возможностью соединения с потребителем энергии. Технический результат: обеспечение возможности повышения КПД при преобразования энергии в условиях перепада температур. 5 илл.

Description

Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Область техники.

Настоящая полезная модель относится к термоэлектрическим устройствам, а именно, к устройствам для выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Уровень техники.

В настоящее время из уровня техники известны различные варианты конструкций устройств для выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Из уровня техники известно термоэлектрическое устройство (US 2006048809 A1, 09.03.2006) Д1, которое содержит элементы Пельтье, которые «горячей» стороной соединены с теплообменником, при этом концы проводов выведены на аккумуляторную батарею. Термоэлектрическое устройство выполнено с возможностью выработки электрического тока, за счет естественного изменения градиента температуры между «холодной» и «горячей» сторонами.

Конструкция заявленного устройства отличается от известной в Д1 тем, что заявленное устройство включает термостойкую пленку с закрепленными на ней элементами Пелтье, к одной стороне которых прикреплена полоса из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением, при этом элементы Пелтье разделены на две группы, провода одной группы элементов Пелтье соединены между собой параллельно и соединены с полосой из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с возможностью соединения с внешним источником энергии, провода второй группы элементов Пелтье соединены между собой последовательно и с возможностью соединения с потребителем энергии.

Недостатком предлагаемого в Д1 устройства является то, что выработка электрического тока осуществляется только за счет естественного изменения градиента температур между «холодной» и «горячей» сторонами. За счет того, что в предложенной в Д1 конструкции отсутствует элемент, который может обеспечить увеличение разницы температур, а вследствие и рост градиента температур, то соответственно и КПД предложенной в Д1 конструкции невозможно увеличить.

Из уровня техники известно термоэлектрическое устройство (US 2008178920 A1, 31.07.2008) Д2, которое содержит элемент Пельтье, «горячая» сторона которого соединена с теплоотводом, а концы проводов соединены с источником тока.

Конструкция заявленного устройства отличается от известной в Д2 тем, что заявленное устройство включает термостойкую пленку с закрепленными на ней элементами Пелтье, к одной стороне которых прикреплена полоса из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением, при этом элементы Пелтье разделены на две группы, провода одной группы элементов Пелтье соединены между собой параллельно и соединены с полосой из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с возможностью соединения с внешним источником энергии, провода второй группы элементов Пелтье соединены между собой последовательно и с возможностью соединения с потребителем энергии.

Недостатком предлагаемого в Д2 устройства является то, что устройство содержит только один термоэлектрический элемент, за счет которого обеспечивается выработка электрического тока. За счет того, что в предложенной в Д1 конструкции содержится только один термоэлектрический элемент, который может обеспечить выработку электрического тока, то соответственно и производительность предложенной в Д1 конструкции в сравнении с заявленной является низкой.

Раскрытие полезной модели.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка устройства позволяющего использовать увеличение перепад температур для аккумуляции электрического тока и тепловой энергии.

Технический результат заявленной полезной модели направлен на повышение КПД при преобразования энергии в условиях перепада температур.

Указанный технический результат, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, достигается благодаря тому, что устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека в условиях перепада температур, включающее термостойкую пленку с закрепленными на ней элементами Пелтье, к одной стороне которых прикреплена полоса из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением, при этом элементы Пелтье разделены на две группы, провода одной группы элементов Пелтье соединены между собой параллельно и соединены с полосой из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с возможностью соединения с внешним источником энергии, провода второй группы элементов Пелтье соединены между собой последовательно и с возможностью соединения с потребителем энергии.

Для увеличения удельной эффективности преобразования энергии в заявленной полезной модели использованы два решения совмещенные в одно:

- использование естественного перепада температур окружающей среды и производственных (бытовых) помещений. Для полного исключения затрат энергии для выработки электроэнергии и тепла используя эффект Зеебека;

- использование части полученной электрической энергии от эффекта Зеебека для преобразования в тепловую энергию по закону Джоуля-Ленца для увеличения разницы температур. Использование нагрева проводника как ценное свойство, а не как нежелательный эффект.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека в общем виде.

