RU2176191C1 - Thermoelectric generator - Google Patents
Thermoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2176191C1 RU2176191C1 RU2001109102A RU2001109102A RU2176191C1 RU 2176191 C1 RU2176191 C1 RU 2176191C1 RU 2001109102 A RU2001109102 A RU 2001109102A RU 2001109102 A RU2001109102 A RU 2001109102A RU 2176191 C1 RU2176191 C1 RU 2176191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tanks
- flat
- generator according
- thermoelectric generator
- thermoelectric
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для производства тепла или холода и предназначено для использования, преимущественно, в транспортных кондиционерах воздуха. Вместе с тем оно может быть применено в стационарных системах кондиционирования (в том числе и в бытовых кондиционерах), в холодильном оборудовании разного назначения, системах локального охлаждения и обогрева рабочих мест операторов в промышленности и на транспорте, а также для охлаждения силовых элементов в электрическом оборудовании и тепловыделяющих элементов в радиоэлектронных устройствах. The invention relates to installations for the production of heat or cold and is intended for use mainly in transport air conditioners. At the same time, it can be used in stationary air conditioning systems (including domestic air conditioners), in refrigeration equipment for various purposes, systems for local cooling and heating of operator’s workplaces in industry and transport, as well as for cooling power elements in electrical equipment and fuel elements in electronic devices.
Непрерывное совершенствование термоэлектрических элементов, экологически чистый принцип работы которых основан на эффекте Пельтье, т.е. на разделении тепла и холода на их поверхностях при подключении к источнику электропитания, а также стойкость к ударным и вибрационным нагрузкам определяют перспективность применения термоэлектрических элементов и создание новых конструкций термоэлектрических генераторов (ТЭГ). Continuous improvement of thermoelectric elements, the environmentally friendly principle of operation of which is based on the Peltier effect, i.e. on the separation of heat and cold on their surfaces when connected to a power source, as well as resistance to shock and vibration loads determine the prospects of using thermoelectric elements and the creation of new designs of thermoelectric generators (TEG).
Новые разработки особенно перспективны в области создания транспортных кондиционеров сравнительно небольшой мощности и холодопроизводительности (до 1 кВт), при которой применение традиционных фреоновых кондиционеров экономически невыгодно. New developments are especially promising in the field of creating transport air conditioners of relatively low power and cooling capacity (up to 1 kW), in which the use of traditional freon air conditioners is economically disadvantageous.
В условиях ограниченного пространства для размещения ТЭГ и вспомогательных агрегатов транспортных термоэлектрических кондиционеров, а также при ограниченном энергопотреблении от бортовой сети электропитания очень важны конструктивные решения, позволяющие повысить удельные характеристики ТЭГ. In conditions of limited space for the placement of TEGs and auxiliary units of transport thermoelectric air conditioners, as well as with limited energy consumption from the on-board power supply network, design decisions are very important to increase the specific characteristics of TEGs.
Как правило, термоэлектрические кондиционеры выполняются по традиционной схеме, в которой холод и тепло, выделяемые в ТЭГ, отводятся с помощью циркулирующего в раздельных жидкостных контурах промежуточного теплоносителя. В качестве промежуточного жидкого теплоносителя может использоваться вода или антифриз. As a rule, thermoelectric air conditioners are carried out according to the traditional scheme, in which the cold and heat generated in the TEG are removed using an intermediate coolant circulating in separate liquid circuits. Water or antifreeze may be used as an intermediate liquid coolant.
Далее холод через калорифер рабочего контура передается воздуху в кондиционируемом перемещении, а тепло, которого вырабатывается в 1,5-2 раза больше, чем холода, через калорифер вспомогательного контура сбрасывается в окружающую среду. При изменении полярности подключения термоэлектрических элементов к источнику электропитания через калорифер рабочего контура передается тепло, выделяемое в ТЭГ. Further, the cold through the heater of the working circuit is transferred to the air in a controlled movement, and the heat that is generated 1.5-2 times more than the cold is discharged into the environment through the heater of the auxiliary circuit. When the polarity of the connection of thermoelectric elements to the power source is changed, the heat released in the TEG is transferred through the heater of the working circuit.
По такой схеме, например, работает ТЭГ, состоящий из плоских бачков рабочего и вспомогательного жидкостных контуров циркуляции промежуточного теплоносителя с зажатыми между ними плоскими термоэлементами (RU 2160944 C1, H 01 L 35/00, 20.12.2000). According to this scheme, for example, a TEG works, consisting of flat tanks of the working and auxiliary liquid circuits of the intermediate coolant circulation with flat thermocouples sandwiched between them (RU 2160944 C1, H 01 L 35/00, 12.20.2000).
