Теплоперехід для високонадійної багатоелементної термобатареї

1 Теплоперехід для термобатареї, який складається з не електропровідного корпусу з високою теплопровідністю, на якому у ВІДПОВІДНОСТІ З комутаційним малюнком термобатареї нанесені відокремлені один від одного і електрично ізольовані ділянки металізації з високою електропровідністю, до яких приєднуються вітки термоелементів у термобатареї, який відрізняється тим, що для забезпечення високої надійності термобатареї шляхом введення резервуючих елементів, розташованих на теплопереході та спрощення технології виготовлення термобатареї, комутаційний малюнок на теплопереході виконаний у вигляді неперервних металізованих доріжок, на яких ділянки з високою електропровідністю, до яких приєднуються вітки термоелементів, контактують з ділянками, які мають підвищений опір 2 Теплоперехід по п 1, який відрізняється тим, що ділянки металізації з підвищеним опором можуть розміщуватися на теплопереході як в одній, так і в різних площинах по відношенню до ділянок, що мають хорошу електропровідність 3 Теплоперехід по п 1, 2, який відрізняється тим, що ділянки комутаційної доріжки з поганою електропровідністю мають опір, який не менше, ніж в 5-10 разів перевищує внутрішній опір вітки термоелемента в термобатареї, а товщина металізації такої ділянки комутаційного ланцюга, в залежності від конструктивного виконання, складає від 200 А до 100 мкм 4 Теплоперехід по п 1, 2, 3, який відрізняється тим, що різні за електропровідністю ділянки комутаційної доріжки можуть бути виготовлені як з одного матеріалу, відрізняючись лише геометричними розмірами, так і з різних матеріалів 5 Теплоперехід по п 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що ділянки комутаційної доріжки з підвищеним опором покриваються захисним покриттям, яке видаляється після виготовлення термобатареї ю ю Винахід належить до області термоелектрики, а більш конкретно - до конструкції термобатарей, що використовуються для генерації електричної напруги, термоелектричного охолодження, або підігріву, а також для пристроїв вимірювальної техніки Завдяки своїм хорошим експлуатаційним якостям (безшумністю в роботі, вдалому поєднанню з елементами мікроелектроніки, вигідними масогабаритними характеристиками і т д ) використання термоелектричних батарей (ТЕБ) стало звичним як в побутових приладах, так і в техніці найрізноманітнішого призначення У зв'язку з цим, надзвичайно актуальною є проблема надійності ТЕБ Термобатарея представляє собою два теплопереходи, до яких у ВІДПОВІДНОСТІ із схемою комутації приєднуються вітки термоелементів [1] Надійність ТЕБ залежить від надійності и окремих елементів [2] Недоліком таких ТЕБ є їх порівняно невисока надійність При великому числі термоелементів (кілька сотень штук в одній ТЕБ) вихід з ладу хоча б одного з них при послідовному з'єднанні, наприклад, призводить до відмови всієї ТЕБ Вказаних недоліків позбавлені термобатареї, виготовлені з використанням резервування, суть якого полягає в тому, що замість необхідного мінімального числа термобатарей використовується більша їх КІЛЬКІСТЬ, або ІНШІ резервуючі елементи, такі, наприклад, як діоди [3], або резервуючі опори [4] Використання резервуючих елементів істотно підвищує надійність ТЕБ Однак, застосування резервування віток термоелементів відомими способами [4] обмежується не стільки дороговизною і додатковими витратами цінних термоелектричних матеріалів, чи зростанням масо-габаритних харак о (О 60255 такої ділянки комутаційного ланцюга складає від 200А до ЮОмкм, різні за електропровідністю ділянки комутаційної доріжки теплопереходів можуть виготовлятися як з одного матеріалу, відрізняючись лише геометричними розмірами, так і з різних матеріалів, ділянки комутаційного ланцюга з підвищеним опором покриваються захисним покриттям, яке може видалятися після виготовлення ТЕБ Суть винаходу пояснюється фігурами На фіг 1 показано вигляд типового теплопереходу, який використовуються для виготовлення ТЕБ На фіг 2 показано типову схему розташування комутаційних площадок 2 з хорошою електропровідністю та площадок 3 з підвищеним опором, Найближчим до винаходу є теплоперехід, що що виконують роль резервуючих елементів, які використовується, наприклад, при виготовленні включаються в роботу при виході з ладу вітки тертермоелектричних батарей типу "АПТЕК" [5] Він моелемента Фіг 3 ілюструє варіант виконання представляє собою керамічну пластину, виготовтеплопереходу з розміщенням резервуючої плолену із матеріалу з високою теплопровідністю (ВК щадки 3 в різних площинах відносно електро94-1, ВК -96-1, ВК - 100 "Полікор" та ш), на яку провідної площадки 2 На фіг 4 показаний варіант методом товстоплівкової технології по фотошабвиконання термопереходів із нанесеним на резерлону наносяться контактні металізовані площадки вуючі ділянки 3 комутаційної доріжки захисного Висока електрична провідність таких площадок шару 4 забезпечується використанням спеціальних паст, до складу яких можуть входити срібло, нікель, мідь Перевагами запропонованого теплопереходу є та ІНШІ високопровідні матеріали Схема значне спрощення технології виготовлення багарозміщення металізованих високопровідних плотоелементних високонадійних ТЕБ При цьому щадок на теплопереході відповідає електричній резервування всіх віток термоелементів, а при схемі комутації термоелементів у ТЕБ Технонеобхідності, і додаткове резервування окремих логічний процес виготовлення ТЕБ з використанрядів термоелементів у ТЕБ, можна виконувати в ням таких теплопереходів полягає у тому, що одному технологічному циклі під час приєднання підготовлені до монтажу вітки термоелементів, теплопереходів до віток термоелементів Завдяки облужені по торцях, фіксуються у спеціальному запропонованій конструкції теплопереходів вигооснащенні і припаюються до облужених метовлення високонадійної ТЕБ із зарезервованими талізованих площадок теплопереходів у вітками термоелементів практично нічим не ВІДПОВІДНОСТІ із схемою їх комутації в ТЕБ При відрізнятиметься від виготовлення звичайних ТЕБ такому способі виготовлення ТЕБ неможливо заТехнологічні можливості групового нанесення стосувати резервування всіх віток термоелементів на теплопереходи комутаційних та резервуючих після його виготовлення Виконання цієї операції площадок із заданими геометричними розмірами до виготовлення ТЕБ можливе у випадку окремого (наприклад, шляхом напилення, гальванічним спошунтування кожної вітки термоелемента, що при собом і ш) та широкий вибір матеріалів, які можуть мініатюрних розмірах останніх є надзвичайно трувикористовуватись для нанесення резервуючих домісткою і важкою операцією Окрім того, при площадок на теплопереходах, створюють нецьому значно ускладнюється оснащення для вигообхідні умови для серійного виробництва високотовлення ТЕБ надійних багатоелементних ТЕБ, що значно розширить сферу їх використання Метою даного винаходу є забезпечення більш високої надійності ТЕБ та спрощення технології їх Література виготовлення шляхом додаткового розташування 1 Коленко Е А Термоэлектрические охлажна теплопереходах резервуючих елементів дающие приборы //Л — Наука — 1967 — 283 стр Вказана мета досягається тим, що комутаційний малюнок із металізованих площадок на тепло2 Справочник под ред Ушакова И А Надежпереходах виконується не із відокремлених одна ность технических систем // М — Радио и связь від одної площадок, а у вигляді неперервних ме— 1985 —606 стр талізованих доріжок, на яких ділянки з високою 3 Схема электрических соединений ШЭ 692 електропровідністю контактують з ділянками, що 00 - 00 термоэлектрического преобразователя мають підвищений опір При цьому ділянки комуТЭБ - 60/40 для радиоизотопного генератора Г таційної доріжки з підвищеним опором, які викону90 - 60/40 // Технический проект СКБ Института ють роль резервуючих елементів у ТЕБ, можуть полупроводников АН СССР Ленинград 1970 розміщуватися на теплопереходах як в одній, так і 4 Анатичук Л И , Микитюк П Д А С СССР № в різних площинах відносно ділянок з хорошою 107 3824 Низковольтная термоэлектрическая баелектропровідністю, ділянки комутаційної доріжки тарея Зарегистр 15 10 1983 з поганою електропровідністю мають опір, який не 5 WEB-сторшка "Термоелектрична компанія менш як в 5 - 10 разів перевищує внутрішній опір "Алтек"" http //ite cv ukrtel net/altec вітки термоелемента в ТЕБ, а товщина металізації теристик ТЕБ, як технологічною складністю самої операції резервування Тому найчастіше багатоелементні ТЕБ виготовляються без резервуючих елементів, що не забезпечує їм потрібної надійності Внаслідок цього сфера застосування таких ТЕБ значно звужується У випадку, коли питання високої надійності ТЕБ стоїть на першому МІСЦІ, виготовляються ТЕБ, які складаються із окремих блоків (рядів), до яких застосовуються методи резервування, а вже із них виготовляють ТЕБ, що містять велике число термоелементів При цьому значно ускладнюється технологія виготовлення таких ТЕБ Вона стає багатоопераційною і трудомісткою 60255 ФІГ.1 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна