Портативний термоелектричний генератор

1. Портативний термоелектричний генератор, який складається з корпусу, джерела тепла на газовому паливі, термоелектричних модулів, що нагріваються гарячими продуктами згоряння палива, пристроїв для підведення і відведення тепла від модулів, який відрізняється тим, що пристрій для підведення тепла до модулів складається з двох симетричних частин, між якими розташований плоский газовий пальник; кожна з симетричних частин містить ряд окремих повітряних теплообмінників, які з одного боку мають ребра, розташовані в потоці гарячих газів, а з протилежного площини, які мають тепловий контакт з гарячою стороною модулів; пристрій для відведення тепла складається з плоскої основи, на одній поверхні якої є виступи, що мають тепловий контакт з холодною стороною модулів, а на протилежній поверхні основа має вертикальні ребра, охоплені прямокутним кожухом, посередині якого розташовані електричні вентилятори. U 2 54900 1 3 потужність термогенератора. В цілому питома потужність термогенераторів з відведенням тепла шляхом природної конвекції повітря складає 11,2Вт/кг, а густина потужності 0,2-0,4Вт/л. Відомий портативний термогенератор [2], який містить гарячий радіатор у вигляді квадратної труби, всередині якої розташовано газовий каталітичний пальник, а на зовнішній поверхні - термоелектричні модулі. У нижній частині гарячого радіатора розміщений інжектор газового пальника, який з'єднаний з паливною ємністю. Відведення тепла від модулів здійснюється голчастим радіатором шляхом природної конвекції повітря. Недоліком генератора, як і в попередньому випадку, є низька ефективність відведення тепла від термоелектричних модулів, низькі питомі показники. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є термогенератор [3], який містить циліндричний газовий пальник, навколо якого розташовано термоелектричні батареї, холодна сторона яких має тепловий контакт з радіаторами охолодження. Радіатор охолодження виготовлений у вигляді ємності, яка заповнена речовиною з високою теплоємністю. При роботі термогенератора речовина поглинає тепло і повільно нагрівається. Недоліком генератора є нестабільність вихідних параметрів термоперетворювача і періодичність роботи генератора. Це зумовлено поступовим зменшенням різниці температур між холодною та гарячою сторонами термобатареї внаслідок прогрівання теплоакумулюючої речовини. Після 20 хвилин роботи генератора теплоакумулюючу речовину необхідно охолоджувати для повторного циклу роботи генератора. Для збільшення часу роботи генератора необхідно збільшувати вагу теплоакумулюючої речовини, а відповідно і генератора. Тому актуальним є завдання створення портативного термогенератора на органічному паливі, який має стабільні електричні параметри і високі питомі показники електричної потужності. Вказане завдання розв'язується тим, що у портативному генераторі, який складається з корпусу, джерела тепла на газовому паливі, термоелектричних модулів, що нагріваються гарячими продуктами згоряння палива, пристроїв для підведення і відведення тепла від модулів, пристрій для підведення тепла до модулів складається з двох симетричних частин, між якими розташований плоский газовий пальник; кожна з симетричних частин містить ряд окремих повітряних теплообмінників, які з одного боку мають ребра, розташовані в потоці гарячих газів, а з протилежного площини, які мають тепловий контакт з гарячою стороною модулів; пристрій для відведення тепла складається з плоскої основи, на одній поверхні якої є виступи, що мають тепловий контакт з холодною стороною модулів, а на протилежній поверхні основа має вертикальні ребра, охоплені прямокутним кожухом, посередині якого розташовані електричні вентилятори. Відповідність критерію «новизна» запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. 54900 4 У корисній моделі запропоноване нове рішення для портативного термогенератора на органічному паливі, який складається з корпусу, джерела тепла на газовому паливі, термоелектричних модулів, що нагріваються гарячими продуктами згоряння палива, пристроїв для підведення і відведення тепла від модулів, яке полягає в тому, що пристрій для підведення тепла до модулів складається з двох симетричних частин, між якими розташований плоский газовий пальник; кожна з симетричних частин містить ряд окремих повітряних теплообмінників, які з одного боку мають ребра, розташовані в потоці гарячих газів, а з протилежного - площини, які мають тепловий контакт з гарячою стороною модулів; пристрій для відведення тепла складається з плоскої основи, на одній поверхні якої є виступи, що мають тепловий контакт з холодною стороною модулів, а на протилежній поверхні основа має вертикальні ребра, охоплені прямокутним кожухом, посередині якого розташовані електричні вентилятори. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється рисунками. На Фіг.1 і 2 наведено вертикальний і горизонтальний перерізи термогенератора у двох взаємно перпендикулярних площинах. Згідно запропонованої корисної моделі термогенератор (Фіг.1, 2) складається з двох симетричних частин, кожна з яких містить ряд окремих повітряних теплообмінників 1, які з одного боку мають ребра 2, розташовані в потоці гарячих газів, а з протилежного - площини, які мають тепловий контакт з гарячою стороною модуля 3. Нижні частини окремих повітряних теплообмінників не мають ребер і розташовані таким чином, що утворюють прямокутну камеру згоряння, у якій розташовано головний лінійний газовий пальник 4 і пілотний пальник 5. Довжина вогневої частини пальника 4 дорівнює довжині камери згоряння. Кожна з симетричних частин містить пристрій для відведення тепла, який складається з плоскої основи 6, на одній поверхні якої є виступи, що мають тепловий контакт з холодною стороною модулів 3, а на протилежній поверхні основа має вертикальні ребра 7, які охоплені прямокутним кожухом 8, посередині якого розташовані вентилятори 9. Верхня і нижня частини кожуха 8 розташовані впритул до бокових торців вертикальних ребер 7, а середня частина, на якій розміщені вентилятори, має підвищення. Горизонтальні вісі підвищення для вентиляторів і виступи, на яких розташовані модулі 3 знаходяться на одному рівні. До верхнього і нижнього торців кожуха 8 під'єднані додаткові повітропроводи 10, виходи яких суміщені з отворами, які зроблені у верхній, передній і задній стінках корпусу термогенератора. Головний 4 і пілотний 5 пальники оснащені газовою автоматикою 11, яка має регулятор подачі газу 12 і кнопку п'єзозапалу 13 пілотного пальника 5. Термоелектричний перетворювач закріплений на кронштейнах 14 в центрі несучої рами 15 і закривається панелями 16. Несуча рама закріплена на двох опорах 17. 5 У верхній частині генератора встановлено газовий колектор 18 з димовою трубою 19. На передній панелі генератора розташовані вольтметр 20 і світлодіоди для контролю режиму роботи і запуску термогенератора. Керування світлодіодами і обмеження вихідної напруги здійснюється електронним блоком 21. Для візуального контролю наявності полум'я джерела тепла генератор оснащений дзеркальним пристроєм 22 і оглядовим вікном зробленим у боковій панелі генератора. На задній панелі генератора розташований штуцер 23 для під'єднання генератора до газового балона. Вільні проміжки між теплообмінниками 1 і 6 заповнені теплоізоляцією 24. Працює генератор наступним чином. Горючий газ через штуцер 23 надходить до газової автоматики 11 і далі до основного і пілотного пальників , де згоряє з виділенням тепла. Повітря, необхідне для згоряння палива, надходить до камери згоряння з нижньої частини генератора. Продукти згоряння палива виходять у навколишнє середовище через димову трубу 19. Тепло, що виділилось при згорянні газоповітряної суміші, нагріває теплообмінники 1, проходить через модулі 3 і відводиться у навколишнє середовище шляхом примусової подачі повітря у канали, утворені ребрами 7. Внаслідок різниці температур між гарячою і холодною сторонами термоелектричні модулі генерують електричний струм. Величина вихідної напруги регулюється стабілізатором напруги і контролюється вольтметром. Режими роботи термогенератора - запуск і робочий режим відображаються світлодіодами. Для безпечної експлуатації термогенератор оснащений газовою автоматикою безпеки з п'єзозапалом для пілотного пальника 5. Комп’ютерна верстка А. Рябко 54900 6 Крім того, наявність полум'я на пальниках можна контролювати візуально за допомогою дзеркального пристрою та оглядового вікна, розташованого на боковій панелі термогенератора. Вихідна електрична потужність генератора при температурах навколишнього середовища від +20 до +40°С складає 20-24Вт при напрузі 12В. При цьому температура гарячої сторони модулів знаходиться в межах 250-290°С, холодної 50-70°С. Питома електрична потужність термогенератора складає 2Вт/кг, густина електричної потужності 0,83Вт/л, що у 2-3 рази більше відомих аналогів. Запропонований термогенератор може використовуватись для автономного живлення різноманітних радіоелектронних пристроїв, охоронних та сигнальних систем, освітлення та зарядки акумуляторів. Теплова енергія, що утворюється при згорянні палива, може використовуватись для обігріву невеликих приміщень і електронної апаратури при понижених температурах. Література: 1. А.с. 1235425 МКИ: H01L35/02. Портативный термоэлектрический генератор / Иорданишвили Е.К., Никоненок Е.З., Парпаров Е.З., Покорный Е.Г., Цыпкина Л.М., Эпштейн М.Г. (SU). - Опубл. 07.10.1987. 2. Пат. JP 2009027876. МКИ: B01J23/42; H01L35/30 Portable thermoelectric generator and portable combustion device / Kobayashi Hidetoshi; Fujimori Shunsuke; Kato Kazuhiko; Muraoka Shoichi (JP) - Опубл. 05.02.2009. 3. Пат. ЕР 1571718. H01L35/30; H01L35/00. Portable apparatus for generating electrical energy with a thermoelectric element / Van den Brandhof E.A. (NL) - Опубл. 07.09.2005. 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