Термоелектричний генератор

1. Термоелектричний генератор, що містить трубу з робочим тілом, яке випаровується на одному її кінці і конденсується на іншому, щонайменше одну термоелектричну батарею і струмовідводи, який відрізняється тим, що використана високотемпературна теплова труба з великим градієнтом температур по довжині, а батарея викона 3 [Прототип - патент Російської Федерації № 2359363 МКИ НОН 35/28, 09.01.2008), що містить «гарячий» і охолоджуючий теплообмінники, термоелектричну батарею, до якої примикають теплообмінники, і струмовідводи, причому як «гарячий» теплообмінник використаний термосифон або теплова труба, що є трубкою з камерою для випаровування робочого тіла на одному кінці і з камерою його конденсації на іншому, термосифон забезпечений перетворюючим пристроєм, виконаним у вигляді корпусу, в якому встановлений пакет, що складається з камери конденсації, до якої послідовно, принаймні, з одного боку, встановлені, принаймні, одна термоелектрична батарея і, принаймні, один теплообмінник, що охолоджує, наприклад радіатор конвективного теплообміну з повітрям. Даний термогенератор дозволяє використовувати подовжній градієнт температур вузла (теплової труби), від якого походить відбір тепла. Недоліками є низька енерговіддача від теплової труби і недоцільність застосування високотемпературних теплових труб. Технічною задачею винаходу є створення конструкції термоелектричного генератора, що дозволяє використовувати високотемпературні теплові труби з великим градієнтом температур по довжині. Технічний результат полягає в підвищенні вироблення електроенергії термоелектричним генератором у порівнянні з аналогами на величину, що пропорційна різниці діапазонів робочих температур і кількості пакетів термопар. Рішення поставленої задачі забезпечується за рахунок використання наступних відомих істотних ознак - застосовується термоелектричний генератор, що містить теплову трубу з робочим тілом, яке випаровується на одному її кінці і конденсується на іншому, щонайменше одна термоелектрична батарея і струмовідводи, а також наступних відмітних істотних ознак - використовується високотемпературна теплова труба з великим градієнтом температур по довжині, батарея виконана у вигляді багатошарового пакету термопар з плівкових гілок р- і n- типу провідності, що розміщені коаксіально та розділені антидифузійним шаром, причому між гілками, що створюють термопару, антидифузійний шар нанесений не на всю довжину пакету, а батарея покрита шаром діелектрика, який утворює замкнену оболонку. Використання сукупності вказаних ознак дозволяє підвищити вироблення електроенергії термоелектричним генератором у порівнянні з аналогами на величину, що пропорційна різниці 59942 4 діапазонів робочих температур і кількості пакетів термопар. Винахід пояснюється кресленнями: на фіг.1 зображений термоелектричний генератор в розрізі; на фіг.2 - показаний вид термогенератора по перетину А-А фіг.1; на фіг.3 - крива розподілу градієнту температур по довжині високотемпературної теплової труби. Термоелектричний генератор містить високотемпературну теплову трубу 1 із нагрівальним елементом 2, діелектрик 3, напівпровідникові гілки n-типу провідності 4 і p-типу провідності 5, антидифузійний шар 6, струмовідводи 7. Термопари з гілок 4 і 5 в композиції з антидифузійними шарами 6 утворюють термоелектричну батарею. На кресленнях показаний мінімальний пакет з однієї термопари. Товщина кожного шару виконується в межах 10-100 мкм. Щоб уникнути порушення цілісності плівкових шарів під дією температури і навколишнього середовища, навколо пакету термопар виконаний шар діелектрика 3, який утворює замкнену оболонку. Струмовідводи 7 розміщені з боку кінця труби 1, на якому відбувається конденсація робочого тіла, і виступають за межі оболонки з діелектрика 3. Як зображено на графіку (фіг.3), на кінцях теплової труби існує значна різниця температур, що за розміром перевищує 400°С. Роботу термоелектричного генератора розглянемо на прикладі використання високотемпературної теплової труби довжиною 600 мм з натрієм у якості робочого тіла. Гілки термопари 4 і 5 виконані на основі пари вісмут-телур. Антидифузійний шар 6 нанесений з боку розміщення струмовідводів 7 і розділяє гілки 4 і 5 на довжині 500 мм. Кожен плівковий шар гілок виконаний товщиною 50 мкм. У якості антидифузійного шару 6 використовується плівка товщиною 20 мкм з оксиду алюмінію. Діелектрик 3 виконаний з нітриду алюмінію. Товщину шару оболонки діелектрика 3, що контактує із тепловою трубою 1, виконано 10 мкм, а решти оболонки діелектрика - 50 мкм. У процесі випаровування натрію на одному кінці і конденсації на іншому середня різниця температур на кінцях труби складає 500-600°С. У гілках термопари 4 і 5 виникає термоерс, що перевищує значення прототипу щонайменше утричі. Використання пропонованої конструкції термоелектричного генератора дозволяє підвищити вироблення електроенергії термоелектричним генератором у порівнянні з аналогами на величину, що пропорційна різниці діапазонів робочих температур і кількості пакетів термопар. 5 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 59942 6 Підписне Тираж 24 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