WO2012134348A1 - Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе - Google Patents

Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе Download PDF

Info

Publication number
WO2012134348A1
WO2012134348A1 PCT/RU2012/000218 RU2012000218W WO2012134348A1 WO 2012134348 A1 WO2012134348 A1 WO 2012134348A1 RU 2012000218 W RU2012000218 W RU 2012000218W WO 2012134348 A1 WO2012134348 A1 WO 2012134348A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
thermoelectric
heat conductors
wedges
active elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2012/000218
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Юрий Феликсович ВЕРНИКОВСКИЙ
Сергей Николаевич СТРЕЛЕЦКИЙ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP12763827.8A priority Critical patent/EP2693502A4/en
Priority to JP2014502505A priority patent/JP2014514904A/ja
Priority to BR112013031269A priority patent/BR112013031269A2/pt
Publication of WO2012134348A1 publication Critical patent/WO2012134348A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • H10N10/81—Structural details of the junction
    • H10N10/813—Structural details of the junction the junction being separable, e.g. using a spring
    • 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
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • 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
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • THERMOELECTRIC CLUSTER METHOD OF ITS OPERATION, DEVICE FOR CONNECTING AN ACTIVE ELEMENT WITH A HEAT ELECTRIC WIRE IN IT, GENERATOR (OPTIONS)
  • the inventions relate to objects operating on two thermoelectric effects of the same nature - the effects of T.I. Seebeck and J. Peltier.
  • the purpose of the invention is the generation of electrical power and / or heat transfer in heating and refrigerating machines.
  • the heat flux in known devices is interrupted by a layer of insulator of considerable thickness (ceramic plates based on aluminum oxide or nitride with anisotropic thermal conductivity), the thermal conductivity of which is much less , the thermal conductivity of electricity conductors.
  • insulator of considerable thickness
  • the thermal conductivity of which is much less , the thermal conductivity of electricity conductors.
  • a thermal barrier arises on these insulator layers, which impedes the efficient transfer of heat through a thermoelectric semiconductor.
  • the specified insulator is in contact with adjacent surfaces also with a loss of thermal conductivity at these contacts.
  • thermoelectric cluster The technical result, which is achieved by the proposed method of operation of a thermoelectric cluster, is to increase its efficiency by transferring heat through a thermoelectric semiconductor, bypassing any significant thermal barriers. This means that on the path of the heat flux to (from) the thermoelectric (s) semiconductor (a) there are only electrically conductive materials that are good isotropic heat conductors.
  • thermoelectric cluster in which some heat conductors are coupled with a hot coolant, and other heat conductors - with a cold coolant, they directly influence the respective coolant on the heat conductors.
  • a soldered contact is a rigid mechanical connection that simultaneously provides the positioning of the branches, the electrothermal conductive contact of the tires with the branches, and the structural strength of the module as a whole.
  • temperature stresses arise, especially at the periphery of the module. This reduces the allowable working temperature difference, accelerates the aging process of the module (destruction and cracking of the branches) and limits the size of both the branches themselves and the module as a whole.
  • the technical result to which the device for connecting the active element with a heat conductor in a thermoelectric cluster is directed, consists in increasing the reliability of the connection by creating an electrothermal conductive contact using an electrically and thermally conductive non-hardening plastic mixture, or solder with a melting temperature below the working temperature, or foil ductile metal alloy.
  • thermoelectric module containing branches
  • thermoelectric cooling modules - crystals (branches) of bismuth telluride (Bi2Te3) of p- and p-types of conductivity with a metallized coating for thermoelectric cooling modules.
  • thermoelectric generator modules branches of bismuth telluride (Bi2Te3) of p- and p-types of conductivity for thermoelectric generator modules.
  • the geometric dimensions of the crystals are a cross section of 5 x 5 mm (see http://www.adv-engineering.ru/pro/telvism.html);
  • thermoelectric modules Small branches used in modern thermoelectric modules are obtained industrially by sawing washers obtained from ingots. At this, given the rectangular geometry of the branches and the considerable width of the saw, a significant proportion of thermoelectric material is in the waste.
  • thermoelectric module From an analysis of the design and technological features of the production of thermoelectric modules and their operating conditions, it follows that the branches are the “weakest” link in their design. This is indicated by studies of the structural properties of a thermoelectric material based on bismuth telluride (Bi2Te3), as well as the results of mechanical testing of branches for compression and tension. Studies have shown; that the samples have a high structural heterogeneity, manifested in differences in the thickness and length of grains. The indicated differences are observed between different regions of the sample plates. There is a difference in the crystallographic orientation of the grains, which can also be manifested in macro volumes, as well as the presence of fragmentation of grains and, possibly, pores between fragments. This, obviously, determines a significant scatter in the mechanical characteristics of semiconductor branches. The noted structural heterogeneity of the thermoelectric material and the dispersion of the mechanical characteristics of the branches negatively affect the stability and the level of physicomechanical properties of the branches and, therefore, the reliability of the thermoelectric module.
  • Bi2Te3
  • thermoelectric cluster is aimed at, is to increase its reliability and efficiency by enlarging the active elements up to the size of the washers, which eliminates the production stage of sawing washers into branches.
  • thermoelectric cluster containing active elements the latter are made with a size in the direction of the electric current of at least three times smaller than the size in the direction perpendicular to it.
  • Active elements can be interfaced with thermoelectric wires by an electrically and thermally conductive non-hardening plastic mixture, or solder with a melting temperature lower than the working temperature, or by a foil of a plastic metal alloy and covered by elastic positioning protective elements located in the recesses of the thermal conductors.
  • Heat conductors can be made in the form of wedges, elastically pressed along the row to the active elements located between them and fixed from movement in other directions by a fixing frame made of non-conductive material or electrically isolated from the heat conductors.
  • Known thermoelectric generator containing at least one thermoelectric module having a surface for receiving infrared radiation and cooled from the cold side by liquid (see http://www.qlobalte.com/pdf/teq 8550 manual.pdf).
  • thermoelectric generator containing a thermoelectric module having heat conductors with a surface for receiving infrared radiation and heat conductors cooled by a gas medium
  • thermoelectric module having a heat exchanger in contact with a liquid coolant circuit and a heat exchanger in contact with a gas medium (see http://www.eicsolutions.com/thermoelectric-air-conditioners.php) .
  • thermoelectric modules used in them All the shortcomings of the known generators and heat pumps described above are caused by the shortcomings of the thermoelectric modules used in them, made according to the classical scheme.
  • the technical result in the generator according to the first embodiment is achieved by the fact that in the generator containing at least one thermoelectric cluster having heat conductors with a surface for receiving infrared radiation and heat conductors cooled by a liquid, the heat conductors are arranged in at least one row and are made in the form of wedges between which active elements are placed, made with a size in the direction of the electric current less the size in the direction perpendicular to it, while the liquid-cooled wedges are hollow for the circulation of the cooling non-conductive liquid in them.
  • the liquid-cooled wedges can be coupled to a collector made of separate parts movably interconnected along a series of wedges.
  • the technical result in the generator according to the second embodiment is achieved by the fact that in the generator containing at least one thermoelectric cluster having heat conductors heated by a hot liquid and heat conductors cooled by a cold liquid, the heat conductors are arranged in at least one row and are made in the shape of hollow wedges for the circulation of the corresponding non-conductive liquids in them, while the active elements placed between the wedges are made with a size in the direction of the electric current smaller in the direction perpendicular to it.
  • Cavities of hot heat-conducting wires can be coupled to a collector for hot non-conductive fluid, and cavities of cold heat-conducting wires can be paired with a collector for cold non-conductive fluid, while the collectors are made of separate parts movably connected to each other along a number of wedges.
  • thermoelectric generator can be mounted in the housing and may further comprise a device for heating a hot non-conductive fluid, at least one radiator for cooling a cold non-conductive fluid, a pump for circulating cold non-conductive fluid, a pump for circulating hot non-conductive fluid, expansion tanks, at least , one fan, load connector, ammeter, voltmeter, heating indicator and overload indicator.
  • the technical result in the generator according to the third embodiment is achieved in that in the generator containing at least one thermoelectric cluster having heat conductors heated or cooled by a liquid heat carrier and heat conductors respectively cooled or heated by a gas medium, the heat conductors are made in the form of wedges between which placed active elements made with a size in the direction of the electric current less than the size in the direction perpendicular to it, while the wedges, to those that interact with the liquid coolant are hollow for circulating a non-electropropous fluid in them, and the wedges in contact with the gaseous medium are made with fins for interaction with the gaseous medium. Wedges in contact with the liquid coolant can be associated with a collector made of separate parts, movably connected to each other.
  • the technical result in the generator according to the fourth embodiment is achieved by the fact that in a generator containing a thermoelectric cluster having heat conductors with a receiving surface of infrared radiation and heat conductors cooled by a gaseous medium, the heat conductors are arranged coaxially with the infrared radiation source or are made in the form of wedges arranged around the circumference and between them placed active elements made with a size in the direction of the electric current less than the size in the perpendicular to it direction, while the internal heat conductors are configured to interact with an infrared radiation source, and the external heat conductors are made with fins for interaction with a gaseous medium.
  • thermoelectric generator can be mounted in a housing that delimits an annular channel between it and the external heat and electric wires, communicated in the upper part with the output channel of the combustion products of the infrared radiation source.
  • thermoelectric cluster having heat conductors, some of which are connected to the circuit of one coolant, and the other to the circuit of another coolant, the heat conductors are located at least in one row and made in the form of hollow wedges for the circulation of the corresponding non-conductive liquids in them, while the active elements placed between the wedges are made with a dimension in the direction SRI electric current smaller than the size in the perpendicular direction.
  • the cavity of the wedges can be interfaced with the corresponding collectors, one of which is connected to one circuit, and the other to the other circuit, while the collectors are made of separate parts, movably interconnected along a series of wedges.
  • thermoelectric cluster having heat conductors in contact with the liquid coolant circuit and heat conductors in contact with the gas medium
