RU2698937C1 - Portable thermal power generator - Google Patents
Portable thermal power generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698937C1 RU2698937C1 RU2018142785A RU2018142785A RU2698937C1 RU 2698937 C1 RU2698937 C1 RU 2698937C1 RU 2018142785 A RU2018142785 A RU 2018142785A RU 2018142785 A RU2018142785 A RU 2018142785A RU 2698937 C1 RU2698937 C1 RU 2698937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collectors
- thermoelectric
- parallel
- elements
- housing
- 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
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно, для трансформации тепловой энергии в электрическую.The present invention relates to a power system and can be used for the disposal of renewable, secondary thermal energy and low potential thermal energy of natural sources, namely, for the transformation of thermal energy into electrical energy.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является 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, устроенные таким образом, что левые и правые части проволочных отрезков со спаянными концами согнуты под углом 900 и располагаются в слоях материала– диэлектрика крышки и днища, параллельно их поверхности не касаясь ее, а средние части парных проволочных отрезков расположены в воздушной полости, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, которые, в свою очередь, соединены с электрическим аккумулятором [Патент РФ №2499107, МКП E04 C2/26, 2013].Closer in technical essence to the present invention is a thermoelectric converter of a thermionic power supply system of a building consisting of a rectangular hollow body made of a dielectric material 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 of different metals M1 and M2 and soldered at the ends between minutes, forming zigzag rows arranged such that the left and right sides of wire segments with soldered ends bent at an angle of 0 and 90 are arranged in layers materiala- dielectric lid and bottom, parallel to its surface without touching it, and the middle portion of the paired wire segments arranged in the air cavity, the extreme wire segments of the extreme zigzag rows are connected to unipolar collectors of electric charges, which, in turn, are connected to an electric battery [RF Patent No. 2499107, INC E 04 C2 / 26, 2013].
Основным недостатком известного термоэлектрического преобразователя термоэмиссионной системы электроснабжения здания является зигзагообразная компоновка термоэмиссионных элементов с изгибом их спаев под углом 900 и обусловленная этим малое количество термоэмиссионных элементов на единице его площади и низкая удельная производительность по выработке термоэлектричества, что снижает его эффективность.The main disadvantage of the known thermoelectric converter of a thermionic power supply system of a building is a zigzag layout of thermionic elements with a bend of their junctions at an angle of 90 0 and the resulting 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 термоэлектрических 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 левые и правые части спаянных концов проволочных отрезков со спаянными концами 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, которые, в свою очередь, соединены с электрическим аккумулятором, причем в пазах между ребрами размещена решетка, состоящая из рамки с продольными полосами, зеркально отражающая пазы корпуса, выполненная из материала с высокой теплопроводностью [Патент РФ №2575769, МКП E04 C2/26, 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 thermoelectric elements, which are paired parallel wire segments made of different metals M1 and M2, isolated from each other along the length of thinly m layer of dielectric material, welded together at the ends, forming rows arranged in such a way that the left and right parts of the soldered ends of wire segments with soldered ends 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 body-dielectric material array, the rows are connected by jumpers, the extreme wire segments of the extreme rows are connected to unipolar collectors of electric charge s, which, in turn, are connected to an electric battery, and in the grooves between the ribs there is a lattice consisting of a frame with longitudinal stripes that mirror the grooves of the housing made of a material with high thermal conductivity [RF Patent No. 2575769, MKP E04 C2 / 26 , 2016].
Основными недостатками известного универсального термоэлектрического преобразователя является размещение термоэмиссионных элементов в массиве материала–диэлектрика корпуса, что усложняет конструкции устройства и снижает разность температур на противоположных спаях термоэмиссионных элементов, генерация термоэлектричества незначительной силы тока, обусловленная компоновкой термоэмиссионных элементов, что, в конечном счете, снижает его эффективность. The main disadvantages of the well-known universal thermoelectric converter is the placement of thermionic elements in an array of material – dielectric of the housing, which complicates the design of the device and reduces the temperature difference on opposite junctions of thermionic elements, the generation of thermoelectricity of low current strength due to the layout of thermionic elements, which, ultimately, reduces it efficiency.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности переносного термоэлектрогенератора.The technical result of the invention is to increase the efficiency of a portable thermoelectric generator.
