Портативний термогенератор на газовому паливі

1. Термоелектричний генератор на газовому паливі виконаний на основі каталітичного джерела тепла, термоелектричних модулів, пристрою для подачі повітря горіння, який відрізняється тим, що містить комбінований інтенсифікатор тепловідводу і подачі повітря для горіння палива, акумулятор і електронний пристрій керування генератором. 2. Термоелектричний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що комбінований інтенсифікатор виконаний у вигляді двох коаксіально розташованих порожнинних циліндрів різної висоти, у проміжку між якими розташовані вертикальні ребра, що мають тепловий контакт з цими циліндрами, а до нижнього торця меншого циліндра прилягають послідовно розміщені перфорований теплоізоляційний диск і електричний вентилятор. 3. Термоелектричний генератор за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що перфорований диск і нижня частина внутрішнього об'єму меншого циліндра утворюють камеру змішування горючого газу і по U 2 49626 1 3 вході інжектора. Конструкція генератора не оптимізована. У плоскому двохсторонньому варіанті використано 2 вентилятори, що вимагає додаткової енергії для їх живлення. У односторонньому варіанті з одним вентилятором великі втрати тепла з неробочої поверхні каталітичного джерела тепла. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є термогенератор [3], який складається з циліндричного реактора, заповненого пористим каталізатором. На бічній поверхні реактора розташована кільцевидна термоелектрична батарея, холодна сторона якої має тепловий контакт з циліндричним радіатором, в тілі якого зроблені циліндричні вертикальні канали для проходження повітря охолодження. Повітря для горіння палива надходить до пористого каталізатора за допомогою вентилятора, розташованого на верхньому торці реактора, паливо надходить з нижнього торця реактора. Недоліком генератора є відсутність камери змішування палива і повітря - змішування здійснюється у пористому шарі каталізатора. Таке змішування неефективне, внаслідок чого утворюється суміш нестехіометричного складу. Відбувається неповне згоряння палива, що в цілому зменшує ефективність використання хімічної енергії палива. Крім того, неповне згоряння зумовлює і утворення токсичних речовин у продуктах реакції горіння. Тому актуальним є завдання підвищення стабільності теплових та електричних параметрів термогенератора і ефективності використання хімічної енергії палива. Вказане завдання розв'язується тим, що портативний термоелектричний генератор на газовому паливі виконаний на основі каталітичного джерела тепла, термоелектричних модулів, пристрою для подачі повітря горіння містить комбінований інтенсифікатор тепловідводу і подачі повітря для горіння палива, акумулятор і електронний пристрій керування генератором. Відповідність критерію «новизна» запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоноване нове рішення для термоелектричних генераторів на газовому паливі, яке полягає в тому, що термоелектричний генератор на газовому паливі виконаний на основі каталітичного джерела тепла, термоелектричних модулів, пристрою для подачі повітря горіння містить комбінований інтенсифікатор тепловідводу і подачі повітря для горіння палива, акумулятор і електронний пристрій керування генератором. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - термогенератор містить комбінований інтенсифікатор тепловідводу і подачі повітря для горіння палива, акумулятор і електронний пристрій керування генератором - забезпечує заявленому пристрою необхідний «винахідницький рівень». Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій, обладнання і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівної галузі. 49626 4 Суть запропонованої корисної моделі пояснюється рисунками. На Фіг.1 наведено вертикальний, а на Фіг.2 горизонтальний перерізи термогенератора на газовому паливі. Запропонований термогенератор містить джерело тепла, яке виконано у вигляді прямокутної квадратної або циліндричної труби, що виконує функцію гарячого радіатора. У внутрішній порожнині труби розташований каталізатор. На зовнішній поверхні труби розташовані термоелектричні модулі 2. Холодна сторона модулів має тепловий контакт з циліндричним радіатором 3 для відведення тепла, на зовнішній поверхні якого розташовані вертикальні ребра 4. Радіатор 3 коаксіальне розташований у циліндричній обичайці 5, яка має більшу висоту, ніж радіатор. У об'ємі, утвореному