RU95183U1 - HEATING DEVICE WITH THERMOELECTRIC GENERATOR AND THERMOELECTRIC GENERATOR - Google Patents

Abstract

1. Отопительное устройство, имеющее в своем составе устройство, преобразующее энергию горения топлива в тепловую, на наружной поверхности корпуса которого закреплен термоэлектрический генератор, включающий опорную нагреваемую пластину, на которой подвижно с применением биметаллических пластин закреплена тепловыравнивающая пластина с установленными на ней термоэлектрическими генераторными модулями, отличающееся тем, что тепловыравнивающая пластина закреплена на опорной нагреваемой пластине при помощи шарнира с горизонтальной поворотной осью, биметаллические пластины установлены между опорной нагреваемой пластиной и тепловыравнивающей пластиной с обеспечением возможности поворачивающего воздействия на тепловыравнивающую пластину биметаллических пластин при их нагревании, при этом холодные спаи термоэлектрических генераторных модулей установлены на радиаторе воздушного охлаждения. ! 2. Отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрические генераторные модули установлены на тепловыравнивающей пластине через металлические теплопроводящие блоки и отделены друг от друга теплоизоляционным материалом. ! 3. Отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрический генератор снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор и питаемым электроэнергией, вырабатываемой термоэлектрическим генератором. ! 4. Отопительное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что каждая биметаллическая пластина одним концом закреплена в пазу, выполненном в тепловыравнивающей пластине со стороны ее края, противоположного расположению упомянутого шарнира, а другим сво� 1. A heating device, comprising a device that converts the energy of combustion of fuel into heat, on the outer surface of the casing of which a thermoelectric generator is mounted, including a supporting heated plate, on which a heat-equalizing plate is mounted movably using bimetallic plates with thermoelectric generator modules installed on it, characterized in that the heat-equalizing plate is fixed to the supporting heated plate by means of a hinge with a horizontal -latitude axis, bimetal plates installed between the supporting plate and the heated plate secured teplovyravnivayuschey rotatable plate effects on teplovyravnivayuschuyu bimetallic plates when they are heated, the cold junctions of the thermoelectric generating modules are mounted on the air cooling radiator. ! 2. The heating device according to claim 1, characterized in that the thermoelectric generator modules are mounted on the heat-equalizing plate through metal heat-conducting blocks and are separated from each other by heat-insulating material. ! 3. The heating device according to claim 1, characterized in that the thermoelectric generator is equipped with a fan cooling said radiator and supplied with electricity generated by the thermoelectric generator. ! 4. A heating device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each bimetal plate is fixed at one end in a groove made in the heat-equalizing plate from the side of its edge opposite to the location of the said hinge, and the other

Description

Группа полезных моделей относится к бытовому отопительному оборудованию, преобразующему энергию горения топлива в тепловую. Первым заявляемым объектом является комбинированное отопительное устройство - отопительный прибор, оснащенный дополнительным функциональным элементом - термоэлектрическим генератором (ТЭГ) для выработки электрической энергии. Вторым заявляемым объектом является дополнительный функциональный элемент, которым оснащено комбинированное отопительное устройство, а именно ТЭГ.A group of utility models relates to household heating equipment that converts the energy of combustion of fuel into heat. The first claimed object is a combined heating device - a heating device equipped with an additional functional element - a thermoelectric generator (TEG) for generating electrical energy. The second claimed object is an additional functional element, which is equipped with a combined heating device, namely TEG.

Известно множество отопительных устройств, в том числе, малогабаритных отопительный печей. 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 heating devices, including small-sized heating furnaces. 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 ознакомиться 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 [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 первого объекта - комбинированного отопительного устройства, выбран темоэлектрический бытовой генератор [Патент РФ 2348089, опубл. 27.02.2009]. Описанное в патенте устройство представляет собой отопительную печь, на стенке которой закреплены термоэлектрические генераторные модули. Отвод тепла от горячих спаев осуществляется при помощи системы циркуляции воды, которая содержит наполняемую водой емкость и пароводяной насос. Насос водоводами соединен с системой потребления теплой воды. Термоэлектрические генераторные модули, входящие в состав термоэлектрического генератора, установлены на опорной нагреваемой пластине, имеющей тепловой контакт с нагретой частью печи.As a prototype of the first object - a combined heating device, a thermoelectric household generator was selected [RF Patent 2348089, publ. 02/27/2009]. The device described in the patent is a heating furnace, on the wall of which thermoelectric generator modules are fixed. Heat is removed from the hot junctions using a water circulation system that contains a tank filled with water and a steam-water pump. The water conduit pump is connected to the warm water consumption system. Thermoelectric generator modules, which are part of the thermoelectric generator, are mounted on a supporting heated plate having thermal contact with the heated part of the furnace.

