RU2676803C1 - Belt-type thermoelectric generator - Google Patents
Belt-type thermoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676803C1 RU2676803C1 RU2017133155A RU2017133155A RU2676803C1 RU 2676803 C1 RU2676803 C1 RU 2676803C1 RU 2017133155 A RU2017133155 A RU 2017133155A RU 2017133155 A RU2017133155 A RU 2017133155A RU 2676803 C1 RU2676803 C1 RU 2676803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oval grooves
- foil
- thermionic
- tape
- segments
- Prior art date
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
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для трансформации тепловой энергии в электрическую при отсутствии источников электроснабжения.The present invention relates to a power system and can be used to transform thermal energy into electrical energy in the absence of power sources.
Известен термоэлектрический преобразователь термоэмиссионной системы электроснабжения здания, состоящий из прямоугольного полого корпуса, выполненного из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, армированного контурной арматурой, между крышкой и днищем которого имеется замкнутая воздушная полость, контурная арматура состоит из элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2 и спаянные на концах между собой, образующие зигзагообразные ряды, отрезки со спаянными концами согнуты под углом 90° и располагаются в слоях материала–диэлектрика крышки и днища, их средние части расположены в воздушной полости, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, соединенных с электрическим аккумулятором [Патент РФ №2499107, МКП E04C 2/26, 2013].Known thermoelectric Converter thermionic power supply system of the building, consisting of a rectangular hollow body made of a material-dielectric with high thermal conductivity, reinforced with contour reinforcement, between the cover and the bottom of which there is a closed air cavity, contour reinforcement consists of elements representing a pair of wire segments made from different metals M1 and M2 and welded together at the ends, forming zigzag rows, segments with welded ends with bent at an angle of 90 ° and are located in the layers of the dielectric material of the cover and the bottom, their middle parts are located in the air cavity, the extreme wire segments of the extreme zigzag rows are connected to unipolar collectors of electric charges connected to an electric battery [RF Patent No. 2499107, MKP E04C 2 / 26, 2013].
Основными недостатками известного термоэлектрического преобразователя термоэмиссионной системы электроснабжения здания являются зигзагообразная компоновка термоэмиссионных элементов с изгибом их спаев под углом 90°, обусловленное этим малое количество термоэмиссионных элементов на единице его площади и низкая удельная производительность по выработке термоэлектричества, что снижает его эффективность.The main disadvantages of the known thermoelectric converter of a thermionic power supply system of a building are a zigzag arrangement of thermionic elements with a bend of their junctions at an angle of 90 °, which is caused by a small number of thermionic elements per unit area and low specific productivity for generating thermoelectricity, which reduces its efficiency.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является универсальный термоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, выполненный из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, оребренный с противоположных сторон параллельными ребрами, образующими между собой пазы, изнутри армированный контурной арматурой, которая состоит из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные параллельные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, изолированные друг от друга по длине тонким слоем материала–диэлектрика, спаянные на концах между собой, образующие ряды, устроенные таким образом, что части спаянных концов проволочных отрезков располагаются в слоях материала–диэлектрика параллельных ребер, параллельно их боковой поверхности, не касаясь ее, а средние части проволочных отрезков расположены в массиве материала–диэлектрика корпуса, ряды соединены между собой перемычками, крайние проволочные отрезки крайних рядов соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов [Патент РФ №2575769, МКП Н01 L35/02, 2016].Closer in technical essence to the present invention is a universal thermoelectric converter, comprising a housing made of a dielectric material with high thermal conductivity, ribbed on opposite sides by parallel ribs, forming grooves between each other, internally reinforced by contour reinforcement, which consists of thermionic elements, which are paired parallel wire segments made of different metals M1 and M2, isolated from each other by a thin length a layer of dielectric material, welded together at the ends, forming rows arranged in such a way that the parts of the soldered ends of the wire segments are located in the layers of material – dielectric of parallel ribs, parallel to their side surface, without touching it, and the middle parts of the wire segments are located in the array material – dielectric of the case, the rows are interconnected by jumpers, the extreme wire segments of the extreme rows are connected to unipolar collectors of electric charges [RF Patent No. 2575769, MKP N01 L35 / 02, 2016].