На фиг.2 представлена принципиальная схема объединения первой группы элементов Пелтье для устройства выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

На фиг.3 представлена принципиальная схема объединения второй группы элементов Пелтье для устройства выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

На фиг.4 представлен конкретный пример реализации устройства выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

На фиг.5 представлена принципиальная схема устройства выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека в общем виде, в котором вместо одного элемента Пелтье использовано несколько микроэлементов Пелтье.

Осуществление полезной модели.

Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека представляет собой термостойкую пленку, с закрепленными на ней элементами Пелтье 1. К одной стороне элементов Пелтье 1 прикреплена полоса 2 из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением, например, из фехрали, еврофехрали, мегапира, Kanthal AF, Resistohm Y, Aluchrom Y, Alloy 837 GS SY . Все элементы Пелтье 1 разделены на две группы. Принципиальная схема устройства в общем виде представлена на фиг.1.

Провода одной группы элементов Пелтье 1 соединены между собой параллельно и соединены с полосой 2 из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с внешним источником энергии. Пример объединения первой группы элементов Пелтье представлен на фиг.2.

При параллельном соединении элементов Пелтье напряжение выражается по следующей формуле:

U1= U2=…= Un=Uобщ

А постоянный ток может быть рассчитан как:

I1+I2+…+In=Iобщ

Данная компоновка элементов Пелтье позволяет получить силу тока, а как следствие мощность для нагрева полосы из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением. Нагрев полосы из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением обеспечивает дополнительный перепад и рост градиента температур. Нагрев полосы из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением обеспечивается также за счет прохождения электрического тока через неё.

Провода второй группы элементов Пелтье 1 соединены между собой последовательно, соединены с полосой 2 из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с возможностью соединения с потребителем энергии. Пример объединения второй группы элементов Пелтье представлен на фиг.3.

При последовательном соединении элементов Пелтье напряжение выражается по следующей формуле:

U1+ U2+…+ Un=Uобщ

А постоянный ток может быть рассчитан как:

I1=I2=…=In=Iобщ

Данная схема позволяет получить необходимое напряжение и силу тока, а как следствие мощность для зарядки любых аккумуляторных батарей.

Совмещение двух групп элементов Пелтье 1 получается устройство, которое будет вырабатывать постоянный электрический ток в условиях перепада температур, так как, перепад температур будет обеспечиваться, в том числе и за счет нагрева полосы из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением.

На фиг.4 представлен конкретный пример реализации заявленной полезной модели, как части системы для электроснабжения приборов энергопотребления. Система для электроснабжения приборов энергопотребления содержит двухканальный контроллер 3 с биометрическим датчиком температуры 4, блок аккумуляторных батарей 5, инвертор постоянный-переменный ток 6 и устройство 7 выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Термостойкую пленку можно клеить на любую холодную поверхность, такую как стеклопакет, металлический лист, камень, при помощи теплопроводящего клеящего состава.

При снижении температуры окружающей среды более чем на 4°С (например, если на улице температура составляет 16°С, а внутри помещения температура составляет 20°С), контроллер 3, получив данные с биометрического датчика температуры 4, дает пусковой ток с блока аккумуляторных батарей 5. Постоянный ток, за счет эффекта Пелтье, протекает через элементы Пелтье совместно через первую и вторую группы, разогревает полосу из фехрали. Так как первая группа подключена к полосе из фехрали, то за счет эффекта Джоуля-Ленса происходит еще большее нагревание фехрали. Растет температурный перепад – растет температурный градиент, который начинает воздействовать на вторую группу. При достижении перепада температур из-за нагрева полосы из фехрали достаточного для возникновения эффекта Зеебека (примерно в 25-30°С), постоянный ток меняет свое направление. После достижения перепада температур достаточного для эффекта Зеебека начал превышать эффект Пелтье, начинается обратная зарядка блока аккумуляторных батарей 5. Двухканальный контроллер 3 необходим для включения/отключения устройства 7 от блока аккумуляторных батарей либо по уровню заряда, либо перепаду температур окружающей среды и внутреннего помещения.

Для повышения действенности устройства вместо одного элемента Пелтье можно использовать несколько микроэлементов Пелтье 8, объединенных параллельно (фиг.5).

