Термоэлектрическая батарея

Авторы патента:

H01L35/32 - отличающиеся конструкцией или конфигурацией термоэлемента или термопары, образующей прибор

Владельцы патента RU 2591230:

Дончук Иван Эрнстович (RU)

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии и может быть использовано для построения термоэлектрических батарей. Сущность: термоэлектрическая батарея содержит цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни одного типа проводимости с образованием спаев. Выводы полупроводниковых стержней через ключи соединены с общей электрической шиной. Технический результат: упрощение конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при построении термоэлектрических батарей.

Описанным устройством для соединения полупроводниковых термоэлементов в батарею с использованием параллельно соединенных термоэлементов (US 3775218 A, H01L 36/16, 27.11.1973 реферат) является устройство, в котором на общем основании батареи (поз. 1 на фиг.1) термоэлементы соединяются между собой с помощью отдельных соединительных металлических подложек (мостиков), которые отделяются друг от друга полиамидным слоем (RU 2075138 С1, H01L 35/30, 10.03.199 описание) (поз. 2), а также (Г.С. Генсберг «Элементарный учебник физики», стр. 190,) (Фиг. 1).

Недостаток такого устройства заключается в том, что соединение термоэлементов разных типов проводимости с помощью отдельных соединительных металлических подложек (мостиков), разделенных полиамидным слоем, не позволяет максимально эффективно использовать площадь основания, на котором крепятся термоэлементы, и усложняет конструкцию и изготовление устройства.

Целью изобретения является создание термоэлектрической батареи более простой конструкции, позволяющей использовать полупроводниковые элементы одного типа проводимости с размещением их на минимально возможном расстоянии.

Это достигается тем, что термоэлектрическая батарея, характеризующаяся параллельным соединением полупроводниковых элементов, содержит цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни с образованием спаев, выводы полупроводниковых стрежней через ключи соединены с общей электрической шиной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Графически чертежи представлены в виде трех чертежей: фигура 1, фигура 2, фигура 3.

Фигура 1 состоит:

- позиция 1 - общее основание батареи термоэлементов;

- позиция 2 - соединительный металлический мостик;

- позиция 3 - полупроводниковый стержень (типа 1);

- позиция 4 - полупроводниковый стержень (типа 2);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки.

Фигура 2 состоит:

- позиция 3 - полупроводниковый стержень (тип 1);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки;

- позиция 6 - металлическое основание;

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды).

Фигура 3 состоит:

- позиция 3 - полупроводниковые стержни (тип 1);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки;

- позиция 6 - цельное металлическое основание;

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);

- позиция 8 - нагревательный элемент;

- позиция 9 - спай;

- позиция 10 - общая электрическая шина.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ В СТАТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ

На цельном металлическом основании любой геометрической формы (поз. 6) с помощью существующих технологий размещены полупроводниковые термоэлементы (поз. 3). На местах соединения полупроводников с металлом образуются спаи (поз. 9). К нижней части металлического основания батареи прикреплен нагревательный элемент (поз. 8). К выводам полупроводниковых термоэлементов путем физического соединения подключены полупроводниковые ключи (диоды - поз. 7). При этом второй вывод полупроводниковых ключей (диодов) подключен к общей электрической шине (поз. 10). Сопротивление нагрузки (поз. 5) подключено одним выводом к общей шине, вторым выводом - к цельному металлическому основанию (поз. 6).

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ КОНСТРУКЦИИ

При повышении температуры нагревателя (поз. 8) возникает разность температур «горячего» и «холодного» спаев не менее чем 100 градусов Цельсия. Э.д.с. каждого термоэлемента становится равной не менее чем 0.1 Вольт. При этом открываются полупроводниковые диоды (ключи - поз. 7) и ток через общую шину (поз. 10) течет на нагрузку (поз. 5). На нагрузке происходит сложение всех токов. При этом э.д.с. батареи термоэлементов равна э.д.с. одного термоэлемента (Фиг. 3).

Термоэлектрическая батарея, характеризующаяся параллельным соединением полупроводниковых элементов, содержащая цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни с образованием спаев, выводы полупроводниковых стрежней через ключи соединены с общей электрической шиной.

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и их изготовлению. Сущность: термоэлектрический модуль (1), который простирается в продольном направлении (9), с внешней трубкой (2) и расположенной внутри внешней трубки (2) внутренней трубкой (3).

Термоэлектрическое устройство с тонкопленочными полупроводниковыми ветвями и увеличенной поверхностью теплоотвода // 2575618

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам теплообмена. Технический результат: повышение эффективности устройства за счет уменьшения кондуктивных паразитных потерь между горячими и холодными спаями.

Термоэлектрический генератор с высоким градиентом температур между спаями // 2575614

Изобретение относится к области термоэлектричества и может быть использовано в термоэлектрических генераторах. Технический результат: повышение эффективности за счет уменьшения кондуктивных паразитных потерь между горячими и холодными спаями, уменьшением паразитных джоулевых тепловыделений и использованием контактных явлений между металлическими спаями и полупроводниковыми ветвями.

