Термоперетворювач

Реферат: Термоперетворювач містить нагрівач і батарею термопар, яка електрично ізольована від нагрівача, але має тепловий контакт з ним, також містить по обидва боки від термобатареї додаткові термопари, які не включені в коло термобатареї. Батарея містить малу кількість термопар (до 9 шт.). UA 81882 U (54) ТЕРМОПЕРЕТВОРЮВАЧ UA 81882 U UA 81882 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до термоелектричних пристроїв, а саме термоелектричних вимірювальних перетворювачів і може бути використана для вимірювання величин постійного і змінного струму. Відомий термоперетворювач [1], який складається з діелектричної підкладки на одну сторону якої напилений нагрівач, а на іншу - батарея термопар. Недоліком такого перетворювача є те, що термобатарея складається з великої кількості термопар, внаслідок цього зростає рівень шумів та величина перехідної ємності, а також не забезпечується рівномірний розподіл температури по всіх спаях термобатареї, все це призводить до зменшення точності вимірювань. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є термоперетворювач [2], який містить нагрівач і батарею термопар, яка електрично ізольована від нагрівача, але має тепловий контакт з ним, також містить по обидва боки від термобатареї додаткові термопари, які не включені в коло термобатареї. Недоліком такого термоперетворювача є те, що термобатарея складається з великої кількості термопар, що внаслідок цього зростає рівень шумів та величина перехідної ємності, це призводить до зменшення точності вимірювань. Задачею корисної моделі є створення термоперетворювача, який би характеризувався зменшеним впливом ефекту Томсона на точність перетворення і при цьому не мав би великого рівня шумів та великої перехідної ємності. Поставлена задача вирішується тим, що в термоперетворювачі, який містить нагрівач і батарею термопар, яка електрично ізольована від нагрівача, але має тепловий контакт з ним, також містить по обидва боки від термобатареї додаткові термопари, які не включені в коло термобатареї, з метою зменшення рівня шумів та перехідної ємності, використовується мала кількість термопар (до 9 шт.), а також, з метою зменшення впливу ефекту Томсона, шляхом вирівнювання розподілу температури в нагрівачі, відстань між спаями термопар збільшується від середини нагрівника до його кінців за заздалегідь визначеним законом. Відповідність критерію "новизна" заявленій корисній моделі забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з аналогів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано нове рішення для термоперетворювача, який містить нагрівач і батарею термопар, яка електрично ізольована від нагрівача, але має тепловий контакт з ним, також містить по обидва боки від термобатареї додаткові термопари, які не включені в коло термобатареї, з метою зменшення рівня шумів та перехідної ємності, використовується мала кількість термопар (до 9 шт.), а також, з метою зменшення впливу ефекту Томсона, шляхом вирівнювання розподілу температури в нагрівачі, відстань між спаями термопар збільшується від середини нагрівника до його кінців за заздалегідь визначеним законом. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій та матеріалів, її реалізація можлива на підприємствах приладобудівного напрямку. На кресленні представлено схематичну конструкцію одного з можливих варіантів термоперетворювача. Термоперетворювач складається з корпусу, шару діелектрика 2, на протилежні сторони якого напилені нагрівач 1 та батарея термопар 4, струмопідводів та виводів батареї термопар, по обидва боки від термопар знаходяться тепловідводи 5, які не включені в електричне коло термобатареї та мають тепловий контакт з підкладкою. Спаї термопар розташовані симетрично відносно геометричної середини нагрівача, а відстань між спаями збільшується з віддаленням від геометричної середини нагрівача за заздалегідь встановленим законом. Запропонований термоперетворювач працює наступним чином. При протіканні струму через нагрівач 1, в ньому виділяється тепло Джоуля, яке через теплопровідний шар діелектрика 2 розігріває гарячі спаї 3 термопар 4, з'єднаних у батарею. Це викликає появу деякої пропорційної термоЕРС , що однозначно пов'язана із величиною протікаючого струму. Відстань між спаями термопар зростає з віддаленням від геометричної середини нагрівача. З кожної ділянки нагрівача відводиться кількість тепла пропорційна до кількості спаїв термопар на цій ділянці, з центральної частини нагрівача, наприклад, відводиться найбільше тепла. За допомогою тепловідводів, які знаходяться по обидва боки від термобатареї, забезпечуються рівні температурні градієнти по обидва боки від крайніх термопар у термобатареї. Це призводить до зменшення градієнтів температури і вирівнювання розподілу температури на ділянці нагрівача яка має тепловий контакт зі спаями термобатареї. Підбираючи кроки між спаями термопар, можна добитися того, що по обидва боки від них будуть знаходитися рівні градієнти температур, але різні за знаком. Це дозволяє мінімізувати похибку, яку вносить ефект Томсона. Джерела інформації: 1 UA 81882 U 5 1. Y.H. Lee, S.W. Kwon, K.J. Kim, S.I. Park, Y.E. Ihm Performance improving of KRISS micromachined multijunction thermal converter // IEEE Transactions on instrumentation and measurement.-2004. - p. 591-592. 2. J.R. Kinard, D. Huang, D.B. Novotny Multilayer film multijunction thermal converters. US 5393351. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 1. Термоперетворювач, що містить нагрівач і батарею термопар, яка електрично ізольована від нагрівача, але має тепловий контакт з ним, також містить по обидва боки від термобатареї додаткові термопари, які не включені в коло термобатареї, який відрізняється тим, що батарея містить малу кількість термопар (до 9 шт.). 2. Термоперетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що відстань між спаями термопар збільшується від середини нагрівача до його кінців за заздалегідь визначеним законом. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2