Малогабаритный термогенератор

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к термоэлектрическому приборостроению, как источнику прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, и может быть использована для автономного питания электронных часов, фонарика, маломощного радиоприемника, электронного градусника, холодильника автоматического и т.п.
Известен способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и генератор для его осуществления, представляющий собой герметичный корпус цилиндрической формы с устройством входа потока теплоносителя от внешнего источника и устройством вывода отработавшего потока теплоносителя. Внутри корпуса установлены термоэмиссионные элементы в виде колец, собранных из отдельных сегментов и соединенных в единую электрическую цепь (RU 2329562, МПК H01L 45/00, опубл.  20.07.2008).
Недостатками известного решения являются сложная, содержащая большое количество конструктивных элементов конструкция и высокая материалоемкость.
Известен термоэлектрический генератор, содержащий теплоприемник, внутри корпуса, которого размещен источник тепла. Снаружи корпуса установлены последовательно в тепловом отношении термоэлектрические модули и основания теплообменников системы охлаждения, механически связанные с корпусом теплоприемника с помощью средства крепления. Корпус теплоприемника выполнен прямоугольной формы в сечении. По большим сторонам корпуса симметрично расположены термоэлектрические модули и основания. Средство крепления выполнено в виде листовых пружин переменного сечения по длине, имеющих наибольшую толщину в средней зоне, уменьшающуюся к консольной части пружин, вынесенную за теплоприемник. Пружины попарно механически связаны между собой и расположены по краям оснований теплообменников с возможностью плотного и стабильного их прижатия с помощью винтовых блоков через термоэлектрические модули к поверхностям корпуса теплоприемника (RU 2529437, МПК H01L 35/28, опубл. 27.09.2014).
Недостатками известного генератора являются большие массогабаритные показатели и отсутствие мобильности.
Известен термоэлектрический автономный источник питания содержащий корпус, элементы Пельтье с электрическими выводами, имеющие две поверхности и соединенные проводами с потребителем электроэнергии. Термоэлементы закреплены одной поверхностью на бурильных трубах, другой - обращены внутрь, а в качестве потребителя электроэнергии использована скважинная аппаратура. Электрические выводы могут быть соединены с накопителем энергии. Термоэлементы и накопители энергии могут быть соединены между собой параллельно, или последовательно, или последовательно-параллельно (RU 2235875, МПК E21B 47/12, опубл. 10.09.2004).
Недостатком известного решения является большие массогабаритные показатели, а также необходимость в жидкостном охлаждении наружной части элементов Пельтье.
Известен термоэлектрический автономный источник питания, содержащий последовательно соединенные блок термоэлементов, блок управления и аккумуляторную батарею, согласно настоящей полезной модели, снабжен емкостью, заполненной рабочим веществом, и радиатором, заполненным пористым капиллярным веществом, а блок термоэлементов имеет верхнюю и нижнюю поверхности, на которых закреплены, соответственно, указанные емкость и радиатор, при этом рабочее вещество емкости имеет возможность испытывать фазовые переходы из одного агрегатного состояния в другое под воздействием изменений температуры окружающей среды в течение всего времени суток, генерировать тепло, поглощать и накапливать тепло окружающего пространства и солнечную радиацию. В качестве рабочего вещества емкости используют кристаллогидратную соль или смесь кристаллогидратных солей, имеющих разные температуры фазовых переходов. Блок управления выполнен с возможностью переключения направления, стабилизации и регулировки тока блока термоэлементов для зарядки аккумуляторной батареи, а также переключения работы блока термоэлементов на режим нагрева емкости, заполненной рабочим веществом. Устройство снабжено инвертором для питания потребителей электроэнергии переменного тока. Потребителем электроэнергии является холодильник накопительного типа (RU 134698, МПК H01J 45/00, F24J 2/42, опубл. 20.11.2013).
Недостатком известного решения является большие массогабаритные показатели, а также необходимость в радиаторе, заполненным пористым капиллярным веществом.