Основными недостатками известного универсального термоэлектрического преобразователя являются высокий расход металлов М1 и М2 для изготовления термоэмиссионных элементов, определяющий значительный вес устройства, сложность их изготовления, обусловленная необходимостью заготовкой проволочных отрезков, сплющиванием и спайкой их концов, что повышает стоимость и, таким образом, снижает его эффективность.The main disadvantages of the well-known universal thermoelectric converter are the high consumption of metals M1 and M2 for the manufacture of thermionic elements, which determines the significant weight of the device, the complexity of their manufacture, due to the need for the preparation of wire segments, flattening and soldering of their ends, which increases the cost and, thus, reduces its effectiveness .
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности ленточного термоэлектрогенератора. The technical result of the invention is to increase the efficiency of the tape thermoelectric generator.
Технический результат достигается ленточным термоэлектрогенератором, содержащем сборный корпус, состоящий из верхней крышки и днища, которые с внутренней стороны выполнены с горизонтальными овальными пазами, боковых бортов, снабженных с внутренних сторон круглыми гнездами, расположенными напротив каждого овального паза, торцевых отбортованных крышек, при этом верхняя крышка и днище выполнены из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, боковые борта выполнены из материала–диэлектрика с низкой теплопроводностью, крышка снабжена на противоположных концах полюсными коллекторами, внутри корпуса в верхние и нижние гнезда боковых бортов через овальные пазы параллельно его торцам горизонтально вставлены шпильки, в зазорах между ними и поверхностью овальных пазов пропущена лента, выполненная из гибкого материала–диэлектрика, обе поверхности которой, за исключением начального и последнего участков ленты, поочередно покрыты равными отрезками полос фольги разных металлов М1 и М2 с напуском друг на друга таким образом, чтобы верхние и нижние концы каждого отрезка фольги были прижаты шпильками к поверхности лотков овальных пазов верхней крышки и днища, соответственно, образуя отдельный, вертикально расположенный, термоэмиссионный преобразователь, соединенный аналогично с предыдущим и последующим термоэмиссионными преобразователями во всем корпусе, образуя термоэлектрическую секцию, начальный и последний участки ленты покрыты равными отрезками полос фольги разных металлов М1 и М2 только с внутренней стороны, их верхние концы плотно соединены с полюсными коллекторами, причем плотный контакт нижних концов полюсных коллекторов с верхними концами крайних отрезков полос фольги термоэлектрической секции, а также верхних и нижних отрезков полос фольги металлов М1 и М2 всех термоэмиссионных преобразователей осуществляется сжатием до упора боковых бортов, а также прижатием к ним торцевых отбортованных крышек.The technical result is achieved by a tape thermoelectric generator, comprising a prefabricated housing, consisting of a top cover and a bottom, which are made on the inside with horizontal oval grooves, side sides, equipped with round nests on the inside, located opposite each oval groove, end flanged covers, while the upper the cover and the bottom are made of dielectric material with high thermal conductivity, the side walls are made of dielectric material with low thermal conductivity, the cover with is mounted on opposite ends by pole collectors, inside the case, studs are horizontally inserted parallel to its ends into the upper and lower nests of the side boards through oval grooves, in the gaps between them and the surface of the oval grooves a tape is made of flexible dielectric material, both of which, with the exception of the initial and last sections of the tape are alternately covered with equal segments of the foil strips of different metals M1 and M2 with overlapping so that the upper and lower ends of each section the foils were pressed with pins to the surface of the trays of the oval grooves of the top cover and the bottom, respectively, forming a separate, vertically located, thermionic converter connected similarly to the previous and subsequent thermionic converters in the entire casing, forming a thermoelectric section, the initial and last sections of the tape are covered with equal segments foil strips of different metals M1 and M2 only on the inside, their upper ends are tightly connected to the pole collectors, and tight contact the lower ends of the pole collectors with the upper ends of the extreme segments of the foil strips of the thermoelectric section, as well as the upper and lower segments of the foil strips of metals M1 and M2 of all thermionic transducers, are compressed to the end of the side boards, as well as pressing the flanged end caps to them.