  • the heat conductors are made in the form of wedges between which placed active elements made with a size in the direction of the electric current less than the size in the direction perpendicular to it, while the wedges in contact with the liquid coolant, made hollow for circulation of non-electroproponic fluid in them, and wedges in contact with the gaseous medium are made with ribbing for interaction with the gaseous medium.
  • Wedges in contact with the liquid coolant can be associated with a collector made of separate parts, movably connected to each other.
  • the active elements can be interfaced with heat and electric conductors of an electrically and thermally conductive non-hardening plastic mixture, or solder with a melting temperature below the working temperature, or a plastic metal alloy foil, and are covered by elastic positioning protective elements located in recesses of heat conduits.
  • the heat conductors can be elastically pressed along the row to the active elements located between them and fixed from movement in other directions by a fixing frame made of non-conductive material or electrically isolated from the heat conductors.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a thermoelectric cluster
  • FIG. 2 general view of a thermoelectric cluster
  • FIG. 3 - shows the coaxial execution of the cluster
  • FIG. 5 shows a thermoelectric block of clusters from the side of infrared heating
  • FIG. 6 shows a thermoelectric block of clusters on the collector side
  • FIG. 7 holding frame of a cluster block
  • FIG. 8 shows flows of a cooling non-conductive fluid in a cluster block
  • FIG. 9 - a generator cluster according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a block of generator clusters according to the second embodiment, side view
  • FIG. 10 is a block of generator clusters according to the second embodiment, side view
  • FIG. 12 shows the flows of a heating non-conductive fluid in a cluster block
  • FIG. 13 shows flows of a cooling non-conductive fluid in a cluster block
  • in FIG. 15 is a block of generator clusters according to the third embodiment, side view
  • in FIG. 16 is a longitudinal section through a block of generator clusters according to the third embodiment
  • FIG. 18 is a block of generator clusters according to the fourth embodiment, side view
  • FIG. 19 is a longitudinal section through a generator according to a fourth embodiment
  • in FIG. 12 shows the flows of a heating non-conductive fluid in a cluster block
  • in FIG. 13 shows flows of a cooling non-conductive fluid in a cluster block
  • in FIG. 15 is a block of generator clusters according to the third embodiment, side view
  • in FIG. 16 is
  • FIG. 21 is a block of heat pump clusters according to the first embodiment, side view; in FIG. 22 - holding frame of the cluster block of the heat pump according to the first embodiment; on FIG. 23 - flows of a heated non-conductive fluid in a cluster block; in FIG. 24 - flows of cooling non-conductive fluid in the cluster block; in FIG. 25 - cluster heat pump according to the second embodiment; in FIG. 26 is a block block of heat pump clusters according to the second embodiment, side view; in FIG. 27 is a longitudinal sectional view of a cluster block of a heat pump according to a second embodiment.
  • thermoelectric cluster All the solutions described above are based on a holistic assembly, which is hereinafter referred to as the thermoelectric cluster.
  • thermoelectric module widely released by modern industry and a thermoelectric cluster functionally and in terms of the physical principles of operation on which their work is based have much in common.
  • thermoelectric cluster is associated with significant differences between the cluster and the module, namely:
  • thermoelectric cluster active elements 1 (AE), which can be made in the form of washers, are equipped with p- and p-type conductivity in pairs. Such kits are called pairs.
  • AE 1 alternately, alternating p-type and p-type conductivity, are elasticly clamped along the guides 2 of the holding frame 3 between the heat conductors 4, 5 (TEC) using an elastic element 6 (Fig. 1, 2).
  • TECs 4, 5 are fixed from moving in other directions by guides 2 made of non-conductive material or electrically isolated from the heat conductors 4, 5 by means of insulators 7.
  • TECs 4, 5 are also alternated - one 4 that receive heat and transmit it to AE 1, the other 5 - receive heat from AE 1 and give it further.
  • TECs 4, 5 directly interact with non-conductive coolants.
  • the heat carriers can be infrared (thermal) radiation, non-conductive liquids and vapor-gas media.
  • the thermoelectric sliding contact 8 between AE 1 and TECs 4, 5 is realized through an electro- and heat-conducting non-hardening plastic mixture, or solder with a melting point below operating temperature, or foil of a plastic metal alloy.
  • the task of positioning the AE 1 and protecting them from external conditions is solved by using a positioning protective elastic element 9.
  • the number of pairs of AE 1 p- and p-type conductivity in the cluster can be any.
  • a cluster is a combination of pairs of AE 1 and TECs 4, 5, elastically clamped along the guides 2.
  • the extreme TECs 10 are structurally somewhat different from the others. The difference is due to three reasons. Firstly, they have only one contact surface. Secondly, they are equipped with an element of electrical connection 11 in a high current circuit. Thirdly, equipped with a persistent insulator 12.
  • the maximum number of AE 1 pairs in a cluster can be limited only by common sense considerations when designing specific devices.
  • the shape of the guides 2 of the holding frame 3 is also determined by expediency in the design, i.e. can be straight, curved up to a closed ring (Fig. 3), or spiral.
  • thermoelectric cluster consisting of 6 pairs of AE 1 is used (Fig. 4).
  • the receiving TECs 4 are made of solid bronze casting method using investment casting followed by machining of the contact surfaces. All receiving TECs 4 have blackened surfaces for receiving infrared radiation. Structurally, the receiving TECs 4 are made in such a way as, firstly, to exclude electrical contact between adjacent TECs 4 and, secondly, to ensure continuous closure of the infrared radiation reception area (Fig. 4).
  • All giving TEPs 5 are also made of bronze by investment casting followed by mechanical processing of contact surfaces. Moreover, they are made hollow for the circulation in them of a cooling non-conductive fluid. To form a channel for the fluid duct, each TEC 5 giving out is supplemented with a collector segment 13 made of non-conductive material. The segments of the collector 13 are interconnected movably in a common block for the entire cluster. The extreme segments of the collector 14 are electrically conductive and equipped with an element of electrical connection 11 in a high current circuit.
  • the active elements 1 are made in the form of washers with a diameter of 23 mm and a thickness of 55 mm from telluride dependence obtained by powder metallurgy and have a 2-layer coating on the contact surfaces: nickel 20 microns thick and 5 microns thick gold.
  • a Rose alloy with a melting point of 90 degrees Celsius was used.
  • the positioning protective element 9 is made in the form of a silicone ring with an inner diameter in the free state of 22 mm with a circular cross section with a diameter of 3.2 mm and placed in recesses in TEPs 4, 5. This solution provides both fixation and reliable protection of the active elements 1 from exposure the environment.
  • the elastic preload of the TECs 4, 5 to the AE 1 is carried out using an elastic element 6, consisting of six springs with a total pressing force of 120 kgf.
  • the extreme TECs 10 are structurally somewhat different from the others. The difference is due to two reasons. Firstly, they have only one contact surface. Secondly, equipped with a persistent insulator 12.
  • the clusters When assembling, the clusters are connected into a serial electric circuit by conductive jumpers 15 and are oriented in such a way that the directions of the electric current in neighboring clusters are mutually opposite (Fig. 6).
  • the guides 2 of all clusters are rectilinear, made of stainless steel and combined into a common holding frame 3.
  • Each TEC 4, 5 is isolated from the guides 2 using a ceramic insulator 7 (Fig. 7).
  • the source of infrared radiation is an infrared burner, which gives an orange glow to the emitting ceramic surface at a radiation temperature of 900–950 degrees Celsius, with a power of 3 kW and dimensions of a flat emitting surface of 220x140 mm, operating on a low pressure propane-butane mixture.
  • the temperature of the receiving TEC 4 reaches 300 degrees Celsius.
  • the temperature of the giving TEC 5 reaches 80 degrees Celsius.
  • arrows 16 show the flows of cooling non-conductive liquid in clusters.
  • Arrows 17 show the flows of cooling non-conductive fluid in groups of unifying collectors 18 connected movably to each other in three.
  • the cooling of the non-conductive fluid heated by the returning TECs 5 is carried out by discharge into the atmosphere through two radiators with forced blowing by two fans.
  • the fluid is circulated using an electric pump.
  • the device additionally has a housing, an expansion tank, a load connector, an ammeter, a voltmeter, a heating indicator and an overload indicator.
  • thermoelectric cluster consisting of 6 pairs of active elements 1 (Fig. 9).
  • the receiving TECs 4 are made of bronze by investment casting followed by machining of the contact surfaces. All receiving TECs 4 are hollow for the circulation of a heating non-conductive fluid in them. To form a channel for the fluid duct, each receiving TEC 4 is supplemented by a collector segment 13 made of a non-conductive material that retains structural strength at the working temperature of a heating fluid, such as ceramic. The segments of the collector 13 are interconnected movably in a common block for the entire cluster.
  • All giving TEPs 5 are also made of bronze by investment casting followed by mechanical processing of contact surfaces. Moreover, they are made hollow for the circulation in them of a cooling non-conductive fluid. To form a channel for the fluid duct, each TEC 5 giving out is supplemented with a collector segment 13 made of non-conductive material. The segments of the collector 13 are interconnected movably in a common block for the entire cluster. The extreme segments of the collector 14 are electrically conductive and equipped with an element of electrical connection 11 in a high current circuit.
  • Active elements 1 are made in the form of washers with a diameter of 23 mm and a thickness of 55 mm from bismuth telluride obtained by powder metallurgy and have a 2-layer coating on the contact surfaces: nickel 20 microns thick and 5 microns thick gold.
  • the positioning protective element 9 is made in the form of a silicone ring with an inner diameter in the free state of 22 mm with a circular cross section with a diameter of 3.2 mm and placed in recesses in TEPs 4, 5. This solution provides both fixation and reliable protection of the active elements 1 from exposure the environment.
  • the elastic preload of the TECs 4, 5 to the AE 1 is carried out using an elastic element 6, consisting of six springs with a total pressing force of 120 kgf.
  • the extreme TECs 10 are structurally somewhat different from the others. The difference is due to two reasons. Firstly, they have only one contact surface. Secondly, equipped with stubborn insulator 12.
  • the apparatus is made of six identical clusters located next to each other so that the hot side of all clusters is oriented in one direction, and the cold side in the opposite direction (Fig. 10).
  • the clusters during assembly are connected in series to the electrical conductive bridges 15 and are oriented in such a way that the directions of the electric current in neighboring clusters are mutually opposite.
  • the guides 2 of all clusters are rectilinear, made of stainless steel and combined into a common holding frame 3.
  • Each TEC 4, 5 is isolated from the guides 2 using a ceramic insulator 7 (Fig. 11).
  • a non-conductive heating fluid receives heat in a heat exchanger from any heat source.
  • a heat source for example, a wood stove, an exhaust system of an internal combustion engine, energy turbines, geothermal, solar sources, etc.
  • the temperature of the receiving TEC 4 reaches 300 degrees Celsius.
  • the temperature of the giving TEC 5 reaches 80 degrees Celsius.
  • arrows 16 show the flows of a heating non-conductive liquid in clusters.
  • Arrows 17 show the flows of a heating non-conductive fluid in groups of unifying collectors 18 connected movably to each other in three.
  • arrows 16 show the flows of cooling non-conductive fluid in clusters.
  • Arrows 17 show the flows of cooling non-conductive fluid in groups of unifying collectors 8, connected movably to each other in three.
