RU2701883C1 - Layer-type plate thermoelectrogenerator - Google Patents
Layer-type plate thermoelectrogenerator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701883C1 RU2701883C1 RU2019102586A RU2019102586A RU2701883C1 RU 2701883 C1 RU2701883 C1 RU 2701883C1 RU 2019102586 A RU2019102586 A RU 2019102586A RU 2019102586 A RU2019102586 A RU 2019102586A RU 2701883 C1 RU2701883 C1 RU 2701883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoelectric
- junctions
- converters
- layer
- thermoelectric converters
- 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
- H10N10/80—Constructional details
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (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 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 M1 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, МПК H01L 35/02, 2016].A universal thermoelectric converter is known, comprising a housing made of a dielectric material with high thermal conductivity, finned on opposite sides by parallel ribs forming grooves between each other, reinforced by contour reinforcement from the inside, which consists of thermionic elements, which are paired parallel wire segments made of different metals M1 and M2, isolated from each other along the length by a thin layer of dielectric material, welded together at the ends, forming other rows arranged in such a way that the parts of the soldered ends of the wire segments are located in the layers of dielectric material of parallel ribs, parallel to their lateral surface, without touching it, and the middle parts of the wire segments are located in the array of dielectric material 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, IPC H01L 35/02, 2016].
Недостатками известного универсального термоэлектрического преобразователя являются высокий расход металлов M1 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 disadvantages of the 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 billet wire segments, flattening and soldering of their ends, which increases the cost and, thus, reduces its efficiency.
Более близким к предлагаемому изобретению является ленточный термоэлектрогенератор, содержащий 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, обе поверхности которой, за исключением начального и последнего участков ленты, поочередно покрыты равными отрезками полос (пластин) фольги разных металлов M1 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 (термоэлектрический) 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 M1 и М2 только с внутренней стороны, их верхние концы плотно соединены с полюсными коллекторами (токовыводами), 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 M1 и М2 всех термоэмиссионных преобразователей осуществляется сжатием до упора боковых бортов, а также прижатием к ним торцевых отбортованных крышек [Заявка на изобр. №20173155, МПК H01L 35/02, 2017].Closer to the proposed invention is 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, the top cover and bottom are made of a dielectric material with high thermal conductivity, the side walls are made of a dielectric material with low thermal conductivity The cover is equipped with pole collectors at opposite ends, inside the case, studs are horizontally inserted through the oval grooves parallel to its ends through the oval grooves of the side flanges, a ribbon is inserted in the gaps between them and the surface of the oval grooves, both surfaces of which, with the exception of the initial and last sections tapes are alternately covered with equal segments of strips (plates) of foil of different metals M1 and M2 with overlapping so that the upper and lower ends of each segment of the foil are pressed to the surface of the trays of oval grooves of the top cover and the bottom, respectively, forming a separate, vertically located, thermionic (thermoelectric) transducer connected similarly to the previous and subsequent thermionic transducers in the entire casing, forming a thermoelectric section, the initial and last sections of the tape are covered with equal segments of strips foils of different metals M1 and M2 only on the inside, their upper ends are tightly connected to the pole collectors (current outputs), and dense contact of 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 converters, is carried out by compression to the end of the side boards, as well as by pressing end flanged covers to them [Application for an image. No. 201715155, IPC H01L 35/02, 2017].
