RU94643U1

RU94643U1 - HOUSEHOLD FURNACE

Info

Publication number: RU94643U1
Application number: RU2010103677/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Баукин; Александр Викторович Винокуров; Алексей Дмитриевич Корнеев; Александр Алексеевич Кузнецов; Александр Янович Лапковский; Виктор Николаевич Малышев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КРИОТЕРМ"
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2010-05-27

Abstract

1. Печь бытовая, имеющая корпус с камерой сгорания топлива, топочной дверью и поддувальным отверстием и снабженная, по меньшей мере, одним термоэлектрическим генератором, отличающаяся тем, что термоэлектрический генератор закреплен на стенке корпуса снаружи и выполнен с обеспечением конвективного охлаждения холодных спаев в окружающую воздушную среду, и имеющий разъем для подключения внешних приборов. ! 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что холодные спаи термоэлектрического генератора установлены на радиаторах, ребра которых ориентированы в вертикальном направлении. ! 3. Печь по п.2, отличающаяся тем, что термоэлектрический генератор снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор и питаемым электроэнергией, вырабатываемой этим генератором. 1. A household furnace, having a housing with a fuel combustion chamber, a furnace door and a blowing hole and equipped with at least one thermoelectric generator, characterized in that the thermoelectric generator is attached to the wall of the housing from the outside and is made to provide convective cooling of cold junctions into the surrounding air environment, and having a connector for connecting external devices. ! 2. The furnace according to claim 1, characterized in that the cold junctions of the thermoelectric generator are installed on radiators, the ribs of which are oriented in the vertical direction. ! 3. The furnace according to claim 2, characterized in that the thermoelectric generator is equipped with a fan that cools said radiator and is supplied with electricity generated by this generator.

Description

Полезная модель относится к бытовому отопительному оборудованию, преобразующему энергию горения топлива в тепловую.The utility model relates to household heating equipment that converts the energy of combustion of fuel into heat.

Известно множество дровяных малогабаритных отопительный печей, так называемых буржуек. Так в патенте РФ 2290567 [Патент на изобретение РФ №2290567, опубл. 27.12.2006] описана переносная печь, изготовленная из листового железа с камерой сгорания топлива, топочной дверью с поддувальным отверстием, и с дроссельным регулятором поступления воздуха. Печь обладает пониженной пожароопасностью, т.к. в ее дымовой трубе установлена поворотная перегородка, позволяющая регулировать процесс горения с переходом на режим беспламенного горения, снижающий температуру нагрева стенок печи. Эта и другие известные печи позволяют нагреть помещение и приготовить пищу. Они не предназначены для выполнения дополнительной функции - выработки электроэнергии.There are many known small-sized wood-burning heating stoves, the so-called bourgeois. So in the patent of the Russian Federation 2290567 [Patent for the invention of the Russian Federation No. 2290567, publ. December 27, 2006] describes a portable furnace made of sheet iron with a fuel combustion chamber, a furnace door with a blow hole, and with a throttle air flow regulator. The furnace has a reduced fire hazard, because a rotary baffle is installed in its chimney, which makes it possible to regulate the combustion process with the transition to flameless combustion, which reduces the heating temperature of the furnace walls. This and other well-known ovens allow you to heat the room and cook food. They are not intended to perform an additional function - generating electricity.

Известна печь-гибрид SCORE [с информацией можно ознакомится в сети Интернет по адресу: http://www.hi-mind.info/technology/detail24.html]. Этот прибор, кроме нагревательной твердотопливной печи, имеет в своем составе термоакустический двигатель и термоакустический холодильник. Конструкция содержит два блока газонаполненных трубок, соединяющих попарно четыре теплообменника. Один из блоков получает тепло от печки и преобразовывает его в колебания: нагрев и охлаждение разных концов трубок вызывает резонанс акустических колебаний газа внутри. Между этими двумя блоками в SCORE встроен генератор электричества, питающийся за счет части энергии акустических колебаний. Такая печь имеет расширенные функциональные возможность - выработка электроэнергии. Основным недостатком конструкции является ее сложность.The SCORE hybrid oven is known [the information can be found on the Internet at: http://www.hi-mind.info/technology/detail24.html]. This device, in addition to a solid-fuel heating furnace, incorporates a thermoacoustic engine and a thermoacoustic refrigerator. The design contains two blocks of gas-filled tubes connecting four heat exchangers in pairs. One of the blocks receives heat from the stove and converts it into vibrations: heating and cooling of the different ends of the tubes causes resonance of the acoustic vibrations of the gas inside. Between these two blocks, SCORE has a built-in electricity generator powered by part of the energy of the acoustic vibrations. Such a furnace has advanced functionality - power generation. The main disadvantage of the design is its complexity.

