DD286012A5

DD286012A5 - Verfahren zur Kühlung und zur Elektroenergieerzeugung mittels Kreisprozeß von Elektronengas

Info

Publication number: DD286012A5
Authority: DD
Publication date: 1991-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kuehlung und Elektroenergieerzeugung. Sie ist ueberall dort anwendbar, wo ein Kuehleffekt erreicht werden soll, Waerme- und Strahlungsenergie zur Verfuegung steht und Elektroenergie als Wechselstrom benoetigt wird. Ziel der Erfindung ist die Senkung des Investitionsaufwandes und der Herstellung-, Bedienungs- und Wartungskosten durch eine einfache Bauelementeanordnung und durch einen hohen Wirkungsgrad bei der Kuehlung und bei der Elektroenergieerzeugung. Die Aufgabe der Erfindung, einen hohen Kuehleffekt bei gleichzeitig guenstigem Wirkungsgrad der Erzeugung eines technisch gut verwertbaren Wechselstromes wird dadurch geloest, indem die Waerme- und Strahlungsenergie eines aus Sender, Empfaenger und geometrisch definierten Raum bestehenden Systems durch Resonanzabstimmung im Elektronengaskreisprozess in elektrischen Wechselstrom umgeformt wird und dabei gleichzeitig das System abgekuehlt wird.

Description

Alle anderen bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfordern wegen des hohen apparatetechnischen Aufwandes, der teuren und zahlreichen Halbleiterbauelemente und infolge ihrer komplizierten Schaltungsanordnungen einen enormen Investitionsaufwand. Auch der Urrwvandlungswirkungsgrad ist infolge der geringen Thermospannungen bei diesen bekannten Verfahren kleiner als 70%. Einen weiteren Nachteil stellen die erforderlichen zwei Temperaturniveaus dar, wobei ein Temperaturniveau besonders hoch sein muß, um den Wirkungsgrad der Energieumwandlung stark anzuheben. Der Kühleffekt dieser bekannten Verfahren ist auch deshalb relativ gering, weil jeweils nur bestimmte Strahlungsspektren, wie beispielsweise sichtbare Strahlung oder Strahlung im Infrarotbereich, erfaßt und verwertet werden können.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, durch Verringerung wertvoller Halbleiterbauelemente und durch Verminderung des apparatetechnischen Aufwandes, die Investitionskosten der erfindungsgemäßen Kühl- und Elektroenergieerzeugungsanlagen zu senken und die Arbeitsproduktivität bei der Herstellung der neuen Anlagen durch einfache Bauelementeanordnung zu steigern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung und Elektroenergieerzeugungzu schaffen, mit deren Hilfe ein hoher Kühleffekt bei gleichzeitig günstigem Wirkungsgrad der Erzeugung eines technisch gut verwertbaren Wechselstromes erzielt werden kann, wobei in den zu kühlenden Räumen nur geringe Temperaturdifferenzen zwischen den Orten des Wärmeentzuges und der Wärmeabgabe herrschen sollen und dabei ein.weitgefächertes Strahlungsspektrum der anfallenden Wärmeenergie erfaßt und verwertet werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe des Verfahrens dadurch