Термоелектричний модуль

1. Термоелектричний модуль на основі електротеплокомутуючих пластин, електровиводів та р- і n-гілок, який відрізняється тим, що кожна з гілок містить шунтуючі елементи з заданими 3 30793 просторових спіралей з тонких плівок, розміщених на бічній поверхні гілок. Тому ознака, яка не міститься ні в прототипі, ні в одному з аналогів - кожна з гілок містить шунтуючі елементи з заданими електричними, тепловими та механічними властивостями, що виконані у вигляді просторових спіралей з тонких плівок, розміщених на бічній поверхні гілок забезпечує заявленому пристрою необхідний “винахідницький рівень”. Промислове застосування запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних матеріалів та прийомів. Її реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. На Фіг.1 та 2 представлено схематичні конструкції термоелектричного модуля та гілки з шунтуючим елементим у вигляді просторової спіралі відповідно. Запропонований пристрій (Фіг.1) складається з двох електротеплокомутуючи х керамічних пластин 1, на яких розташовано електрокомутуючі шари 2 з міді або іншого високоелектротеплопровідного матеріалу. Поверхні верхніх і нижніх торцевих граней гілок 4 р- та n-типів провідності, наприклад з кристалів твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb, містять антидифузійні шари 3, наприклад з нікелю. Гілки 4 з антидифузійними шарами 3 розміщено між пластинами 1 та послідовно з'єднано за допомогою електрокомутуючи х шарів 2 методом паяння у послідовну термоелектричну батарею. Пропускання електричного струму через батарею, або зняття термоЕРС, що генерується нею здійснюється за допомогою вивідних електроконтактів 6. Бічна поверхня гілок 4 (Фіг.2) містить поверхневе шунтуюче елементи 5 у вигляді просторової спіралі, витки якої з'єднують їх вер хню та нижню торцеві грані. Ці витки у вигляді тонких смужок рівномірно розподілені на бічній поверхні гілки так, що утворюють деякий кут j до її торцевого ребра. Смужки наносяться методом електролізу, а матеріалом для них у випадку гілок з Bi-Te-Se-Sb можуть бути застосованими елементи перехідної групи таблиці Менделєєва, наприклад Ni. Запропонований модуль, що застосовується наприклад в якості охолоджувача, працює наступним чином. Протікання електричного струму певної полярності та величини, внаслідок дії ефекту Пельтьє, викликає нагрів нижньої та охолодження верхньої робочих граней пристрою. Наявність тонких поверхневих шунтуючих елементів веде до зберігання електричної цілісності послідовного кола модуля при появі об'ємних та поверхневих механічних пошкоджень гілок у вигляді тріщин та сколів, що можуть виникнути, наприклад у випадку їх термоциклювання, при наявності великих градієнтів температур вздовж гілок. Необхідно відмітити, що переріз шунтуючої спіралі може мати вибрані форми - прямокутну, круглу, або інші. Результати комп'ютерних моделювань та експериментальних випробувань показують, що 4 максимальне значення надійності запропонованого пристрою спостерігається у випадку застосування шунтувань у вигляді спіралей, нанесених на бічні поверхні гілок. При шунтуванні кожної з гілок спіраллю, навіть у випадку їх механічного пошкодження електричне коло модуля зберігається. Це веде до зменшення коефіцієнта інтенсивності відмов термоелектричних модулів на основі кристалів твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb та шунтуючих елементів у вигляді спіралей з Ni зменшується до значення l=10-7год-1. Застосування термоелектричних модулів запропонованої конструкції дозволить підвищити надійність роботи та довговічність різноманітних пристроїв і приладів на їх основі. Література: 1. Patent US3279955 Method of forming electroplated thermoelectric junction and resultant article. Edvin J. Miller, Dennis O'Hara. 18.10.1966. 2. Patent US5171372 Thermoelectric cooler and fabrication method. Leonard J. Recine. 15.12.1992. 3. Ащеулов А.А., Романюк І.С. Деякі особливості виготовлення термоелектричних модулів Пельтьє підвищеної надійності на основі кристалів твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb //Термоэлектричество. - 2004. - 3. - С.70-79.