Описанный в патенте РФ 2348089 термоэлектрический генератор (ТЭГ) выбран в качестве прототипа второго объекта настоящей полезной модели. Он содержит батарею термоэлектрических генераторных модулей, функционирование которых основано на эффекте Зеебека. Термоэлектрические генераторные модули отделены друг от друга теплоизоляцией и закреплены на тепловыравнивающей пластине, которая при помощи биметаллических защелок подвешена на опорной нагреваемой пластине, закрепляемой на стенке печи. Охлаждение горячих спаев термоэлектрических генераторных модулей осуществляется при помощи жидкостного теплоотвода - наполняемого водой теплообменника, входящего в систему циркуляции воды. При достижении на опорной пластине предельной рабочей температуры биметаллические защелки отводят тепловыравнивающую пластину от опорной пластины, что обеспечивает защиту модулей от перегрева.The thermoelectric generator (TEG) described in RF patent 2348089 is selected as a prototype of the second object of this utility model. It contains a battery of thermoelectric generator modules, the operation of which is based on the Seebeck effect. Thermoelectric generator modules are separated from each other by thermal insulation and are mounted on a heat-equalizing plate, which is hung with bimetallic latches on a heated supporting plate fixed on the furnace wall. Cooling of hot junctions of thermoelectric generator modules is carried out using a liquid heat sink - a heat exchanger filled with water, which is part of the water circulation system. Upon reaching the operating temperature limit on the base plate, bimetal latches divert the heat-equalizing plate from the base plate, which protects the modules from overheating.

Основными недостатками прототипа являются громоздкость устройства, обусловленная наличием водяной системы охлаждения холодных спаев термоэлектрических генераторных модулей, включающей баки и пароводяной насос, а также отсутствие возможности плавной регулировки напряжения на выходе ТЭГ в зависимости от роста температуры в печи. Последнее является следствием того, что при превышении температуры в печи выше заданного значения, срабатывают биметаллические защелки, и происходит скачкообразное поступательное перемещение тепловыравнивающей пластины в сторону от нагреваемой поверхности. Это приводит к снижению температуры на горячих спаях модулей, и соответственно приводит к скачкообразному снижению напряжения на выходе ТЭГ. При обратном процессе, то есть, при снижении температуры в печи ниже заданного значения, происходить скачкообразный возврат тепловыравнивающей пластины в исходное положение, и соответствующие скачкообразное изменение напряжение на выходе ТЭГ. Резкие перепады напряжения снижают качество вырабатываемой энергии.The main disadvantages of the prototype are the bulkiness of the device, due to the presence of a water cooling system for cold junctions of thermoelectric generator modules, including tanks and a steam-water pump, as well as the inability to smoothly adjust the voltage at the output of the TEG depending on the temperature increase in the furnace. The latter is a consequence of the fact that when the temperature in the furnace exceeds a predetermined value, bimetallic latches are triggered, and a stepwise translational movement of the heat-leveling plate to the side of the heated surface occurs. This leads to a decrease in temperature on the hot junctions of the modules, and accordingly leads to an abrupt decrease in the voltage at the output of the TEG. In the reverse process, that is, when the temperature in the furnace drops below a predetermined value, an abrupt return of the heat-equalizing plate to its initial position occurs, and the corresponding abrupt change in the voltage at the TEG output occurs. Sudden voltage drops reduce the quality of the generated energy.