  • the cooling of the non-conductive fluid heated by the returning TECs 5 is carried out by discharge into the atmosphere through two radiators with forced blowing by two fans.
  • the circulation of both liquids, heating and cooling, is carried out using electric pumps.
  • the device additionally has a housing, expansion tanks, load connector, ammeter, voltmeter, heating indicator and overload indicator.
  • thermoelectric cluster consisting of 15 pairs of active elements 1 and mounted on two guides 2 having the shape of a circular closed ring (Fig. 14).
  • the receiving TECs 4 are made of bronze by investment casting followed by machining of the contact surfaces. All receiving TECs 4 are hollow for circulating a heating non-conductive fluid in them. To form a channel for the fluid duct, each receiving TEC 4 is supplemented by a collector segment 13 made of a non-conductive material that retains structural strength at the working temperature of a heating fluid, such as ceramic.
  • All giving TEPs 5 are also made of bronze by investment casting followed by mechanical processing of contact surfaces. Moreover, they are made with a developed heat exchange surface with a vapor-gas medium.
  • the extreme giving TECs 10 are equipped with an element of electrical connection 11 in a high current circuit and are equipped with a persistent insulator 12.
  • the elastic compression of the TECs 4, 5 to the AE 1 is carried out using an elastic element 6, consisting of a single spring with a pressing force of 100 kgf (Fig. 14).
  • Each TEC 4, 5 is isolated from the guides 2 using a ceramic insulator
  • Active elements 1 are made in the form of washers with a diameter of 23 mm and a thickness of 55 mm from bismuth telluride obtained by powder metallurgy and have a 2-layer coating on the contact surfaces: nickel 20 microns thick and 5 microns thick gold.
  • the positioning protective element 9 is made in the form of a silicone ring with an inner diameter in the free state of 22 mm with a circular cross section with a diameter of 3.2 mm and placed in recesses in TEPs 4, 5. This solution provides both fixation and reliable protection of the active elements 1 from exposure the environment.
  • the device is made of six identical clusters located one above the other along a common axis.
  • the guides 2 of all clusters are made of stainless steel and are fixed with a common retaining frame 3.
  • Clusters during assembly are connected to the serial electrical circuit by conductive jumpers 15 (Fig. 15).
  • arrows 16 show the flows of non-conductive fluid in clusters.
  • Arrows 17 show the flows of non-conductive fluid in groups of unifying collectors 18.
  • the apparatus is designed in such a way that the direction of the heat flux can be reversed without losing the functionality of the device, i.e. receiving and giving TEPs 4, 5 will change roles. In this case, the polarity of the generated voltage will change to the opposite.
  • the device additionally has a housing, an expansion tank, a load connector, an ammeter, a voltmeter, a heating indicator and an overload indicator.
  • thermoelectric cluster consisting of 15 pairs of active elements 1 and mounted on two guides 2 having the shape of a circular closed ring (Fig. 17).
  • the receiving TECs 4 are made of solid bronze casting method using investment casting followed by machining of the contact surfaces. All receiving TECs 4 have blackened surfaces for receiving infrared radiation. Structurally, the receiving TECs 4 are made in such a way that, firstly, to exclude electrical contact between adjacent TECs 4 and, secondly, to ensure continuous closure of the area of reception of infrared radiation.
  • All giving TEPs 5 are also made of bronze by investment casting followed by mechanical processing of contact surfaces. Moreover, they are made with a developed heat exchange surface with a vapor-gas medium (atmospheric air).
  • the extreme giving TECs 10 are equipped with an element of electrical connection 11 in a high current circuit and are equipped with a persistent insulator 12.
  • the elastic compression of the TECs 4, 5 to the AE 1 is carried out using an elastic element 6, consisting (here) of one spring with a pressing force of 100 kgf.
  • Each TEC 4, 5 is isolated from the guides 2 using a ceramic insulator
  • the active elements 1 are made in the form of washers with a diameter of 23 mm and a thickness of 1.55 mm from bismuth telluride by powder metallurgy and have a 2-layer coating on the contact surfaces: nickel 20 microns thick and 5 microns thick gold.
  • the positioning protective element 9 is made in the form of a silicone ring with an inner diameter in the free state of 22 mm with a circular cross section with a diameter of 3.2 mm and placed in recesses in TEPs 4, 5. This solution provides both fixation and reliable protection of the active elements 1 from exposure the environment.
  • the apparatus is made of six identical clusters located one above the other and forming a single cylindrical surface for receiving infrared radiation inside itself (Fig. 18).
  • the clusters When assembling, the clusters are connected in series with the conductive jumpers 15.
  • the guides of 2 adjacent clusters are combined into one common part.
  • the guides 2 of all clusters are made of stainless steel and combined by a common retaining frame 3.
  • the source of infrared radiation is an infrared finger burner, which gives an orange glow to the radiating surface in the form of a conical cylinder at a radiation temperature of 900-950 degrees Celsius, with a power of 5 kW and a height of the radiating surface of 300 mm, operating on a low-pressure propane-butane mixture.
  • the axis of the burner coincides with the axis of all clusters.
  • the temperature of the receiving TEC 4 reaches 300 degrees Celsius.
  • the temperature of the issuing TEC 5 reaches 100 degrees Celsius.
  • the apparatus is mounted in a housing that delimits an annular channel 19 between it and the giving TECs 5, communicated in the upper part with the channel 20 for the exit of combustion products from the IR burner.
  • the air in the channel 19 is drawn into the self-exhaust of the channel 20.
  • the cooling of the heated delivery TECs 5 is carried out by discharging heat into the atmosphere through the developed surface of the fins with forced airflow caused by the draft of the chimney 21 (Fig. 19).
  • the guides of 2 adjacent clusters are combined into one common part.
  • the device additionally has a load connector, ammeter, voltmeter, heating indicator and overload indicator.
  • thermoelectric cluster consisting of 6 pairs of active elements 1 (Fig. 20) is used as the basis for the design of the heat pump according to the first embodiment.
  • the receiving TECs 4 are made of bronze by investment casting followed by machining of the contact surfaces. All receiving TECs 4 are hollow for the circulation of a cooled non-conductive fluid in them. To form the channel of the fluid duct, each receiving TEC 4 is supplemented by a collector segment 13 made of non-conductive material. The collector segments 13 are interconnected movably in a block common to the entire cluster.
  • All giving TEPs 5 are also made of bronze by investment casting followed by mechanical processing of contact surfaces. Moreover, they are made hollow for. circulation of a heated non-conductive fluid in them. To form a channel for the fluid duct, each TEC 5 giving out is supplemented with a collector segment 13 made of non-conductive material. The segments of the collector 13 are interconnected movably in a common block for the entire cluster. The extreme segments of the collector 14 are electrically conductive and are provided with an element of electrical connection 11 in a high current circuit.
  • the extreme TECs 10 are structurally somewhat different from the others. The difference is due to two reasons. Firstly, they have only one contact surface. Secondly, equipped with a persistent insulator 12.
  • the receiving TEC 4 and the giving TEC 5 change roles. Those. the direction of heat transfer is reversed.
  • the active elements 1 are made in the form of washers with a diameter of 23 mm and a thickness of 1.55 mm from bismuth telluride by powder metallurgy and have a 2-layer coating on the contact surfaces: nickel 20 microns thick and 5 microns thick gold.
  • the positioning protective element 9 is made in the form of a silicone ring with an inner diameter in the free state of 22 mm with a circular cross section with a diameter of 3.2 mm and placed in recesses in TEPs 4, 5. This solution provides both fixation and reliable protection of the active elements 1 from exposure the environment.
  • the elastic preload of the TECs 4, 5 to the AE 1 is carried out using an elastic element 6, consisting of six springs with a total pressing force of 120 kgf.
  • the apparatus is made of six identical clusters located next to each other so that the hot side of all clusters is oriented in one direction, and the cold side in the opposite direction (Fig. 21).
  • the clusters during assembly are connected in series to the electrical conductive bridges 15 and are oriented in such a way that the directions of the electric current in neighboring clusters are mutually opposite.
  • the guides 2 of all clusters are rectilinear, made of stainless steel and combined into a common holding frame 3.
  • Each TEC 4, 5 is isolated from the guides 2 using a ceramic insulator 7 (Fig. 22).
  • arrows 16 show the flows of a heated non-conductive fluid in clusters.
  • Arrows 17 show the flows of a heated non-conductive fluid in groups of unifying collectors 18 connected movably to each other in three.
  • arrows 16 show the flows of cooled non-conductive fluid in clusters.
  • Arrows 17 show the flows of a cooled non-conductive fluid in groups of unifying collectors 18 connected movably to each other in three.
  • the heated non-conductive fluid is cooled by discharging into the atmosphere through two radiators with forced blowing by two fans.
  • the cooled non-conductive fluid is heated by removing heat from the cooled closed volume through a heat exchanger.
  • targeted cooling of a closed volume occurs. If it is necessary to heat this confined space, the polarity on the electrical terminals is reversed.
  • the device additionally has a housing, expansion tanks, a system for monitoring and regulating the performance and direction of operation of the heat pump.
  • the device is a device for thermal stabilization of a closed thermally insulated volume, under conditions of variable heat generation from equipment installed inside the closed volume and variable temperature conditions outside.
  • thermoelectric cluster consisting of 15 pairs of active elements 1 and mounted on two guides 2 having the shape of a circular ring is used as the basis for the design of the heat pump according to the second embodiment (Fig. 25).
  • the receiving TECs 4 are made of bronze by investment casting followed by machining of the contact surfaces. All receiving TECs 4 are hollow for the circulation of a cooled non-conductive fluid in them. To form the channel of the fluid duct, each receiving TEC 4 is supplemented by a collector segment 13 made of non-conductive material.
  • TEPs 5 are also made of bronze by investment casting followed by mechanical processing of contact surfaces. Moreover, they are made with a developed heat exchange surface with a vapor-gas medium. Last TEPs 10 are equipped with an element of electrical connection 11 in a high current circuit and are equipped with a persistent insulator 12.
  • the elastic preload of the TECs 4, 5 to the AE 1 is carried out using an elastic element 6, consisting of one spring with a pressing force of 100 kgf.
  • the receiving TEC 4 and the giving TEC 5 change roles. Those. the direction of heat transfer is reversed.
  • the active elements 1 are made in the form of washers with a diameter of 23 mm and a thickness of 1.55 mm from bismuth telluride by powder metallurgy and have a 2-layer coating on the contact surfaces: nickel 20 microns thick and 5 microns thick gold.
  • the positioning protective element 9 is made in the form of a silicone ring with an inner diameter in the free state of 22 mm with a circular cross section with a diameter of 3.2 mm and placed in recesses in TEPs 4, 5. This solution provides both fixation and reliable protection of the active elements 1 from exposure the environment.
  • the device is made of six identical clusters located one above the other along a common axis. Clusters during assembly are connected to the serial electrical circuit by conductive jumpers 15 (Fig. 26).
  • arrows 16 show the flows of non-conductive fluid in the clusters.
  • Arrows 17 show the flows of non-conductive fluid in groups of unifying collectors 18.
  • the fluid is circulated using an electric pump.
  • the device additionally has a housing, an expansion tank and a system for monitoring and regulating the performance and direction of the heat pump.