Термоэлектрическая батарея // 2573608

Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения и может быть использовано при изготовлении термоэлектрических устройств, основанных на эффекте Пельтье или Зеебека, прежде всего термоэлектрических генераторов электрической энергии, а также холодильных термоэлектрических устройств.

Термоэлектрическое устройство // 2573607

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии, например, в выпускных системах отработавших газов автомобилей для эффективного использования энергии.

Термоэлектрический модуль для термоэлектрического генератора автомобиля // 2568078

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: термоэлектрический модуль (1) имеет внутреннюю периферийную поверхность (2), ось (3) и внешнюю периферийную поверхность (4).

Термоэлектрический модуль для термоэлектрического генератора автомобиля с уплотнительным элементом // 2564160

Изобретение может быть использовано в термоэлектрическом генераторе, предназначенном для автомобиля. Термоэлектрический модуль (1) имеет внутреннюю (2) и внешнюю (4) краевые поверхности, соответствующие горячей (18) и холодной (19) сторонам модуля или наоборот, расположенное между ними промежуточное пространство (17), геометрическую ось (3) и по меньшей мере один уплотнительный элемент (7), который по меньшей мере частично образует внутреннюю краевую поверхность (2) или отделен от расположенной там горячей стороны (18) или холодной стороны (19) только электрическим изоляционным слоем (16).

Термоэлектрический материал, способ его получения и модуль для термоэлектрического преобразования с использованием этого материала // 2561659

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии. Сущность: термоэлектрический материал содержит полупроводниковую подложку, полупроводниковую оксидную пленку, образованную на полупроводниковой подложке, и термоэлектрический слой, выполненный на полупроводниковой оксидной пленке.

Структура, используемая для производства термоэлектрогенератора, термоэлектрогенератор, содержащий такую структуру, и способ ее изготовления // 2557366

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: способ изготовления структуры, используемой для производства термоэлектрогенератора, включает совместное формирование по меньшей мере одной полосы из материала n-типа и по меньшей мере одной полосы из материала p-типа за одну технологическую операцию и формирование соединений по меньшей мере между одной полосой из материала n-типа и по меньшей мере одной полосой из материала p-типа с помощью полос из проводящего материала.

Термоэлектрический модуль для термоэлектрического генератора автомобиля // 2555186

Термоэлектрический преобразователь энергии // 2604180

Изобретение относится к термоэлектрическим преобразователям энергии. Сущность: термоэлектрический преобразователь содержит по меньшей мере одну термоэлектрическую ячейку с последовательно соединенными пленочными термоэлектрическими ветвями (1, 2), выполненными из полупроводниковых материалов и расположенными между теплообменными слоями (11, 12). Ветви (1, 2) электроизолированы от поверхности теплообменных слоев (11, 12) пленочными диэлектрическими покрытиями (13, 14). Пространство между теплообменными слоями и термоэлектрическими ветвями заполнено изолятором (15). Каждая термоэлектрическая ветвь (1, 2) имеет два генерирующих участка (3 и 4, 6 и 7), каждый из которых образует тепловой контакт с одним из противоположно расположенных теплообменных слоев. Генерирующие участки соединены между собой электропроводящими участками (5, 8), выполненными в виде плоских перемычек, и образуют контактные р-n переходы с близлежащими генерирующими участками соседних термоэлектрических ветвей. В области контактных р-n переходов генерирующие участки соединены внахлест. Протяженность каждого контактного р-n перехода вдоль направления соединения термоэлектрических ветвей превышает толщину любого из генерирующих участков. Поверхность контактного р-n перехода между генерирующими участками обращена к поверхности теплообменного слоя. Толщина каждого генерирующего участка выбрана в диапазоне от 50 нм до 5 мкм. Между контактирующими поверхностями генерирующих участков в области контактного р-n перехода сформирован переходный пленочный слой из металла или сплава металлов. Технический результат: повышение удельной эффективности преобразования энергии и уменьшение размеров и массы устройства. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Термоэлектрический элемент // 2606250

Изобретение относится к термоэлектричеству. Технический результат: получение термоэлектрического элемента с высоким термическим сопротивлением, который требует меньше полупроводникового материала. Сущность: термоэлектрический элемент содержит подложку с передней стороной подложки и расположенной напротив передней стороны подложки задней стороной подложки, первый контакт, который в виде пленки нанесен на переднюю сторону положки, второй контакт, который в виде пленки нанесен на переднюю сторону положки, зазор между первым и вторым контактом, который термически и электрически отделяет первый и второй контакты друг от друга, и термоэлектрически активную пленку с верхней стороной и нижней стороной. Форма зазора между первым и вторым контактом не является прямолинейной. Контакты и термоэлектрическая пленка соединены друг с другом боковыми ограничивающими поверхностями. Термоэлектрически активная пленка расположена в зазоре таким образом, что нижняя сторона прилегает к передней стороне подложки и одна из боковых ограничивающих поверхностей прилегает к первому контакту, а вторая из боковых ограничивающих поверхностей прилегает ко второму контакту. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления // 2614349

