RU2654980C1 - Compact thermal alternator - Google Patents
Compact thermal alternator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654980C1 RU2654980C1 RU2017131499A RU2017131499A RU2654980C1 RU 2654980 C1 RU2654980 C1 RU 2654980C1 RU 2017131499 A RU2017131499 A RU 2017131499A RU 2017131499 A RU2017131499 A RU 2017131499A RU 2654980 C1 RU2654980 C1 RU 2654980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- strips
- previous
- subsequent
- collectors
- 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
- Secondary Cells (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, устроенные таким образом, что левые и правые части проволочных отрезков со спаянными концами согнуты под углом 90° 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].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 of different metals M1 and M2 and welded together at the ends, forming zigzag rows arranged in such a way that the right and right parts of the wire segments with soldered ends are bent at an angle of 90 ° and are located in the layers of insulating material of the cover and the bottom, parallel to their surface, without touching it, and the middle parts of the pair of wire segments are located in the air cavity, the extreme wire segments of the extreme zigzag rows connected to unipolar collectors of electric charges, which, in turn, are connected to an electric battery [RF Patent No. 2499107, MKP E04 C2 / 26, 2013].
Основным недостатком известного термоэлектрического преобразователя термоэмиссионной системы электроснабжения здания является 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 disadvantage of the well-known thermoelectric converter of a thermionic power supply system of a building is a zigzag arrangement of thermionic elements with a bend of their junctions at an angle of 90 ° , which is caused by the 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 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 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 soldered at the ends between themselves, 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 lateral 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 charges 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 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 компактного термоэлектрогенератора. The technical result of the invention is to increase the efficiency of a compact thermoelectric generator.
Технический результат достигается компактным термоэлектрогенератором, содержащим отбортованный сверху корпус, торцевые борта которого выполнены с резьбовыми отверстиями, закрытый съемной прижимной крышкой, снабженной с торцов отверстиями, коаксиальными резьбовым отверстиям, корпус и крышка выполнены из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, в отверстиях крышки и резьбовых отверстиях корпуса расположены прижимные болты, съемная прижимная крышка снабжена на противоположных концах полюсными коллекторами, внутри корпуса параллельно его торцам вертикально установлены пластины, выполненные из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, противоположные поверхности каждой из которых (за исключением первой и последней пластин) поочередно покрыты Z–образными полосами фольги разных металлов М1 и М2 соответственно таким образом, чтобы верхние горизонтальные торцы полос металлов М1 и М2 одной пластины были прижаты к верхнему торцу этой пластины, образуя отдельный термоэмиссионный преобразователь, а нижние горизонтальные торцы этих же полос были прижаты совместно с горизонтальными торцами предыдущих и последующих полос фольги металлов М1 и М2 к нижним торцам предыдущих и последующих пластин, образуя предыдущие и последующие термоэмиссионные преобразователи и термоэлектрическую секцию, крайние пластины термоэлектрической секции покрыты Z–образными полосами фольги металлов М1 и М2 только с внутренней стороны, соответственно их верхние торцы соединены с полюсными коллекторами, причем плотный контакт нижних концов полюсных коллекторов с верхними торцами Z–образных полос фольги первой и последней пластин термоэлектрической секции, а также верхних и нижних торцов полос фольги металлов М1 и М2 всех термоэмиссионных преобразователей остальных пластин осуществляется прижатием крышки к корпусу путем ее вертикального перемещения при вращении прижимных болтов.The technical result is achieved by a compact thermoelectric generator, comprising a flanged casing on top, the end walls of which are made with threaded holes, closed by a removable pressure cap provided with ends of the holes, coaxial threaded holes, the casing and the cover are made of dielectric material with high thermal conductivity, in the holes of the cover and threaded clamping bolts are located in the openings of the housing, a removable clamping cover is provided with pole collectors at opposite ends, inside the housing and parallel to its ends vertically mounted plates made of a dielectric material with low thermal conductivity, the opposite surfaces of each of which (except the first and last plates) are alternately covered with Z-shaped foil strips of different metals M1 and M2, respectively, so that the upper horizontal ends of the strips metals M1 and M2 of one plate were pressed to the upper end of this plate, forming a separate thermionic converter, and the lower horizontal ends of the same strips were together with the horizontal ends of the previous and subsequent metal foil strips M1 and M2 to the lower ends of the previous and subsequent plates, forming the previous and subsequent thermionic transducers and thermoelectric section, the outer plates of the thermoelectric section are covered with Z-shaped metal foil strips M1 and M2 only on the inside , respectively, their upper ends are connected to the pole collectors, and the tight contact of the lower ends of the pole collectors with the upper ends of the Z-shaped foil strips the first and last plates of the thermoelectric section, as well as the upper and lower ends of the metal foil strips M1 and M2 of all thermionic transducers of the remaining plates, is carried out by pressing the cover against the housing by moving it vertically when the pressure bolts rotate.
На фиг. 1–7 представлен предлагаемый компактный термоэлектрогенератор (КТЭГ): на фиг. 1, 2 – общий вид и разрез КТЭГ, на фиг. 3 – узел стыковки термоэмиссионных преобразователей (ТЭП), на фиг.4–7 – устройство термоэмиссионного преобразователя.In FIG. 1–7 show the proposed compact thermoelectric generator (CTEG): in FIG. 1, 2 is a general view and section of a CTEG, in FIG. 3 - node docking thermionic converters (TEC), figure 4-7 - device thermionic converter.
Предлагаемый компактный термоэлектрогенератор (КТЭГ) содержит отбортованный сверху корпус 1, торцевые борта которого выполнены с резьбовыми отверстиями 3, закрытый съемной прижимной крышкой 4, снабженной с торцов отверстиями 5, коаксиальными резьбовым отверстиям 3, корпус 1 и крышка 4 выполнены из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, в отверстиях 5 крышки 4 и резьбовых отверстиях 3 корпуса 1 расположены прижимные болты 6, съемная прижимная крышка 4 снабжена на противоположных концах полюсными коллекторами 7, 8 внутри корпуса 1 параллельно его торцам вертикально установлены пластины 9, выполненные из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, противоположные поверхности каждой из которых (за исключением первой и последней пластин 9) поочередно покрыты Z–образными полосами фольги 10, 11 разных металлов М1 и М2 соответственно таким образом, чтобы верхние горизонтальные торцы полос 10 и 11 одной пластины 9 были прижаты к верхнему торцу этой пластины 9, образуя отдельный термоэмиссионный преобразователь (ТЭП) 12, а нижние горизонтальные торцы этих же полос 10, 11 были прижаты совместно с горизонтальными торцами предыдущих и последующих полос 10, 11 к нижним торцам предыдущих и последующих пластин 9, образуя предыдущие и последующие ТЭП 12 и термоэлектрическую секцию (ТЭС)13, крайние пластины 9 ТЭС 13 покрыты Z–образными полосами фольги 10, 11 разных металлов М1 и М2 только с внутренней стороны, их верхние торцы соединены с полюсными коллекторами 7, 8, причем плотный контакт нижних концов полюсных коллекторов 7, 8 с верхними торцами Z–образных полос фольги 10, 11 первой и последней пластин 9 ТЭС, а также верхних и нижних торцов полос фольги 10 и 11 металлов М1 и М2 всех ТЭП 12 остальных пластин 9 осуществляется прижатием крышки 4 к корпусу 1 путем ее вертикального перемещения при вращении прижимных болтов 6.The proposed compact thermoelectric generator (CTEG) contains a flanged
В основу работы предлагаемого КТЭГ положено следующее. Так как ТЭС 13 состоят из отдельных термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 12, выполненных из пластин 9, поочередно покрытых Z–образными полосами фольги 10, 11 разных металлов М1 и М2, с торцами, плотно соединенными между собой, то при нагреве (охлаждении) одних торцов пластин 9 ТЭП 12 с одной стороны и охлаждении (нагреве) противоположных им торцов на них устанавливаются разные температуры и в зоне контакта металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в ТЭП 12 и ТЭС 13 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506].The proposed CTEG is based on the following. Since TPPs 13 consist of separate thermionic transducers (TECs) 12 made of
Перед началом работы КТЭГ корпус 1 закрывают крышкой 4 таким образом, чтобы обеспечить плотный контакт нижних концов полюсных коллекторов 7, 8 с верхними торцами Z–образных полос фольги 10, 11 первой и последней пластин 9 ТЭС, верхних и нижних торцов полос фольги 10 и 11 металлов М1 и М2 всех ТЭП 12 остальных пластин 9, а также герметизацию составных элементов ТЭС 13 от наружной среды, что осуществляется прижатием крышки 4 к корпусу 1 путем ее вертикального перемещения при вращении прижимных болтов 6.Before starting the CTEG operation, the
КТЭГ работает следующим образом. При соприкосновении днища корпуса 1 с холодной средой, а крышки 4 противоположной стороны с горячей средой (или наоборот) торцы термоэмиссионных преобразователей 12 с одной стороны охлаждаются, а с противоположной стороны нагреваются, на них устанавливаются разные температуры, происходит процесс передачи тепла от горячей среды к холодной по фольге металлов М1 и М2. Одновременно с процессом теплопередачи в результате разности температур охлажденных и нагретых торцов ТЭС 12 в ряду ТЭС 13 появляется термоэлектричество, которое через однополюсные коллекторы электрических зарядов 7 и 8 поступает в преобразователь и аккумулятор (на фиг. 1–7 не показаны) и откуда подается потребителю.CTEG works as follows. When the bottom of the
При этом в связи с низкой теплопроводностью материала пластин 9 большая часть тепла перемещается по фольге металлов М1 и М2, что обеспечивает выработку большего количества термоэлектричества каждым ТЭП 12. Кроме того, вертикальное сжатие торцевых концов полос фольги металлов М1 и М2 обеспечивает более плотный контакт этих полос, что также повышает выработку термоэлектричества каждым ТЭП 12 и, соответственно, всей КТЭГ.Moreover, due to the low thermal conductivity of the material of the