Ввиду того, что процесс горения топлива в печи зависит от качества используемого топлива, и его количества, находящегося в данный момент в топке, температурный режим является нестационарным и нерегулярным. Скачкообразные изменения параметров работы генератора приводит к снижению его надежности.Due to the fact that the process of burning fuel in the furnace depends on the quality of the fuel used, and its quantity, which is currently in the furnace, the temperature regime is unsteady and irregular. Sudden changes in the parameters of the generator leads to a decrease in its reliability.

В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала средств и создание нового надежного и эффективного многофункционального комбинированного отопительного устройства (способного наряду с основной отопительной функцией генерировать электрическую энергию), а также создание нового ТЭГа, входящего в состав комбинированного отопительного устройства. Комплексным достигаемым техническим результатом является снижение массогабаритных показателей отопительного устройства в целом, повышение надежности защиты ТЭГа от перегрева и обеспечение постоянного уровня генерируемого напряжения на выходе ТЭГа.The utility model is based on the task of expanding the arsenal of funds and creating a new reliable and efficient multifunctional combined heating device (capable of generating electric energy along with the main heating function), as well as creating a new TEG included in the combined heating device. The comprehensive technical result achieved is to reduce the overall dimensions of the heating device as a whole, increase the reliability of protection of the TEG against overheating and ensure a constant level of generated voltage at the output of the TEG.

Далее по тексту термин «отопительное устройство» применен в отношении комбинированного отопительного устройства, включающего два основных функциональных элемента, одним из которых является собственно отопительный прибор (устройство, преобразующее энергию горения топлива в тепловую, например, печь, отопительная горелка, котел и т.д.), а другим - дополнительный функциональный элемент - ТЭГ.Hereinafter, the term “heating device” is applied to a combined heating device that includes two main functional elements, one of which is the heating device itself (a device that converts the energy of fuel combustion into heat, for example, a stove, a heating burner, a boiler, etc. .), and to another - an additional functional element - TEG.

Первый заявляемый объект полезной модели - отопительное устройство - имеет в своем составе устройство, преобразующее энергию горения топлива в тепловую, на стенке которого закреплен термоэлектрический генератор. В состав ТЭГа входит опорная нагреваемая пластина, закрепляемая на стенке устройства, преобразующего энергию горения топлива в тепловую. На опорной нагреваемой пластине подвижно, с применением биметаллических пластин, закреплена тепловыравнивающая пластина с установленными на ней термоэлектрическими генераторными модулями. От прототипа отопительное устройство отличается тем, что тепловыравнивающая пластина закреплена на опорной нагреваемой пластине при помощи шарнира с горизонтальной поворотной осью. Биметаллические пластины установлены между опорной нагреваемой пластиной и тепловыравнивающей пластиной с обеспечением возможности поворачивающего воздействия на тепловыравнивающую пластину биметаллических пластин при их нагревании. Холодные спаи термоэлектрических генераторных модулей установлены на радиаторе воздушного охлаждения. Термоэлектрические генераторных модулей могут бать установлены на тепловыравнивающей пластине через металлические теплопроводящие блоки, с отделением модулей друг от друга теплоизоляционным материалом.The first claimed object of the utility model - a heating device - incorporates a device that converts the combustion energy of fuel into heat, on the wall of which a thermoelectric generator is fixed. The TEG includes a heated support plate fixed on the wall of the device that converts the energy of fuel combustion into heat. A heat-equalizing plate with thermoelectric generator modules mounted on it is fixedly mounted on a supporting heated plate using bimetallic plates. The heating device differs from the prototype in that the heat-leveling plate is fixed to the heated support plate by means of a hinge with a horizontal rotary axis. Bimetallic plates are installed between the supporting heated plate and the heat-equalizing plate with the possibility of a turning action on the heat-equalizing plate of the bimetal plates when they are heated. Cold junctions of thermoelectric generator modules are installed on an air-cooled radiator. Thermoelectric generator modules can be installed on a heat-equalizing plate through metal heat-conducting blocks, with the separation of the modules from each other with insulating material.

