Способ работы термоэлектрического генератора

 

Изобретение относится к способу получения электроэнергии и может быть использовано для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. В известном способе работы термоэлектрического генератора, по которому электрическую энергию, потребляемую активной нагрузкой, вырабатывают в термоэлементе, горячие спаи которого нагревают, а холодные - охлаждают, особенность заключается в том, что в качестве источника греющей и охлаждающей среды используют вихревую трубу, которая работает от источника сжатого газа. Технический результат - экономия топлива, уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, повышение пожарной безопасности работы термоэлектрического генератора. 2 ил.

Изобретение относится к способу получения электроэнергии и может быть использовано для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ работы термоэлектрического генератора (ТЭГ), по которому электрическую энергию, потребляемую активной нагрузкой, вырабатывают в термоэлементе, горячие спаи которого нагревают, а холодные - охлаждают (см. Иорданишвили Е.К. Термоэлектрические источники питания. - М.: Сов. радио, 1968, с.23, рис. 4, фиг.1), и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что при его осуществлении необходимо сжигание топлива для нагрева горячих спаев ТЭГ, что связано с пожарной опасностью и загрязнением окружающей среды продуктами сгорания топлива. Кроме того, эффективность охлаждения холодных спаев ТЭГ при естественной конвекции в окружающей среде довольно низка, а применение теплообменных аппаратов для охлаждения существенно повышает себестоимость получаемой электроэнергии.

Технический результат - экономия топлива, уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, повышение пожарной безопасности работы термоэлектрического генератора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы ТЭГ, по которому электрическую энергию, потребляемую активной нагрузкой, вырабатывают в термоэлементе, горячие спаи которого нагревают, а холодные - охлаждают, особенность заключается в том, что в качестве источника греющей и охлаждающей среды используют вихревую трубу, которая работает от источника сжатого газа.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому результату отличительных признаков в заявленной установке, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлен прототип; на фиг.2 - схема, представляющая предлагаемый способ работы термоэлектрического генератора: 1 - р-ветвь термоэлемента, 2 - n-ветвь термоэлемента, 3 - коммутационные пластины, 4 - горячие спаи, 5 - холодные спаи, 6 - активная нагрузка, 7 - вихревая труба, 8 - полость горячего потока, 9 - полость холодного потока, 10 - источник сжатого газа.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключается в следующем.

Реализация заявленного способа.

Электрический ток создается в электрической цепи, которая состоит из р-ветвей 1 и n-ветвей 2 термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин 3, когда горячие спаи 4 термоэлемента нагревают, а холодные 5 - охлаждают, путем помещения их в соответствующие потоки газа от вихревой трубы 7. Горячий и холодный потоки поступают в соответствующие полости 8 и 9 в процессе температурного разделения газа, происходящем в вихревой трубе. Для работы вихревой трубы 7 используется сжатый газ от источника сжатого газа 10. Потребление электроэнергии осуществляется активной нагрузкой 6. Таким образом, при данном способе работы термоэлектрического генератора не требуется сжигания топлива, что приводит к экономии топлива, а также увеличивает экологическую и пожарную безопасность получения электроэнергии.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной установки следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно как способ получения электроэнергии;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ работы термоэлектрического генератора, по которому электрическую энергию, потребляемую активной нагрузкой, вырабатывают в термоэлементе, горячие спаи которого нагревают, а холодные - охлаждают, отличающийся тем, что в качестве источника греющей и охлаждающей среды используют вихревую трубу, которая работает от источника сжатого газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2