gelöst, indem eine in einem geometrisch definierten Raum an einer Wand angeordnete großflächige Sendeantenne hochfrequente Schwingungen als Erregerfrequenz abstrahlt. Das System wird auf Resonanz abgestimmt und die Wärme- und Strahlungsenergie auf die Sendefrequenz moduliert. Diese auf Sendeamplitude modulierte Wärme- und Strahlungsenergie wird von einer unterhalb der Sendeantenne angeordneten Empfangsantenne aufgenommen, auf die an einem Niederfrequenzgenerator abgestimmte Schwingung umgewandelt und als Elektroenergie durch an sich bekannte Niederfrequenzgeräte auf die Netzfrequenz überführt und einem Verbraucher zugeleitet. Dabei wird der Raum abgekühlt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist folgendermaßen aufgebaut: Auf der Oberfläche der Wand ist die Sendeantenne, bestehend aus einer Fläche, die vorzugsweise als Strahlungstapete oder als Anstrich aus einer Dispersion aus Wasser, Graphitpulver, Ruß und Bindemittel ausgeführt ist, angeordnet. In einem Abstand eines Wellenlängenvielfachen sind ein oberer Antennenbegrenzer und eine mittlere Antennenzuleitung, bestehend aus elektrisch gut leitenden dünnen Folien, waagerecht und parallel zueinander auf der Sendeantenne befestigt. Die mittlere Antennenzuleitung und ein unterer Antennenbegrenzer schließen eine Empfangsantenne ein. Die Enden des oberen Antennenbegrenzers, der Antennenzuleitung und des unteren Antennenbegrenzers sind mit Leiterverbindungen innerhalb der Wand verknüpft. Der obere Antennenbegrenzer ist mit einem Niederfrequenzgenerator verbunden, der an einer Spannungsquelle angeschlossen ist. Ein Kondensator trennt kapazitiv die Anlage zwischen Niederfrequenzgenerator und einem elektrischen Verbraucher, der mit der mittleren Antennenzuleitung und dem unteren Antennenbegrenzer verbunden ist. Mit dem Niederfrequenzgenerator wird eine hochfrequente Schwingung der Sendeantenne zugeführt. In der Sendeantenne, die auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung elektronische Halbleiterelemente darstellen und als geschlossene und/oder offene Schwingkreise wirken, erfolgt eine nochmalige Transformation der Frequenz in einem Bereich zwischen 10¹³ und 10¹⁵Hz. Diese Frequenz wird in den geometrisch definierten Raum abgestrahlt, wobei das System, bestehend aus Sendeantenne, Empfangsantenne und der Wärme- und Strahlungsenergie des geometrisch definierten Raumes, durch den Niederfrequenzgenerator auf Resonanz abgestimmt wird. Die Wärme- und Strahlungsenergie wird auf die Sendefrequenz moduliert. Diese auf Amplitude modulierte Wärme- und Strahlungsenergie wird von der Empfangsantenne aufgenommen, auf die durch den Niederfrequenzgenerator abgestimmte Schwingungen im Bereich von 1OkHz bis 10MHz umgewandelt, auf Netzfrequenz überführt und dem Verbraucher oder dem Netz zugeleitet.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens als eine Amplitudenmodulation der Wärme- und Strahlungsenergie