Термоэлектрический генератор может быть снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор, и питаемым электроэнергией, вырабатываемой термоэлектрическим генератором. Возможная реализация, когда каждая биметаллическая пластина одним концом жестко закреплена в пазу, выполненном в тепловыравнивающей пластине со стороны ее края, противоположного расположению упомянутого шарнира, а другим свободным (незакрепленным) концом - с обеспечением возможности скользящего контакта с теплоизоляционной прокладкой, закрепленной на опорной нагреваемой пластине. Предпочтительным является закрепление ТЭГа на боковой стенке устройства, преобразующего энергию горения топлива в тепловую (например, печи), При этом тепловыравнивающая пластина подвешивается на шарнире, а каждая биметаллическая пластина одним концом закрепляется в пазу, выполненном в нижней части тепловыравнивающей пластины, а другим свободным (незакрепленным) концом - с обеспечением возможности скользящего контакта с теплоизоляционной прокладкой, закрепленной на опорной нагреваемой пластине.The thermoelectric generator may be provided with a fan cooling said radiator, and powered by electricity generated by the thermoelectric generator. A possible implementation is when each bimetallic plate is rigidly fixed at one end in a groove made in the heat-equalizing plate from the side of its edge opposite to the location of the hinge, and the other free (loose) end - with the possibility of sliding contact with the heat-insulating gasket mounted on the supporting heated plate . It is preferable to fix the TEG on the side wall of the device that converts the energy of fuel combustion into heat (for example, a furnace) .In this case, the heat-equalizing plate is suspended on a hinge, and each bimetallic plate is fixed at one end in the groove made in the lower part of the heat-equalizing plate, and the other free unsecured) end - with the possibility of sliding contact with a heat-insulating gasket mounted on a supporting heated plate.

Вторым заявляемым объектом полезной модели является термоэлектрический генератор, входящий в состав первого объекта - отопительного устройства, и закрепленный на стенке устройства, преобразующего энергию горения топлива в тепловую. Конструкционные особенности ТЭГ описаны выше при характеристике первого объекта полезной модели.The second claimed object of the utility model is a thermoelectric generator, which is part of the first object - a heating device, and is mounted on the wall of the device that converts the combustion energy of fuel into heat. The design features of TEGs are described above when characterizing the first object of a utility model.

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 отопительной бытовой дровяной печи, на боковой стенке которой снаружи размещен ТЭГ.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 wood-burning stove, on the side wall of which a TEG is placed outside.

Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено:An example implementation is illustrated by the figures of the drawings, which show:

Фиг.1 - устройство в исходном состоянии (фрагмент), Фиг.2 - то же в нагретом состоянии.Figure 1 - the device in its original state (fragment), Figure 2 is the same in the heated state.

Устройство имеет в своем составе печь, работающую на любом твердом топливе (дрова, уголь, торф, топливные брикеты). На стенке 1 печи закреплен один, или два (на противоположных стенках), или несколько термоэлектрических генераторов 2. Каждый термоэлектрический генератор 2 имеет средство для его подвижного закрепления на стенке 1 печи. Это средство включает опорную нагреваемую металлическую пластину 3, жестко соединенную со стенкой печи, и тепловыравнивающую металлическую пластину 4, являющуюся общим основанием для термоэлектрических генераторных модулей 5. Тепловыравнивающая пластина 4 подвешена на пластине 3 при помощи шарнира - петель 6 с горизонтальной осью вращения. Термоэлектрические генераторные модули 5 по горячей стороне установлены на металлических теплопроводящих блоках 7 и отделены друг от друга теплоизоляционным материалом 8. Холодные спаи модулей 5 контактируют с радиатором (одним или несколькими) воздушного охлаждения. Для улучшения теплоотвода радиатор может иметь массивные ребра 9, предпочтительно, вертикально ориентированные. Термоэлектрический генератор может иметь вентилятор 10, питаемый электроэнергией, вырабатываемой самим ТЭГом (вентилятор собственных нужд). Элементы ТЭГа закрыты кожухом 11 с защитной решеткой 12.The device includes a furnace that runs on any solid fuel (firewood, coal, peat, fuel briquettes). On the wall 1 of the furnace one or two (on opposite walls), or several thermoelectric generators 2 is fixed. Each thermoelectric generator 2 has means for its movable fastening on the wall 1 of the furnace. This means includes a support heated metal plate 3, rigidly connected to the furnace wall, and a heat-equalizing metal plate 4, which is the common basis for thermoelectric generator modules 5. The heat-equalizing plate 4 is suspended on the plate 3 by means of a hinge - loops 6 with a horizontal axis of rotation. Thermoelectric generator modules 5 on the hot side are mounted on metal heat-conducting blocks 7 and are separated from each other by heat-insulating material 8. Cold junctions of modules 5 are in contact with a radiator (one or more) of air cooling. To improve heat dissipation, the radiator may have massive fins 9, preferably vertically oriented. The thermoelectric generator may have a fan 10, powered by electricity generated by the TEG itself (auxiliary fan). Elements TEG closed casing 11 with a protective grill 12.