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

Назначение изобретений - это выработка электрической мощности и/или перекачка тепла в нагревательных и холодильных машинах. В основу всех вариантов генератора и теплового насоса положен способ работы термоэлектрического кластера, по которому осуществляют непосредственное воздействие соответствующего теплоносителя на соответствующие теплоэлектропроводы. Во всех аппаратах использовано устройство соединения активного элемента 1 с теплоэлектропроводами 4 и 5, содержащее электро- и тепло- проводящую нетвердеющую пластичную смесь, или припой с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгу пластичного металлического сплава, при этом теплоэлектропровод и активный элемент упруго поджаты друг к другу. Образованный термоэлектрический кластер содержит активные элементы 1, выполненные с размером в направлении электрического тока не менее чем в три раза меньше размера в перпендикулярном ему направлении.

Description

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЛАСТЕР, СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ, УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ В НЕМ АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА С ТЕПЛОЭЛЕКТРОПРОВОДОМ, ГЕНЕРАТОР (ВАРИАНТЫ)
И ТЕПЛОВОЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ) НА ЕГО ОСНОВЕ
Изобретения относятся к объектам, работающим на двух термоэлектрических эффектах одной природы - эффектах Т. И. Зеебека и Ж. Пельтье. Таким образом, назначение изобретений - это выработка электрической мощности и/или перекачка тепла в нагревательных и холодильных машинах.
Известен способ работы термоэлектрического модуля, по которому термопары, состоящие из двух разнородных элементов с р- и п- типом проводимости соединены между собой при помощи коммутационных пластин из меди и заключены между двух плоских керамических пластин на основе оксида или нитрида алюминия, через которые с одной стороны подводится, а с другой отводится тепло (см. http://www.krvotherm.ru/ru/index. p tml?tid=23, http://www.adv-enqineering.ru/pro/ohmodul.html).
Тепловой поток в известных устройствах прерывается слоем изолятора значительной толщины (керамические пластины на основе оксида или нитрида алюминия с анизотропной теплопроводностью), теплопроводность которого существенно меньше , теплопроводности проводников электричества. Таким образом, возникает тепловой барьер на этих слоях изоляторах, препятствующий эффективной передаче тепла через термоэлектрический полупроводник. Более того, указанный изолятор контактирует с прилегающими поверхностями также с потерей теплопроводности на этих контактах.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ работы термоэлектрического кластера, заключается в повышении его эффективности за счет передачи тепла через термоэлектрический полупроводник, минуя какие-либо существенные тепловые барьеры. Это означает, что на пути теплового потока к(от) термоэлектрическому(кого) полупроводнику(а) встречаются только электропроводные материалы, которые являются хорошими изотропными проводниками тепла.
Указанный результат достигается тем, что в способе работы термоэлектрического кластера, по которому одни теплоэлектропроводы сопрягают с горячим теплоносителем, а другие теплоэлектропроводы - с холодным теплоносителем, осуществляют непосредственное воздействие соответствующего теплоносителя на теплоэлектропроводы.
Известно устройство соединения ветви с шиной в термоэлектрическом модуле за счет пайки с использованием слабоактивных канифольных флюсов, с минимальной концентрацией ионных компонентов для , увеличения коррозионной стойкости модулей (см. http://sctbnord. com/article. php?id=191&rus=1).
Паяный контакт является жестким механическим соединением, обеспечивающим одновременно позиционирование ветвей, электротеплопроводный контакт шин с ветвями, и конструкционную прочность модуля в целом. В условиях, когда современные паяные модули работают при значительной разнице температур между их рабочими поверхностями, особенно в условиях циклических применений, возникают температурные напряжения, особенно на периферии модуля. Это уменьшает допустимую рабочую разницу температур, ускоряет процесс старения модуля (разрушение и растрескивание ветвей) и ограничивает размеры как самих ветвей так и модуля в целом.
Технический результат, на достижение которого направлено устройство соединения активного элемента с теплоэлектропроводом в термоэлектрическом кластере, заключается в повышении надежности соединения за счет создания электротеплопроводного контакта с использованием электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смеси, или припоя с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольги пластичного металлического сплава. ' - ·
Известен термоэлектрический модуль, содержащий ветви:
- кристаллы (ветви) из теллурида висмута (Bi2Te3) р- и п- типов. Геометрические размеры кристаллов: поперечное сечение от 0,35x0,35мм до 2,4x2,4мм, высота 0,3-Н5мм (см. http://www.crystalltherni.com/downloads/Proclucts_Catalogue_ru_2010.pclf)
- кристаллы (ветви) из теллурида висмута (Bi2Te3) р- и п- типов проводимости с металлизированным покрытием для термоэлектических охлаждающих модулей. Геометрические размеры (длина, ширина и высота) - 1.4x1.4x1.6мм (см. http://www.adv- engineering.ru/pro/telvism.html);
- кристаллы (ветви) из теллурида висмута (Bi2Te3) р- и п- типов проводимости для термоэлектрических генераторных модулей. Геометрические размеры кристаллов поперечное сечение 5 х 5мм (см. http://www.adv-engineering.ru/pro/telvism.html);
- кристаллы (ветви) из теллурида висмута (Bi2Te3) р-и п-типов . Геометрические размеры кристаллов: поперечное сечение от 0,8x0, 8мм до 2,5x2,5мм (см. http://sctbnord. com/article. php?id=191 &rus=1).
Небольшие ветви, используемые в современных термоэлектрических модулях, получаются промышленным способом путем распиливания шайб, полученных из слитков. При этом, учитывая прямоугольную геометрию ветвей и значительную ширину пила, заметная доля термоэлектрического материала оказывается в отходах.
Из анализа конструкторско-технологических особенностей производства термоэлектрических модулей и условий их эксплуатации следует, что наиболее «слабым» звеном в их конструкции являются ветви. На это указывают исследования структурных свойств термоэлектрического материала на основе теллурида висмута (Bi2Te3), а также результаты механических испытаний ветвей на сжатие и растяжение. Проведенные исследования показали; что образцы имеют высокую структурную неоднородность, проявляющуюся в различиях по толщине и длине зёрен. Указанные различия наблюдаются и между различными областями пластин образцов. Имеет место различие в кристаллографической ориентировке зёрен, что может проявляться и в макрообъёмах, а также наличие фрагментации зёрен и, возможно, пор между фрагментами. Это, очевидно, и определяет значительный разброс механических характеристик полупроводниковых ветвей. Отмеченная структурная неоднородность термоэлектрического материала и разброс механических характеристик ветвей оказывают негативное влияние на стабильность и уровень физико-механических свойств ветвей и, следовательно, на надёжность термоэлектрического модуля.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый термоэлектрический кластер, заключается в повышении его надежности и эффективности за счет укрупнения активных элементов вплоть до размеров шайб, что позволяет отказаться от производственного этапа распиливания шайб на ветви.
Указанный технический результат достигается тем, что в термоэлектрическом кластере, содержащем активные элементы, последние выполнены с размером в направлении электрического тока не менее чем в три раза меньше размера в перпендикулярном ему направлении.
Активные элементы могут быть сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
Теплоэлектропроводы могут быть выполнены в форме клиньев, упруго поджаты вдоль ряда к расположенным между ними активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов. Известен термоэлектрический генератор, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический модуль, имеющий поверхность приема инфракрасного излучения и охлаждаемый с холодной стороны жидкостью (см. http://www.qlobalte.com/pdf/teq 8550 manual.pdf).
Известен термоэлектрический генератор, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический модуль, имеющий горячую сторону, нагреваемую жидкостью и холодную сторону, охлаждаемую жидкостью (см . http://www.kryotherm. ru/ru/index. phtml?tid=45) .
Известен термоэлектрический генератор, содержащий термоэлектрический модуль, имеющий теплоэлектропроводы с поверхностью приема инфракрасного излучения и теплоэлектропроводы, охлаждаемые газовой средой
(http://www.qlobalte.com/pdf/teq 8550 manual.pdf).
Известен тепловой насос, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический модуль, имеющий теплообменники, одни из которых сопряжены с контуром одного теплоносителя, а другие - с контуром другого теплоносителя (см. http://www. krvotherm . ru/ru/index. phtml?tid =82 или http://www.termiona.ru/ru/products/6- termostabilization/43-built-in-thermal-stabilization-system-tss).
Известен тепловой насос, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический модуль, имеющий теплообменник, контактирующий с контуром жидкостного теплоносителя и теплообменник, контактирующий с газовой средой (см. http://www.eicsolutions.com/thermoelectric-air-conditioners.php).
Все недостатки известных вышеописанных генераторов и тепловых насосов обусловлены недостатками используемых в них термоэлектрических модулей, выполненных по классической схеме.
Технический результат, на достижение которого направлены варианты генераторов и тепловых насосов, заключается в повышении их надежности, эффективности и технологической простоты.
Технический результат в генераторе по первому варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы с поверхностью приема инфракрасного излучения и теплоэлектропроводы, охлаждаемые жидкостью, теплоэлектропроводы расположены, по крайней мере, в один ряд и выполнены в форме клиньев, между которыми размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом охлаждаемые жидкостью клинья выполнены полыми для циркуляции в них охлаждающей неэлектропроводной жидкости.
Охлаждаемые жидкостью клинья могут быть сопряжены с коллектором, выполненным из отдельных частей, подвижно соединенных между собой вдоль ряда клиньев.
Технический результат в генераторе по второму варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, нагреваемые горячей жидкостью и теплоэлектропроводы, охлаждаемые холодной жидкостью, теплоэлектропроводы расположены, по крайней мере, в один ряд и выполнены в форме полых клиньев для циркуляции в них соответствующих неэлектропроводных жидкостей, при этом размещенные между клиньями активные элементы, выполнены с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении.
Полости горячих теплоэлектропроводов могут быть сопряжены с коллектором для горячей неэлектропроводной жидкости, а полости холодных теплоэлектропроводов сопряжены с коллектором для холодной неэлектропроводной жидкости, при этом коллекторы выполнены из отдельных частей, подвижно соединенных между собой вдоль ряда клиньев.
Термоэлектрический генератор может быть смонтирован в корпусе и может дополнительно содержать устройство для нагрева горячей неэлектропроводной жидкости, по крайней мере, один радиатор для охлаждения холодной неэлектропроводной жидкости, помпу для циркуляции холодной неэлектропроводной жидкости, помпу для циркуляции горячей неэлектропроводной жидкости, расширительные баки, по крайней мере, один вентилятор, разъем нагрузки, амперметр, вольтметр, индикатор нагрева и индикатор перегрузки.
Технический результат в генераторе по третьему варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, нагреваемые или охлаждаемые жидкостным теплоносителем и теплоэлектропроводы, соответственно охлаждаемые или нагреваемые газовой средой, теплоэлектропроводы выполнены в форме клиньев, между которыми размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, выполнены полыми для циркуляции в них неэлектропроповодной жидкости, а клинья, контактирующие с газовой средой, выполнены с оребрением для взаимодействия с газовой средой. Клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, могут быть сопряжены с коллектором, выполненным из отдельных частей, подвижно соединенных между собой.
Технический результат в генераторе по четвертому варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы с поверхностью приема инфракрасного излучения и теплоэлектропроводы, охлаждаемые газовой средой, теплоэлектропроводы расположены коаксиально с источником инфракрасного излучения или выполнены в виде расположенных по окружности клиньев и между ними размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом внутренние теплоэлектропроводы выполнены с возможностью взаимодействия с источником инфракрасного излучения, а наружные теплоэлектропроводы выполнены с оребрением для взаимодействия с газовой средой.
