RU2534383C2 - Thermoelectric battery - Google Patents

Thermoelectric battery Download PDF

Info

Publication number
RU2534383C2
RU2534383C2 RU2013101307/28A RU2013101307A RU2534383C2 RU 2534383 C2 RU2534383 C2 RU 2534383C2 RU 2013101307/28 A RU2013101307/28 A RU 2013101307/28A RU 2013101307 A RU2013101307 A RU 2013101307A RU 2534383 C2 RU2534383 C2 RU 2534383C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
branches
heat
covered
layer
plates
Prior art date
Application number
RU2013101307/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013101307A (en
Inventor
Тагир Абдурашидович Исмаилов
Денис Викторович Евдулов
Играмидин Шарафидинович Миспахов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
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 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority to RU2013101307/28A priority Critical patent/RU2534383C2/en
Publication of RU2013101307A publication Critical patent/RU2013101307A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534383C2 publication Critical patent/RU2534383C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to thermoelectrical instrument making, particularly to the design of thermoelectric batteries (TEB). The invention concept is as follows: excluding areas close to the protruding parts of the switch plates, surface of the structure formed by TEB branches is covered by a layer of heat insulating dielectric material. The area not covered by a layer of heat insulating dielectric material is defined as a production thickness of the thermal element branch by 1/4 of its height. The surface not covered by a layer of heat insulation is made with shaped staggered key protrusions. Heat removal from cold and hot switch plates and areas close to them is made to containers with melting working agents.
EFFECT: improving efficiency of heat removal (delivery) from hot (cold) TEB contacts.
3 dwg

Description

Изобретение относится к термоэлектрическому приборостроению, в частности к конструкциям термоэлектрических батарей (ТЭБ).The invention relates to thermoelectric instrumentation, in particular to the construction of thermoelectric batteries (TEB).

Прототипом изобретения является ТЭБ, описанная в [1]. ТЭБ состоит из последовательно соединенных в электрическую цепь полупроводниковых термоэлементов, каждый из которых образован двумя ветвями (столбиками, выполненными либо цилиндрическими, либо в виде прямоугольного параллелепипеда), изготовленными из полупроводника соответственно р- и n-типа. Ветви термоэлементов соединяются между собой посредством коммутационных пластин, причем ветви p-типа и n-типа контактируют торцевыми поверхностями соответственно с двумя противоположными поверхностями коммутационной пластины. Коммутационные пластины имеют несколько большую площадь, чем площадь поперечного сечения ветвей, вследствие чего они выступают за поверхность структуры, образованной ветвями ТЭБ, причем нечетные коммутационные пластины выступают за одну поверхность структуры, а четные коммутационные пластины - за другую. Соответственно, отвод и подвод теплоты осуществляются с выступающих частей коммутационных пластин за счет воздушного или жидкостного теплообмена.The prototype of the invention is the thermopile, described in [1]. A fuel cell consists of semiconductor thermoelements connected in series to an electric circuit, each of which is formed by two branches (columns made either cylindrical or in the form of a rectangular parallelepiped) made of a p- and n-type semiconductor, respectively. The branches of the thermocouples are interconnected by means of patch plates, the p-type and n-type branches contacting the end surfaces, respectively, with two opposite surfaces of the connecting plate. The patch plates have a slightly larger area than the cross-sectional area of the branches, as a result of which they protrude beyond the surface of the structure formed by the thermopile branches, with the odd patch plates protruding over one surface of the structure, and the even patch plates over the other. Accordingly, heat removal and supply are carried out from the protruding parts of the switching plates due to air or liquid heat exchange.

Недостатком известной конструкции является отвод (подвод) теплоты только с поверхности выступающих частей коммутационных пластин, тогда как вследствие теплопроводности имеет место также нагрев (охлаждение) близлежащих к ним областей ветвей термоэлементов.A disadvantage of the known design is the removal (supply) of heat only from the surface of the protruding parts of the patch plates, while due to the thermal conductivity there is also heating (cooling) of the adjacent areas of the branches of thermocouples.

Целью изобретения является повышение эффективности отвода (подвода) теплоты с горячих (холодных) контактов ТЭБ за счет отвода (подвода) теплоты также и с близлежащих к ним областей ветвей термоэлементов.The aim of the invention is to increase the efficiency of removal (supply) of heat from the hot (cold) contacts of the fuel element due to the removal (supply) of heat also from neighboring areas of the branches of thermocouples.

Цель достигается тем, что поверхность структуры, образованной ветвями ТЭБ, за исключением областей, близлежащих к выступающим частям коммутационных пластин, покрыта слоем теплоизоляционного диэлектрического материала. Площадь, не покрытая слоем теплоизоляционного диэлектрического материала, определяется произведением толщины ветви термоэлемента на ¼ ее высоты. Указанная поверхность, непокрытая слоем теплоизоляции, имеет профилированную боковую поверхность, выполненную с выступающими шипами в виде треугольной призмы, установленными под углом, варьирующимся в пределах 45-135° к плоскости их установки, расположенными в шахматном порядке. Съем теплоты с холодных и горячих коммутационных пластин и близлежащих к ним областей производится в контейнеры с плавящимися рабочими веществами.The goal is achieved in that the surface of the structure formed by the thermopile branches, with the exception of areas adjacent to the protruding parts of the patch plates, is covered with a layer of heat-insulating dielectric material. The area not covered by a layer of insulating dielectric material is determined by the product of the thickness of the thermocouple branch by ¼ of its height. The specified surface, uncovered with a layer of thermal insulation, has a profiled side surface made with protruding spikes in the form of a triangular prism mounted at an angle varying within 45-135 ° to the plane of their installation, staggered. Heat is removed from cold and hot connection plates and areas adjacent to them in containers with melting working substances.

Конструкция термоэлектрической батареи приведена на фиг.1-3. ТЭБ состоит из последовательно соединенных в электрическую цепь посредством коммутационных пластин 1 и 2 чередующихся ветвей, изготовленных соответственно из полупроводника p-типа 3 и n-типа 4. Электрическое соединение ветвей осуществляют посредством контакта ветвь p-типа 3 - коммутационная пластина 1 или 2 - ветвь n-типа 4, где ветвь p-типа 3 контактирует торцевой поверхностью с одной из поверхностей коммутационной пластины, а ветвь n-типа 4 - с другой. Каждая ветвь в ТЭБ контактирует противоположными торцевыми поверхностями с двумя коммутационными пластинами 1 и 2. Коммутационные пластины 1 и 2 имеют площадь, несколько большую, чем площадь поперечного сечения ветвей p- и n-типа 3 и 4, вследствие чего их концы выступают за поверхность структуры, образованной ветвями ТЭБ. Концы нечетных коммутационных пластин 1 выступают за одну поверхность структуры, а концы четных коммутационных пластин 2 - за другую.The design of the thermoelectric battery is shown in Fig.1-3. The fuel and energy complex consists of alternating branches connected in series into the electric circuit by means of switching plates 1 and 2, made of p-type 3 and n-type 4 semiconductor, respectively. The electric connection of the branches is carried out by means of contact p-type branch 3 - switching plate 1 or 2 - branch n-type 4, where the p-type 3 branch is in contact with the end surface from one of the surfaces of the patch plate, and the n-type 4 branch is on the other. Each branch in the thermopile is in contact with opposite end surfaces with two connection plates 1 and 2. Connection plates 1 and 2 have an area slightly larger than the cross-sectional area of the p- and n-type branches 3 and 4, as a result of which their ends protrude beyond the surface of the structure formed by the branches of the thermopile. The ends of the odd patch plates 1 protrude beyond one surface of the structure, and the ends of the even patch plates 2 protrude from the other.

Поверхность структуры, образованной ветвями ТЭБ, за исключением областей близлежащих к выступающим частям коммутационных пластин 1 и 2, покрыта слоем теплоизоляционного диэлектрического материала 5. Площадь, не покрытая слоем теплоизоляционного диэлектрического материала 5, определяется произведением толщины ветви термоэлемента на ¼ ее высоты. Указанная поверхность, непокрытая слоем теплоизоляции, имеет профилированную боковую поверхность, выполненную с выступающими шипами 6, расположенными в шахматном порядке (вид сверху единичного термоэлемента с профилированной поверхностью показан на фиг.2).The surface of the structure formed by the thermopile branches, with the exception of areas adjacent to the protruding parts of the connecting plates 1 and 2, is covered with a layer of heat-insulating dielectric material 5. The area not covered by a layer of heat-insulating dielectric material 5 is determined by the product of the thickness of the thermoelement branch by ¼ of its height. The specified surface, uncovered with a layer of thermal insulation, has a profiled side surface made with protruding spikes 6 arranged in a checkerboard pattern (a top view of a single thermocouple with a profiled surface is shown in figure 2).

Съем теплоты с холодных и горячих коммутационных пластин и близлежащих к ним областей производится в контейнеры с плавящимися рабочими веществами 7.Heat is removed from cold and hot patch plates and areas adjacent to them in containers with melting working substances 7.

ТЭБ функционирует следующим образом.TEB operates as follows.

При прохождении через ТЭБ постоянного электрического тока, подаваемого от источника электрической энергии, между коммутационными пластинами 1 и 2, представляющими собой контакты ветвей p- и n-типа 3 и 4, возникает разность температур, обусловленная выделением и поглощением теплоты Пельтье. При указанной на фиг.1 полярности электрического тока происходит нагрев нечетных коммутационных пластин 1 и охлаждение четных 2. Съем теплоты с холодных и горячих коммутационных пластин, а также с близлежащих к ним областей осуществляется в контейнеры с плавящимися рабочими веществами 7.When a constant electric current supplied from an electric energy source passes through the thermopile, between the switching plates 1 and 2, which are the contacts of the p- and n-type branches 3 and 4, a temperature difference occurs due to the release and absorption of Peltier heat. With the polarity of the electric current indicated in FIG. 1, the odd patch plates 1 are heated and the even ones are cooled 2. Heat is removed from the cold and hot patch plates, as well as from the areas adjacent to them, into containers with melting working substances 7.

Повышение эффективности отвода теплоты с горячих и холодных контактов ТЭБ осуществляется за счет ее съема также и с близлежащих к коммутационным пластинам областей поверхности структуры, образованной ветвями ТЭБ. Причем за счет профилирования поверхности ветви термоэлемента, с которой осуществляется съем тепла, увеличивается коэффициент теплопередачи от нее к приемникам холода и тепла. Теплоизоляция 5 служит для уменьшения теплопритока из окружающей среды.An increase in the efficiency of heat removal from hot and cold contacts of a thermopile is carried out due to its removal also from regions of the structure surface formed by thermopile branches that are adjacent to the switching plates. Moreover, due to the profiling of the surface of the thermoelement branch, from which heat is removed, the coefficient of heat transfer from it to the heat and cold receivers increases. Thermal insulation 5 serves to reduce heat gain from the environment.

ЛитератураLiterature

1. Поздняков B.C., Коптелов Е.А. Термоэлектрическая энергетика. М.: Атомиздат, 1974.1. Pozdnyakov B.C., Koptelov EA Thermoelectric power. M .: Atomizdat, 1974.

Claims (1)

Термоэлектрическая батарея (ТЭБ), состоящая из последовательно соединенных в электрическую цепь посредством коммутационных пластин полупроводниковых термоэлементов, каждый из которых образован двумя ветвями, изготовленными из полупроводника соответственно р- и n-типа, причем ветви p-типа и n-типа контактируют торцевыми поверхностями соответственно с двумя противоположными поверхностями коммутационной пластины, коммутационные пластины имеют несколько большую площадь, чем площадь поперечного сечения ветвей, вследствие чего они выступают за поверхность структуры, образованной ветвями термоэлектрической батареи, отличающаяся тем, что поверхность структуры, образованной ветвями ТЭБ, за исключением областей, близлежащих к выступающим частям коммутационных пластин, покрыта слоем теплоизоляционного диэлектрического материала, а площадь, не покрытая слоем теплоизоляционного диэлектрического материала, имеющая профилированную боковую поверхность, выполненную с выступающими шипами в виде треугольной призмы, расположенными в шахматном порядке, определяется произведением толщины ветви термоэлемента на 1/4 ее высоты, при этом съем теплоты с холодных и горячих коммутационных пластин и близлежащих к ним областей производится в контейнеры с плавящимися рабочими веществами. A thermoelectric battery (TEB), consisting of semiconductor thermoelements connected in series to the electric circuit via patch plates, each of which is formed by two branches made of p-type and n-type semiconductor, respectively, and p-type and n-type branches are in contact with end surfaces, respectively with two opposite surfaces of the connection plate, the connection plates have a slightly larger area than the cross-sectional area of the branches, as a result of which they are aligned they extend beyond the surface of the structure formed by the branches of the thermoelectric battery, characterized in that the surface of the structure formed by the branches of the thermopile, with the exception of areas adjacent to the protruding parts of the connection plates, is covered with a layer of heat-insulating dielectric material, and the area not covered with a layer of heat-insulating dielectric material having a profiled a side surface made with protruding spikes in the form of a triangular prism arranged in a checkerboard pattern is determined by iem thickness thermoelement branches of 1/4 of its height, with the removal of heat from the hot and cold plates and switching surrounding regions to them is made in containers with consumable working substances.
RU2013101307/28A 2013-01-10 2013-01-10 Thermoelectric battery RU2534383C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101307/28A RU2534383C2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Thermoelectric battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101307/28A RU2534383C2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Thermoelectric battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013101307A RU2013101307A (en) 2014-07-20
RU2534383C2 true RU2534383C2 (en) 2014-11-27

Family

ID=51215235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101307/28A RU2534383C2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Thermoelectric battery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534383C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5038569A (en) * 1989-04-17 1991-08-13 Nippondenso Co., Ltd. Thermoelectric converter
RU2213436C2 (en) * 2001-01-19 2003-09-27 Дагестанский государственный технический университет Device for cooling down radio equipment components intermittently releasing heat
RU2236096C2 (en) * 2001-11-29 2004-09-10 Дагестанский государственный технический университет Device for temperature control of high-power radio equipment components
JP2006041222A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Gac Corp Thermoelectric converter
RU2365071C1 (en) * 2008-07-17 2009-08-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Electronic boards cooling device
RU2379790C1 (en) * 2008-12-22 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский Государственный Технический Университет (ДГТУ) Thermoelectric battery
RU2379793C1 (en) * 2008-12-22 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский Государственный Технический Университет (ДГТУ) Thermoelectric battery
RU2383084C1 (en) * 2008-12-22 2010-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский Государственный Технический Университет (ДГТУ) Thermoelectric battery

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5038569A (en) * 1989-04-17 1991-08-13 Nippondenso Co., Ltd. Thermoelectric converter
RU2213436C2 (en) * 2001-01-19 2003-09-27 Дагестанский государственный технический университет Device for cooling down radio equipment components intermittently releasing heat
RU2236096C2 (en) * 2001-11-29 2004-09-10 Дагестанский государственный технический университет Device for temperature control of high-power radio equipment components
JP2006041222A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Gac Corp Thermoelectric converter
RU2365071C1 (en) * 2008-07-17 2009-08-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Electronic boards cooling device
RU2379790C1 (en) * 2008-12-22 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский Государственный Технический Университет (ДГТУ) Thermoelectric battery
RU2379793C1 (en) * 2008-12-22 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский Государственный Технический Университет (ДГТУ) Thermoelectric battery
RU2383084C1 (en) * 2008-12-22 2010-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский Государственный Технический Университет (ДГТУ) Thermoelectric battery

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013101307A (en) 2014-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2534383C2 (en) Thermoelectric battery
RU2383084C1 (en) Thermoelectric battery
RU2379790C1 (en) Thermoelectric battery
RU2380789C1 (en) Thermoelectric battery
RU2376684C1 (en) Thermoelectric battery
RU2379793C1 (en) Thermoelectric battery
RU2376685C1 (en) Thermoelectric battery
RU2534426C2 (en) Thermoelectric battery
RU2379788C1 (en) Thermoelectric battery
RU2379789C1 (en) Thermoelectric battery
RU2417484C2 (en) Thermo battery
RU2419181C2 (en) Thermoelectric battery
RU2376683C1 (en) Thermoelectric battery
RU2380787C1 (en) Thermoelectric battery
RU2376682C1 (en) Thermoelectric battery
RU2338299C1 (en) Thermo-electric battery
RU2338300C1 (en) Thermo-electric battery
RU2407111C1 (en) Thermo-electric battery
RU2377700C1 (en) Thermoelectric battery
RU2379791C1 (en) Thermoelectric battery
RU2380788C1 (en) Thermoelectric battery
RU2379792C1 (en) Thermoelectric battery
RU2338298C1 (en) Thermo-electric battery
RU2357330C1 (en) Thermo-electrical battery
RU2357327C1 (en) Thermo-electrical battery

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150111