Термоэлектрический генератор автомобиля

Авторы патента:

Исмагилов Флюр Рашитович (RU)

Вавилов Вячеслав Евгеньевич (RU)

Хайруллин Ирек Ханифович (RU)

Ахметов Вадим Рафикович (RU)

H01L35/28 - основанные только на эффектах Пельтье или Зеебека

Владельцы патента RU 2563305:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано для обеспечения электрической энергией узлов системы электроснабжения автомобиля. Технический результат: повышение надежности, минимизация количества узлов термоэлектрического генератора и его массогабаритных показателей. Сущность: "горячий" и охлаждающий теплообменники выполнены в виде съемного цилиндра, в котором установлены n термоэлектрических батарей, соединенных последовательно. Съемный цилиндр выполнен с возможностью установки на внешнюю поверхность выхлопной трубы, к которой плотно прилегает внутренняя поверхность съемного цилиндра. На внешней поверхности съемного цилиндра выполнены каналы охлаждения. Токоотводы электрически соединены с системой электроснабжения автомобиля через полупроводниковый диод. 2 ил.

Известен термоэлектрический генератор [патент РФ №2305347 C1, H01L 35/30, 27.08.2007], содержащий теплоприемник, выполненный в виде монолитной теплообменной пластины переменного сечения. К теплоприемнику с помощью прижимного блока крепятся термоэлектрические батареи и радиаторы, установленные симметрично по рабочим сторонам теплоприемника. Прижимной блок выполнен в виде изогнутой шпильки, имеющей резьбу с обеих сторон, которая проходит через сквозные отверстия в основании радиаторов и в теплообменной пластине. Основание теплообменной пластины снабжено полуцилиндром, установленным так, что его продольная ось перпендикулярна вертикальной оси симметрии теплообменной пластины. Сквозное отверстие в теплообменной пластине под стяжную шпильку имеет прямоугольное сечение. Шпилька выполнена из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем стягиваемые элементы конструкции генератора. Пластичный теплопереход между теплообменной пластиной и термобатареей выполнен в виде свинцовой фольги, плакированной оловом с двух сторон.

Известен термогенератор [патент РФ №2113035 C1, H01L 35/28, 10.06.1998], содержащий n- и p-термоэлементы, которые тонко- или толстопленочной техникой нанесены на подложку. Для уменьшения общего сопротивления предусмотрены дополнительные слои и поверхности для контактирования, состоящие из металла или сплава, металлически растворимого с материалом p- и n-элементов.

Недостатком данной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью применения данного устройства для обеспечения электроэнергией узлов системы электроснабжения автомобиля.

Известен термоэлектрический генератор [заявка на патент РФ №2012130441, H01L 35/00, 27.01.2014], содержащий первый и второй металлические электроды, полупроводниковый материал, расположенный между указанными первым и вторым металлическими электродами и состоящий, как минимум, из одной области с одним типом проводимости и включающий, как минимум, один переход(ы), с потенциальным барьером(ми), содержащим(ми) в полупроводниковом материале область(и) пространственного заряда, обладающую(ие) электрическим полем и простирающуюся от первого вышеуказанного металлического электрода до второго вышеуказанного металлического электрода, а, по крайней мере, один из вышеуказанных металлических электродов образует с полупроводниковым материалом переход, не имеющий потенциального барьера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является термоэлектрический генератор [патент РФ №2359363 C1, H01L 35/28, 20.06.2009], содержащий «горячий» и охлаждающий теплообменники, термоэлектрическую батарею, к которой примыкают теплообменники, и токоотводы. В качестве «горячего» теплообменника использован термосифон или тепловая труба, представляющие собой трубку с камерой для испарения рабочего тела на одном конце и с камерой его конденсации на другом. Термосифон снабжен преобразующим устройством, выполненным в виде корпуса, в котором установлен пакет, состоящий из камеры конденсации, к которой последовательно, по крайней мере, с одной стороны установлены, по крайней мере, одна термоэлектрическая батарея и, по крайней мере, один охлаждающий теплообменник, например радиатор конвективного теплообмена с воздухом.