В сравнительно небольших по мощности и холодопроизводительности ТЭГ можно обеспечить снятие холода с поверхностей термоэлектрических элементов непосредственно воздухом кондиционируемого помещения, что позволяет отказаться от жидкостного рабочего контура с промежуточным теплоносителем, упростить и удешевить конструкцию кондиционера. Для улучшения процесса теплопередачи к холодным поверхностям термоэлектрических элементов прижимается гофрированная медная или алюминиевая лента, через которую проходит воздух, нагнетаемый вентилятором. In relatively small TEG power and cooling capacity, it is possible to remove cold from the surfaces of thermoelectric elements directly by the air of the air-conditioned room, which allows you to abandon the liquid working circuit with an intermediate coolant, simplify and cheapen the design of the air conditioner. To improve the heat transfer process, corrugated copper or aluminum tape is pressed against the cold surfaces of thermoelectric elements, through which air is pumped by the fan.
По такому принципу работают более близкие по технической сущности к заявленному объекту устройства для кондиционирования воздуха транспортного средства (RU 2140365 C1, В 60 H 3/00, 27.10.1999; RU 2114010 C1, В 60 H 3/00, 27.06.1998 - прототип). According to this principle, devices for air conditioning of a vehicle that are closer in technical essence to the claimed object are used (RU 2140365 C1, 60
В наиболее близком к предложенному устройству термоэлементы приклеены к плоским бачкам (трубкам), внутри которых циркулирует жидкий промежуточный теплоноситель вспомогательного контура. Между холодными рабочими поверхностями термоэлектрических элементов установлена гофрированная медная лента. Через развитую поверхность холод отводится обдуваемым воздухом непосредственно в помещение. In the closest to the proposed device, the thermocouples are glued to flat tanks (tubes), inside of which circulates the liquid intermediate coolant of the auxiliary circuit. A corrugated copper tape is installed between the cold working surfaces of the thermoelectric elements. Through the developed surface, the cold is removed by blown air directly into the room.
Недостатком указанного устройства является невозможность поджатия гофрированной ленты для обеспечения ее надежного механического и теплового контакта с термоэлектрическими элементами, поскольку трубки с приклеенными термоэлектрическими элементами жестко закреплены в коллекторах. К числу других недостатков указанного устройства следует отнести высокие требования к точности выдерживания требуемого расстояния между поверхностями термоэлектрических элементов, включая обеспечение строгой параллельности трубок, а также отсутствие дополнительной фиксации ленты, что может привести к ее выпадению при ударах и вибрациях. В данном устройстве предполагается компенсировать неточность сборки и обеспечить амортизацию и поджатие гофрированной ленты применением теплопроводящего клея на основе каучука. The disadvantage of this device is the inability to tighten the corrugated tape to ensure reliable mechanical and thermal contact with thermoelectric elements, since the tubes with glued thermoelectric elements are rigidly fixed in the collectors. Other disadvantages of this device include high demands on the accuracy of maintaining the required distance between the surfaces of thermoelectric elements, including ensuring strict parallelism of the tubes, as well as the lack of additional fixation of the tape, which can lead to its loss due to shock and vibration. In this device, it is supposed to compensate for the inaccuracy of the assembly and to provide depreciation and preloading of the corrugated tape using heat-conducting adhesive based on rubber.
Низкая теплопроводность каучуковой основы не позволяет обеспечить теплопроводность такого клея даже на уровне специальных теплопроводящих паст, обычно применяемых в ТЭГ для компенсации разницы в толщине термоэлектрических элементов, т.е. при незначительной толщине слоя пасты, несопоставимой с толщиной клеевой прокладки. The low thermal conductivity of the rubber base does not allow for the thermal conductivity of such an adhesive even at the level of special heat-conducting pastes commonly used in TEGs to compensate for the difference in the thickness of thermoelectric elements, i.e. with a slight thickness of the paste layer, incomparable with the thickness of the adhesive strip.
Нахождение горячих боковых поверхностей плоских бачков в воздушном потоке снижает эффективность охлаждения воздуха и даже без дополнительной их теплоизоляции создает значительное аэродинамическое сопротивление. Finding the hot side surfaces of flat tanks in the air stream reduces the efficiency of cooling the air and even without additional thermal insulation creates significant aerodynamic drag.
В целом сочетание указанных недостатков делает известное устройство сложным в изготовлении, ненадежным в эксплуатации и неэффективным для передачи холода и тепла с поверхностей термоэлементов. In General, the combination of these disadvantages makes the known device difficult to manufacture, unreliable in operation and ineffective for transferring cold and heat from the surfaces of thermocouples.
Задачей изобретения является создание ТЭГ, свободного от указанных недостатков прототипа. The objective of the invention is the creation of a TEG free of these disadvantages of the prototype.
Это достигается сочетанием нескольких принципиальных технических решений, среди которых выделяются:
- Устранение клеевых и прочих теплопереходов и реализация полного механического и теплового контакта между теплопередающими поверхностями, что обеспечивается надежным и равномерным по площади сжатием их в единый пакет, причем требуемая величина деформации гофрированной ленты и усилие сжатия могут быть точно заданы и обеспечены.This is achieved by a combination of several fundamental technical solutions, among which stand out:
- Elimination of adhesive and other heat transfers and the implementation of full mechanical and thermal contact between the heat transfer surfaces, which is ensured by reliable and uniform compression of them in a single package, and the required amount of deformation of the corrugated tape and compression force can be precisely set and provided.
- Практически полная теплоизоляция нагретых поверхностей бачков жидкостного вспомогательного контура ТЭГ от потока охлаждаемого воздуха без ухудшения аэродинамического сопротивления воздушного тракта. - Almost complete thermal insulation of the heated surfaces of the tanks of the liquid auxiliary TEG circuit from the flow of cooled air without impairing the aerodynamic drag of the air duct.
- Подача охлаждаемого воздуха через гофрированную металлическую ленту в замкнутый внутренний объем ТЭГ и концентрация всех воздушных потоков в едином воздуховоде (или обратное направление подачи воздуха для равномерного его распределения в кондиционируемом помещении). - The supply of cooled air through a corrugated metal strip into the closed internal volume of the TEG and the concentration of all air flows in a single duct (or the reverse direction of the air supply for uniform distribution in an air-conditioned room).
- Дополнительное снижение тепловых и аэродинамических потерь в воздушном тракте при установке вентилятора непосредственно на ТЭГ или внутри него, т. е. создание компактного моноблока ТЭГ с воздушным вентилятором. В дальнейшем описании понятие "замкнутый внутренний объем ТЭГ" относится к его внутренним полостям, через которые проходит поток охлаждаемого воздуха. - An additional reduction in thermal and aerodynamic losses in the air duct when the fan is installed directly on or inside the TEG, i.e., the creation of a compact TEG monoblock with an air fan. In the following description, the term "closed internal volume of a TEG" refers to its internal cavities through which a stream of cooled air passes.
Конструктивно поставленная задача решается тем, что в термоэлектрическом генераторе, содержащем термоэлектрические элементы, подключенные к источнику электропитания, по меньшей мере один плоский бачок, выполненный с внутренними каналами для прокачки жидкого теплоносителя и установленный с примыканием теплопроводящей поверхности к плоским поверхностям горячих спаев термоэлектрических элементов для восприятия выделяемого ими тепла, гофрированные металлические ленты, установленные на входах потока охлаждаемого воздуха в качестве оребрения плоских поверхностей холодных спаев термоэлектрических элементов для отбора выделяемого ими холода, - термоэлектрические элементы, плоский бачок и гофрированные металлические ленты плотно сжаты в единый пакет с использованием ограничительных упоров, высота которых выбрана из условия обеспечения требуемых усилия сжатия, величины упругой деформации гофрированных металлических лент и жесткости всей стянутой конструкции, при этом в плоском бачке между упомянутыми внутренними каналами выполнены сквозные отверстия для направления охлаждаемого воздуха в замкнутый внутренний объем генератора между плоскими бачками и боковыми стенками ограничительных упоров и далее к наружным патрубкам. Structurally, the problem is solved in that in a thermoelectric generator containing thermoelectric elements connected to a power source, at least one flat tank made with internal channels for pumping a liquid coolant and installed with the heat-conducting surface adjacent to the flat surfaces of hot junctions of thermoelectric elements for perception the heat generated by them, corrugated metal strips installed at the inlet of the cooled air flow as the ribs of the flat surfaces of cold junctions of thermoelectric elements to select the cold emitted by them - thermoelectric elements, a flat tank and corrugated metal tapes are tightly compressed into a single package using restrictive stops, the height of which is selected from the condition of ensuring the required compression force, the elastic deformation of the corrugated metal tapes and rigidity of the entire strained structure, while in the flat tank between the said internal channels there are through holes for guiding Nia cooled air into the closed inner volume of the generator tank and between flat sidewalls limiting stops and further to the outer nozzles.