Заявленное устройство может найти широкое применение в нагревательных и охлаждающих устройствах, а также в условиях пониженных температур, в измерительной технике.

Claims (1)


  1. Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека в условиях перепада температур, включающее термостойкую пленку с закрепленными на ней элементами Пелтье, к одной стороне которых прикреплена полоса из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением, при этом элементы Пелтье разделены на две группы, провода одной группы элементов Пелтье соединены между собой параллельно и соединены с полосой из сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с возможностью соединения с потребителем энергии, провода второй группы элементов Пелтье соединены между собой последовательно и с возможностью соединения с потребителем энергии.
RU2017106792U 2017-03-01 2017-03-01 Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека. RU172976U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106792U RU172976U1 (ru) 2017-03-01 2017-03-01 Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106792U RU172976U1 (ru) 2017-03-01 2017-03-01 Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU172976U1 true RU172976U1 (ru) 2017-08-02

Family

ID=59632878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017106792U RU172976U1 (ru) 2017-03-01 2017-03-01 Устройство выработки постоянного электрического тока и тепловой энергии на основе эффектов Пелтье и Зеебека.

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU172976U1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075138C1 (ru) * 1993-10-05 1997-03-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "НИВИНТЭ" Термоэлектрический модуль и способ его изготовления
US20060048809A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-09 Onvural O R Thermoelectric devices with controlled current flow and related methods
US20080178920A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-31 Schlumberger Technology Corporation Devices for cooling and power
US20090188542A1 (en) * 2003-10-29 2009-07-30 Kyocera Corporation Thermoelectric Module
EP3032596A1 (en) * 2014-12-09 2016-06-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075138C1 (ru) * 1993-10-05 1997-03-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "НИВИНТЭ" Термоэлектрический модуль и способ его изготовления
US20090188542A1 (en) * 2003-10-29 2009-07-30 Kyocera Corporation Thermoelectric Module
US20060048809A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-09 Onvural O R Thermoelectric devices with controlled current flow and related methods
US20080178920A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-31 Schlumberger Technology Corporation Devices for cooling and power
EP3032596A1 (en) * 2014-12-09 2016-06-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hasan et al. Evaluation of phase change materials for thermal regulation enhancement of building integrated photovoltaics
US4292579A (en) Thermoelectric generator
Xiao et al. Thermal design and management for performance optimization of solar thermoelectric generator
US20070056622A1 (en) Computer with thermoelectric conversion
Deng et al. Enhanced performance of solar-driven photovoltaic–thermoelectric hybrid system in an integrated design
Cheng et al. Development of an energy-saving module via combination of solar cells and thermoelectric coolers for green building applications
CN1960118A (zh) 基于太阳能光伏效应和热电效应的混合能源发电系统
Xu et al. Study of the performance of thermoelectric modules for use in active building envelopes
Date et al. Theoretical and experimental study on heat pipe cooled thermoelectric generators with water heating using concentrated solar thermal energy
Rinalde et al. Development of thermoelectric generators for electrification of isolated rural homes
Kinsella et al. Battery charging considerations in small scale electricity generation from a thermoelectric module
US20110067424A1 (en) Efficient photovoltaic (PV) cell based heat pump liquid heater
CN101534077A (zh) 太阳能温差发电装置
Hashim et al. Model for geometry optimisation of thermoelectric devices in a hybrid PV/TE system
EP2239787A1 (en) Thermoelectric solar plate
CN201490940U (zh) 一种车用半导体温差发电装置
Rosa-Clot et al. TESPI: thermal electric solar panel integration
CN102635944A (zh) 超高压电热储能装置
Miranda et al. Feasibility study of a green energy powered thermoelectric chip based air conditioner for electric vehicles
JP2013045929A (ja) 温度差発電装置
Benghanem et al. Performance of solar cells using thermoelectric module in hot sites
US20120096871A1 (en) Dynamic switching thermoelectric thermal management systems and methods
CN203225684U (zh) 一种移动终端
Zhang et al. Solar micro-energy harvesting based on thermoelectric and latent heat effects. Part II: Experimental analysis
CN101882899A (zh) 一种便携式半导体热能发电装置