Возможность создания регулируемого зазора между ТЭГом и стенкой печи обеспечивается применением биметаллических пластин 13, размещенных между тепловыравнивающей пластиной 4 и опорной нагреваемой пластиной 3. Биметаллические пластины имеют такую конструкцию и закреплены так, что при нагревании от тепловыравнивающей пластины они изгибаются и отодвигают от опорной нагреваемой пластины 3 подвешенную на петле 6 тепловыравнивающую пластину 4, поворачивая ее вокруг оси. Это может быть реализовано, например, так, как показано Фигурах: каждая биметаллическая пластина 13 одним концом жестко закреплена в пазу 14, выполненном со стороны ее края, противоположного тому, на котором закреплены петли, то есть в нижней части тепловыравнивающей пластины 4, а другим свободным (незакрепленным) концом - с обеспечением возможности скользящего контакта с теплоизоляционной прокладкой 15, закрепленной на опорной нагреваемой пластине. В этом примере биметаллическая пластина работает по принципу пластинчатой разжимающей пружины. Возможна любая другая приемлемая форма выполнения механизма поворота ТЭГа вокруг горизонтальной оси при помощи биметаллических пластин, меняющих свою форму при нагревании.The possibility of creating an adjustable gap between the TEG and the furnace wall is provided by the use of bimetallic plates 13 located between the heat-equalizing plate 4 and the supporting heated plate 3. The bimetallic plates have such a structure and are fixed so that when heated from the heat-equalizing plate they bend and move away from the reference heated plate 3 a heat-equalizing plate 4 suspended on a loop 6, turning it about an axis. This can be realized, for example, as shown in the Figures: each bimetallic plate 13 is rigidly fixed at one end in a groove 14 made from the side of its edge opposite to the one on which the loops are fixed, that is, at the bottom of the heat-equalizing plate 4, and the other the free (loose) end - with the possibility of sliding contact with the heat-insulating gasket 15, mounted on a supporting heated plate. In this example, the bimetallic plate operates on the principle of a plate-like expansion spring. Any other acceptable form of the mechanism of rotation of the TEG around the horizontal axis is possible using bimetallic plates that change their shape when heated.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При растопке печи и начальной фазе горения топлива, температура стенок 1 печи не высока, пластины 3 и 4 сомкнуты, как это показано на Фиг.1. Форма биметаллических пластин 13 близка к плоской, их нижние концы находятся в пределах нижних частей пазов 14. Печь работает как обычный отопительный прибор, преобразующий энергию горения топлива в тепловую энергию.When the furnace is kindled and the initial phase of fuel combustion, the temperature of the walls of the furnace 1 is not high, the plates 3 and 4 are closed, as shown in Fig. 1. The shape of the bimetallic plates 13 is close to flat, their lower ends are within the lower parts of the grooves 14. The furnace operates as a conventional heating device that converts the energy of fuel combustion into thermal energy.

Тепловой поток проходит через стенку 1 печи, через сомкнутые пластины 3 и 4 и металлические теплопроводящие блоки 7 к термоэлектрическим генераторным модулям 5. Перепад температур между горячими спаями модулей 5 и их холодными спаями, установленными на радиаторе, приводит к генерированию термоэдс на выходах ТЭГ.Heat flow passes through the furnace wall 1, through closed plates 3 and 4 and metal heat-conducting blocks 7 to thermoelectric generator modules 5. The temperature difference between the hot junctions of modules 5 and their cold junctions mounted on the radiator leads to the generation of thermoelectric power at the TEG outputs.