Технический результат достигается переносным термоэлектрогенератором, включающим, перфорированный с бортов корпус и крышку, выполненные из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, оребренные сверху и снизу параллельными ребрами, образующими с внутренних сторон корпуса и крышки пазы, в полости корпуса помещены термоэлектрические элементы, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, изолированные друг от друга по длине тонким слоем материала–диэлектрика, сплющенные и спаянные на концах между собой, образуя ряды, устроенные таким образом, что верхние и нижние спаи нескольких параллельных рядов каждого термоэлектрического элемента соединены между собой параллельно секционными коллекторами, представляющими собой две пластины, выполненные из металла с высокой электропроводностью, между которыми зажаты спаи термоэмиссионных элементов, образуя термоэлектрические секции, правые и левые крайние секционные коллекторы каждой термоэлектрической секции соединены через перемычки с однополюсными коллекторами электрических зарядов, в свою очередь, соединены с электрическим аккумулятором, при этом секционные коллекторы располагаются в пазах параллельных ребер, параллельно их боковой поверхности, плотно прижимаясь к ним, а средние части проволочных отрезков расположены в полости корпуса.The technical result is achieved by a portable thermoelectric generator, including a case perforated from the sides and a cover made of dielectric material with high thermal conductivity, finned on top and bottom by parallel ribs, forming grooves on the inside of the case and cover, thermoelectric elements are placed in the body cavity, which are paired wire segments made of different metals M1 and M2, insulated from each other along the length by a thin layer of dielectric material, flattened and welded together and at the ends between themselves, forming rows arranged in such a way that the upper and lower junctions of several parallel rows of each thermoelectric element are interconnected in parallel by section collectors, which are two plates made of metal with high electrical conductivity, between which the junctions of thermionic elements are clamped, forming thermoelectric sections, the right and left extreme sectional collectors of each thermoelectric section are connected through jumpers with single-pole collectors of electric ble charges, in turn, connected to an electric accumulator, the sectional collectors are arranged in grooves parallel ribs parallel to the lateral surface, tightly clinging to it, and the middle portion of wire segments located in the body cavity.
На фиг. 1–6 представлен предлагаемый переносной термоэлектрогенератор (ПТЭГ). На фиг. 1– общий вид в сборе, на фиг. 2, 3 – разрезы ПТЭГ, на фиг. 4–6 – основные узлы ПТЭГ.In FIG. 1-6 presents the proposed portable thermoelectric generator (PTEG). In FIG. 1 - General view of the assembly, in FIG. 2, 3 - sections of the PTEG, in FIG. 4–6 - the main nodes of the STEG.