Термоэлектрический генератор может быть смонтирован в корпусе, ограничивающем между ним и наружными теплоэлектропроводами кольцевой канал, сообщенный в верхней части с каналом выхода продуктов горения источника инфракрасного излучения.
Технический результат в тепловом насосе по первому варианту достигается тем, что в тепловом насосе, содержащем, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, одни из которых сопряжены с контуром одного теплоносителя, а другие - с контуром другого теплоносителя, теплоэлектропроводы расположены, по крайней мере, в один ряд и выполнены в виде полых клиньев для циркуляции в них соответствующих неэлектропроводных жидкостей, при этом размещенные между клиньями активные элементы, выполнены с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении.
Полости клиньев могут быть сопряжены с соответствующими коллекторами, один из которых сообщен с одним контуром, а другой - с другим контуром, при этом коллекторы выполнены из отдельных частей, подвижно соединенных между собой вдоль ряда клиньев.
Технический результат в тепловом насосе по второму варианту достигается тем, что в тепловом насосе, содержащем, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, контактирующие с контуром жидкостного теплоносителя и теплоэлектропроводы, контактирующие с газовой средой, теплоэлектропроводы выполнены в форме клиньев, между которыми размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, выполнены полыми для циркуляции в них неэлектропроповодной жидкости, а клинья, контактирующие с газовой средой, выполнены с оребрением для взаимодействия с газовой средой.
Клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, могут быть сопряжены с коллектором, выполненным из отдельных частей, подвижно соединенных между собой.
В генераторе и тепловом насосе по любому из вариантов активные элементы могут быть сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава, и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
В генераторе и тепловом насосе по любому из вариантов теплоэлектропроводы могут быть упруго поджаты вдоль ряда к расположенным между ними активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
Сущность изобретений поясняется чертежами.
На фиг. 1 показано продольное сечение термоэлектрического кластера; на фиг. 2— общий вид термоэлектрического кластера; на фиг. 3 - показано коаксиальное выполнение кластера; на фиг. 4 - термоэлектрический кластер из 6-ти пар активных элементов; на фиг. 5 показан термоэлектрический блок кластеров со стороны инфракрасного нагрева; на фиг. 6 показан термоэлектрический блок кластеров со стороны коллектора; на фиг. 7 - удерживающий каркас блока кластеров; на фиг. 8 показаны потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в блоке кластеров; на фиг. 9 - кластер генератора по второму варианту; на фиг. 10 - блок кластеров генератора по второму варианту, вид сбоку; на фиг. 11 - удерживающий каркас блока кластеров генератора по второму варианту; на фиг. 12 - показаны потоки нагревающей неэлектропроводной жидкости в блоке кластеров; на фиг. 13 показаны потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в блоке кластеров; на фиг, 14 - кластер генератора по третьему варианту; на фиг. 15 - блок кластеров генератора по третьему варианту, вид сбоку; на фиг. 16 - продольный разрез блока кластеров генератора по третьему варианту; на фиг. 17 - кластер генератора по четвертому варианту; на фиг. 18 - блока кластеров генератора по четвертому варианту, вид сбоку; на фиг. 19 - продольный разрез генератора по четвертому варианту; на фиг. 20 - кластер теплового насоса по первому варианту; на фиг. 21 - блок кластеров теплового насоса по первому варианту, вид сбоку; на фиг. 22 - удерживающий каркас блока кластеров теплового насоса по первому варианту; на фиг. 23 - потоки нагреваемой неэлектропроводной жидкости в блоке кластеров; на фиг. 24 - потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в блоке кластеров; на фиг. 25 - кластер теплового насоса по второму варианту; на фиг. 26 - блок кластеров теплового насоса по второму варианту, вид сбоку; на фиг. 27 - продольный разрез блока кластеров теплового насоса по второму варианту.
В основу всех описанных выше решений положена целостная сборка, которая далее по тексту именуется термоэлектрический кластер.
На деле, термоэлектрический модуль, широко выпускаемый современной промышленностью и термоэлектрический кластер функционально и с точки зрения физических принципов действия, на которых основана их работа, имеют много общего.
Однако, введение термина термоэлектрический кластер связано с существенными отличиями кластера от модуля, а именно:
- отсутствие значимых тепловых барьеров на пути теплового потока к(от) активному(го) элементу(а) 1 ;
- большими (значительно большими, чем в модулях) размерами активных элементов 1 ;
- способностью кластера в целом сохранять работоспособность при перемещениях его отдельных частей, вызванных значительными температурными циклическими деформациями;
- наличием надежной защиты активных элементов 1 от воздействия окружающей среды.
Для изготовления термоэлектрического кластера активные элементы 1 (АЭ), которые могут быть выполнены в виде шайб, укомплектовываются попарно п- и р- типа проводимости. Такие комплекты называются парами. АЭ 1 поочередно, чередуя п- и р- типа проводимости, упруго зажимают вдоль направляющих 2 удерживающего каркаса 3 между теплоэлектропроводами 4, 5 (ТЭП) при помощи упругого элемента 6 (фиг. 1 ,2). При этом ТЭПы 4, 5 зафиксированы от перемещения в других направлениях направляющими 2, выполненными из неэлектропроводного материала или электрически изолированными от теплоэлектропроводов 4, 5 при помощи изоляторов 7. ТЭПы 4, 5 также чередуются - одни 4 принимающие тепло и передающие его на АЭ 1 , другие 5 - принимающие тепло от АЭ 1 и отдающие его далее. ТЭПы 4, 5 непосредственно взаимодействуют с неэлектропроводными теплоносителями. В качестве теплоносителей могут выступать инфракрасное (тепловое) излучение, неэлектропроводные жидкости и парогазовые среды. Теплоэлектрический скользящий контакт 8 между АЭ 1 и ТЭПами 4, 5 реализован через электро- и тепло- проводящую нетвердеющую пластичную смесь, или припой с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгу пластичного металлического сплава. Задача позиционирования АЭ 1 и защиты их от внешних условий решается при помощи позиционирующего защитного эластичного элемента 9. Количество пар АЭ 1 п- и р- типа проводимости в кластере может быть любым. Кластером, таким образом, называется совокупность пар АЭ 1 и ТЭПов 4, 5, упруго зажатых вдоль направляющих 2.
В кластере крайние ТЭПы 10 конструктивно несколько отличаются от остальных. Отличие обусловлено тремя причинами. Во-первых, они имеют только одну контактную поверхность. Во-вторых, снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока. В-третьих, снабжены упорным изолятором 12.
Максимальное количество пар АЭ 1 в кластере может быть ограничено только соображениями здравого смысла при конструировании конкретных устройств. Форма направляющих 2 удерживающего каркаса 3 определяется также целесообразностью при конструировании, т.е. может быть прямой, изогнутой вплоть до замкнутого кольца (фиг. 3), или спиралевидной.
В основе конструкции генератора по первому варианту использован частный случай вышеописанного термоэлектрического кластера, состоящего из 6-ти пар АЭ 1 (фиг. 4).
Принимающие ТЭПы 4 выполнены цельными из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. Все принимающие ТЭПы 4 имеют черненые поверхности для приема ИК-излучения. Конструктивно принимающие ТЭПы 4 выполнены таким образом, чтобы, во-первых, исключить электрический контакт между соседними ТЭПами 4 и, во-вторых, обеспечить сплошное закрытие площади приема ИК-излучения (фиг. 4).
Все отдающие ТЭПы 5 также выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. При этом они выполнены полыми для циркуляции в них охлаждающей неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый отдающий ТЭП 5 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала. Сегменты коллектора 13 соединены между собой подвижно в общий для всего кластера блок. Крайние сегменты коллектора 14 исполнены электропроводными и снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока.
Активные элементы 1 выполнены в виде шайб диаметром 23 мм и толщиной 1 ,55 мм из теллуридависмута, полученного методом порошковой металлургии и имеют на контактных поверхностях 2-х слойное покрытие: никель толщиной 20 мкм и золото толщиной 5 мкм. Для получения скользящего контакта 8 между АЭ 1 и ТЭП 4, 5 применен сплав Розе с температурой плавления 90 град Цельсия.
Позиционирующий защитный элемент 9 выполнен в виде силиконового кольца с внутренним диаметром в свободном состоянии 22 мм с круглым сечением диметром 3,2 мм и помещен в углубления в ТЭПах 4, 5. Такое решение обеспечивает как фиксацию, так и надежную защиту активных элементов 1 от воздействия окружающей среды.
Упругое поджатие ТЭПов 4, 5 к АЭ 1 осуществляется при помощи упругого элемента 6, состоящего из шести пружин общим усилием прижатия 120 кгс. В кластере крайние ТЭПы 10 конструктивно несколько отличаются от остальных. Отличие обусловлено двумя причинами. Во-первых, они имеют только одну контактную поверхность. Во-вторых, снабжены упорным изолятором 12.
Кластеры при сборке соединены в последовательную электрическую цепь токопроводящими перемычками 15 и ориентированы таким образом, что направления электрического тока в соседних кластерах взаимно противоположны (фиг. 6).
Направляющие 2 всех кластеров прямолинейны, выполнены из нержавеющей стали и объединены в общий удерживающий каркас 3. Каждый ТЭП 4, 5 изолирован от направляющих2 при помощи керамического изолятора 7(фиг. 7).
Источником ИК-излучения является инфракрасная горелка, дающая оранжевое свечение излучающей керамической поверхности при температуре излучения 900-950 град Цельсия, мощностью 3 кВт с размерами плоской излучающей поверхности 220x140 мм, работающая на бытовой пропан-бутановой смеси низкого давления.
Температура принимающих ТЭП 4 достигает 300 град Цельсия. Температура отдающих ТЭП 5 достигает 80 град Цельсия.
На фиг. 8 стрелками 16 показаны потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 18, соединенных подвижно между собой по три.
Охлаждение неэлектропроводной жидкости, нагретой отдающими ТЭПами 5, осуществляется путем сброса в атмосферу через два радиатора с принудительным обдувом двумя вентиляторами. Циркуляция жидкости осуществляется при помощи электрической помпы.
Аппарат дополнительно имеет корпус, расширительный бак, разъем нагрузки, амперметр, вольтметр, индикатор нагрева и индикатор перегрузки.
В основе конструкции генератора по второму варианту использован частный случай вышеописанного термоэлектрического кластера/ состоящего из 6-ти пар активных элементов 1 (фиг. 9).
Принимающие ТЭПы 4 выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. Все принимающие ТЭПы 4 выполнены полыми для циркуляции в них нагревающей неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый принимающий ТЭП 4 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала, сохраняющего конструкционную прочность при рабочей температуре нагревающей жидкости, например из керамики. Сегменты коллектора 13 соединены между собой подвижно в общий для всего кластера блок.
Все отдающие ТЭПы 5 также выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. При этом они выполнены полыми для циркуляции в них охлаждающей неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый отдающий ТЭП 5 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала. Сегменты коллектора 13 соединены между собой подвижно в общий для всего кластера блок. Крайние сегменты коллектора 14 исполнены электропроводными и снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока.
Активные элементы 1 выполнены в виде шайб диаметром 23 мм и толщиной 1 ,55 мм из теллурида висмута, полученного методом порошковой металлургии и имеют на контактных поверхностях 2-х слойное покрытие: никель толщиной 20 мкм и золото толщиной 5 мкм.
Для получения скользящего контакта 8 между АЭ 1 и принимающими ТЭПами 4 применен сплав Розе с температурой плавления 90 град Цельсия. Для получения скользящего контакта 8 между АЭ 1 и отдающими ТЭПами 5 применен легкоплавкий припой на основе галлия с температурой плавления 36 град Цельсия.
Позиционирующий защитный элемент 9 выполнен в виде силиконового кольца с внутренним диаметром в свободном состоянии 22 мм с круглым сечением диметром 3,2 мм и помещен в углубления в ТЭПах 4, 5. Такое решение обеспечивает как фиксацию, так и надежную защиту активных элементов 1 от воздействия окружающей среды.