Отметим, что предложения по конструктивному стягиванию составных узлов ТЭГ в единый пакет уже имели место (RU 1526526 A1, H 01 L 35/02, 10.10.1999). Однако известные, в частности, бандажные конструкции с призматическими многогранными каналами холодного и горячего агентов, характеризуются весьма ограниченной областью практического использования. Note that proposals for the constructive tightening of the components of the TEG into a single package have already taken place (RU 1526526 A1, H 01 L 35/02, 10/10/1999). However, well-known, in particular, retaining structures with prismatic polyhedral channels of cold and hot agents, are characterized by a very limited area of practical use.
Решению поставленной задачи способствуют также частные существенные признаки изобретения. Partial essential features of the invention also contribute to the solution of the problem.
Размеры и конфигурация каналов для прохода жидкости внутри плоских бачков соответствуют размерам и конфигурации уложенных на бачки термоэлектрических элементов, за исключением местоположения необходимых перепускных каналов вне мест укладки термоэлектрических элементов. The dimensions and configuration of the channels for the passage of fluid inside the flat tanks correspond to the size and configuration of the thermoelectric elements laid on the tanks, with the exception of the location of the necessary bypass channels outside the places of laying the thermoelectric elements.
В ТЭГ имеется, по меньшей мере один замкнутый внутренний объем. The TEG has at least one enclosed internal volume.
В замкнутом внутреннем объеме ТЭГ давление охлаждаемого воздуха может быть больше или меньше атмосферного давления. In a closed TEG internal volume, the pressure of the cooled air may be greater or less than atmospheric pressure.
Все или часть замкнутых внутренних объемов соединены между собой или не сообщаются друг с другом. All or part of the closed internal volumes are interconnected or not communicated with each other.
Замкнутый внутренний объем разделен на изолированные друг от друга части, через которые прокачиваются независимые друг от друга потоки охлаждаемого воздуха. The closed internal volume is divided into parts isolated from each other, through which independent from each other flows of cooled air are pumped.
Все или часть гидравлических соединений между бачками выполнены в замкнутых внутренних объемах. All or part of the hydraulic connections between the tanks are made in closed internal volumes.
В ТЭГ, имеющем более одного контура циркуляции жидкого теплоносителя, по меньшей мере два из них не зависят друг от друга. In a TEG having more than one liquid coolant circuit, at least two of them are independent of each other.
По меньшей мере, один воздушный вентилятор, прокачивающий охлаждаемый воздух, закреплен непосредственно на корпусе генератора с образованием единого моноблока. At least one air fan pumping the cooled air is fixed directly to the generator housing with the formation of a single monoblock.
Воздушные вентиляторы полностью или частично размещены в пределах внешних габаритных размеров генератора. Air fans are fully or partially located within the external overall dimensions of the generator.
Ограничительные упоры являются внешними стенками замкнутых внутренних объемов, а также внутренними перегородками, разделяющими замкнутый внутренний объем или образующими внутри него воздушные каналы. The limit stops are the outer walls of the enclosed internal volumes, as well as the internal partitions that divide the enclosed internal volume or form air channels inside it.
Свободные поверхности плоских бачков в замкнутых внутренних объемах покрыты теплоизолирующим материалом. The free surfaces of flat tanks in closed internal volumes are covered with heat-insulating material.
Плоские бачки выполнены сборными, крышки бачков, на которые уложены термоэлектрические элементы, изготовлены из теплопроводящего материала, а остальные крышки и внутренняя часть бачков между крышками - из материала с низкой теплопроводностью, например из пластмассы. Flat tanks are prefabricated, tank caps, on which thermoelectric elements are laid, are made of heat-conducting material, and the remaining caps and the inside of the tanks between the caps are made of a material with low thermal conductivity, for example, plastic.
При построении ТЭГ с указанными общими и частными существенными признаками должны приниматься во внимание отдельные монтажные и технологические аспекты. When constructing a TEG with the indicated general and particular essential features, individual installation and technological aspects should be taken into account.
Плоские бачки вспомогательного жидкостного контура целесообразно располагать друг над другом с гидравлическим соединением между собой, причем гидравлические соединения между бачками могут быть выполнены во внутренних объемах ТЭГ. Возможен частный вариант конструкции ТЭГ, например, с одним плоским бачком. На одной или на обеих крышках бачка размещаются термоэлектрические элементы с уложенной на них гофрированной медной или алюминиевой лентой. Сжатие сборки в единый пакет производится наружными плоскими крышками, сделанными из теплоизоляционного материала, например из пластмассы. При этом количество замкнутых внутренних объемов ТЭГ может быть равным или большим количества жидкостных бачков. It is advisable to arrange the flat tanks of the auxiliary liquid circuit one above the other with hydraulic connections to each other, moreover, the hydraulic connections between the tanks can be made in the internal volumes of the TEG. A private design variant of TEG is possible, for example, with one flat tank. Thermoelectric elements with corrugated copper or aluminum tape laid on them are placed on one or on both lids of the tank. The assembly is compressed into a single package by external flat covers made of a heat-insulating material, for example, plastic. In this case, the number of closed internal volumes of TEG can be equal to or greater than the number of liquid tanks.