На фиг. 1–8 представлен предлагаемый ленточный термоэлектрогенератор (ЛТЭГ): на фиг. 1, 2 – общий вид и разрез ЛТЭГ, на фиг. 3 – узел компоновки термоэмиссионных преобразователей (ТЭП), на фиг.4–6 – узлы устройства термоэмиссионного преобразователя, на фиг. 7, 8 – узлы стыковки термоэмиссионных преобразователей.In FIG. 1–8 show the proposed tape thermoelectric generator (LTEG): in FIG. 1, 2 - general view and section of the LTEG, in FIG. 3 - assembly assembly of thermionic converters (TEC), Figs. 4-6 - components of a thermionic converter apparatus, in Fig. 7, 8 - docking nodes of thermionic converters.
Предлагаемый ЛТЭГ содержит сборный корпус 1, состоящий из верхней крышки 2 и днища 3, которые с внутренней стороны выполнены с горизонтальными овальными пазами 4, боковых бортов 5 и 6, снабженных с внутренних сторон круглыми гнездами 7, расположенными напротив каждого овального паза 4, торцевых отбортованных крышек 8 и 9, при этом крышка 2 и днище 3 выполнены из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, боковые борта 5 и 6 выполнены из материала–диэлектрика с низкой теплопроводностью, верхняя крышка 2 снабжена на противоположных концах полюсными коллекторами 10, 11, внутри корпуса 1 в верхние и нижние гнезда 7 через овальные пазы 4 параллельно его торцам горизонтально вставлены шпильки 12, в зазорах между ними и поверхностью овальных пазов 4 пропущена лента 13, выполненная из гибкого материала–диэлектрика, обе поверхности которой (за исключением начального и последнего участков ленты 13) поочередно покрыты равными отрезками полос фольги 14, 15 разных металлов М1 и М2 с напуском друг на друга таким образом, чтобы верхние и нижние концы каждого отрезка фольги 14 и 15 были прижаты шпильками 12 к поверхности лотков овальных пазов 4 крышки 2 и днища 3, соответственно, образуя отдельный, вертикально расположенный, термоэмиссионный преобразователь (ТЭП) 16, соединенный аналогично с предыдущим и последующим ТЭП 16 во всем корпусе 1, образуя термоэлектрическую секцию (ТЭС) 17, начальный и последний участки ленты 13 покрыты равными отрезками полос фольги 14 и 15 разных металлов М1 и М2 только с внутренней стороны, их верхние концы плотно соединены с полюсными коллекторами 14 и 15, причем плотный контакт нижних концов полюсных коллекторов 10 и 11 с верхними концами крайних отрезков полос фольги 14 и 15 ТЭС 17, а также верхних и нижних отрезков полос фольги 14 и 15 металлов М1 и М2 всех ТЭП 16 осуществляется сжатием до упора боковых бортов 5 и 6, а также прижатием к ним торцевых отбортованных крышек 8 и 9.The proposed LTEG contains a
В основу работы предлагаемого ЛТЭГ положено следующее. Так как ТЭС 17 состоят из отдельных термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 16, выполненных из пар равных отрезков полос фольги 14 и 15 разных металлов М1 и М2, с торцами, плотно соединенными между собой, то при нагреве (охлаждении) одних концов ТЭП 16 с одной стороны и охлаждении (нагреве) противоположных им концов на них устанавливаются разные температуры и в зоне контакта металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в ТЭП 16 и ТЭС 17 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М.: «Наука», 1970, с. 502–506].The proposed LTEG is based on the following. Since TPPs 17 consist of separate thermionic transducers (TECs) 16 made of pairs of equal segments of
Сборку ЛТЭГ осуществляют следующим образом. Вначале отрезают кусок гибкой ленты 13, выполненной из гибкого материала–диэлектрика, соответствующей длины и ширины, а затем обклеивают ее с обеих сторон поочередно равными отрезками полос фольги 14, 15 разных металлов М1 и М2 с напуском друг на друга. После сборки ленты 13 во все гнезда 7 одного из боковых бортов (например, борт 5) вставляют шпильки 12 и пропускают ее через них таким образом, чтобы лента 13 была натянута, концы каждого отрезка полос фольги 14 и 15 могли быть в дальнейшем прижаты друг к другу шпильками 12 к поверхности лотков овальных пазов 4 верхней крышки 2 и днища 3, соответственно, а крайние концы ленты 13 с соответствующими отрезками полос фольги 14 и 15 жестко прикрепляют к крайним верхним шпилькам 12 (узел крепления на