ES2610507B1 - Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico - Google Patents

Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico Download PDF

Info

Publication number
ES2610507B1
ES2610507B1 ES201730240A ES201730240A ES2610507B1 ES 2610507 B1 ES2610507 B1 ES 2610507B1 ES 201730240 A ES201730240 A ES 201730240A ES 201730240 A ES201730240 A ES 201730240A ES 2610507 B1 ES2610507 B1 ES 2610507B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
thermoelectric
heating apparatus
thermoelectric generator
generator according
thermoelectric module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
ES201730240A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2610507A1 (es
Inventor
Eduard MASSAGUER COLOMER
Albert MASSAGUER COLOMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nabla Thermoelectrics S L
Nabla Thermoelectrics SL
Original Assignee
Nabla Thermoelectrics S L
Nabla Thermoelectrics SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nabla Thermoelectrics S L, Nabla Thermoelectrics SL filed Critical Nabla Thermoelectrics S L
Priority to ES201730240A priority Critical patent/ES2610507B1/es
Publication of ES2610507A1 publication Critical patent/ES2610507A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2610507B1 publication Critical patent/ES2610507B1/es
Priority to PCT/ES2018/070127 priority patent/WO2018154163A1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00—Stoves or ranges
    • F24B1/18—Stoves with open fires, e.g. fireplaces
    • F24B1/185—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion
    • F24B1/188—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion characterised by use of heat exchange means , e.g. using a particular heat exchange medium, e.g. oil, gas  
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/067—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators using solid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0056—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for ovens or furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F2013/005—Thermal joints
    • F28F2013/006—Heat conductive materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Direct Air Heating By Heater Or Combustion Gas (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Abstract

Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico.#La presente invención se refiere a un generador termoeléctrico que permite reducir la temperatura que alcanza un módulo termoeléctrico del propio generador eléctrico dado que la transferencia de calor por conducción entre un aparato de calefacción donde se encuentra dispuesto y el propio módulo termoeléctrico se anula y la capa de aire que se crea entre los dos elementos actúa como aislante. La invención se refiere también al aparato de calefacción que comprende el generador termoeléctrico.