Предлагаемый переносной термоэлектрогенератор (ПТЭГ) содержит перфорированный с бортов (перфорация на фиг. 1–6 не показана) корпус 1 и крышку 2, выполненные из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, оребренные сверху и снизу параллельными ребрами 3, образующими с внутренних сторон корпуса 1 и крышки 2 пазы 4, в полости корпуса 1помещены термоэлектрические элементы (ТЭЭ) 5, представляющих собой парные проволочные отрезки 6 и 7, выполненные из разных металлов М1 и М2, изолированные друг от друга по длине тонким слоем материала–диэлектрика, сплющенные и спаянные на концах между собой, образующие ряды 8, устроенные таким образом, что верхние и нижние спаи нескольких параллельных рядов 8 каждого ТЭЭ 5 соединены между собой параллельно секционными коллекторами 9, представляющими собой две пластины 10 и 11, выполненными из металла с высокой электропроводностью, между которыми зажаты спаи ТЭЭ 5, образуя термоэлектрические секции (ТЭС) 12, правые и левые крайние секционные коллекторы 9 каждой ТЭС 12 соединены через перемычки 13 с однополюсными коллекторами электрических зарядов 14 и 15, которые, в свою очередь, соединены с электрическим аккумулятором (на фиг. 1–6 не показан) при этом секционные коллекторы 9 располагаются в пазах 4 параллельных ребер 2, параллельно их боковой поверхности, плотно прижимаясь к ним, а средние части проволочных отрезков 6 и 7 расположены в полости корпуса 1. The proposed portable thermoelectric generator (PTEG) contains perforated from the sides (perforation in Figs. 1–6 not shown)
В основу работы предлагаемого ПТЭГ положено следующее. Так как термоэмиссионные элементы 5 изготовлены из парных проволочных отрезков 6 и 7, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой, то при нагреве (охлаждении) одних спаянных концов проволочных отрезков 6 и 7 термоэмиссионных элементов 5 с одной стороны и охлаждении (нагреве) противоположных им спаянных концов, на них устанавливаются разные температуры и в зоне контакта (спае) металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в рядах 8 ТЭС 12 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506]. The proposed PTEG is based on the following. Since the
ПТЭГ работает следующим образом. При соприкосновении ребер 2 одной стороны корпуса 1 с холодной средой, а ребер 2 противоположной стороны корпуса 1 с горячей средой ( ребра 2 выполнены из материала с высокой теплопроводностью и в них размещены секционные коллекторы 9 со спаями проволочных отрезков 6 и 7 ТЭЭ 5 УТЭГ), секционные коллекторы 9 совместно со спаями ТЭЭ 5 с одной стороны охлаждаются, а с противоположной стороны корпуса 1 нагреваются, на них устанавливаются разные температуры, происходит процесс передачи тепла от горячей среды к холодной. Одновременно с процессом теплопередачи, в результате разности температур охлажденных и нагретых спаянных концов проволочных отрезков 6 и 7, выполненных из металлов М1 и М2 ТЭЭ 5, в рядах 8, ТЭС 12 появляется термоэлектричество, которое через перемычки 13 и однополюсные коллекторы электрических зарядов 14 и 15 (размещение коллекторов 14 и 15 на фиг. 1–6 показано условно), поступает в электрический аккумулятор (на фиг. 1–6 не показан), откуда подается потребителю. STEG works as follows. When the
При этом, параллельное соединение нескольких рядов 8 секционными коллекторами 9, представляющими собой верхние и нижние кромки ТЭС 12, выполненная из пластин металла с высокой теплопроводностью 10 и 11, позволяет увеличить количество переходящего тепла за счет повышенной площади их контакта с зонами нагрева и охлаждения и высокой площади контакта сплющенных слоев самих металлов М1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой или сваркой). Кроме того, наличие перфорации в бортах корпуса 1 и незаполненной полости между днищем корпуса 1 и крышкой 2, позволяет проводить естественную вентиляцию внутри корпуса 1, что также интенсифицирует процесс теплопередачи между верхними и нижними спаями ТЭЭ 5. Поэтому, в результате интенсификации теплообменных процессов, создается более высокая разность температур на противоположных спаях ТЭЭ 5 и происходит более быстрый процесс теплообмена между ними, увеличивая тем самым выработку термоэлектричества. Кроме того, параллельное соединение нескольких рядов 8 в одну ТЭС 12 секционными коллекторами 9 и параллельное соединение ТЭС 12 через однополюсные коллекторы электрических зарядов 14 и 15 позволяет снизить электрическое сопротивление всех элементов устройства и получать более высокую силу тока на выходе из ПТЭГ.Moreover, the parallel connection of several rows of 8
Помимо вышеприведенных положительных качеств, конструкция предлагаемого ПТЭГ обеспечивает возможность замены вышедших из строя термоэмиссионных элементов 5 или термоэлектрических секций 12 без разрушения корпуса 1 и смежных термоэлектрических секций 12 (достаточно снять крышку 2), а также перемещать и устанавливать его в различных местах, что повышает его надежность и эффективность. In addition to the above positive qualities, the design of the proposed PTEG provides the ability to replace failed