Упругое поджатие ТЭПов 4, 5 к АЭ 1 осуществляется при помощи упругого элемента 6, состоящего из шести пружин общим усилием прижатия 120 кгс. В кластере крайние ТЭПы 10 конструктивно несколько отличаются от остальных. Отличие обусловлено двумя причинами. Во-первых, они имеют только одну контактную поверхность. Во-вторых, снабжены упорным изолятором 12.
Аппарат выполнен из шести одинаковых кластеров, расположенных рядом друг с другом таким образом, что горячая сторона всех кластеров ориентирована в одну сторону, а холодная в противоположную(фиг. 10).
Кластеры при сборке соединены в последовательную электрическую цепь токопроводящими перемычками 15 и ориентированы таким образом, что направления электрического тока в соседних кластерах взаимно противоположны.
Направляющие 2 всех кластеров прямолинейны, выполнены из нержавеющей стали и объединены в общий удерживающий каркас 3. Каждый ТЭП 4, 5 изолирован от направляющих 2 при помощи керамического изолятора 7 (фиг.11).
Нагревающая неэлектропроводная жидкость получает тепло в теплообменнике от любого источника тепла. Например, дровяная печь, система выхлопа двигателя внутреннего сгорания, энергетические турбины, геотермальные, солнечные источники и др.
Температура принимающих ТЭП 4 достигает 300 град Цельсия. Температура отдающих ТЭП 5 достигает 80 град Цельсия.
На Фиг. 12 стрелками 16 показаны потоки нагревающей неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки нагревающей неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 18, соединенных подвижно между собой по три.
На Фиг. 13 стрелками 16 показаны потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки охлаждающей неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 8, соединенных подвижно между собой по три.
Охлаждение неэлектропроводной жидкости, нагретой отдающими ТЭПами 5, осуществляется путем сброса в атмосферу через два радиатора с принудительным обдувом двумя вентиляторами. Циркуляция обеих жидкостей, нагревающей и охлаждающей, осуществляется при помощи электрических помп.
Аппарат дополнительно имеет корпус, расширительные баки, разъем нагрузки, амперметр, вольтметр, индикатор нагрева и индикатор перегрузки.
В основе конструкции генератора по третьему варианту использован частный случай вышеописанного термоэлектрического кластера, состоящего из 15-ти пар активных элементов 1 и смонтированного на двух направляющих 2, имеющих форму круглого замкнутого кольца (фиг. 14).
Принимающие ТЭПы 4 выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. Все принимающие ТЭПы 4 выполнены полыми для циркуляции в них нагревающей неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый принимающий ТЭП 4 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала, сохраняющего конструкционную прочность при рабочей температуре нагревающей жидкости, например из керамики.
Все отдающие ТЭПы 5 также выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. При этом они выполнены с развитой поверхностью теплообмена с парогазовой средой. Крайние отдающие ТЭПы 10 снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока и снабжены упорным изолятором 12.
Упругое поджатие ТЭПов 4, 5 к АЭ 1 осуществляется при помощи упругого элемента 6, состоящего из одной пружины усилием прижатия 100 кгс(фиг. 14).
Каждый ТЭП 4, 5 изолирован от направляющих 2 при помощи керамического изолятора
7.
Активные элементы 1 выполнены в виде шайб диаметром 23 мм и толщиной 1 ,55 мм из теллурида висмута, полученного методом порошковой металлургии и имеют на контактных поверхностях 2-х слойное покрытие: никель толщиной 20 мкм и золото толщиной 5 мкм.
Для получения скользящего контакта 8 между АЭ 1 и ТЭП 4, 5 применен «Русский сплав» с температурой плавления 3 град Цельсия.
Позиционирующий защитный элемент 9 выполнен в виде силиконового кольца с внутренним диаметром в свободном состоянии 22 мм с круглым сечением диметром 3,2 мм и помещен в углубления в ТЭПах 4, 5. Такое решение обеспечивает как фиксацию, так и надежную защиту активных элементов 1 от воздействия окружающей среды.
Аппарат выполнен из шести одинаковых кластеров, расположенных друг над другом вдоль общей оси. Направляющие 2 всех кластеров выполнены из нержавеющей стали и зафиксированы общим удерживающим каркасом 3.
Кластеры при сборке соединены в последовательную электрическую цепь токопроводящими перемычками 15 (фиг. 15).
Направляющие 2 соседних кластеров объединены в одну общую деталь (фиг. 16).
На фиг. 16 стрелками 16 показаны потоки неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 18.
Конструктивно аппарат выполнен таким образом, что направление теплового потока может быть изменено на обратное без потери функциональности аппарата, т.е. принимающие и отдающие ТЭПы 4, 5 поменяются ролями. При этом, полярность генерируемого напряжения изменится на противоположное.
Аппарат дополнительно имеет корпус, расширительный бак, разъем нагрузки, амперметр, вольтметр, индикатор нагрева и индикатор перегрузки.
В основе конструкции генератора по четвертому варианту использован частный случай вышеописанного термоэлектрического кластера, состоящего из 15-ти пар активных элементов 1 и смонтированного на двух направляющих 2, имеющих форму круглого замкнутого кольца (фиг. 17).
Принимающие ТЭПы 4 выполнены цельными из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. Все принимающие ТЭПы 4 имеют черненые поверхности для приема ИК-излучения. Конструктивно принимающие ТЭПы 4 выполнены таким образом, чтобы, во-первых, исключить электрический контакт между соседними ТЭПами 4 и, во-вторых, обеспечить сплошное закрытие площади приема ИК-излучения.
Все отдающие ТЭПы 5 также выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. При этом они выполнены с развитой поверхностью теплообмена с парогазовой средой (атмосферный воздух). Крайние отдающие ТЭПы 10 снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока и снабжены упорным изолятором 12.
Упругое поджатие ТЭПов 4, 5 к АЭ 1 осуществляется при помощи упругого элемента 6, состоящего (здесь) из одной пружины усилием прижатия 100 кгс.
Каждый ТЭП 4, 5 изолирован от направляющих 2 при помощи керамического изолятора
7.
Активные элементы 1 выполнены в виде шайб диаметром 23 мм и толщиной 1 ,55 мм из теллурида висмута методом порошковой металлургии и имеют на контактных поверхностях 2-х слойное покрытие: никель толщиной 20 мкм и золото толщиной 5 мкм.
Для получения скользящего контакта 8 между АЭ 1 и ТЭП 4, 5 применен сплав Розе с температурой плавления 90 град Цельсия.
Позиционирующий защитный элемент 9 выполнен в виде силиконового кольца с внутренним диаметром в свободном состоянии 22 мм с круглым сечением диметром 3,2 мм и помещен в углубления в ТЭПах 4, 5. Такое решение обеспечивает как фиксацию, так и надежную защиту активных элементов 1 от воздействия окружающей среды. Аппарат выполнен из шести одинаковых кластеров, расположенных друг над другом и формирующих единую цилиндрическую поверхность приема ИК-излучения внутри себя (фиг. 18).
Кластеры при сборке соединены в последовательную электрическую цепь токопроводящими перемычками 15. Направляющие 2 соседних кластеров объединены в одну общую деталь.
Направляющие 2 всех кластеров выполнены из нержавеющей стали и объединены общим удерживающим каркасом 3.
Источником ИК-излучения является инфракрасная пальчиковая горелка, дающая оранжевое свечение излучающей поверхности в форме конического цилиндра при температуре излучения 900-950 град Цельсия, мощностью 5 кВт с высотой излучающей поверхности 300 мм, работающая на бытовой пропан-бутановой смеси низкого давления. Ось горелки совпадает с осью всех кластеров.
Температура принимающих ТЭП 4 достигает 300 град Цельсия. Температура отдающих ТЭП 5 достигает 100 град Цельсия.
Аппарат смонтирован в корпусе, ограничивающем между ним и отдающими ТЭПами 5 кольцевой канал 19, сообщенный в верхней части с каналом 20 выхода продуктов горения от ИК-горелки. Воздух в канале 19 вовлекается в самотягу канала 20. Охлаждение нагретых отдающих ТЭПов 5 осуществляется путем сброса тепла в атмосферу через развитую поверхность оребрения с принудительным обдувом, вызываемым от тяги дымовой трубы 21 (фиг. 19).
Направляющие 2 соседних кластеров объединены в одну общую деталь.
Аппарат дополнительно имеет разъем нагрузки, амперметр, вольтметр, индикатор нагрева и индикатор перегрузки.
В основе конструкции теплового насоса по первому варианту использован частный случай вышеописанного термоэлектрического кластера, состоящего из 6-ти пар активных элементов 1 (фиг. 20).
Принимающие ТЭПы 4 выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. Все принимающие ТЭПы 4 выполнены полыми для циркуляции в них охлаждаемой неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый принимающий ТЭП 4 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала. Сегменты коллектора 13 соединены между собой подвижно в общий для всего кластера блок.
Все отдающие ТЭПы 5 также выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. При этом они выполнены полыми для. циркуляции в них нагреваемой неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый отдающий ТЭП 5 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала. Сегменты коллектора 13 соединены между собой подвижно в общий для всего кластера блок. Крайние сегменты коллектора 14 выполнены электропроводными и снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока.
В кластере крайние ТЭПы 10 конструктивно несколько отличаются от остальных. Отличие обусловлено двумя причинами. Во-первых, они имеют только одну контактную поверхность. Во-вторых, снабжены упорным изолятором 12.
В случае смены полярности питающего напряжения принимающие ТЭП 4 и отдающие ТЭПы 5 меняются ролями. Т.е. направление перекачки тепла меняется на противоположное.
Активные элементы 1 выполнены в виде шайб диаметром 23 мм и толщиной 1 ,55 мм из теллурида висмута методом порошковой металлургии и имеют на контактных поверхностях 2-х слойное покрытие: никель толщиной 20 мкм и золото толщиной 5 мкм.
Для получения, скользящего контакта 8 между АЭ 1 и ТЭПами 4, 5 применена электропроводящая паста УВС «Суперконт» производства ООО «Берс» г. Екатеринбург (http://www.smazelektro.ru/supercont.html).
Позиционирующий защитный элемент 9 выполнен в виде силиконового кольца с внутренним диаметром в свободном состоянии 22 мм с круглым сечением диметром 3,2 мм и помещен в углубления в ТЭПах 4, 5. Такое решение обеспечивает как фиксацию, так и надежную защиту активных элементов 1 от воздействия окружающей среды.
Упругое поджатие ТЭПов 4, 5 к АЭ 1 осуществляется при помощи упругого элемента 6, состоящего из шести пружин общим усилием прижатия 120 кгс.
Аппарат выполнен из шести одинаковых кластеров, расположенных рядом друг с другом таким образом, что горячая сторона всех кластеров ориентирована в одну сторону, а холодная в противоположную (фиг. 21).
Кластеры при сборке соединены в последовательную электрическую цепь токопроводящими перемычками 15 и ориентированы таким образом, что направления электрического тока в соседних кластерах взаимно противоположны.
Направляющие 2 всех кластеров прямолинейны, выполнены из нержавеющей стали и объединены в общий удерживающий каркас 3. Каждый ТЭП 4, 5 изолирован от направляющих 2 при помощи керамического изолятора 7 (фиг. 22).
На фиг. 23 стрелками 16 показаны потоки нагреваемой неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки нагреваемой неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 18, соединенных подвижно между собой по три.
На фиг. 24 стрелками 16 показаны потоки охлаждаемой неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки охлаждаемой неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 18, соединенных подвижно между собой по три.
Охлаждение нагретой неэлектропроводной жидкости осуществляется путем сброса в атмосферу через два радиатора с принудительным обдувом двумя вентиляторами. Нагрев охлажденной неэлектропроводной жидкости осуществляется путем отъема тепла из охлаждаемого замкнутого объема через теплообменник. Таким образом, происходит целенаправленное охлаждение замкнутого объема. В случае необходимости нагрева этого замкнутого объема, полярность на электрических клеммах меняется на противоположную.
Циркуляция обеих жидкостей осуществляется при помощи электрических помп.
Аппарат дополнительно имеет корпус, расширительные баки, систему контроля и регулирования производительности и направления работы теплового насоса. Аппарат является устройством термостабилизации замкнутого термоизолированного объема, в условиях переменного тепловыделения от аппаратуры, установленной внутри замкнутого объема и переменных температурных условий снаружи.
В основе конструкции теплового насоса по второму варианту использован частный случай вышеописанного термоэлектрического кластера, состоящего из 15-ти пар активных элементов 1 и смонтированного на двух направляющих 2, имеющих форму круглого кольца (фиг. 25).
