Термоелектрическа батерия - RF патент 2142177 - Lipatov V
Изобретението се отнася до полупроводникови устройства, по-специално до термоелектрически батерии, работещи на базата на ефекта на Пелтие. Същността на изобретението: термоелектрическа батерия съдържа полупроводникови клонове на p- и n-проводимост, свързани чрез превключващи шини, токови проводници и метални топлинни връзки с дебелина 0,5 - 6,0 mm, които могат да бъдат направени от алуминий, алуминий с оксиден филм от 3 - 150 микрона или мед, покрит със слой от диелектричен материал като органичен лак, алуминиев оксид, силициев нитрид и др. Термоелектрическата батерия има средство за компенсиране на топлинни напрежения под формата на слой от топлопроводим еластичен електроизолационен материал с коефициент на топлопроводимост най-малко 0,3 W/mK, стойност на еластична деформация най-малко 30% и Young модул от не повече от 95 MPa, докато дебелината на слоя материал е най-малко 0,001 от дължината на комутационната шина. Термопилата има и допълнително средство за компенсиране на топлинните напрежения, което може да бъде направено под формата на прорези в поне един топлинен възел, изпълнен с еластичен материал, или под формата на релеф, нанесен върху топлинния възел, както и в формата на топлинен възел, разположен по периферията и запълващ пространството между топлинните възли еластичен топлоизолационен материал, в този случай модулът на Юнг на слоя топлопроводящ еластичен електроизолационен материал трябва да бъде не повече от 1 MPa. В допълнение, слоят от топлопроводим еластичен електроизолационен материал, разположен между комутационните шини и топлинните възли, може да бъде разнороден по своите свойства, а именно: в централната част модулът на Йънг е не по-малък от 0,5 MPa, а в периферията, не повече от 0,1 MPa. Тази конструкция на термоелектрическата батерия ще позволи да се разшири областта на тяхното приложение, например, значително да се увеличи налягането на работната среда в контакт с топлинни преходи, а наличието на ефективни средства за компенсиране на топлинните напрежения ще увеличи охлаждащ капацитет и увеличаване на експлоатационния живот на устройството. Използването на метални топлинни възли позволява да се подобрят термофизичните характеристики: да се увеличи устойчивостта на удар и да се намали загубата на топлинно налягане в топлинните възли. 8 C.p. f-кристали, 4 тиня.
Чертежи към патента на Руската федерация 2142177
Изобретението се отнася до термоелектрически батерии, чиято работа се основава на ефекта на Пелтие и може да се използва при разработването на хладилно оборудване, климатици, медицинско оборудване и др.
Известна термоелектрическа батерия, включваща клонове на p- и n-проводимост, свързани чрез комутационни шини, и топлинни преходи, направени от метално фолио, върху чиято повърхност е нанесен оксиден филм (изд. Сертификат на СССР N 409456, клас H 01 L 35/32, 1973 г.).
Недостатъкът на известния дизайн е ниската якост на топлинните преходи, което предотвратява използването му в устройства, които използват значително налягане на работната среда в контакт с топлинни преходи.
Изобретението е насочено към създаване на термоелектрическа батерия с повишена якост на топлинните връзки, като същевременно й осигурява ефективни средства за намаляване на топлинните напрежения, което дава възможност за увеличаване на площта и дебелината на топлинните връзки, за увеличаване на охлаждащата способност и от своя страна, разширява областта на използване на термоелектрически батерии.
За да се постигне посоченият технически резултат в термоелектрическа батерия, съдържаща полупроводникови клонове на p- и n-проводимост, превключващи шини, токови проводници, метални топлинни връзки и устройство за компенсиране на термичното напрежение, дебелината на металните топлинни възли е 0,5-6 mm, и устройството за компенсиране на топлинното напрежение е направено под формата на слой от топлопроводим еластичен електроизолационен материал с коефициент на топлопроводимост най-малко 0,3 W/mK, стойност на еластична деформация от поне 30% и модул на Юнг от при най-малко 95 MPa, разположени между комутационните шини и топлинните преходи, докато дебелината на слоя материал е най-малко 0,001 дължина на превключваща шина, докато термоелектрическата батерия може да бъде оборудвана с допълнителни средства за компенсиране на топлинните напрежения, направени или във формата от прорези, най-малко в един топлинен възел, изпълнен с еластичен материал или под формата на релеф на дълбочина най-малко 1,5 t пренос на топлина или под формата на слой от еластичен топлоизолационен материал, разположен между връзки за пренос на топлина по периферията на термоелектрическата батерия, докато поне един от преносите на топлина е модулът на Юнг на слоя на топлопроводимостта еластичният електроизолационен материал е не повече от 1 MPa, а тръбите за топлопреминаване на термопилата могат да бъдат направени от алуминий или от алуминий, покрит с оксиден филм, чиято дебелина е от 3 до 150 μm, или от мед, покрита с слой от диелектричен материал, например органичен лак, алуминиев оксид, силициев нитрид и др., освен това слой от топлопроводим еластичен електроизолационен материал, разположен между комутационните шини и един от топлинните възли, може да има различна стойност на модула на Йънг; в централната част на термопилата има модул на Юнг от най-малко 0,5 MPa, а в периферията не повече от 0,1 MPa.
Фигура 1 показва термоелектрическа батерия; на фиг. 2 - термоелектрическа батерия с проходни прорези в топлинната връзка 4, изпълнена с електроизолационен материал 6; на фиг. 3 - термоелектрическа батерия с релеф, направена на топлинен възел 4; на фиг. 4 - термоелектрическа батерия с еластичен топлоизолационен материал 8, разположен по периферията.