Недостатком данного термоэлектрического генератора являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью применения данного устройства для обеспечения электроэнергией узлов системы электроснабжения автомобиля, сложность его технической реализации, наличие горячего теплообменника и принудительной системы охлаждения, что приводит к повышению массогабаритных показателей прототипа и к снижению его надежности.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей термоэлектрического генератора, благодаря его интеграции в систему отвода выхлопных газов автомобиля.

Техническим результатом является повышение надежности, минимизация количества узлов термоэлектрического генератора и его массогабаритных показателей, а также повышение КПД двигателя внутреннего сгорания автомобиля благодаря использованию тепловой энергии выхлопных газов.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что в термоэлектрическом генераторе, содержащем "горячий" и охлаждающий теплообменники, термоэлектрическую батарею, к которой примыкают теплообменники, и токоотводы, согласно изобретению "горячий" и охлаждающий теплообменники выполнены в виде съемного цилиндра, в котором установлены n термоэлектрических батарей, соединенных последовательно, при этом съемный цилиндр выполнен с возможностью установки на внешнюю поверхность выхлопной трубы, к которой плотно прилегает внутренняя поверхность съемного цилиндра, а на внешней поверхности съемного цилиндра выполнены каналы охлаждения, причем токоотводы электрически соединены с системой электроснабжения автомобиля через полупроводниковый диод.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен продольный разрез термоэлектрического генератора автомобиля. На фиг. 2 изображен поперечный разрез термоэлектрического генератора автомобиля.

Предложенное устройство содержит автомобиль (не показан), в котором установлена выхлопная труба 1 (фиг. 1) с расположенной на ней съемным цилиндром 2, содержащим внешнюю 3 и внутреннюю 4 поверхности. В съемном цилиндре 2 установлены n термоэлектрических батарей 5, соединенных последовательно, при этом внешняя поверхность 6 выхлопной трубы 1 плотно прилегает к внутренней поверхности 4 съемного цилиндра 2, а на внешней поверхности 3 съемного цилиндра 2 выполнены каналы охлаждения 7 (фиг. 2), при этом токоотводы 8 от n термоэлектрических батарей 5, соединенных последовательно, электрически соединены через полупроводниковый диод 9 с системой электроснабжения автомобиля.

Предложенное устройство работает следующим образом. При работе двигателя автомобиля из системы отвода выхлопных газов через выхлопную трубу 1 отводятся нагретые выхлопные газы, которые нагревают внутреннюю поверхность 4 съемного цилиндра 2, при этом потоки воздуха, возникающие при движения автомобиля, протекая по внешней поверхности 3 съемного цилиндра 2, попадают в каналы охлаждения 7, охлаждая тем самым внешнюю поверхность 3 съемного цилиндра 2. Таким образом создается разность температур между внутренней поверхностью 4 и внешней поверхностью 3 съемного цилиндра 2, в котором установлены n термоэлектрических батарей 5, соединенных последовательно. Ввиду чего по токоотводам 8 начинает протекать через полупроводниковый диод 9 электрическая энергия в систему электроснабжения автомобиля.

Таким образом, расширяются функциональные возможности термоэлектрического генератора, благодаря его интеграции в систему отвода выхлопных газов автомобиля.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность, минимизировать количество узлов термоэлектрического генератора и его массогабаритные показатели, а также повысить КПД двигателя внутреннего сгорания автомобиля, благодаря использованию тепловой энергии выхлопных газов.

Термоэлектрический генератор, содержащий "горячий" и охлаждающий теплообменники, термоэлектрическую батарею, к которой примыкают теплообменники, и токоотводы, отличающийся тем, что "горячий" и охлаждающий теплообменники выполнены в виде съемного цилиндра, в котором установлены n термоэлектрических батарей, соединенных последовательно, при этом съемный цилиндр выполнен с возможностью установки на внешнюю поверхность выхлопной трубы, к которой плотно прилегает внутренняя поверхность съемного цилиндра, а на внешней поверхности съемного цилиндра выполнены каналы охлаждения, причем токоотводы электрически соединены с системой электроснабжения автомобиля через полупроводниковый диод.