auf eine Trägerfrequenz, Fig. 2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beispiel 1

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren dargestellte Fig. 1 zeigt schematisch eine Amplitude a 12 und eine Wellenlänge 11 des Senders. Eine in einem geometrisch definierten Raum 1 an einer Wand 14 angeordnete großflächige Sendeantenne 5 strahlt hochfrequente Schwingungen im Bereich zwischen 10¹³ bis 10¹⁵Hz als Erregerfrequenz ab. Das System wird auf Resonanz abgestimmt und die Wärme- und Strahlungsenergie 10 auf die Sendefrequenz moduliert. Diese auf Sendeamplitude 9 modulierte Wärme- und Strahlungsenergie 10 wird von einer unterhalb der Sendeantenne 5 angeordneten Empfangsantenne 17 aufgenommen, auf die an einem Niederfrequenzgenerator 2 abgestimmte Schwingung im Bereich von 1OkHz bis 10MHz umgewandelt und als Wechselstrom durch an sich bekannte Niederfrequenzgeräte auf die Netzfrequenz überführt und einem Verbraucher 8 zugeleitet. Dabei wird der Raum 1 abgekühlt.

Beispiel 2

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist folgendermaßen aufgebaut und in Fig. 2 dargestellt: Auf der Oberfläche der Wand 14 ist die Sendeantenne 5, bestehend aus einer Fläche, die vorzugsweise als Strahlungstapete oder als Anstrich aus einer Dispersion aus Wasser, Graphitpulver, Bindemittel und Ruß ausgeführt ist, angeordnet. In einem Abstand χ eines Wellenlängenvielfachen 13 sind ein oberer Antennenbegrenzer 4 und eine mittlere Antennenzuleitung 15, bestehend aus elektrisch gut leitenden dünnen waagerecht und parallel zueinander auf der Sendeantenne 5 befestigt. Die mittlere Antennenzuleitung 15 und der untere Antennenbegrenzer 16 schließen eine Empfangsantenne 17 ein. Die Enden desjaberen Antennenbegrenzers 4, der Antennenzuleitung 15 und des unteren Antennenbegrenzers 16 sind mit Leiterverbindungen 6 innerhalb der Wand 14 verknüpft. Der obere Antennenbegrenzer 4 ist mit einem Niederfrequenzgenerator 2 verbunden, der an einer Spannungsquelle 3 angeschlossen ist. Ein Kondensator 7 trennt kapazitiv die Anlage zwischen Niederfrequenzgenerator 2 und einem elektrischen Verbraucher 8, der mit der Antennenzuleitung 15 und dem unteren Antennenbegrenzer 16 verbunden ist. Mit dem Niederfrequenzgenerator 2 werden hochfrequente Schwingungen im Bereich zwischen 1OkHz und 10MHz der Sendeantenne 5 zugeführt. In der Sendeantenne 5, die auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung elektrotechnische Halbleiterelemente darstellen und als geschlossene und/oder offene Schwingungskreise wirken, erfolgt eine nochmalige Transformation der Frequenz in einem Bereich szwischen 10¹³ bis 10¹⁸Hz. Eine Strahlung dieser Frequenz wird in den Raum 1 gesendet, wobei das System, bestehend aus Sendeantenne 5, Empfangsantenne 17 und der Wärme-und Strahlungsenergie des geometrisch definierten Raumes 1, durch den Niederfrequenzgenerator 2 auf Resonanz abgestimmt wird. Die Wärme- und Strahlungsenergie 10 wird auf die Sendefrequenz moduliert. Diese auf Amplitude 12 modulierte Wärme- und Strahlungsenergie 10 wird von der Empfangsantenne 17 aufgenommen, auf die mit dem Niederfrequenzgenerator 2 abgestimmten Schwingungen im Bereich von 1OkHz bis 10MHz umgewandelt, auf Netzfrequenz überführt und dem Verbraucher 8 oder dem örtlichen Stromnetz zugeleitet. Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden wertvolle Halbleitermaterialien sowie die bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen üblichen umfangreichen elektronischen Baugruppen und komplizierten Schaltungsanordnungen eingespart.

Infolge der einfachen Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Schaltung und wegen der geringen Anzahl von Baugruppen, wird die Arbeitsproduktivität beim Bau der Anlage gesteigert. In den zu kühlenden Räumen 1 sind nur geringe Temperaturdifferenzen zwischen den Orten des Wärmeentzuges und der Wärmeabgabe erforderlich und es wird ein weitgefächertes Strahlungsspektrum der Wärme- und Strahlungsenergie 10 erfaßt, wodurch ein nahezu 100%iger Umwandlungswirkungsgrad bei der Erzeugung eines technisch gut verwertbaren Wechselstromes sowie beim Kühlen erzielt wird. Diese einfach und kostengünstig zu realisierende Erfindung ist wartungsfrei und bietet sich beispielsweise überall dort an, wo bisher übliche Wärmepumpen, Sonnenkollektoren, elektrischen Strom erzeugende Solarzellen, Kühlschränke, Tiefkühltruhen- und -anlagen, Klima-Anlagen für Gebäude und Fahrzeuge und Kühlvorrichtungen der Industrie und Landwirtschaft eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete sind die Weltraumforschung, die Kernenergieerzeugung sowie die technischen Fachgebiete, in denen gleichzeitig gekühlt wird und/oder Elektroenergie durch Elektronengaskreisprozeß erzeugt werden kann.

Claims

Patentanspruch:

1. Verfahren zur Kühlung und Elektroenergieerzeugung unter Verwendung einer Sendeantenne, die als Strahlungsfläche ausgebildet ist und aus einer Dispersion aus Wasser, Graphitpulver, Ruß und Bindemittel besteht, wobei mit der Sendeantenne die offene und/oder geschlossene elektromagnetische Schwingkreise bildet, eine hochfrequente Strahlungsenergie in einem geometrisch definierten Raum mit Hilfe von Antennenbegrenzern, bestehend aus Metallfolienstreifen, ausgesendet wird und dieses System auf Resonanz abgestimmt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Sendeantenne (5) hochfrequente Schwingungen im Bereich von 10¹³ bis 10¹⁵Hz als Erregerfrequenz abstrahlt, das System, bestehend aus Sendeantenne (5), einer Empfangsantenne (17) und dem geometrisch definierten Raum (1), auf Resonanzabgestimmtwird, die Wärme- und Strahlungsenergie (10) auf die Senderamplitude (9) moduliert wird, wobei die Wärme- und Strahlungsenergie (10) von der Empfangsantenne (17) aufgenommen, als Wechselstrom auf eine Niederfrequenz umgewandelt und einem Verbraucher (8) oder mit HiIfe an sich bekannter Niederfrequenzgeräte, dem örtlichen Stromnetz zugeleitet wird und daß dem Raum (1), durch Aufmodulieren auf die Senderamplitude (9), die Wärme- und Strahlungsenergie (10) mittels Elektronengaskreisprozeß entzogen wird.
2. Vorrichtung zur Kühlung und Elektroenergieerzeugung mit einer an Wänden eines geometrisch definierten Raumes angeordneten Sendeantenne, bestehend aus einer Strahlungsfläche, aus einer Dispersion aus Wasser, Graphitpulver, Ruß und Bindemittel, die offene und/oder geschlossene elektromagnetische Schwingkreise bildet und mit Antennenbegrenzern aus Metallfolienstreifen überdelckt ist, die untereinander einen parallelen Abstand des Wellenlängenvielfachen der emittierten Strahlung aufweisen, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Strahlungsfläche, durch eine Antennenzuleitung (15) von der Sendeantenne (5) getrennt, eine Empfangsantenne (17) angeordnet ist, daß ein oberer Antennenbegrenzer (4) mit einem Niederfrequenzgenerator (2) verbunden ist, dem ein Kondensator (7) nachgeschaltet ist, wobei der elektrische Verbraucher (8), der wahlweise mit an sich bekannten Niederfrequenzgeräten auch am örtlichen Strorhnetz und/ oder an einer Batterie angeschlossen ist, mit dem Kondensator (7), dem unteren Antennenbegrenzer (16) und mit der Antennenzuleitung (15) über Leiterverbindungen (6) verknüpft ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung und Elektroenergieerzeugung und ist überall dort anwendbar, wo Wärme zur Verfügung steht und Elektroenergie benötigt wird oder mit geringem Energieaufwand ein hoher Kühleffekt erzielt werden soll, insbesondere in der Energietechnik, im Bauwesen, in der Kühl- und Klimatechnik sowie im Fahrzeugbau.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits Vorrichtungen zur Direktumwandlung von Wärmeenergie in Elektroenergie bekannt, bei denen Thermoelemente, Thermoionik-Dioden, Fotoelemente, Brennstoffzellen, Radionuklid-Batterien und Magneto-Hydro-Dynamische Wandler verwendet Werden (DE-AS 2427060). Aus dieser Patentschrift ist auch ein Mikrowellengenerator bekannt, mit dessen Hilfe ein Wirkungsgrad der Energieumwandlung erzielt werden kann, der größer als 50% ist. Es ist auch ein Wärmetransformator (DE-AS 2427991) bekannt, dessen Halbleiterschicht bei Erwärmung elektrisch leitend wird. Gemäß DE-OS 2750660 ist eine dielektrische Kühleinrichtung beschrieben, die nach einem Kreisprozeß mit zyklischer Polarisation und Depolarisation arbeitet. Entsprechend der US-PS 3648152 ist ein Wechselstrom-Energie-Konverter bekannt, bei dem das Zerhacken des Gleichstroms im Temperaturgradienten eines Thermogenerators erfolgt. Eine thermoelektrische Wärmepumpe wird von Heinrich, G.: Wärmepumpen für Industrie, Landwirtschaft und Gesellschaftsbau, VEB Verlag Technik, Berlin 1978, S.62 beschrieben. Der Effekt der thermoelektrischen Wärmepumpe beruht darauf, daß die freien Elektronen in den verschiedenen Leitwerkstoffen bei gleicher Temperatur unterschiedliche Energie besitzen. Als geeignetste Werkstoffe werden Legierungen aus Antimon, Wismut, Tellur und Selen mit anderen Metallen eingesetzt, wobei die Thermopaare mäanderförmig zu thermoelektrischen Batterien zusammengeschaltet werden. Aus der DD-PatentanmeJdung WP H05 B/230603/5 ist eine StrahJungsfJäcbe bekannt, die гит elektrischen Heizen von Räumen dient und aus einer Dispersioin aus Wasser, Graphitpulver, Ruß und Bindemittel besteht. Diese Strahlungsfläche ist mit zwei Metallfolienstreifen als Antennenbegrenzer überdeckt, mit deren Hilfe ein regelbares Strahlungsspektrum im Infrarotbereich ausgesendet werden kann. Durch Herstellen von Schwingkreisen mit Hilfe dieser Strahlungsfläche wird eine Infrarotstrahlung erzeugt und mit der emittierten Wärmestrahlung von Lebewesen eine Resonanz hergestellt. Diese Erfindung gestattet aber lediglich ein rationelles Heizen von Räumen unter Verwendung der Wärmestrahlung der Lebewesen.