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе (2). Блок (3) состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями, в которые вставлены продольные ребра. Внутри ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов. Концы отрезков расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромок ребер, прижатых в зоне нагрева к поверхности участка трубопровода (1) и в зоне охлаждения. Свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, а с противоположного - соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы, образуя теплоэлектрические секции. Конденсаторы через свои перемычки последовательно соединены между собой, образуя термоэлектрический блок, снабженный токовыводами с одноименными зарядами, соединенными электропроводкой с инвертором (4). Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы системы отопления. 8 ил.

Трубчатый термоэлектрический модуль и способ изготовления его конструктивного элемента // 2615211

Изобретение относится к области термоэлектричества, а именно к технологии изготовления конструктивных элементов для термоэлектрических модулей. Сущность: способ изготовления конструктивного элемента (12) для термоэлектрического модуля (15) имеет следующие шаги: а) обеспечение по меньшей мере одной нити (1), имеющей протяженность (2), б) обеспечение трубчатого приемного элемента (13), имеющего внешнюю периферическую поверхность (14), в) нанесение термоэлектрического материала (3) по меньшей мере на одну нить (1), г) наматывание по меньшей мере одной нити (1) вокруг трубчатого приемного элемента (13), так что на внешней периферической поверхности (14) образовывается по меньшей мере один кольцеобразный конструктивный элемент (12) для термоэлектрического модуля (15). Технический результат: упрощение технологии изготовления и согласования допусков конструктивных деталей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Малоинерционный термопреобразователь // 2616982

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды. Сущность: термопреобразователь содержит кабели с термоэлектродами, например хромель и копель, спай и средство крепления кабелей. Термоэлектрод одного термопарного кабеля и термоэлектрод другого расположены напротив друг друга и освобождены от оболочки кабеля на длине, достаточной для исключения влияния теплоемкости кабеля на показания термопреобразователя, и образуют спай. Крепление концов кабелей, обращенных к спаю, осуществляют на корпусе, например, с помощью фольги, контактной сваркой. Ниже спая на корпусе закреплен элемент для осуществления стекания капель воды со спая. Технический результат: улучшение инерционных характеристик термопреобразователя и повышение точности измерения температуры газокапельного потока в условиях, когда масса капель сопоставима с размером спая. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Термоэлектрический элемент // 2628676

Изобретение относится к области термоэлектричества. Сущность: термоэлектрический элемент (1) включает по меньшей мере две пленки основного материала (2) в виде углеродного материала с sp3 гибридизацией атомных связей, между которыми нанесена пленка дополнительного материала (3) в виде углеродного материала с sp2 гибридизацией связей. Толщина d, нм, пленки дополнительного материала (3) и толщина b, нм, пленки основного материала (2) удовлетворяет определенным соотношениям. Электрические контакты (4), (5) нанесены на противолежащие периферийные области поверхности пленки дополнительного материала (3). Термоэлектрический элемент (1) имеет более простую в изготовлении конструкцию и при этом сохраняет высокий коэффициент полезного действия. 2 ил.

Термоэлектрическое зарядное устройство для гаджетов // 2645872

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для трансформации тепловой энергии в электрическую, а именно для подзарядки различных гаджетов и других устройств при отсутствии источников электроснабжения. Сущность завяленного решения заключается в том, что термоэлектрическое зарядное устройство для гаджетов содержит корпус, выполненный из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, оребренный с противоположных сторон параллельными ребрами, образующими между собой пазы, внутри ребер помещены П–образные ряды, выполненные из стекловолокнистых полос, поверхности парных перпендикулярных отрезков которых поочередно покрыты фольгой разных металлов М1 и М2, их концы согнуты под углом 90°, соединены между собой и также покрыты двумя слоями фольги металлов М1 и М2 соответственно, образуя отдельные термоэмиссионные элементы, согнутые концы парных перпендикулярных отрезков располагаются в противоположных гранях параллельных ребер параллельно их торцевой поверхности и закрыты слоем материала–диэлектрика, крайние перпендикулярные отрезки каждого ряда через один соединены между собой перемычками, крайние перпендикулярные отрезки крайних П–образных рядов соединены с однополюсными коллекторами, которые, в свою очередь, соединены с преобразователем и аккумулятором, а в пазах размещена решетка, состоящая из рамки с продольными полосами, зеркально отражающая пазы корпуса, выполненная из материала с высокой теплопроводностью. Технический результат при реализации заявленного устройства заключается в том, чтобы повысить эффективность заряда, наряду с получением электрической энергии обеспечить значительное снижение расхода металлов на изготовление термоэмиссионных элементов, а также упростить их изготовление и значительно снизить вес устройства. 7 ил.