Основными недостатками известного ленточного термоэлектрогенератора являются вертикальная расположение термоэлектрических преобразователей и малая площадь контакта металлов M1 и М2 на спаях, размещение термоэлектрических преобразователей в корпусе и связанное с этим отсутствие непосредственного контакта спаев с горячей и охлаждающей средами, значительное расстояние между верхними и нижними спаями, влекущее за собой увеличение электрического сопротивления в термоэлектрических преобразователях, что усложняет его конструкцию, увеличивает его вес, снижает температурный перепад на противоположных спаях и, таким образом, снижает его эффективность.The main disadvantages of the known tape thermoelectric generator are the vertical arrangement of thermoelectric converters and the small contact area of metals M1 and M2 on the junctions, the placement of thermoelectric converters in the housing and the consequent absence of direct contact of junctions with hot and cooling media, a significant distance between the upper and lower junctions, entailing an increase in electrical resistance in thermoelectric converters, which complicates its design, It reduces its weight, reduces the temperature drop on opposite junctions and, thus, reduces its effectiveness.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности слоевого пластинчатого термоэлектрогенератора.The technical result of the invention is to increase the efficiency of a layered plate thermoelectric generator.
Технический результат достигается слоевым пластинчатым термоэлектрогенератором, содержащим термоэлектрическую секцию, представляющую собой слоевую ленту, состоящую из соединенных между собой термоэлектрических преобразователей, каждый из которых представляет собой Z-образную пластину, выполненную из металла M1, соединенную поочередно сваркой или спайкой с горизонтальным нижним ребром, находящимся в зоне нагрева или верхним ребром, находящимся в зоне охлаждения, П-образной пластины, выполненной из металла М2, образуя нижние и верхние спаи, соответственно, причем по всей длине ленты в промежутке между верхним и нижним спаями термоэлектрических преобразователей помещены теплоизоляционные прокладки с напуском относительно вышеупомянутых спаев равным Δ, к верхней поверхности всех термоэлектрических преобразователей, покрытой слоем гидроэлектроизоляции прикреплен радиатор, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, нижняя поверхность всех термоэлектрических преобразователей также покрыта слоем гидроэлектроизоляции, а кромки Z-образных и П-образных пластин крайних термоэлектрических преобразователей соединены с токовыводами.The technical result is achieved by a layered plate thermoelectric generator containing a thermoelectric section, which is a layered tape consisting of interconnected thermoelectric converters, each of which is a Z-shaped plate made of metal M1, connected alternately by welding or soldering with a horizontal lower rib located in the heating zone or the upper rib located in the cooling zone, a U-shaped plate made of metal M2, forming the lower and upper junctions, respectively, and along the entire length of the tape in the interval between the upper and lower junctions of the thermoelectric converters, heat-insulating gaskets are placed with an inlet with respect to the aforementioned junctions equal to Δ, a radiator made of a material with high thermal conductivity is attached to the upper surface of all thermoelectric converters coated with a layer of hydroelectric insulation, the lower the surface of all thermoelectric converters is also covered with a layer of hydroelectric insulation, and the edges of Z-shaped and U-shaped plates teen extreme thermoelectric converters connected with current.
На фиг. 1-7 представлен предлагаемый слоевой пластинчатый термоэлектрогенерагор (СПТЭГ); фиг. 1-3 - общий вид СПТЭГ, фиг. 4, 5 - разрезы термоэлектрических преобразователей (ТЭП), фиг. 6, 7 - узел стыковки ТЭП.In FIG. 1-7 presents the proposed layered plate thermoelectric generator (SPTEG); FIG. 1-3 is a general view of the SPTEG, FIG. 4, 5 - sections of thermoelectric converters (TEC), FIG. 6, 7 - TEP docking unit.