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое устройство для теплового воздействия на руку человека содержит температурный раздражитель.

Термоэлектрическое устройство для теплового воздействия на руку человека // 2562512

Термоэлектрическое устройство для теплового воздействия на руку человека // 2562510

Термоэлектрическое устройство для косметологических процедур на лицо человека // 2562509

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое устройство для косметологических процедур на лицо человека содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода и термоэлементы, подключенные к управляемому источнику постоянного тока.

Термоэлектрическое устройство для теплового воздействия на руку человека // 2562508

Термоэлектрическое устройство для косметологических процедур на лицо человека // 2562507

Выпрямитель переменного напряжения // 2557365

Изобретение относится к электронике, в частности к средствам выпрямления переменного электрического напряжения. Целью изобретения является увеличение значения постоянного напряжения, генерируемого устройством.

Выпрямитель переменного напряжения // 2557363

Термоэлектрическое устройство для теплового воздействия на руку человека // 2556847

Термоэлектрическое устройство для теплового воздействия на руку человека // 2556845

Полупроводниковое устройство и способ для его производства // 2565360

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность: полупроводниковое устройство включает полупроводниковую подложку, композиционную металлическую пленку и вывод для измерения. Композиционная металлическая пленка нанесена на переднюю поверхность или на заднюю поверхность полупроводниковой подложки и содержит первый слой металлической пленки и второй слой металлической пленки, который соединяется с первым слоем металлической пленки и имеет разные коэффициенты термоЭДС с первым слоем металлической пленки. Вывод для измерения позволяет измерять разность электрических потенциалов между первым слоем металлической пленки и вторым слоем металлической пленки. Технический результат: повышение чувствительности и точности измерения температуры. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Термоэлектрическое устройство для проведения косметических процедур на лице // 2578808

Изобретение относится к медицине и предназначено для проведения косметических процедур. Термоэлектрическое устройство для проведения косметических процедур на лице содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода, термоэлементы и управляемый источник постоянного тока, подключенный к термоэлементам. Теплоконтактная пластина выполнена в виде гибкого основания из высокотеплопроводного материала. Основание имеет форму маски, повторяющей контуры лица человека, с отверстиями в области глаз, носа и рта и состоит из наборных сегментов с возможностью регулирования его формы и размеров в соответствии с конкретными геометрическими характеристиками лица. Соединение наборных сегментов между собой производится защелками по их боковой поверхности. Боковая поверхность основания, свободная от соединительных защелок, имеет выступы, отогнутые под углом 90° к основанию и сопряженные с обеспечением плотного теплового контакта с воздействующими спаями термоэлементов, опорные спаи которых контактируют с воздушным радиатором. На поверхности основания со стороны лица имеется тонкая силиконовая прослойка. Основание снабжено крепежным приспособлением для плотной фиксации устройства на лице. Достигается обеспечение возможности одновременного теплового воздействия на всю поверхность лица человека в соответствии с определенной структурой и геометрией. 1 ил.

Термоэлемент и способ его изготовления // 2586260

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: способ изготовления плоских термоэлементов включает обеспечение электро- и теплопроводной подложки по меньшей мере с одним проемом, который разделяет подложку на сегменты подложки, монтаж на подложке ветвей термоэлемента. Каждую ветвь термоэлемента соединяют с сегментом подложки на горячей и холодной стороне. Устанавливают корпус таким образом, чтобы он окружал ветви термоэлемента. Корпус неразъемно соединяется с сегментами подложки. Отделяют части подложки таким образом, чтобы по меньшей мере посредством одного проема предотвращалось прохождение электрического тока между сегментами подложки. Изобретение относится также к подходящей для осуществления способа подложке и изготавливаемому этом способом термоэлементу, а также модулю из термоэлементов. Технический результат: снижение трудоемкости изготовления термоэлемента с уменьшением использования термоэлектрического материала при большой стабильности термоэлемента. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство термостабилизации и отвода тепла от электронных модулей радиотелевизионной аппаратуры // 2589744