фиг. 1–8 не показан), после чего в гнезда 7 другого бокового борта (например, борт 6) вставляют до упора противоположные торцы шпилек 12. Далее устанавливают снизу и сверху крышку 2 и днище 3, прижимая их до упора к верхним и нижним шпилькам 12, а затем открытые торцы корпуса 1 закрывают торцевыми отбортованными крышками 8 и 9, которые крепятся к боковым бортам 5 и 6 (узлы крепления на фиг. 1–8 не показаны). При этом собранный ЛТЭГ должен, в первую очередь, обеспечивать плотную и надежную стыковку концов каждого отрезка полос фольги 14 и 15 друг с другом и поверхностью лотков овальных пазов 4 крышки 2 и днища 3, что достигается исполнением всех деталей корпуса 1 с прецезионной точностью.Assembly of LTEG is as follows. First, a piece of
ЛТЭГ работает следующим образом. При соприкосновении днища 3 корпуса 1 с горячей средой, а верхней крышки 2 противоположной стороны с холодной средой торцы ТЭП 16 с одной стороны охлаждаются, а с противоположной стороны нагреваются, на них устанавливаются разные температуры, происходит процесс передачи тепла от горячей среды к холодной через стенки днища 3, по фольге металлов М1 и М2 и стенки крышки 2. Одновременно с процессом теплопередачи в результате разности температур охлажденных и нагретых торцов ТЭП 16 в ряду ТЭС 17 появляется термоэлектричество, которое через однополюсные коллекторы электрических зарядов 10 и 11 поступает в преобразователь и аккумулятор (на фиг. 1–8 не показаны) и откуда подается потребителю. LTEG works as follows. When the
При этом малая толщина ленты 13 и небольшой воздушный зазор между ветвями ТЭП 16 обеспечивают передачу большей части тепла по фольге металлов М1 и М2 и позволяют разместить большее количество ТЭП 16 по длине корпуса 1, что повышает выработку термоэлектричества каждым ТЭП 16 и, в целом, ТЭС 17. Кроме того, вертикальное сжатие торцевых концов отрезков полос фольги 14 и 15 металлов М1 и М2 создает более плотный контакт этих полос, что также повышает выработку термоэлектричества каждым ТЭП 16 и, соответственно, всей ЛТЭГ.Moreover, the small thickness of the
Величина разности электрического потенциала на коллекторах 10, 11 и сила электрического тока зависит от характеристик пар металлов М1 и М2, из которых изготовлена их фольга, ее ширины и толщины, числа ТЭП 16 в ряду ТЭС 17 и их числа в ЛТЭГ, разности температур на противоположных концах ТЭП 16. Полученный электрический ток из одиночного ЛТЭГ, можно использовать для подзарядки гаджетов – мобильных телефонов, айфонов, плейеров и тому подобных устройств в условиях отсутствия электроснабжения (например, при кипячении воды на костре, поместив его на дно емкости с подогреваемой водой или положив его на освещаемый солнцем участок льда или снега). При компоновке множества ЛТЭГ полученный электрический ток можно использовать для самых различных целей (освещения зданий, горячего водоснабжения, зарядки автомобильных аккумуляторов, электроснабжения космических и подводных аппаратов и пр.), при условии наличия сред или поверхностей с различными температурами.The magnitude of the difference in electric potential on the
Таким образом, предлагаемое изобретение, в результате использования термоэмиссионных преобразователей 16, изготовленных из ленты 13, выполненной из гибкого материала–диэлектрика, обе поверхности которой (за исключением начального и последнего участков ленты 13) поочередно покрыты равными отрезками полос 14 и 15 фольги разных металлов М1 и М2, соединенными между собой вертикальным сжатием их торцов, обеспечивает значительное снижение расхода металлов М1, М2, снижение веса и упрощение конструкции устройства, увеличение выработки термоэлектричества, что увеличивает эффективность ленточного термоэлектрогенератора.Thus, the present invention, as a result of the use of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133155A RU2676803C1 (en) | 2017-09-23 | 2017-09-23 | Belt-type thermoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133155A RU2676803C1 (en) | 2017-09-23 | 2017-09-23 | Belt-type thermoelectric generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2676803C1 true RU2676803C1 (en) | 2019-01-11 |
Family