Предлагаемый СПТЭГ содержит термоэлектрическую секцию (ТЭС) 1, представляющую собой слоевую ленту, состоящую из соединенных между собой термоэлектрических преобразователей (ТЭП) 2, каждый из которых представляет собой Z-образную пластину 3, выполненную из металла M1, соединенную поочередно сваркой или спайкой с горизонтальным нижним ребром 4, находящимся в зоне нагрева или верхним ребром 5, находящимся в зоне охлаждения, П-образной пластины 6. выполненной из металла М2, образуя нижние 7 и верхние 8 спаи, соответственно, причем по всей длине слоевой ленты в промежутке между верхним 7 и нижним 8 спаями ТЭП 2 помещены теплоизоляционные прокладки 9 с напуском относительно вышеупомянутых спаев равным Δ (величина Δ выбирается из условия предотвращения контакта соседних спаев 7 или 8). к верхней поверхности всех ТЭП 2, покрытой слоем гидроэлектроизоляции (на фиг 1-7 не показана) прикреплен радиатор 10 (узлы крепления не показаны), выполненный из материала с высокой теплопроводностью (на фиг. 1-7 показан радиатор, выполненный в форме швеллера), нижняя поверхность всех ТЭП 2 также покрыта слоем гидроэлектроизоляции (на фиг 1-7 не показана), а кромки пластин 3 и 6 крайних ТЭП 2 соединены с токовыводами 11 и 12.The proposed SPTEG contains a thermoelectric section (TES) 1, which is a layered tape consisting of interconnected thermoelectric converters (TEC) 2, each of which is a Z-
В основу работы предлагаемого СПТЭГ положено следующее. Так как СПТЭГ состоят из отдельных термоэлектрических преобразователей (ТЭП) 2, выполненных из пар отрезков Z-образных 3 и П-образных 6 пластин, выполненных из разных металлов M1 и М2, со спаями большой площади, плотно соединенными между собой, то при нагреве (охлаждении) одних спаев ТЭП 2 с одной стороны и охлаждении (нагреве) противоположных им спаев, на них устанавливаются разные температуры и в зоне контакта металлов M1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в ТЭП 2 и ТЭС 1 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. - М: «Наука», 1970, с. 502-506].The basis of the proposed SPTEG is the following. Since SPTEGs consist of separate thermoelectric converters (TECs) 2 made of pairs of segments of Z-shaped 3 and
СПТЭГ работает следующим образом. При соприкосновении нижней поверхности ТЭП 2 слоевой ленты ТЭС 1 с горячей средой, а радиатора 8 противоположной стороны с холодной средой верхние спаи 8 ТЭП 2 сверху охлаждаются, а нижние 7 нагреваются ввиду наличия теплоизоляционной прокладки 9, на них устанавливаются разные температуры, происходит процесс передачи тепла от горячей среды к холодной. Одновременно с процессом теплопередачи в результате разности температур нагретых 7 и охлажденных 8 спаев ТЭП 2 в ленте 1 появляется термоэлектричество, которое через токовыводы 11, 12 и однополюсные коллекторы электрических зарядов поступает в преобразователь и аккумулятор (на фиг. 1-7 не показаны), откуда подается потребителю.SPTEG works as follows. When the lower surface of the
При этом наличие теплоизоляционных прокладок 9, небольшое расстояние между верхними 8 и нижними 7 спаями ТЭП 2, их значительная площадь обеспечивают передачу большего количества тепла, снижение электрического сопротивления и, соответственно, увеличение вырабатываемого термоэлектричества СПТЭГ по сравнении с протипом. Кроме того, горизонтальная ленточная компоновка ТЭС 1 и прижатие ТЭП 2 к горячей поверхности радиатором 10 создает более плотный контакт этих полос, что также повышает выработку термоэлектричества каждым ТЭП 2 и, соответственно, всей СПТЭГ.Moreover, the presence of heat-insulating
Величина разности электрического потенциала на токовыводах 11, 12 и сила электрического тока зависит от характеристик пластин металлов M1 и М2, из которых изготовлены пластины 3 и 6, площади спаев 7 и 8, числа ТЭП 2 в ленте 1, разности температур на противоположных спаях 7 и 8 ТЭП 2. Полученный электрический ток из одиночного СПТЭГ, можно использовать для подзарядки гаджетов-мобильных телефонов, айфонов, плэйеров и тому подобных устройств в условиях отсутствия электроснабжения при наличии горячих или холодных поверхностей. Так, например, при наличии горячей поверхности (поверхность плиты) СПТЭГ устанавливают на нижние спаи 7. При наличии холодной поверхности (снег, лед) СПТЭГ устанавливают наоборот на радиатор 10. При компоновке множества СПТЭГ, 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 at current leads 11, 12 and the strength of the electric current depends on the characteristics of the metal plates M1 and M2 from which the