Равномерное стягивание в единый пакет плоских бачков, термоэлектрических элементов и гофрированных металлических лент обеспечивается длинными винтами или сквозными шпильками, проходящими через отверстия в бачках изолированно от их внутренних жидкостных каналов и, по возможности, равномерно распределенными по площади бачков. Задание усилия и равномерность сжатия ленты, а также жесткость всей сборки обеспечиваются упорами, имеющими одинаковую высоту и установленными между бачками. При стягивании сборки бачки свободно перемещаются на шпильках и сжимают ленты. Одновременно происходит плотное прижатие термоэлектрических элементов к поверхности бачков. Полный механический и тепловой контакт гофрированной ленты с термоэлектрическими элементами обеспечивается при ее упругой деформации, величина которой определяется высотой упоров, ограничивающих перемещение бачков при стягивании сборки. Uniform tightening into a single package of flat tanks, thermoelectric elements and corrugated metal tapes is provided by long screws or through studs passing through the holes in the tanks in isolation from their internal fluid channels and, if possible, evenly distributed over the area of the tanks. The task of effort and uniformity of compression of the tape, as well as the rigidity of the entire assembly are provided by stops having the same height and installed between the tanks. When tightening the assembly, the tanks move freely on the heels and compress the tape. At the same time, the thermoelectric elements are pressed tightly against the surface of the tanks. Full mechanical and thermal contact of the corrugated tape with thermoelectric elements is ensured by its elastic deformation, the value of which is determined by the height of the stops that limit the movement of the tanks when pulling the assembly.
Конструктивно упоры могут быть выполнены в виде втулок, свободно надетых на стягивающие шпильки, а также в виде перегородок, ограничивающих внутренний объем ТЭГ между плоскими бачками, а также разделяющих его на несколько частей или формирующих воздушные потоки. Structurally, the stops can be made in the form of bushings loosely worn on tightening studs, as well as in the form of partitions that limit the internal volume of TEG between flat tanks, as well as dividing it into several parts or forming air flows.
Размещение термоэлектрических элементов на плоских бачках производится рядами по периферии, например, вдоль боковых сторон прямоугольных бачков. Внутри бачков ширина и профиль каналов для прохода жидкости должны соответствовать размещению термоэлектрических элементов (кроме необходимых соединительных каналов между основными каналами). В центральной части бачков, не занятой термоэлектрическими элементами, соединительными патрубками и внутренними каналами, должно быть достаточно свободной площади для сквозного отверстия, через которое производится подача воздуха в замкнутый внутренний объем ТЭГ. Площадь сечения отверстия (или нескольких отверстий) должна примерно соответствовать суммарной площади проходного сечения входных воздушных каналов между бачками, заполненных гофрированными лентами. Placing thermoelectric elements on flat tanks is carried out in rows along the periphery, for example, along the sides of rectangular tanks. Inside the tanks, the width and profile of the channels for the passage of liquid must correspond to the placement of thermoelectric elements (except for the necessary connecting channels between the main channels). In the central part of the tanks, not occupied by thermoelectric elements, connecting pipes and internal channels, there should be enough free area for a through hole through which air is supplied to the closed internal volume of the TEG. The cross-sectional area of the hole (or several holes) should approximately correspond to the total area of the passage section of the inlet air channels between the tanks filled with corrugated tapes.
Плоские бачки имеют сборную конструкцию с использованием рамки с каналами для жидкости и плоских крышек. Крышки, на которые укладываются термоэлектрические элементы, изготовлены из теплопроводного листового металла, например алюминия. Flat tanks have a prefabricated design using a frame with fluid channels and flat caps. Covers on which thermoelectric elements fit are made of heat-conducting sheet metal, for example aluminum.