При выходе на режим выработки электроэнергии, обеспечивающий работу вентиляторов 10, они включаются, что приводит к повышению интенсивности охлаждения, повышению разности температур между спаями, а, следовательно, к повышению напряжения на выходе ТЭГ. Кроме того, принудительный воздушный поток, создаваемый вентиляторами, повышает теплообмен воздушных масс в отапливаемом помещении.When entering the power generation mode that ensures the operation of the fans 10, 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. In addition, the forced air flow generated by the fans increases the heat transfer of the air masses in the heated room.

По мере повышения температуры в печи, а, следовательно, и температуры тепловыравнивающей пластины 4, жестко связанные с ней и имеющие хороший тепловой контакт биметаллические пластины 13 начинают изгибаться. Во избежание теплопередачи на биметаллические пластины 13 от опорной нагреваемой пластины 3, механический контакт биметаллических пластин 13 и опорной нагреваемой пластины 3 реализован через теплоизоляционную прокладку 15.As the temperature in the furnace increases, and, consequently, the temperature of the heat-equalizing plate 4, the bimetallic plates 13 that are rigidly connected with it and have good thermal contact begin to bend. In order to avoid heat transfer to the bimetallic plates 13 from the supporting heated plate 3, the mechanical contact of the bimetallic plates 13 and the heated supporting plate 3 is realized through a heat-insulating gasket 15.

При достижении на биметаллической пластине 13 определенной температуры, ее незакрепленный нижний конец начинает выходить из паза 14. Изгибаясь, как показано на Фиг.2, биметаллическая пластина 13, начинает отталкивать нижний конец пластины 4 от пластины 3. Пластина 4 вместе с закрепленными на ней термоэлектрическими генераторными модулями 5 поворачивается вокруг горизонтальной оси петли б. Чем выше температура тепловыравнивающей пластины 4 (нагрев печи), тем на больший угол она поворачивается, и тем больше становится воздушный зазор между пластинами 3 и 4. Увеличение теплового сопротивления снижает интенсивность нагрева тепловыравнивающей пластины 4. При уменьшении нагрева стенок печи тепловыравнивающая пластина 4 поворачивается в обратном направлении.When a certain temperature is reached on the bimetallic plate 13, its unsecured lower end begins to exit the groove 14. By bending, as shown in FIG. 2, the bimetallic plate 13 starts to push the lower end of the plate 4 away from the plate 3. The plate 4, together with the thermoelectric plates mounted on it generator modules 5 rotates around the horizontal axis of the loop b. The higher the temperature of the heat-equalizing plate 4 (heating the furnace), the greater the angle it rotates, and the greater the air gap between the plates 3 and 4. The increase in thermal resistance reduces the heating intensity of the heat-equalizing plate 4. When the heating of the walls of the furnace decreases, the heat-equalizing plate 4 rotates in reverse direction.

Реализованная таким образом термомеханическая отрицательная обратная связь позволяет поддерживать в заданных пределах температуру тепловыравнивающей пластины 4, а, следовательно, горячих спаев термоэлектрических генераторных модулей 5, обеспечивая защиту термоэлектрических генераторных модулей от перегрева и стабилизацию выходного напряжения. Однако заявленная конструкция при отдельных конкретных исполнениях позволяет обеспечивать другой результат - плавность регулировки выходного напряжения ТЭГ от температуры нагрева.The thermomechanical negative feedback implemented in this way allows maintaining the temperature of the heat-equalizing plate 4, and, therefore, the hot junctions of the thermoelectric generator modules 5, within the specified limits, protecting the thermoelectric generator modules from overheating and stabilizing the output voltage. However, the claimed design with individual specific versions allows you to provide another result - smooth adjustment of the output voltage of the TEG from the heating temperature.

В описанной в примере силовая нагрузка на биметаллические пластины 13 минимальна, т.к. основными несущими элементами являются петли 6. Биметаллические пластины 13 выполняют в основном регулирующую функцию, обеспечивая высокую чувствительность, надежность и долговременную стабильность управления.In the example described in the example, the power load on the bimetallic plates 13 is minimal, because the main supporting elements are loops 6. Bimetallic plates 13 perform mainly a regulatory function, providing high sensitivity, reliability and long-term stability of control.