Известен термоэлектрический автономный источник питания, содержащий корпус, элементы Пельтье с электрическими выводами, установленные на наружной поверхности корпуса и соединенные между собой параллельно, или последовательно, или последовательно-параллельно. Внутри корпуса установлен изотопный или химический источник тепловой энергии. Электрические выводы соединены с накопителем энергии, а накопитель энергии соединен с потребителем энергии. Накопитель энергии выполнен в виде аккумуляторов, конденсаторов или ионисторов, соединенных последовательно, или параллельно или последовательно-параллельно. Накопитель энергии и элементы Пельтье установлены в общем корпусе (RU 27153, МПК E21B 47/00, опубл. 10.01.2003).
Недостатком известного решения является большие массогабаритные показатели, а также необходимость в жидкостном охлаждении наружной части элементов Пельтье.
Технический результат заключается в уменьшении массогабаритных показателей, увеличении КПД и повышении комфортабельности при эксплуатации устройства, за счет определенного расположения элементов устройства, использования металлического корпуса с высокой теплопроводностью и охладителей воздушного типа.
Технический результат достигается тем, что малогабаритный термогенератор содержит металлический корпус, выполняющий функцию теплоприемника. К нижним внутренним боковым частям металлического корпуса через слой термопасты симметрично разъемно закреплены последовательно соединенные элементы Пельтье, сверху к которым разъемно присоединены охладители воздушного типа. В центре металлического корпуса разъемно закреплен блок накопления энергии. Все элементы устройства расположены внутри металлического корпуса.
На фиг. 1 представлен вид сбоку малогабаритного термогенератора, на фиг. 2 – вид сверху малогабаритного термогенератора, на фиг. 3 – электрическая схема малогабаритного термогенератора.
Малогабаритный термогенератор содержит корпус 1 прямоугольной формы в сечении из металла с высокой теплопроводностью (например, алюминий, железо и т.п.) толщиной 0,5-1 мм выполняющий функцию теплоприемника. В центре корпуса 1 закреплен блок накопления энергии 2 с помощью разъемного соединения, который представляет собой ионистор. К нижним внутренним боковым частям корпуса 1, через слой термопасты, симметрично разъемно закреплены последовательно соединенные, по меньшей мере, четыре элемента Пельтье 3. Блок накопления энергии 2 и элементы Пельтье 3 соединены между собой электрическими проводами (на фиг. не показаны). На элементах Пельтье 3 разъемно присоединены сверху охладители 4 воздушного типа.
Работа малогабаритного термогенератора заключается в следующем. Устройство крепят к части тела человека или животного (туловищу или конечности) при помощи ремешков из эластичного материала или плетеного паракорда. Корпус 1 устройства плотно прилегает к коже, обеспечивая высокую теплопроводность. Через корпус 1 тепло передается на элементы Пельтье 3. Вырабатываемая ими энергия для стабильной зарядки устройства по электрическим проводам сначала поступает на блок накопления энергии 2, а с него по электрическим проводам далее поступает на подключенное для зарядки устройство (например, электронные часы, фонарик, маломощный радиоприемник, электронный градусник, холодильник автоматический и т.п.). Вырабатываемая энергия элементами Пельтье 3 достаточна для эксплуатации маломощных устройств.
Независимость от традиционных источников энергии и удобная в эксплуатации и ношении конструкция позволяет использовать малогабаритный термогенератор в различных ситуациях. Это существенно расширяет сферу применения малогабаритного термогенератора по сравнению с известным техническим решением.
При использовании большего числа элементов Пельтье могут создаваться более мощные термогенераторы, но при этом увеличатся массогабаритные показатели.
По сравнению с известным техническим решением предлагаемое позволяет уменьшить массогабаритные показатели устройства, увеличить КПД и повысить комфортабельность при эксплуатации, за счет определенного расположения элементов устройства, использования металлического корпуса с высокой теплопроводностью и охладителей воздушного типа.