Принимающие ТЭПы 4 выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. Все принимающие ТЭПы 4 выполнены полыми для циркуляции в них охлаждаемой неэлектропроводной жидкости. Для формирования канала протока жидкости каждый принимающий ТЭП 4 дополнен сегментом коллектора 13, выполненного из неэлектропроводного материала.
Все отдающие ТЭПы 5 также выполнены из бронзы методом литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой контактных поверхностей. При этом они выполнены с развитой поверхностью теплообмена с парогазовой средой. Крайниеотдающие ТЭПы 10 снабжены элементом электрического соединения 11 в цепь сильного тока и снабжены упорным изолятором 12.
Упругое поджатие ТЭПов 4, 5 к АЭ 1 осуществляется при помощи упругого элемента 6, состоящего из одной пружины усилием прижатия 100 кгс.
В случае смены полярности питающего напряжения принимающие ТЭП 4 и отдающие ТЭПы 5 меняются ролями. Т.е. направление перекачки тепла меняется на противоположное.
Активные элементы 1 выполнены в виде шайб диаметром 23 мм и толщиной 1 ,55 мм из теллурида висмута методом порошковой металлургии и имеют на контактных поверхностях 2-х слойное покрытие: никель толщиной 20 мкм и золото толщиной 5 мкм.
Для получения скользящего контакта 8 между АЭ 1 и ТЭП 4, 5 применена электропроводящая паста УВС «Суперконт» производства ООО «Берс» г. Екатеринбург (http.V/www.smazelektro.ru/supercont.html).
Позиционирующий защитный элемент 9 выполнен в виде силиконового кольца с внутренним диаметром в свободном состоянии 22 мм с круглым сечением диметром 3,2 мм и помещен в углубления в ТЭПах 4, 5. Такое решение обеспечивает как фиксацию, так и надежную защиту активных элементов 1 от воздействия окружающей среды.
Аппарат выполнен из шести одинаковых кластеров, расположенных друг над другом вдоль общей оси. Кластеры при сборке соединены в последовательную электрическую цепь токопроводящими перемычками 15 (фиг. 26).
На фиг. 27 стрелками 16 показаны потоки неэлектропроводной жидкости в кластерах. Стрелками 17 показаны потоки неэлектропроводной жидкости в группах объединяющих коллекторов 18.
Циркуляция жидкости осуществляется при помощи электрической помпы.
Аппарат дополнительно имеет корпус, расширительный бак и систему контроля и регулирования производительности и направления работы теплового насоса.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ работы термоэлектрического кластера, по которому одни теплоэлектропроводы сопрягают с горячим теплоносителем, а другие теплоэлектропроводы - с холодным теплоносителем, отличающийся тем, что осуществляют непосредственное воздействие соответствующего теплоносителя на теплоэлектропроводы.
2. Устройство соединения активного элемента с теплоэлектропроводом в термоэлектрическом кластере, отличающееся тем, что содержит электро- и тепло- проводящую нетвердеющую пластичную смесь, или припой с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгу пластичного металлического - сплава, при этом теплоэлектропровод и активный элемент упруго поджаты друг к другу.
3. Термоэлектрический кластер, содержащий активные элементы, отличающийся тем, что активные элементы выполнены с, размером в направлении электрического тока не менее чем в три раза меньше размера в перпендикулярном ему направлении.
4. Термоэлектрический кластер по п. 3, отличающийся тем, что активные элементы сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
5. Термоэлектрический кластер по п. 3 или 4, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы выполнены в форме клиньев, упруго поджаты вдоль ряда к расположенным между ними активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
6. Термоэлектрический кластер по п. 5, отличающийся тем, что активные элементы выполнены в виде шайб.
7. Термоэлектрический генератор, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы с поверхностью приема инфракрасного излучения и теплоэлектропроводы, охлаждаемые жидкостью, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы расположены, по крайней мере, в один ряд и выполнены в форме клиньев, между которыми размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом охлаждаемые жидкостью клинья выполнены полыми для циркуляции в них охлаждающей неэлектропроводной жидкости.
8. Термоэлектрический генератор по п. 7, отличающийся тем, что активные элементы сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава, и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
9. Термоэлектрический генератор по п. 8, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы упруго поджаты вдоль ряда к расположенным между ними активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
10. Термоэлектрический генератор по п. 9, отличающийся тем, что охлаждаемые жидкостью клинья сопряжены с коллектором, выполненным из отдельных частей, подвижно соединенных между собой вдоль ряда клиньев.
11. Термоэлектрический генератор, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, нагреваемые горячей жидкостью и теплоэлектропроводы, охлаждаемые холодной жидкостью, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы расположены, по крайней мере, в один ряд и выполнены в форме полых клиньев для циркуляции в них соответствующих неэлектропроводных жидкостей, при этом размещенные между клиньями активные элементы выполнены с размером ' в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении.
12. Термоэлектрический генератор по п. 11 , отличающийся тем, что активные элементы сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
13. Термоэлектрический генератор по п. 12, отличающийся тем, что расположенные в ряд теплоэлектропроводы и активные элементы упруго поджаты друг к другу вдоль ряда и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
14. Термоэлектрический генератор по п. 13, отличающийся тем, что, полости горячих теплоэлектропроводов сопряжены с коллектором для горячей неэлектропроводной жидкости, а полости холодных теплоэлектропроводов сопряжены с коллектором для холодной неэлектропроводной жидкости, при этом коллекторы выполнены из отдельных частей, подвижно соединенных между собой вдоль ряда клиньев.
15. Термоэлектрический генератор по любому из п.п. 11-14, отличающийся тем, что смонтирован в корпусе и дополнительно содержит устройство для нагрева горячей неэлектропроводной жидкости, по крайней мере, один радиатор для охлаждения холодной неэлектропроводной жидкости, помпу для циркуляции холодно неэлектропроводной жидкости, помпу для циркуляции горячей неэлектропроводной жидкости, расширительные баки, по крайней мере, один вентилятор, разъем нагрузки, амперметр, вольтметр, индикатор нагрева и индикатор перегрузки.
16. Термоэлектрический генератор, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, нагреваемые или охлаждаемые жидкостным теплоносителем и теплоэлектропроводы, соответственно охлаждаемые или нагреваемые газовой средой, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы выполнены в форме клиньев, между которыми размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, выполнены полыми для циркуляции в них неэлектропроповодной жидкости, а клинья, контактирующие с газовой средой, выполнены с оребрением для взаимодействия с газовой средой.
17. Термоэлектрический генератор по п. 16, отличающийся тем, что активные элементы сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
18. Термоэлектрический генератор по п. 17, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы упруго поджаты к активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
19. Термоэлектрический генератор по п. 18, отличающийся тем, что клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, сопряжены с коллектором, выполненным из отдельных частей, подвижно соединенных между собой.
20. Термоэлектрический генератор, содержащий термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы с поверхностью приема инфракрасного излучения и теплоэлектропроводы, охлаждаемые газовой средой, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы расположены коаксиально с источником инфракрасного излучения или выполнены в виде расположенных по окружности клиньев и между ними размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом внутренние теплоэлектропроводы выполнены с возможностью взаимодействия с источником инфракрасного излучения, а наружные теплоэлектропроводы выполнены с оребрением для взаимодействия с газовой средой.
21. Термоэлектрический генератор по п. 20, отличающийся тем, что соединение активного элемента с теплоэлектропроводами содержит электро- и тепло- проводящую нетвердеющую пластичную смесь, или припой с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгу пластичного металлического сплава и охватывающий активный элемент эластичный позиционирующий защитный элемент.
22. Термоэлектрический генератор по п. 21, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы упруго поджаты к расположенным между ними активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
23. Термоэлектрический генератор по любому из п. п. 20-22, отличающийся тем, что смонтирован в корпусе, ограничивающем между ним и наружными теплоэлектропроводами кольцевой канал, сообщенный в верхней части с каналом выхода продуктов горения источника инфракрасного излучения.
24. Тепловой насос, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, одни из которых сопряжены с контуром одного теплоносителя, а другие - с контуром другого теплоносителя, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы расположены, по крайней мере, в один ряд и выполнены в виде полых клиньев для циркуляции в них соответствующих неэлектропроводных жидкостей, при этом размещенные между клиньями активные элементы, выполнены с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении.
25. Тепловой насос по п. 24, отличающийся тем, что активные элементы сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющеи пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
26. Тепловой насос по п. 25, отличающийся тем, что расположенные в ряд теплоэлектропроводы и активные элементы упруго поджаты друг к другу вдоль ряда и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов,
27. Тепловой насос по п. 26, отличающийся тем, что полости клиньев сопряжены с соответствующими коллекторами, один из которых сообщен с одним контуром, а другой - с другим контуром, при этом коллекторы выполнены из отдельных частей, подвижно соединенных между собой вдоль ряда клиньев.
28. Тепловой насос, содержащий, по крайней мере, один термоэлектрический кластер, имеющий теплоэлектропроводы, контактирующие с контуром жидкостного теплоносителя и теплоэлектропроводы, контактирующие с газовой средой, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы выполнены в форме клиньев, между которыми размещены активные элементы, выполненные с размером в направлении электрического тока меньше размера в перпендикулярном ему направлении, при этом клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, выполнены полыми для циркуляции в них неэлектропроповодной жидкости, а клинья, контактирующие с газовой средой, выполнены с оребрением для взаимодействия с газовой средой.
29. Тепловой насос по п. 28, отличающийся тем, что активные элементы сопряжены с теплоэлектропроводами электро- и тепло- проводящей нетвердеющей пластичной смесью, или припоем с температурой плавления ниже рабочей температуры, или фольгой пластичного металлического сплава и охвачены эластичными позиционирующими защитными элементами, расположенными в углублениях теплоэлектропроводов.
30. Тепловой насос по п. 29, отличающийся тем, что теплоэлектропроводы упруго поджаты к активным элементам и зафиксированы от перемещения в других направлениях фиксирующим каркасом, выполненным из неэлектропроводного материала или электрически изолированным от теплоэлектропроводов.
31. Тепловой насос по п. 30, отличающийся тем, что клинья, контактирующие с жидкостным теплоносителем, сопряжены с коллектором, выполненным из отдельных частей, подвижно соединенных между собой.
PCT/RU2012/000218 2011-03-29 2012-03-27 Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе Ceased WO2012134348A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12763827.8A EP2693502A4 (en) 2011-03-29 2012-03-27 THERMOELECTRIC CLUSTER, METHOD OF OPERATION, DEVICE FOR CONNECTING ACTIVE ELEMENT WITH HEAT AND ELECTRICITY CONDUCTOR, GENERATORS (VARIANTS) AND HEAT PUMP (VARIANTS)
JP2014502505A JP2014514904A (ja) 2011-03-29 2012-03-27 熱電クラスター、それを動作させるための方法、それに基づく熱電駆動部、発電機（変形）およびヒートポンプ（変形）に前記クラスターでの能動素子を接続するためのデバイス
BR112013031269A BR112013031269A2 (pt) 2011-03-29 2012-03-27 conjunto termoelétrico, método para operar o mesmo, dispositivo para conectar um elemento ativo no dito conjunto a um condutor termoelétrico, gerador (mo-dalidades) e bomba de calor (modalidades) baseados no mesmo