ID=65025147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133155A RU2676803C1 (en) | 2017-09-23 | 2017-09-23 | Belt-type thermoelectric generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2676803C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701883C1 (en) * | 2019-01-30 | 2019-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Layer-type plate thermoelectrogenerator |
RU2773632C1 (en) * | 2021-09-29 | 2022-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) | Rod thermoelectric generator |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4611089A (en) * | 1984-06-11 | 1986-09-09 | Ga Technologies Inc. | Thermoelectric converter |
US20050028858A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Andrea Rossi | Thermoelectric module and generator |
RU2444814C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-03-10 | Юрий Феликсович Верниковский | Thermoelectric cluster, method of its operation, device to connect active element in it with heat power line, generator (versions) and heat pump (versions) on its basis |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU2599087C1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-10 | Владимир Сергеевич Ежов | Heat and electric generator for autonomous power supply |
-
2017
- 2017-09-23 RU RU2017133155A patent/RU2676803C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4611089A (en) * | 1984-06-11 | 1986-09-09 | Ga Technologies Inc. | Thermoelectric converter |
US20050028858A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Andrea Rossi | Thermoelectric module and generator |
RU2444814C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-03-10 | Юрий Феликсович Верниковский | Thermoelectric cluster, method of its operation, device to connect active element in it with heat power line, generator (versions) and heat pump (versions) on its basis |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU2599087C1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-10 | Владимир Сергеевич Ежов | Heat and electric generator for autonomous power supply |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701883C1 (en) * | 2019-01-30 | 2019-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Layer-type plate thermoelectrogenerator |
RU2773632C1 (en) * | 2021-09-29 | 2022-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) | Rod thermoelectric generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2844638A (en) | Heat pump | |
KR101112442B1 (en) | Battery Module Assembly of Improved Cooling Efficiency | |
JP2016526765A (en) | Strips of electrochemical cells for manufacturing battery modules for electric or hybrid vehicles, and manufacture of such modules | |
RU2676803C1 (en) | Belt-type thermoelectric generator | |
RU2654980C1 (en) | Compact thermal alternator | |
CN104638982A (en) | Thermoelectric generator | |
FR2822436B1 (en) | SOLAR PANEL HAVING ELECTRICAL TERMINALS DISTRIBUTED ON ITS SURFACE | |
KR20160041256A (en) | Cooling member of improved cooling performance and battery module comprising the same | |
US3969149A (en) | Thermoelectric microgenerator | |
RU2650758C1 (en) | Compact thermoelectric generator | |
US2126656A (en) | Thermoelectric converter | |
RU2773632C1 (en) | Rod thermoelectric generator | |
RU2507353C1 (en) | Solar energy thermoemission system of building power supply | |
RU2698937C1 (en) | Portable thermal power generator | |
CN217641541U (en) | Battery module | |
RU2701883C1 (en) | Layer-type plate thermoelectrogenerator | |
RU2575769C1 (en) | Universal thermoelectric converter | |
RU2645872C1 (en) | Thermoelectric charging device for gadgets | |
RU2462568C1 (en) | Resource-saving of power supply of building | |
RU2499107C1 (en) | Thermoemission system of building power supply | |
US20050126618A1 (en) | Device for producing electric energy | |
RU51287U1 (en) | THERMOELECTRIC GENERATOR BATTERY | |
RU2725303C1 (en) | Thermoelectric power supply for self-contained heat generator | |
RU2622495C1 (en) | Hiking heliothermelectric power station | |
RU2629650C1 (en) | Electricity generating thermal protection shell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190924 |