ВИХРЕВОЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2004 года по МПК H01J45/00 H01L35/00 

Изобретение относится к источникам электроэнергии и представляет собой устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является термоэлектрический генератор (ТЭГ), включающий электрическую цепь, состоящую из р- и n-ветвей термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин, горячих и холодных спаев и активной нагрузки, в которой происходит потребление выделяемой термоэлементом электрической мощности (см. Иорданишвили Е.К. Термоэлектрические источники питания. - М.: Советское радио. 1968. С.23, рис. 4, фиг.1), и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного термоэлектрического генератора (ТЭГ), принятого за прототип, относится то, что его работа обеспечивается сжиганием топлива для нагрева горячих спаев, что связано с пожарной опасностью и загрязнением окружающей среды продуктами сгорания топлива. Кроме того, эффективность охлаждения холодных спаев при естественной конвекции в окружающей среде довольно низка, а применение теплообменных аппаратов для охлаждения существенно повышает себестоимость получаемой электроэнергии.

Технический результат - экономия топлива, уменьшение загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, повышение пожарной безопасности работы термоэлектрического генератора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемом термоэлектрическом генераторе, содержащем электрическую цепь, состоящую из р- и n-ветвей термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин, горячих и холодных спаев и активной нагрузки, в которой происходит потребление выделяемой термоэлементом электрической энергии, особенность заключается в том, что горячие спаи помещены в полость горячего потока вихревой трубы, а холодные спаи - в полость холодного потока вихревой трубы, образующихся в вихревой трубе при температурном разделении сжатого газа.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому результату отличительных признаков в заявленной установке, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлены:

на фиг.1 - прототип;

на фиг.2 - предлагаемый вихревой термоэлектрический генератор: 1 - р-ветвь термоэлемента, 2 - n-ветвь термоэлемента, 3 - коммутационные пластины, 4 - горячие спаи, 5 - холодные спаи, 6 - активная нагрузка, 7 - вихревая труба (ВТ), 8 - горячая полость (ГП) вихревой трубы, 9 - холодная полость (ХП) вихревой трубы, 10 - источник сжатого газа (ИСГ).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем.

Вихревой ТЭГ содержит электрическую цепь, состоящую из р-ветвей 1 и n-ветвей 2 термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин 3, горячих 4 и холодных спаев 5 и активной нагрузки 6, в которой происходит потребление выделяемой термоэлементом электрической мощности, вихревую трубу 7, имеющую в результате температурного разделения газа горячую 8 и холодную 9 полости, источник сжатого газа 10, обеспечивающий работу вихревой трубы 7.

Работа вихревого ТЭГ осуществляется следующим образом.

Электрический ток создается в электрической цепи, состоящей из р-ветвей 1 и n-ветвей 2 термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин 3, из-за разности температур на горячих 4 и холодных 5 спаях при помещении их в соответствующие полости вихревой трубы 7 (полость горячего потока 8 и полость холодного потока 9), получаемые в результате температурного разделения газа, поступающего от источника сжатого газа 10. Электрическая энергия, выделенная вихревым термоэлектрическим генератором, потребляется активной нагрузкой 6. Таким образом, при осуществлении работы термоэлектрического генератора не требуется сжигание топлива, что приводит к экономии топлива, а также увеличивает экологическую и пожарную безопасность получения электроэнергии.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной установки следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный вихревой ТЭГ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, как источник электроэнергии и может быть использовано для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую;

- для заявленного вихревого ТЭГ в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к источникам электроэнергии и представляет собой устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Электрический ток создается в электрической цепи, состоящей из р-ветвей 1 и n-ветвей 2 термоэлемента, коммутационных пластин 3 и активной нагрузки 6, из-за разности температур на горячих 4 и холодных 5 спаях при помещении их в полость горячего потока 8 и полость холодного потока 9 вихревой трубы 7, получаемых в результате температурного разделения газа, поступающего от источника сжатого газа. Таким образом, при осуществлении работы термоэлектрического генератора не требуется сжигание топлива, также улучшается экологическая и пожарная безопасность получения электроэнергии. 2 ил.

Вихревой термоэлектрический генератор, содержащий электрическую цепь, состоящую из р- и n-ветвей термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин, горячих и холодных спаев и активной нагрузки, в которой происходит потребление выделяемой термоэлементом электрической энергии, отличающийся тем, что горячие спаи помещены в полость горячего потока вихревой трубы, а холодные спаи - в полость холодного потока вихревой трубы, образующиеся в вихревой трубе при температурном разделении сжатого газа.