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011111622 2011-03-29
RU2011111622/28A RU2444814C1 (ru) 2011-03-29 2011-03-29 Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012134348A1 true WO2012134348A1 (ru) 2012-10-04

Family

ID=46029179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000218 Ceased WO2012134348A1 (ru) 2011-03-29 2012-03-27 Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2693502A4 (ru)
JP (1) JP2014514904A (ru)
CN (1) CN102738378A (ru)
BR (1) BR112013031269A2 (ru)
CZ (1) CZ2011671A3 (ru)
RU (1) RU2444814C1 (ru)
WO (1) WO2012134348A1 (ru)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525168C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525171C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525603C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2534440C2 (ru) * 2013-01-10 2014-11-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525611C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525608C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2534441C2 (ru) * 2013-01-10 2014-11-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2534436C2 (ru) * 2013-01-10 2014-11-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525169C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525170C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525607C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2557365C1 (ru) * 2014-01-09 2015-07-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
CN106068683B (zh) * 2014-03-20 2018-12-21 西门子公司 具有夹紧装置的电气的模块及夹紧方法
RU2561502C1 (ru) * 2014-03-24 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Термоэлектрический генератор, работающий от тепловой энергии сжигаемого газа
FR3033085B1 (fr) * 2015-02-23 2018-03-30 Valeo Systemes Thermiques Dispositif thermo electrique, notamment destine a generer un courant electrique dans un vehicule automobile
DE102017202791A1 (de) * 2017-02-21 2018-08-23 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmeübertrager
RU2650758C1 (ru) * 2017-03-06 2018-04-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Компактный термоэлектрический генератор
RU2676803C1 (ru) * 2017-09-23 2019-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) Ленточный термоэлектрогенератор
CN114204361A (zh) * 2021-11-17 2022-03-18 袁平 一种叠层母排
CN119921180A (zh) * 2025-04-02 2025-05-02 杭州开幕光子技术有限公司 一种半导体激光器和激光雷达

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409547A (en) * 1992-10-05 1995-04-25 Thermovonics Co., Ltd. Thermoelectric cooling device for thermoelectric refrigerator, process for the fabrication of semiconductor suitable for use in the thermoelectric cooling device, and thermoelectric refrigerator using the thermoelectric cooling device
RU2179768C2 (ru) * 1999-10-07 2002-02-20 Демидов Андрей Валентинович Термоэлектрический модуль
RU2248647C2 (ru) * 2000-05-02 2005-03-20 Герхард ШПАН Термоэлемент
RU2275713C2 (ru) * 2000-06-22 2006-04-27 Инеко, Инк. Термоэлектрический преобразователь и способ преобразования тепловой энергии
RU2008126318A (ru) * 2007-06-29 2010-01-10 Герхард ШПАН (AT) Термоэлектрический элемент

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS429210Y1 (ru) * 1965-02-27 1967-05-18
JPS56167377A (en) * 1980-05-27 1981-12-23 Denki Kagaku Kogyo Kk Thermomodule
EP0055175B1 (fr) * 1980-12-23 1984-06-13 Air Industrie Installations thermo-électriques
JP2563524B2 (ja) * 1988-10-13 1996-12-11 松下電器産業株式会社 熱電装置
JPH03177082A (ja) * 1989-12-05 1991-08-01 Idemitsu Petrochem Co Ltd 熱電発電器
JPH0430586A (ja) * 1990-05-28 1992-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱電装置
GR1001244B (el) * 1991-04-16 1993-06-30 Alexandros Papadopoulos Σύστημα φωτοβολταϊκής γεννήτριας συγκεντρωτικού τύπου υψηλής απόδοσης με δυνατότητα απ'ευ?είας παραγωγής εναλλασσομένου ρεύματος
US5456081A (en) * 1994-04-01 1995-10-10 International Business Machines Corporation Thermoelectric cooling assembly with optimized fin structure for improved thermal performance and manufacturability
JPH10134614A (ja) * 1996-10-30 1998-05-22 Toshiba Lighting & Technol Corp 蛍光ランプ装置および照明器具
JP2884070B2 (ja) * 1996-11-11 1999-04-19 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 熱電変換モジュール
JPH1187787A (ja) * 1997-09-08 1999-03-30 Seru Appl Kk 熱電モジュールの製造方法
JPH11168245A (ja) * 1997-12-04 1999-06-22 Yazaki Corp 熱電変換装置
US6959555B2 (en) * 2001-02-09 2005-11-01 Bsst Llc High power density thermoelectric systems
JP4710161B2 (ja) * 2001-04-13 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 熱光発電装置
JP2003179273A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Yaskawa Electric Corp 熱電変換装置
DE10358361A1 (de) * 2003-12-12 2005-07-07 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Haltevorrichtung zur Fixierung eines Lampenkolbens und zugehörige Lampe
JP2005210782A (ja) * 2004-01-20 2005-08-04 Toyota Motor Corp 排熱回収装置
JP2006073447A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Sony Corp ランプの冷却装置及び電子機器
JP2006108480A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Japan Aerospace Exploration Agency 自己発電型パネル
JP2007051332A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Koyo Thermo System Kk 焼入装置及び冷却剤の廃熱回収方法
JP2007262356A (ja) * 2006-03-30 2007-10-11 Yamaha Corp 熱接合部材およびその製造方法
JP2008288535A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Toyota Motor Corp 熱電発電モジュール
JPWO2009025162A1 (ja) * 2007-08-21 2010-11-25 株式会社安川電機 円筒状リニアモータ電機子および円筒状リニアモータ
WO2009076772A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-25 David John Forseth Heat tracing apparaturs including a thermoelectric generator
US7875795B2 (en) * 2008-02-29 2011-01-25 Lockheed Martin Corporation Thermocouple array for generating electrical power for lighter than air vehicles
JP2009295752A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Toyota Motor Corp 熱電発電モジュール
AT508277B1 (de) * 2009-06-09 2011-09-15 Avl List Gmbh Thermoelektrisches modul mit paarweise angeordneten p- und n- dotierten schenkeln
JP5395577B2 (ja) * 2009-09-10 2014-01-22 株式会社東芝 熱電変換モジュール
US8653358B2 (en) * 2009-12-18 2014-02-18 Hamilton Sunstrand Corporation Thermoelectric device architecture
JP2011134741A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Kiyotaka Mizuno ゼーベック効果による廃熱（排熱）発電シール（シート）

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5409547A (en) * 1992-10-05 1995-04-25 Thermovonics Co., Ltd. Thermoelectric cooling device for thermoelectric refrigerator, process for the fabrication of semiconductor suitable for use in the thermoelectric cooling device, and thermoelectric refrigerator using the thermoelectric cooling device
RU2179768C2 (ru) * 1999-10-07 2002-02-20 Демидов Андрей Валентинович Термоэлектрический модуль
RU2248647C2 (ru) * 2000-05-02 2005-03-20 Герхард ШПАН Термоэлемент
RU2275713C2 (ru) * 2000-06-22 2006-04-27 Инеко, Инк. Термоэлектрический преобразователь и способ преобразования тепловой энергии
RU2008126318A (ru) * 2007-06-29 2010-01-10 Герхард ШПАН (AT) Термоэлектрический элемент

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2693502A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014514904A (ja) 2014-06-19
CN102738378A (zh) 2012-10-17
BR112013031269A2 (pt) 2016-12-06
CZ2011671A3 (cs) 2013-01-30
EP2693502A1 (en) 2014-02-05
RU2444814C1 (ru) 2012-03-10
EP2693502A4 (en) 2014-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2444814C1 (ru) Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе
CN105210230B (zh) 用于对电池单元进行封装及热管理的系统
RU2011104079A (ru) Раздельная термоэлектрическая структура, устройства и системы, в которых используется эта структура
US20110154811A1 (en) Device For Generating Electrical Energy, Heat Exchange Bundle Comprising Such A Device, And Heat Exchanger Comprising Such A Bundle
WO2002029908A1 (en) Thermoelectric generators
US20120023970A1 (en) Cooling and heating water system using thermoelectric module and method for manufacturing the same
KR20170036885A (ko) 열전 발전 장치
CN114946043B (zh) 发电设备
AU2018220031A1 (en) Thermoelectric device
JP2011192759A (ja) 熱電発電システム
JP6002623B2 (ja) 熱電変換モジュール
KR101724847B1 (ko) 엔진 폐열을 이용가능한 열전발전 모듈
CN115669283A (zh) 热电装置
KR101046130B1 (ko) 열전소자
CN216213539U (zh) 一种特殊连接方式的多层热电半导体模块
US20130228205A1 (en) Apparatus for reversibly converting thermal energy to electric energy
CA2910958A1 (en) Thermoelectric device
EP4170737A1 (en) Power generation device
KR20180128726A (ko) 열전 모듈
JPH04280482A (ja) 太陽光を利用した冷却素子
JP2003273412A (ja) 熱電変換装置
KR102773922B1 (ko) 열전 장치
KR101344527B1 (ko) 열전모듈 열교환기
Ahmed Dynamic performance characteristics of a thermoelectric generator
JP2024528615A (ja) 熱電装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12763827

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014502505

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012763827

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012763827

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112013031269

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112013031269

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20130927