Величина разности электрического потенциала на коллекторах 14 и 15 и сила электрического тока также зависит от характеристик пар металлов М1 и М2, из которых изготовлены проволочные отрезки 6 и 7, числа их пар в рядах 8 и их числа в ПТЭГ, разности температур на противоположных спаянных концах элементов М1 и М2 и количества ПТЭГ в случае их компоновки в один источник ЭДС. Полученный электрический ток из одиночного ПТЭГ, можно использовать для подзарядки мобильных телефонов, айфонов, плэйеров и тому подобных устройств в условиях отсутствия электроснабжения (например, при подогреве на костре, поместив его на дно пустой емкости или положив его на освещаемый солнцем участок льда или снега). При компоновке множества ПТЭГ в один источник ЭДС, 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, предлагаемый ПТЭГ обеспечивает, как в летнее так и зимнее время, получение электрической энергии в различных местах и количествах, которую можно использовать для различных целей. Thus, the proposed STEG provides both in summer and winter time, the production of electric energy in various places and quantities, which can be used for various purposes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142785A RU2698937C1 (en) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Portable thermal power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142785A RU2698937C1 (en) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Portable thermal power generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2698937C1 true RU2698937C1 (en) | 2019-09-02 |
Family
ID=67851472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142785A RU2698937C1 (en) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | Portable thermal power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698937C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006100334A (en) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Thermoelectric power generation element |
WO2011162726A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Agency For Science, Technology And Research | Thermoelectric device and method for manufacturing a thermoelectric device |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU2599088C1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Burner-electric generator |
RU2654980C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Compact thermal alternator |
-
2018
- 2018-12-04 RU RU2018142785A patent/RU2698937C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006100334A (en) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Thermoelectric power generation element |
WO2011162726A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Agency For Science, Technology And Research | Thermoelectric device and method for manufacturing a thermoelectric device |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU2599088C1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Burner-electric generator |
RU2654980C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Compact thermal alternator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6148404B2 (en) | Strips of electrochemical cells for manufacturing battery modules for electric or hybrid vehicles, and manufacture of such modules | |
WO2005117154A1 (en) | High-density integrated type thin-layer thermoelectric module and hybrid power generating system | |
US5987891A (en) | Thermoelectric refrigerator/warmer using no external power, and refrigerating/warming method | |
CN104638982A (en) | Thermoelectric generator | |
RU2654980C1 (en) | Compact thermal alternator | |
RU2698937C1 (en) | Portable thermal power generator | |
RU2650758C1 (en) | Compact thermoelectric generator | |
RU2676803C1 (en) | Belt-type thermoelectric generator | |
RU2773632C1 (en) | Rod thermoelectric generator | |
RU2575769C1 (en) | Universal thermoelectric converter | |
JPH06159953A (en) | Latent-heat storage device | |
RU2645872C1 (en) | Thermoelectric charging device for gadgets | |
RU2622495C1 (en) | Hiking heliothermelectric power station | |
US20050126618A1 (en) | Device for producing electric energy | |
RU2499107C1 (en) | Thermoemission system of building power supply | |
RU2701883C1 (en) | Layer-type plate thermoelectrogenerator | |
CN104660101A (en) | Temperature difference power generator | |
RU2013155138A (en) | SOLAR BATTERY FOR ELECTRIC AND HEAT FLOWS GENERATION | |
RU2462568C1 (en) | Resource-saving of power supply of building | |
RU2630069C1 (en) | Complex electric generating heating device | |
RU2794747C1 (en) | Universal thermoelectric attachment | |
RU2780579C1 (en) | Solar thermal power plant | |
RU2715356C1 (en) | Universal solar thermal power plant | |
CN104993741B (en) | Device of solar generating and the method using solar power generation | |
RU2383084C1 (en) | Thermoelectric battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201205 |