Возможна реализация заявленного устройства, когда ТЭГ закреплен на шарнире (петлях), установленном на верхней нагреваемой панели печи или другого устройства, преобразующего энергию горения топлива в тепловую, например, на верхней панели отопительного котла. Для такой реализации полезной модели сохраняются все описанные выше конструктивные особенности ТЭГа и вытекающие из этого преимущества устройства в целом. Отличие заключается в том, что в этом случае биметаллические пластины выполняют не только функций регулирующего элемента, но и вместе с шарниром являются силовыми несущими элементами.It is possible to implement the claimed device when the TEG is mounted on a hinge (hinges) mounted on the upper heated panel of the furnace or other device that converts the energy of fuel combustion into heat, for example, on the upper panel of the heating boiler. For such an implementation of the utility model, all the design features of the TEG described above and the advantages of the device as a whole, are retained. The difference lies in the fact that in this case the bimetallic plates perform not only the functions of the regulating element, but together with the hinge they are power bearing elements.

Испытания опытных образцов с использованием бытовых дровяных печей показали следующие энергетические характеристики (для двух ТЭГов) - напряжение на выходе генератора 12 В, мощность 60 Вт. Это позволяет использовать устройство не только как отопительное оборудование, но и как источник питания электронных устройств, как зарядное устройство и т.д. Отопительное устройство просто в изготовлении и надежно в эксплуатации. Оно не требует применения оборудования для водяного охлаждения холодных спаев, как прототипе, поэтому габариты устройства минимально увеличены по сравнению с печью без дополнительного электрооснащения.Tests of prototypes using domestic wood-burning stoves showed the following energy characteristics (for two TEGs) - voltage at the output of the generator 12 V, power 60 W. This allows you to use the device not only as heating equipment, but also as a power source for electronic devices, as a charger, etc. The heating device is easy to manufacture and reliable in operation. It does not require the use of equipment for water cooling of cold junctions, as a prototype, so the dimensions of the device are minimally increased in comparison with the furnace without additional electrical equipment.

Claims (9)

