Анізотропний проникний термоелемент

Реферат: UA 93795 U UA 93795 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв, що призначені для створення термоелектричних генераторів, які використовують потоки газів або рідин як джерел теплової енергії та застосовуються в приладобудуванні, електроніці та генераторній техніці. Відомі пристрої у вигляді анізотропних термоелементів [1, 2], робота яких заснована на явищі виникнення в анізотропному термоелектричному матеріалі поперечної термоЕРС до градієнту температур. Особливістю їх є те, що поперечна ЕРС пропорційна співвідношенню геометричних розмірів термоелемента. Це дозволяє нарощувати ЕРС, збільшуючи відношення довжини термоелемента до товщини. Тому такі пристрої знаходять практичне використання як датчики, сенсори та перетворювачі теплових потоків [3]. Однак, сучасні анізотропні термоелементи характеризуються тим, що їх ефективність перетворення теплової енергії в електричну є меншою ніж у традиційних термопарних елементів. Однією причиною цього є те, що різниця компонент тензора Зеєбека анізотропного матеріалу менша, ніж різниця коефіцієнтів термоЕРС термопари з вітками n- і р-типів провідності. Іншою причиною є те, що тільки частина тепла від теплоносія потрапляє в об'єм термоелемента й перетворюється в електричну енергію, а інша частина тепла втрачається і корисно не використовується. Тому робота анізотропного термоелемента відбувається при не високих значеннях ефективності. З існуючих аналогів найбільш близьким за технологічною суттю є термоелемент [4]. Він являє собою прямокутну монокристалічну пластинку з анізотропного по коефіцієнту термоЕРС матеріалу. На його торцевих гранях розташовано струмовідвідні контакти. Такий термоелемент використовується для отримання термоЕРС. Але його практичне використання не дає достатнього значення ефективності перетворення енергії. В основу корисної моделі поставлена задача створення анізотропного термоелемента з покращеною ефективністю перетворення енергії. Поставлена задача вирішується тим, що запропоновано анізотропний проникний термоелемент на основі монокристалічного матеріалу, анізотропного по коефіцієнту термоЕРС, який, згідно з корисною моделлю, містить наскрізні канали (пори) для пропускання крізь них рідинного або газоподібного теплоносія. Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що на даний момент заявлена сукупність ознак не міститься в жодному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для анізотропного проникного термоелемента на основі монокристалічного матеріалу, анізотропного по коефіцієнту термоЕРС, який відрізняється тим, що матеріал містить наскрізні канали (пори) для пропускання крізь них рідинного або газоподібного теплоносія. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах електронного та приладобудівного напрямків. Термоелемент складається (див. креслення) з пластини 3, що виконана з матеріалу, анізотропного по коефіцієнту термоЕРС, вибрані кристалографічні осі якого орієнтовані під певним кутом φ до нижньої грані. На протилежно розташованих торцевих гранях пластини 3 розміщено струмовідводі контакти 1 та відповідні пластини 2. Пластина 3 створена на основі монокристалічного матеріалу, анізотропного по коефіцієнту термоЕРС, в якій наявні наскрізні канали 5 (або пори) для пропускання крізь них рідинного або газоподібного теплоносія 4. Контакти 1 призначені для електричного з'єднання термоелемента з зовнішнім навантаженням. Запропонований пристрій працює наступним чином. В режимі генерації електричної енергії гарячий теплоносій 4 пропускається через термоелемент, по системі наскрізних каналів 5 розігріваючи пластину 3 і створюючи перепад температури. Ця різниця температур призводить до виникнення на контактах 1 ЕРС, яка обумовлена анізотропією коефіцієнта термоЕРС. Внаслідок наявності інтенсивного теплообміну з об'ємом матеріалу гілки більша кількість тепла передасться матеріалу пластини 3 і перетвориться в електричну енергію. Це обумовлює збільшення ефективності перетворення енергії та (або) питомої електричної потужності, ніж у традиційних анізотропних термоелементів. Таким чином, запропонований термоелемент характеризується підвищеними ЕРС та ефективності й знайде застосування в термоелектричному приладобудуванні, наприклад, як сенсори теплового потоку. Джерела інформації: 1. Л.Л. Коренблит, А.Г. Самойлович. Материал для термоэлемента. А.С. СССР № 240065. 1962. 1 UA 93795 U 5 2. И.М. Пилат, А.Г. Самойлович, Л.И. Анатычук. Термоэлемент. А.С. СССР № 230915. 1963. 3. Л.И. Анатычук. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 766 с. 4. Л.І. Анатичук, А.В. Прибила. Патент України № 25858. МПК (2006) H01L 35/28. Анізотропний термоелемент. Опубл. 27.08.2007, бюл. № 13. Заявка № U200703864 від 06.04.2007. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Анізотропний проникний термоелемент, виготовлений на основі монокристалічного матеріалу, анізотропного по коефіцієнту термоерс, який відрізняється тим, що матеріал містить наскрізні канали (пори) для пропускання крізь них рідинного або газоподібного теплоносія. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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