Таким образом, предлагаемое изобретение, в результате использования термоэлектрических преобразователей, выполненных из пар отрезков Z-образных 3 и П-образных 6 пластин, выполненных из разных металлов M1 и М2, со спаями большой площади, непосредственного контакта спаев с горячей средой, небольшое расстояние между верхними и нижними спаями, влекущее за собой снижение электрического сопротивления и увеличение температурного перепада на противоположных спаях в термоэлектрических преобразователях, упрощение конструкции путем выполнения термоэлектрической секции в виде слоевой ленты снижает его вес, увеличивает тепловой поток, проходящий через термоэлектрические преобразователи и вырабатываемое термоэлектричество и, таким образом, повышает его эффективность.Thus, the present invention, as a result of the use of thermoelectric converters made of pairs of segments of Z-shaped 3 and
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102586A RU2701883C1 (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Layer-type plate thermoelectrogenerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102586A RU2701883C1 (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Layer-type plate thermoelectrogenerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2701883C1 true RU2701883C1 (en) | 2019-10-02 |
Family
ID=68171053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019102586A RU2701883C1 (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Layer-type plate thermoelectrogenerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2701883C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794747C1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Universal thermoelectric attachment |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2425295C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) | Thermal electric generator |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU2650758C1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Compact thermoelectric generator |
RU2676803C1 (en) * | 2017-09-23 | 2019-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Belt-type thermoelectric generator |
-
2019
- 2019-01-30 RU RU2019102586A patent/RU2701883C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2425295C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) | Thermal electric generator |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU2650758C1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Compact thermoelectric generator |
RU2676803C1 (en) * | 2017-09-23 | 2019-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Belt-type thermoelectric generator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794747C1 (en) * | 2023-01-24 | 2023-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Universal thermoelectric attachment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1926155B1 (en) | Generator of electric energy based on the thermoelectric effect | |
US1120781A (en) | Thermo-electric heating and cooling body. | |
KR101597403B1 (en) | Battery | |
JP3676504B2 (en) | Thermoelectric module | |
KR101112442B1 (en) | Battery Module Assembly of Improved Cooling Efficiency | |
JP4785476B2 (en) | Thermoelectric power generation structure and heat exchanger with power generation function | |
US7985918B2 (en) | Thermoelectric module | |
CN104638982A (en) | Thermoelectric generator | |
RU2701883C1 (en) | Layer-type plate thermoelectrogenerator | |
RU2493504C1 (en) | Thermoelectric generator for autonomous power supply | |
RU2654980C1 (en) | Compact thermal alternator | |
RU2676551C1 (en) | Autonomous thermoelectric generator on pipeline | |
RU2676803C1 (en) | Belt-type thermoelectric generator | |
CN115552696A (en) | Battery pole piece cooling | |
RU2773632C1 (en) | Rod thermoelectric generator | |
RU2650758C1 (en) | Compact thermoelectric generator | |
US3266944A (en) | Hermetically sealed thermoelectric generator | |
US773838A (en) | Thermo-electric generator. | |
RU2698937C1 (en) | Portable thermal power generator | |
US2117020A (en) | Copper-oxide rectifier | |
RU2599087C1 (en) | Heat and electric generator for autonomous power supply | |
RU2645872C1 (en) | Thermoelectric charging device for gadgets | |
JP2014515914A (en) | Thermoelectric assembly and apparatus for generating current, particularly in motor vehicles | |
RU2013140149A (en) | HEAT ELECTRIC GENERATOR FOR INDIVIDUAL POWER SUPPLY | |
RU2499107C1 (en) | Thermoemission system of building power supply |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210131 |