Рамку целесообразно изготавливать из материала с низкой теплопроводностью, например из пластмассы, чтобы ограничить теплопередачу от горячей жидкости к наружным поверхностям плоских бачков и их центральной части с отверстием для прохода воздуха. Дополнительная теплоизоляция открытых поверхностей бачков в замкнутом внутреннем объеме ТЭГ производится накладками из теплоизолирующего материала, толщина которого не должна превышать толщины термоэлектрических элементов, чтобы не создавать аэродинамического сопротивления. Все электрические соединения между термоэлектрическими элементами осуществляются в замкнутом внутреннем объеме ТЭГ. Через отдельные отверстия в бачке соединительные провода выводятся наружу для подключения к источнику электропитания. В бачках могут также иметься другие сквозные отверстия, наличие которых определяется конструктивной необходимостью. На наружной поверхности плоских бачков располагаются также входной и выходной патрубки, предназначенные для подсоединения бачков к магистрали вспомогательного контура. It is advisable to make the frame of a material with low thermal conductivity, for example, plastic, in order to limit the heat transfer from the hot liquid to the outer surfaces of the flat tanks and their central part with an opening for air passage. Additional thermal insulation of the open surfaces of the tanks in the closed internal volume of the TEG is made by overlays of heat-insulating material, the thickness of which should not exceed the thickness of thermoelectric elements, so as not to create aerodynamic drag. All electrical connections between thermoelectric elements are carried out in a closed internal volume of TEG. Through separate openings in the tank, the connecting wires are brought out to connect to a power source. The tanks may also have other through holes, the presence of which is determined by structural necessity. On the outer surface of the flat tanks there are also inlet and outlet pipes designed to connect the tanks to the auxiliary circuit line.
Для простого и надежного соединения соответствующих патрубков бачков внутри ТЭГ при его сборке они размещаются соосно навстречу друг другу и соединяются отрезком эластичного шланга. Высота патрубков должна обеспечивать гарантированный зазор между их торцами при сборке ТЭГ. For simple and reliable connection of the corresponding nozzles of the tanks inside the TEG during its assembly, they are placed coaxially towards each other and are connected by a piece of elastic hose. The height of the nozzles should provide a guaranteed gap between their ends when assembling the TEG.
Направление воздушного потока в замкнутом внутреннем объеме ТЭГ может быть от отверстия в бачке наружу через оребренные гофрированной лентой поверхности термоэлектрических элементов с последующим распределением в помещении охлажденного в ТЭГ воздуха. При обратном направлении воздух поступает во внутренний объем ТЭГ, а затем через отверстие в плоском бачке единым потоком направляется к вентилятору. Следовательно, центральное отверстие в бачке ТЭГ может быть подсоединено соответственно к напорному или заборному патрубкам вентилятора. В последнем случае воздух, охлажденный в ТЭГ, может быть направлен после вентилятора в воздуховод или непосредственно в зону локального охлаждения помещения. The direction of the air flow in the closed internal volume of the TEG can be from the hole in the tank to the outside through the surfaces of thermoelectric elements ribbed with corrugated tape, followed by the distribution of air cooled in the TEG in the room. In the opposite direction, air enters the internal volume of the TEG, and then through a hole in a flat tank in a single stream goes to the fan. Therefore, the central hole in the TEG tank can be connected respectively to the pressure or intake nozzles of the fan. In the latter case, the air cooled in the TEG can be directed after the fan into the duct or directly into the local cooling zone of the room.
Логичным развитием предложенной конструкции ТЭГ является его объединение с вентилятором в общий моноблок, что позволит исключить тепловые и аэродинамические потери в соединительном воздуховоде. Наиболее целесообразно использовать для этого центробежный вентилятор, который крепится к одному из наружных плоских бачков ТЭГ. В ряде случаев возможна установка вентилятора внутри ТЭГ, что позволит уменьшить габаритные размеры моноблока. The logical development of the proposed design of the TEG is its combination with a fan in a common monoblock, which will eliminate heat and aerodynamic losses in the connecting duct. It is most advisable to use a centrifugal fan for this, which is attached to one of the external flat TEG tanks. In some cases, it is possible to install a fan inside the TEG, which will reduce the overall dimensions of the monoblock.
Увеличение мощности и холодопроизводительности предлагаемой конструкции ТЭГ возможно при увеличении количества термоэлектрических элементов. Для этого можно увеличить размеры плоских бачков или увеличить количество бачков в сборке. При увеличении размеров бачков на них может быть установлено несколько вентиляторов, работающих совместно или независимо друг от друга. В последнем варианте замкнутый внутренний объем ТЭГ может быть разделен перегородками так, чтобы каждый вентилятор работал совместно с определенным количеством термоэлектрических элементов, то есть ТЭГ может иметь несколько ступеней включения для регулирования холодопроизводительности и подачи охлажденного воздуха в нужные зоны помещения. An increase in power and cooling capacity of the proposed TEG design is possible with an increase in the number of thermoelectric elements. To do this, you can increase the size of flat tanks or increase the number of tanks in the assembly. With the increase in the size of the tanks, several fans can be installed on them, working together or independently from each other. In the latter embodiment, the closed internal volume of the TEG can be divided by partitions so that each fan works in conjunction with a certain number of thermoelectric elements, that is, the TEG can have several switching stages for regulating the cooling capacity and supplying chilled air to the desired areas of the room.