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для обеспечения температурных режимов работы элементов и узлов радиоэлектронной и телевизионной аппаратуры при рассеивании ими значительного количество тепла. Технический результат - повышение эффективности термостабилизации и отвода тепла от радиоэлектронных элементов, располагаемых на двухсторонних печатных платах радиотелевизионной аппаратуры. Достигается тем, что в устройстве для термостабилизации и отвода тепла, содержащем термоэлектрические модули, находящиеся с одной стороны своей поверхности через основание в тепловом контакте с печатной платой с радиоэлектронными изделиями, датчик температуры, электрически связанный с блоком управления, выход которого электрически связан с термоэлектрическими модулями, имеющими с других сторон своих поверхностей через основание тепловой контакт с теплообменником, согласно изобретению тепловой контакт между отдельными составляющими устройства выполнен с использованием нанесенных на двухстороннюю печатную плату с радиоэлектронными изделиями нескольких слоев теплопроводящих материалов с различными коэффициентами теплопроводности λi. Причем первый слой обладает свойствами электрического изолятора с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости и теплопроводности λ1, второй, третий и последующие слои теплопроводящих материалов характеризуются увеличением коэффициента теплопроводности λi, то есть: λ1<λ2<λ3<…λn, где n - порядковый номер наружного слоя теплопроводящих материалов, имеющего максимально возможное значение из выбранного диапазона значений теплопроводности λ1÷λn и низкое тепловое сопротивление. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Термоэлектрическое устройство для проведения тепловых косметологических процедур на лицо человека // 2594819

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое устройство для проведения тепловых косметологических процедур на лицо человека содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода, термоэлементы и подключенный к термоэлементам управляемый источник постоянного тока. Теплоконтактная пластина выполнена в виде гибкого основания из высокотеплопроводного материала и имеет форму маски, повторяющей контуры лица человека, с отверстиями в области глаз, носа и рта. Основание состоит из наборных сегментов, собираемых таким образом, чтобы имелась возможность регулирования его формы и размеров в соответствии с конкретными геометрическим характеристиками лица человека. Соединение наборных сегментов между собой производится тем или иным типом защелок по их боковой поверхности. Выступы боковой поверхности основания, которая свободна от соединительных защелок, отогнуты под углом 90° к основанию и сопряжены с обеспечением плотного теплового контакта с воздействующими спаями термоэлементов. Опорные спаи термоэлементов контактируют с воздушным радиатором. На поверхности основания со стороны лица имеется тонкая силиконовая прослойка, а на противоположной стороне основание по всей площади контактирует с манжетой, соединенной с нагнетателем трубкой. Основание снабжено крепежным приспособлением. Достигается повышение точности подгонки рабочей поверхности устройства в соответствии с определенной структурой и геометрией лица. 1 ил.

Летательный аппарат, выполненный с возможностью висения // 2595735

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Летательный аппарат (1) выполнен с возможностью висения, имеет средство (7) приведения в действие и, по меньшей мере, одну выхлопную трубу (8, 8'), соединенную с выпускным отверстием средства (7) приведения в действие, чтобы выпускать выхлопной газ, создаваемый посредством сгорания топлива, из летательного аппарата. По меньшей мере, часть выхлопной трубы (8, 8') имеет контур (15) термоэлектрического преобразования для преобразования за счет эффекта Зеебека в электрическую энергию температурного градиента, создаваемого между внутренней и наружной частью выхлопной трубы (8, 8') потоком выхлопного газа. Достигается увеличение дальности полета, снижение расхода топлива, улучшение скоростных характеристик. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для поддержания активной работоспособности человека // 2610619

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам, предназначенным для создания на участке тела человека различных программно управляемых тепловых воздействий. Устройство для поддержания активной работоспособности человека содержит N групп термомодулей, источники постоянного тока в количестве от 1 до N, свободно программируемый контроллер, коммутатор, датчики температуры. При этом датчики температуры установлены на тепловоздействующих пластинах термомодулей и соединены с входами контроллера. Коммутирующие выходы контроллера соединены с управляющими входами коммутатора. Выходы источников постоянного тока соединены с коммутирующими входами коммутатора. Коммутирующие выходы коммутатора соединены с входами групп термомодулей с возможностью реализации заданного программно управляемого по времени распределения локальных температурных очагов при нагреве и охлаждении, реверсивных и термоцикличных тепловых воздействиях. Использование изобретения позволяет увеличить продолжительность состояния активной работоспособности человека. 1 ил.