Величина разности электрического потенциала на коллекторах 7 и 8 и сила электрического тока зависят от характеристик пар металлов М1 и М2, из которых изготовлена их фольга, и ее толщины, числа ТЭП 12 в ряду ТЭС 13 и их числа в КТЭГ, разности температур на противоположных концах ТЭП 12. Полученный электрический ток из одиночного КТЭГ можно использовать для подзарядки гаджетов – мобильных телефонов, айфонов, плэйеров 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 КТЭГ 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
Таким образом, предлагаемое изобретение, в результате использования термоэмиссионных преобразователей 12, изготовленных из пластин 9, выполненных из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, поочередно покрытых Z–образными полосами фольги 10 и 11 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 компактного термоэлектрогенератора.Thus, the present invention, as a result of using thermionic transducers 12 made of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131499A RU2654980C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Compact thermal alternator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131499A RU2654980C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Compact thermal alternator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654980C1 true RU2654980C1 (en) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017131499A RU2654980C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Compact thermal alternator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654980C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698937C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-09-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Portable thermal power generator |
RU197970U1 (en) * | 2018-07-03 | 2020-06-09 | Надир Харунович Нутфуллин | Personal or Health Alert Alert Device |
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 (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2171521C2 (en) * | 1997-08-01 | 2001-07-27 | Ситизен Вотч Ко., Лтд. | Thermoelectric device |
RU2490563C2 (en) * | 2011-10-27 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Thermal electric generator |
WO2014030179A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Thermionic converter |
RU153776U1 (en) * | 2014-12-08 | 2015-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОИНТЕХ" | THERMOELECTRIC GENERATOR WITH INCREASED EFFICIENCY |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU166483U1 (en) * | 2016-02-09 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | THERMOELECTRIC GENERATOR |
-
2017
- 2017-09-08 RU RU2017131499A patent/RU2654980C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2171521C2 (en) * | 1997-08-01 | 2001-07-27 | Ситизен Вотч Ко., Лтд. | Thermoelectric device |
RU2490563C2 (en) * | 2011-10-27 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Thermal electric generator |
WO2014030179A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Thermionic converter |
RU2575769C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Universal thermoelectric converter |
RU153776U1 (en) * | 2014-12-08 | 2015-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОИНТЕХ" | THERMOELECTRIC GENERATOR WITH INCREASED EFFICIENCY |
RU166483U1 (en) * | 2016-02-09 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | THERMOELECTRIC GENERATOR |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU197970U1 (en) * | 2018-07-03 | 2020-06-09 | Надир Харунович Нутфуллин | Personal or Health Alert Alert Device |
RU2698937C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-09-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Portable thermal power generator |
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 | |
CN104993183B (en) | A kind of battery module, battery modules and battery modules method for packing | |
RU2654980C1 (en) | Compact thermal alternator | |
KR20140074854A (en) | Battery | |
JP2016526765A (en) | Strips of electrochemical cells for manufacturing battery modules for electric or hybrid vehicles, and manufacture of such modules | |
CN102142575A (en) | Battery cell module | |
CN105703038A (en) | Battery module with flat heat pipes and cooling method | |
RU2676803C1 (en) | Belt-type thermoelectric generator | |
RU2650758C1 (en) | Compact thermoelectric generator | |
JPH02284364A (en) | Secondary battery having at least two disc-type individual cells | |
RU2507353C1 (en) | Solar energy thermoemission system of building power supply | |
RU2773632C1 (en) | Rod thermoelectric generator | |
CN217641541U (en) | Battery module | |
RU2698937C1 (en) | Portable thermal power generator | |
RU2701883C1 (en) | Layer-type plate thermoelectrogenerator | |
RU2645872C1 (en) | Thermoelectric charging device for gadgets | |
RU2499107C1 (en) | Thermoemission system of building power supply | |
RU2575769C1 (en) | Universal thermoelectric converter | |
RU2462568C1 (en) | Resource-saving of power supply of building | |
RU2622495C1 (en) | Hiking heliothermelectric power station | |
RU2629650C1 (en) | Electricity generating thermal protection shell | |
RU2376684C1 (en) | Thermoelectric battery | |
RU2383084C1 (en) | Thermoelectric battery | |
RU2376685C1 (en) | Thermoelectric battery | |
CN116190846B (en) | Uniform temperature energy storage pack and energy storage equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190909 |