При увеличении количества плоских бачков в сборке для уменьшения их суммарного гидравлического сопротивления можно применить параллельно-последовательное соединение их жидкостных трактов или разделить их на группы с подсоединением каждой из них к отдельному вспомогательному контуру циркуляции жидкого промежуточного теплоносителя. Соответствующее разделение внутреннего объема ТЭГ на группы с отдельными вентиляторами также позволит производить его ступенчатое включение. With an increase in the number of flat tanks in the assembly, in order to reduce their total hydraulic resistance, a parallel-serial connection of their fluid paths can be applied or they can be divided into groups with each of them connected to a separate auxiliary circulation circuit of the liquid intermediate coolant. The corresponding division of the internal volume of TEG into groups with separate fans will also allow its stepwise inclusion.
Частным решением, объединяющим оба принципа увеличения холодопроизводительности термоэлектрического кондиционера, может быть подсоединение нескольких моноблоков к общему вспомогательному жидкостному контуру. A private solution that combines both principles of increasing the cooling capacity of a thermoelectric air conditioner can be connecting several monoblocks to a common auxiliary liquid circuit.
На фиг. 1, 2, 3 и 4 представлены разрезы конструкции одного из вариантов предложенного ТЭГ с видами соответственно спереди, сбоку, в горизонтальном разрезе и сверху, а на фиг. 5 приведена его гидравлическая схема. In FIG. 1, 2, 3, and 4 are structural sections of one of the variants of the proposed TEG with front, side, horizontal, and top views respectively, and in FIG. 5 shows its hydraulic circuit.
ТЭГ состоит из плоских бачков 1 и 2 вспомогательного (горячего) жидкостного контура с наружными патрубками 3 и 4 и внутренними патрубками 5 и 6, соединенными между собой отрезками эластичного шланга 7. Бачки 1 и 2 имеют сборную конструкцию и включают в себя внутренние рамки 8 и 9, а также крышки 10-13. В бачках 1 и 2 имеются отверстия для стягивающих сборку винтов 14, а также отверстие для подачи воздуха в замкнутый внутренний объем ТЭГ и отверстие для вывода наружу электрических проводов 15. Термоэлектрические элементы 16 уложены рядами вдоль двух противоположных боковых сторон бачков 1 и 2. Вдоль остальных противоположных боковых сторон бачков 1 и 2 установлены ограничительные упоры 17. The TEG consists of
Профиль и ширина каналов для прохода жидкости внутри плоских бачков 1 и 2 соответствуют наружной укладке термоэлектрических элементов 16. В бачке 2 имеется дополнительный соединительный канал (показан на фиг. 5), также расположенный вдоль его боковой стороны. Между термоэлектрическими элементами 16 установлена гофрированная медная лента 18, сжатая при стягивании бачков 1 и 2 винтами 14 до упругой деформации, обеспечивающей надежный механический и тепловой контакт с термоэлектрическими элементами 16. The profile and width of the channels for the passage of fluid inside the
Заданная величина усилия сжатия и деформации ленты определяется высотой ограничительных упоров 17, которые также обеспечивают жесткость конструкции. The specified value of the compression and deformation of the tape is determined by the height of the limit stops 17, which also provide structural rigidity.
На внутренних поверхностях плоских бачков 1 и 2 установлены накладки 19-21 из теплоизолирующего материала, толщина которых не превышает толщину термоэлектрических элементов 16. Отверстие для прохода воздуха в бачке 2 примыкает к входному отверстию центробежного вентилятора 22, закрепленного винтами 23 на бачке 2. Наружная крышка 13 бачка 2 и кожух центробежного вентилятора 22 изготовлены из пластмассы, чтобы уменьшить теплопередачу между бачком и охлажденным воздухом в вентиляторе. При необходимости возможна дополнительная наружная теплоизоляция кожуха центробежного вентилятора. On the inner surfaces of the
Электрические соединения 24 термоэлектрических элементов 16 выполнены в замкнутом внутреннем объеме ТЭГ и через выведенные наружу ТЭГ электрические провода 15 подключаются к источнику электропитания. The
Наружные патрубки 3 и 4 подсоединяются к магистрали вспомогательного жидкостного контура. Направление движения жидкости в бачках ТЭГ в данном случае значения не имеет.