1. Отопительное устройство, имеющее в своем составе устройство, преобразующее энергию горения топлива в тепловую, на наружной поверхности корпуса которого закреплен термоэлектрический генератор, включающий опорную нагреваемую пластину, на которой подвижно с применением биметаллических пластин закреплена тепловыравнивающая пластина с установленными на ней термоэлектрическими генераторными модулями, отличающееся тем, что тепловыравнивающая пластина закреплена на опорной нагреваемой пластине при помощи шарнира с горизонтальной поворотной осью, биметаллические пластины установлены между опорной нагреваемой пластиной и тепловыравнивающей пластиной с обеспечением возможности поворачивающего воздействия на тепловыравнивающую пластину биметаллических пластин при их нагревании, при этом холодные спаи термоэлектрических генераторных модулей установлены на радиаторе воздушного охлаждения.1. A heating device, comprising a device that converts the energy of combustion of fuel into heat, on the outer surface of the casing of which a thermoelectric generator is mounted, including a supporting heated plate, on which a heat-equalizing plate is mounted movably using bimetallic plates with thermoelectric generator modules installed on it, characterized in that the heat-equalizing plate is fixed to the supporting heated plate by means of a hinge with a horizontal -latitude axis, bimetal plates installed between the supporting plate and the heated plate secured teplovyravnivayuschey rotatable plate effects on teplovyravnivayuschuyu bimetallic plates when they are heated, the cold junctions of the thermoelectric generating modules are mounted on the air cooling radiator. 2. Отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрические генераторные модули установлены на тепловыравнивающей пластине через металлические теплопроводящие блоки и отделены друг от друга теплоизоляционным материалом.2. The heating device according to claim 1, characterized in that the thermoelectric generator modules are mounted on the heat-equalizing plate through metal heat-conducting blocks and are separated from each other by heat-insulating material. 3. Отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрический генератор снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор и питаемым электроэнергией, вырабатываемой термоэлектрическим генератором.3. The heating device according to claim 1, characterized in that the thermoelectric generator is equipped with a fan cooling said radiator and supplied with electricity generated by the thermoelectric generator. 4. Отопительное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что каждая биметаллическая пластина одним концом закреплена в пазу, выполненном в тепловыравнивающей пластине со стороны ее края, противоположного расположению упомянутого шарнира, а другим свободным концом - с обеспечением возможности скользящего контакта с теплоизоляционной прокладкой, закрепленной на опорной нагреваемой пластине.4. A heating device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each bimetallic plate is fixed at one end in a groove made in the heat-equalizing plate from the side of its edge opposite the location of the hinge, and the other free end - with the possibility of sliding contact with a heat-insulating gasket mounted on a heated support plate. 5. Отопительное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что термоэлектрический генератор закреплен на боковой стенке устройства, преобразующего энергию горения топлива в тепловую, при этом тепловыравнивающая пластина подвешена на шарнире, а каждая биметаллическая пластина одним концом закреплена в пазу, выполненном в нижней части тепловыравнивающей пластины, а другим свободным концом - с обеспечением возможности скользящего контакта с теплоизоляционной прокладкой, закрепленной на опорной нагреваемой пластине.5. A heating device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thermoelectric generator is mounted on the side wall of the device that converts the energy of fuel combustion into heat, while the heat-equalizing plate is suspended on a hinge, and each bimetal plate is fixed at one end in a groove, made in the lower part of the heat-equalizing plate, and the other free end - with the possibility of sliding contact with a heat-insulating gasket mounted on a supporting heated plate. 6. Термоэлектрический генератор, включающий опорную нагреваемую пластину, на которой подвижно с применением биметаллических пластин закреплена тепловыравнивающая пластина с установленными на ней термоэлектрическими генераторными модулями, отличающийся тем, что тепловыравнивающая пластина закреплена на опорной нагреваемой пластине при помощи шарнира с горизонтальной поворотной осью, биметаллические пластины установлены между опорной нагреваемой пластиной и тепловыравнивающей пластиной с обеспечением возможности поворачивающего воздействия на тепловыравнивающую пластину биметаллических пластин при их нагревании, при этом холодные спаи термоэлектрических генераторных модулей установлены на радиаторе воздушного охлаждения.6. A thermoelectric generator including a heated support plate, on which a heat-equalizing plate with thermoelectric generator modules mounted on it is movably mounted using bimetallic plates, characterized in that the heat-equalizing plate is fixed to the heated support plate using a hinge with a horizontal rotary axis, the bimetallic plates are installed between the heated support plate and the heat-leveling plate with the possibility of turning effects on teplovyravnivayuschuyu plate bimetallic plates when they are heated, the cold junctions of the thermoelectric generating modules are mounted on the air cooling radiator. 7. Термоэлектрический генератор по п.6, отличающийся тем, что термоэлектрические генераторные модули установлены на тепловыравнивающей пластине через металлические теплопроводящие блоки и отделены друг от друга теплоизоляционным материалом.7. The thermoelectric generator according to claim 6, characterized in that the thermoelectric generator modules are mounted on the heat-equalizing plate through metal heat-conducting blocks and are separated from each other by heat-insulating material. 8. Термоэлектрический генератор по п.6, отличающийся тем, что снабжен вентилятором, охлаждающим упомянутый радиатор и питаемым электроэнергией, вырабатываемой термоэлектрическим генератором.8. The thermoelectric generator according to claim 6, characterized in that it is equipped with a fan cooling said radiator and supplied with electric energy generated by the thermoelectric generator. 9. Термоэлектрический генератор по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что каждая биметаллическая пластина одним концом закреплена в пазу, выполненном в тепловыравнивающей пластине со стороны ее края, противоположного расположению упомянутого шарнира, а другим свободным концом - с обеспечением возможности скользящего контакта с теплоизоляционной прокладкой, закрепленной на опорной нагреваемой пластине.

9. Thermoelectric generator according to any one of claims 6 to 8, characterized in that each bimetallic plate is fixed at one end in a groove made in the heat-equalizing plate from the side of its edge opposite to the location of the hinge, and with the other free end to allow sliding contact with a heat-insulating gasket mounted on a heated support plate.