В качестве прототипа выбрана отопительно-варочная печь по патенту РФ 2172448 [патент на изобретение РФ 2172448, опубл. 20.08.2001]. Печь имеет корпус с камерой сгорания топлива, топочной дверью и поддувальным отверстием. В верхнюю часть топочной камеры встроен термоэлектрический генератор (ТЭГ), его нижняя поверхность с горячими спаями опущена внутрь топочной камеры, а холодные спаи охлаждаются водой, циркулирующей по термосифонному контуру, снабженному аккумулирующим баком. Горячие спаи ТЭГ защищает от перегрева термостабилизирующее покрытие. Основным недостатком устройства является его громоздкость, определяемая аккумулирующим баком объемом несколько десятков литров. В противном случае вода, охлаждающая холодный спай будет быстро нагреваться, что приведет к снижению КПД устройства в процессе одного цикла топки. Кроме того, термостабилизирующее покрытие не обеспечивает надежную защиту горячих спаев при долговременной интенсивной топке печи, использовании высококалорийного топлива, а так же тех случаев, когда перехода в режим медленного, но длительного горения не происходит.As a prototype, a heating and cooking furnace according to the patent of the Russian Federation 2172448 [patent for the invention of the Russian Federation 2172448, publ. 08/20/2001]. The furnace has a housing with a fuel combustion chamber, a furnace door and a blow hole. A thermoelectric generator (TEG) is built into the upper part of the furnace chamber, its lower surface with hot junctions is lowered inside the furnace chamber, and cold junctions are cooled by water circulating along a thermosiphon circuit equipped with an accumulating tank. Hot junctions TEG protects against overheating thermostabilizing coating. The main disadvantage of the device is its bulkiness, determined by the storage tank with a volume of several tens of liters. Otherwise, the water cooling the cold junction will quickly heat up, which will lead to a decrease in the efficiency of the device during one furnace cycle. In addition, the thermostabilizing coating does not provide reliable protection for hot junctions during long-term intensive furnace heating, the use of high-calorific fuel, as well as those cases when the transition to the slow but long burning mode does not occur.

Поэтому конструкция, при которой ТЭГ находится внутри топочной камеры, имеет низкую надежность, недолговечна и не отличается экологической чистотой.Therefore, the design, in which the TEG is located inside the combustion chamber, has low reliability, short-lived and is not environmentally friendly.

Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала средств, а именно создание новой конструкции печи, обеспечивающей дополнительную функцию - выработку электроэнергии, при относительно несложной конструкции и минимальных габаритах.The objective of this utility model is to expand the arsenal of funds, namely the creation of a new furnace design that provides an additional function - power generation, with a relatively simple design and minimal dimensions.

Поставленная задача решается тем, что бытовая печь имеет корпус с камерой сгорания топлива, топочной дверью и поддувальным отверстием, и снабжена, по меньшей мере, одним термоэлектрическим генератором. От прототипа печь отличается тем, что имеет термоэлектрический генератор закрепленный на стенке корпуса снаружи. ТЭГ снабжен средством, обеспечивающим конвективное охлаждение холодных спаев в окружающую воздушную среду, и имеет разъем для подключения внешних приборов. Предпочтительной является установка холодных спаев ТЭГ на радиаторах, ребра которых ориентированы в вертикальном направлении.The problem is solved in that the household stove has a housing with a fuel combustion chamber, a furnace door and a blow hole, and is equipped with at least one thermoelectric generator. The furnace differs from the prototype in that it has a thermoelectric generator mounted on the outside of the housing. The TEG is equipped with a means for convective cooling of cold junctions into the surrounding air, and has a connector for connecting external devices. It is preferable to install cold TEG junctions on radiators, the ribs of which are oriented in the vertical direction.

Термоэлектрический генератор может быть снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор и питаемым электроэнергией, вырабатываемой генератором.The thermoelectric generator can be equipped with a fan, cooling said radiator and powered by electricity generated by the generator.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации применительно к бытовой отопительно-варочной малогабаритной печи.In order to better demonstrate the distinctive features of the utility model, as an example, not having any restrictive character, the preferred embodiment is described below with reference to a household heating and cooking small-sized oven.

Пример реализации иллюстрируется Фигурой, на которой схематично представлена заявляемая печь. Печь, предназначенная для отопления помещений, и работающая на любом твердом топливе (дрова, уголь, торф, топливные брикеты) имеет металлический корпус 1, топочную дверь 2, варочную поверхность 3, поддувальное отверстие с зольником 4. Снаружи на стенках корпуса 1 закреплен один, или предпочтительно два, термоэлектрических генератора 5, снабженные разъемом для подключения внешних электроприборов (на Фигуре не показан), например, электроламп, зарядных устройств, и т.д.An example implementation is illustrated by the Figure, which schematically shows the inventive furnace. A stove designed for heating rooms and running on any solid fuel (firewood, coal, peat, fuel briquettes) has a metal housing 1, a furnace door 2, a hob 3, a blow hole with an ash pan 4. One is fixed on the walls of the housing 1, or preferably two thermoelectric generators 5 equipped with a connector for connecting external electrical appliances (not shown in the Figure), for example, electric lamps, chargers, etc.