подовженою частиною обичайки 5, послідовно розташовані теплоізоляційний перфорований диск 6 та електричний вентилятор 7. Перфорований диск 6 має два ряди концентричне розташованих отворів більшого і меншого діаметрів, причому отвори більшого діаметру розташовані по колу між двома коаксіальними циліндрами: зовнішньою обичайкою і холодним радіатором для відведення тепла. Отвори меншого діаметру розташовані по периметру змішувальної камери, яка утворена верхньою площиною перфорованого диска 6 та нижнім торцем джерела тепла. Циліндричний радіатор 3, обичайка 5, диск 6, вентилятор 7 входять до складу комбінованого інтенсифікатора тепловідводу і подачі повітря для горіння палива. У нижній частині термогенератора розташована паливна ємність 8, яка має регулятор витрати газу 9, кран 10 для подачі газу до джерела тепла і пристрій 11 для заправки ємності паливом. Верхня частина паливної ємності має порожнину, де розташовані електронний пристрій 12, акумулятор 13 для запуску генератора та раз'єм для під'єднання зовнішнього споживача електричної енергії. Паливна ємність з'єднана з камерою змішування паливопроводом 14. Термоелектричний перетворювач закріплений над паливною ємністю з проміжком, величина якого забезпечує надходження достатньої кількості повітря для охолодження генератора та горіння палива. Периметр проміжку закритий перфорованою циліндричною обичайкою або сіткою 15. Вільний об'єм між джерелом тепла 1 і холодним радіатором 3 заповнений теплоізоляційним матеріалом 16. Верхній торець генератора закритий з'ємною кришкою 17, яка має отвори для виходу продуктів згоряння. Працює генератор наступним чином. За допомогою електронного пристрою включається електричний вентилятор, який подає повітря для горіння палива і охолодження генератора. Живлення вентилятора здійснюється від вмонтованого акумулятора 13. Повітря для горіння палива надходить до камери змішування через отвори меншого діаметра, зроблені у перфорованому диску 6, а для охолодження - через отвори більшого діаметра. Горючий газ до камери змішування надходить з паливної ємності через кран 10, який працює у режимах «відкрито-закрито». 5 49626 У камері змішування формується горюча суміш, яка далі надходить до каталізатора, проникає через його шар і виходить у верхній частині генератора. Для запуску реакції каталітичного горіння необхідно зняти кришку 17 і запалити горючу суміш на виході з каталізатора. Полум'яне горіння суміші продовжується до прогріву верхнього шару каталізатора (1-2 хвилини), після чого починається згоряння палива на каталізаторі і полум'я зникає. Тепло генероване внаслідок згоряння палива нагріває гарячий радіатор, проходить через модулі 2 і відводиться від холодного радіатора 3 шляхом примусової конвекції повітря. Внаслідок різниці температур між гарячою та холодною сторонами, модулі генерують електричний струм. Отримана електрична енергія використовується для живлення зовнішнього споживача (мобільний телефон, малопотужні електронні пристрої). Одночасно здійснюється підзарядка вмонтованого акумулятора 13. У запропонованому варіанті термогенератора температура гарячої сторони модуля складає 250260°С, холодної 50-55°С, вихідна електрична потужність 1Вт, напруга 3.5-5.5 В. Генератор має стабільні теплові та електричні характеристики, Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 що досягається ефективним перемішуванням палива і повітря у змішувальній камері без інжекторного пристрою, використанням примусової подачі необхідної кількості повітря для горіння палива та охолодження генератора. Термогенератор компактний, має невеликі габаритні розміри і масу внаслідок використання ефективної системи відведення тепла від модулів шляхом примусової подачі повітря до радіатора. Термогенератор може використовуватись для зарядки акумуляторів мобільних телефонів та автономного живлення іншої малопотужної електронної апаратури. Джерела інформації: 1. Rowe D.M. CRC Handbook of Thermoelectrics.- CRC Press: 1995-p.459.465, 701p. 2. Патент US 6307142. МКИ: H01L 35/02. Combustion heat powered portable electronic device / Alien Daniel Т., Bass John C., Elsner Norbert B. (US).- Опубл. 23.10.2001. 3. Патент FR 2848028. МКИ: Н01 L35/28. Thermoelectric generator of safety comprises a calogenic reactor functioning by fuel oxidation and a thermoelectric module utilizing the heat of exothermic reaction / Juillet Hubert (FR) - Опубл. 04.06.2004. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601