Система автономного электрообеспечения агрегатов теплоэнергетической установки // 2610819

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией устройств автоматики и исполнительных органов. Сущность: система включает высокотемпературный и низкотемпературный источники тепла, тепловой сток во внешнюю среду, блок автоматики, высокотемпературные и низкотемпературные термоэлектрические преобразователи (ТЭП), горячие спаи которых приведены в тепловой контакт с высокотемпературными и низкотемпературными источниками тепла соответственно, а холодные спаи - в тепловой контакт с внешней средой. Электрические выходы термоэлектрических преобразователей подключены через коммутационный щит к входу одного или нескольких электрических аккумуляторов. В термоэлектрический преобразователь между источником тепла и блоком термоэлементов может быть введен медиатор с амортизирующими элементами в месте его соприкосновения с источником тепла и сменный 3D-адаптер для точного геометрического совмещения поверхностей источника тепла и блока термоэлементов. Медиатор в термоэлектрическом преобразователе может быть изготовлен из металла или керамики. В качестве амортизирующих элементов может быть использована резина техническая пористая листовая. Технический результат: обеспечение возможности наращивания суммарной электрической мощности ТЭП без демонтажа котла, трубопроводов и/или его агрегатов и бесперебойность электроснабжения агрегатов и автоматики котла. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Пространственно ориентированный термоэлектрический модуль и способ его изготовления // 2611562

Изобретение относится к области создания термоэлектрических модулей для прямого и обратного преобразования тепловой и электрической энергии. Сущность: на диэлектрическую подложку методом сеткотрафаретной печати наносят соединительные дорожки для одноименных элементов и коммутирующие дорожки для разноименных элементов. Затем наносят барьерные дорожки с помощью диэлектрической пасты так, чтобы образовались углубления (ячейки) между соединительными и коммутирующими дорожками. В углубления (ячейки) последовательно аналогичным способом наносят полупроводниковые дорожки пастой, изготовленной на основе полупроводников n-типа и p-типа, которые затем подвергают предварительной сушке для удаления органического связующего и процессу спекания под давлением. Технический результат: упрощение процесса изготовления, повышение производительности, снижение затрат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Термоэлектрическое устройство для проведения тепловых косметологических процедур на лицо человека // 2612310

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое устройство для проведения тепловых косметологических процедур на лицо человека содержит теплоконтактную пластину, систему теплоотвода, термоэлементы и подключенный к термоэлементам управляемый источник постоянного тока. Теплоконтактная пластина выполнена в виде гибкого основания из высокотеплопроводного материала и имеет форму маски, повторяющей контуры лица человека, с отверстиями в области глаз, носа и рта. Основание состоит из наборных сегментов, собираемых таким образом, чтобы имелась возможность регулирования его формы и размеров в соответствии с конкретными геометрическими характеристиками лица человека. Соединение наборных сегментов между собой производится тем или иным типом защелок по их боковой поверхности. Выступы боковой поверхности основания, которая свободна от соединительных защелок, отогнуты под углом 90° к основанию и сопряжены с обеспечением плотного теплового контакта с воздействующими спаями термоэлементов. Опорные спаи термоэлементов контактируют с емкостью, заполненной плавящимся рабочим веществом, температура плавления которого лежит в пределах 35-45°C. На поверхности основания со стороны лица имеется тонкая силиконовая прослойка, а на противоположной стороне основание по всей площади контактирует с манжетой, соединенной с нагнетателем трубкой. Основание снабжено крепежным приспособлением. Достигается повышение точности подгонки рабочей поверхности устройства в соответствии с определенной структурой и геометрией лица. 1 ил.