ТЭГ, как любой прибор, работа которого основана на эффекте Зеебека, имеет термоэлектрические генераторные модули с горячими и холодными спаями. Термоэлектрический генератор устроен так, что его горячие спаи ориентированы в сторону стенки корпуса, и установлены с учетом минимизации тепловых потерь. При этом могут иметь место средства, обеспечивающие регулирование теплового потока, проходящего через горячие спаи модулей. Холодные спаи установлены на радиаторах, ребра которых ориентированы вертикально. Внутри ТЭГа может быть установлен вентилятор, питаемый напряжением, вырабатываемым самим ТЭГом (вентилятор собственных нужд). Использование вентилятора обеспечивает повышение интенсивность охлаждения холодных спаев, а также улучшает теплообмен в отапливаемом помещении.TEG, like any device whose operation is based on the Seebeck effect, has thermoelectric generator modules with hot and cold junctions. The thermoelectric generator is designed so that its hot junctions are oriented towards the wall of the housing, and are installed taking into account the minimization of heat loss. In this case, there may be means providing regulation of the heat flux passing through the hot junctions of the modules. Cold junctions are mounted on radiators, the ribs of which are oriented vertically. Inside the TEG, a fan can be installed, powered by the voltage generated by the TEG itself (auxiliary fan). Using a fan provides an increase in the cooling rate of cold junctions, and also improves heat transfer in a heated room.

Печь эксплуатируется обычным образом - преобразует энергию горения топлива, например, дров в тепловую энергию. Ее стенки нагреваются, а, следовательно, нагреваются горячие спаи ТЭГов. Перепад температур между горячими спаями и холодными, установленными на радиаторе, приводит к выработке термоэдс. При использовании радиаторов с массивными ребрами, ориентированными вертикально, в каналах между ребрами проходят восходящие потоки воздуха, охлаждающие радиатор, а следовательно, холодные спаи модулей, что обеспечивает работоспособность ТЭГ. При выходе на режим выработки электроэнергии, обеспечивающий работу вентиляторов, они включаются, что приводит к повышению интенсивности охлаждения, повышению разности температур между спаями, а, следовательно, к повышению напряжения на выходе ТЭГ.The stove is operated in the usual way - it converts the energy of combustion of fuel, for example, firewood into thermal energy. Its walls are heated, and, therefore, hot junctions of TEGs are heated. The temperature difference between hot junctions and cold ones mounted on the radiator leads to the generation of thermoelectric power. When using radiators with massive vertically oriented fins, upward air flows pass in the channels between the fins, cooling the radiator and, therefore, cold junctions of the modules, which ensures the performance of the TEG. When entering the power generation mode that ensures the operation of the fans, they turn on, which leads to an increase in the cooling intensity, an increase in the temperature difference between the junctions, and, consequently, to an increase in the voltage at the TEG output.

Испытания опытных образцов малогабаритных бытовых дровяных печей показали следующие энергетические характеристики (для двух ТЭГов) - напряжение на выходе генератора 12 В, мощность 60 Вт. Это позволяет использовать печь как источник питания электронных устройств, как зарядное устройство и т.д. Печь проста в изготовлении и надежна в эксплуатации. Она не требует использования оборудования для водяного охлаждения спаев, как прототипе, поэтому ее габариты минимально увеличены по сравнению с печью без дополнительного электрооснащения.Tests of prototypes of small-sized household wood-burning stoves showed the following energy characteristics (for two TEGs) - voltage at the generator output 12 V, power 60 W. This allows you to use the oven as a power source for electronic devices, as a charger, etc. The furnace is easy to manufacture and reliable in operation. It does not require the use of equipment for water cooling junctions, as a prototype, so its dimensions are minimally increased compared to the furnace without additional electrical equipment.

Claims

1. A household stove having a housing with a fuel combustion chamber, a furnace door and a blow hole and equipped with at least one thermoelectric generator, characterized in that the thermoelectric generator is mounted on the wall of the housing from the outside and is made with convective cooling of cold junctions into the ambient air environment, and having a connector for connecting external devices.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the cold junctions of the thermoelectric generator are mounted on radiators, the ribs of which are oriented in the vertical direction.

3. The furnace according to claim 2, characterized in that the thermoelectric generator is equipped with a fan, cooling said radiator and powered by electricity generated by this generator.