Предложенный ТЭГ, выполненный в виде моноблока с центробежным вентилятором, работает следующим образом. The proposed TEG, made in the form of a monoblock with a centrifugal fan, operates as follows.
При подведении к термоэлектрическим элементам 16 электрического тока на одной их стороне, прижатой к плоским бачкам 1 и 2, происходит выделение тепла, а на другой стороне, к которой прижата гофрированная лента 18, тепло поглощается (эффект "теплового насоса"). When an electric current is supplied to the
Выделяемое тепло передается через крышки 11 и 12 к циркулирующему в каналах бачков 1 и 2 жидкому теплоносителю и далее сбрасывается в окружающую среду. The generated heat is transferred through the
Внутренний объем ТЭГ, ограниченный плоскими бачками 1 и 2 и боковыми стенками упоров 17, сообщается с заборным отверстием центробежного вентилятора 22, поэтому наружный воздух поступает во внутренний объем ТЭГ, проходя вдоль холодных поверхностей термоэлектрических элементов 16, оребренных гофрированной лентой 18. Далее охлажденный воздух поступает из ТЭГ в центробежный вентилятор, подключенный к источнику электропитания, и направляется в кондиционируемое помещение или в воздуховод транспортного средства. The internal volume of the TEG limited by the
Внутри ТЭГ обеспечивается надежная теплоизоляция охлажденного воздуха от нагретых плоских бачков 1 и 2, что при наличии надежного теплового контакта термоэлектрических элементов 16 с бачками 1 и 2 и гофрированной лентой 18 обеспечивает максимальную эффективность процесса теплопередачи и высокие удельные характеристики компактного транспортного ТЭГ. Reliable thermal insulation of cooled air from heated
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109102A RU2176191C1 (en) | 2001-04-09 | 2001-04-09 | Thermoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109102A RU2176191C1 (en) | 2001-04-09 | 2001-04-09 | Thermoelectric generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2176191C1 true RU2176191C1 (en) | 2001-11-27 |
Family
ID=20248063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001109102A RU2176191C1 (en) | 2001-04-09 | 2001-04-09 | Thermoelectric generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2176191C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537655C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ" | Heat exchange device |
-
2001
- 2001-04-09 RU RU2001109102A patent/RU2176191C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537655C1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ" | Heat exchange device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10305154B2 (en) | Apparatus for controlling temperature of coolant in water-cooled battery system and method thereof | |
| KR102055644B1 (en) | Automatic constant temperature dehumidifier | |
| BRPI0904073A2 (en) | heat absorption or dissipation device with temperature difference fluids reversed across multiple channels | |
| CN209358435U (en) | A kind of compact SVG power cell | |
| CN103199316A (en) | Battery pack and heat radiation structure thereof | |
| WO2019154083A1 (en) | Liquid cooling pipeline and power supply apparatus | |
| KR20120119259A (en) | Solar panel cooling without power consumption | |
| CN110190232A (en) | A kind of machine Vehicular air-cooled Soft Roll power battery box | |
| CN108417926B (en) | Power battery pack and electric automobile | |
| KR20190057091A (en) | Apparatus and system for generating electricity with an integrated circuit | |
| CN211953038U (en) | Outdoor machine of air conditioner | |
| RU2176191C1 (en) | Thermoelectric generator | |
| RU2174475C2 (en) | Thermoelectric liquid-type generator for generation of cold or heat | |
| CN100501255C (en) | Electronic air conditioner | |
| CN206893674U (en) | A kind of heat dissipation battery case | |
| CN212907331U (en) | American transformer heat abstractor | |
| CN212108751U (en) | Outdoor machine of air conditioner | |
| CN211953039U (en) | Outdoor machine of air conditioner | |
| CN209861429U (en) | Radiator cooled by medium, air-conditioning frequency converter with radiator and electronic equipment | |
| CN109037833B (en) | Energy-saving battery radiator for electric automobile | |
| CN108807730B (en) | Layered electric automobile battery pack | |
| RU2289760C1 (en) | Device for cooling and heating air in closed space | |
| CN216845199U (en) | Semiconductor refrigeration equipment combined with miniature speed regulation fan | |
| TWM589771U (en) | Cooling module with air flow channel and air conditioning device with cooling module | |
| CN117254167B (en) | Low-energy-consumption energy-storage prefabricated cabin temperature control system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120410 |