Description

GENERADOR TERMOELÉCTRICO Y APARATO DE CALEFACCIÓN QUE COMPRENDE DICHO GENERADOR TERMOELÉCTRICO
DESCRIPCIÓN
5
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un generador termoeléctrico que permite reducir la temperatura que alcanza un módulo termoeléctrico del propio 10 generador eléctrico dado que la transferencia de calor por conducción entre un aparato de calefacción donde se encuentra dispuesto y el propio módulo termoeléctrico se anula o minimiza y la capa de aire que se crea entre los dos elementos actúa como aislante.
15 La invención se refiere también al aparato de calefacción que comprende el generador termoeléctrico.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
20 Se conocen en el estado de la técnica las estufas u hogares de madera, pellet y carbón que son muy utilizados como equipos de calefacción, sobretodo en ubicaciones remotas.
Incentivados por las nuevas normativas que imponen mayores eficiencias en 25 equipos de calefacción, los fabricantes de estufas u hogares han ido incorporando mejoras que van en esta línea. Estos aparatos actualmente incluyen un intercambiador de calor que recibe calor de la combustión para calentar el aire ambiente. Un ventilador de circulación fuerza el aire ambiente a través del intercambiador de calor. Una desventaja significativa de la mayoría 30 de estos equipos es que requieren alimentación eléctrica de la red para accionar el ventilador de circulación. Por lo tanto, son inoperables durante los
cortes de energía, cuando son más necesarios. En segundo lugar, la energía
2
que consumen es cada vez más costosa.
Los dispositivos termoeléctricos conocidos también se utilizan en modo inverso para convertir el calor de la estufa en energía eléctrica que puede utilizarse 5 para alimentar cargas externas. El calor pasa a través de una placa lateral caliente del generador a una placa lateral fría, donde un módulo termoeléctrico utiliza la diferencia de temperatura entre la placa lateral caliente y la placa lateral fría para convertir el calor en energía eléctrica. Por lo tanto, cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la placa lateral caliente y la placa 10 lateral fría, más energía eléctrica se genera.
Entre estos sistemas se conoce la solicitud de patente US20080245352 relativa a un generador termoeléctrico para uso con una estufa, que presenta un módulo termoeléctrico adherido a una de las paredes del hogar que conforma 15 el cerramiento de la zona de combustión. La energía generada se utiliza para accionar unos ventiladores que mantienen frio el lado posterior de dicho modulo y a la vez permiten generar más energía eléctrica para poder alimentar otros accesorios.
20 De este mismo tipo se conocen también la patente US6588419 relativa a una estufa para la generación de electricidad y el accionamiento de un ventilador y la patente CA2470739 relativa a un sistema de generación de electricidad en un hogar usando un módulo termoeléctrico.
25 Los módulos termoeléctricos tienen una temperatura máxima de funcionamiento, de manera que cuando se supera dicha temperatura, las soldaduras de las uniones entre material n y p se funden y el módulo termoeléctrico deja de funcionar. Esta temperatura máxima de funcionamiento suele estar en torno a 200°C. Aunque existen módulos termoeléctricos que 30 aguantan temperaturas superiores, sin embargo, la eficiencia está relacionada con la temperatura de trabajo máxima. Esto quiere decir que un módulo que
soporta los 200°C generará más energía a 200°C que otro que pueda soportar
3
350°C teniendo como temperatura de trabajo los 200°C, es decir, cuanta mayor temperatura de trabajo soporta, más caros son los módulos.
En este sentido una tecnología que pueda garantizar que no se excederá 5 nunca la temperatura de trabajo de los módulos termoeléctricos hará el equipo más eficiente y económico.
Dicho esto, uno de los puntos más importantes es como se protege el modulo termoeléctrico contra una excesiva temperatura, ya que en un hogar de madera 10 no es posible controlarla.
La US20080245352 incluye una chapa bimetálica que actúa como reductor de radiación, es decir, la radiación del fuego dilata la chapa que deja de hacer contacto con la pared donde se adhieren los módulos termoeléctricos. Esta 15 realización tiene el inconveniente de que no se puede controlar la temperatura límite de forma exacta con lo que es probable que en algún momento se supere la máxima permitida provocando el fallo del sistema.
En las patentes US6588419 y CA2470739 no existe ningún sistema de 20 protección contra sobrecalentamientos.
Por otra parte, la zona más idónea para realizar la captación de calor es la zona más próxima al fuego, preferiblemente debajo de este. Las invenciones citadas evitan su colocación en este punto por el riesgo de fallo del generador 25 por exceso de temperatura si la parte más caliente de la combustión está directamente debajo del generador.
El módulo termoeléctrico de la presente invención solventan los inconvenientes anteriores protegiendo el modulo termoeléctrico contra las temperaturas 30 excesivas que pueden destruirlo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un generador termoeléctrico que alimenta uno o varios dispositivos auxiliares de un aparato de calefacción, donde el generador eléctrico permite reducir la temperatura que alcanza un módulo 5 termoeléctrico del propio generador eléctrico dado que la transferencia de calor por conducción entre un aparato de calefacción donde se encuentra dispuesto y el propio módulo termoeléctrico se anula o minimiza y la capa de aire que se crea entre los dos elementos actúa como aislante.
10 El generador termoeléctrico comprende al menos un módulo termoeléctrico dispuesto en contacto directo o indirecto con una pared de captación de un aparato de calefacción, donde el al menos un módulo termoeléctrico es desplazable respecto a la pared de captación del aparato de calefacción por medio de un dispositivo de desplazamiento que lleva a cabo la separación del 15 al menos un módulo termoeléctrico de la pared de captación del aparato de calefacción cuando una cara caliente del al menos un módulo termoeléctrico se encuentra por encima de una primera temperatura predeterminada.
Opcionalmente, el generador termoeléctrico comprende un bloque inercial que 20 se encuentra en contacto con el al menos un módulo termoeléctrico y que actúa como reservorio térmico que acumula energía térmica cuando se lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico de la pared de captación del aparato de calefacción. Preferentemente, el al menos un módulo termoeléctrico se encuentra dispuesto en contacto indirecto con la pared de 25 captación del aparato de calefacción a través del bloque inercial
De esta manera, el bloque inercial mantiene la temperatura durante un tiempo mientras el al menos un módulo termoeléctrico se encuentra separado de la pared de captación del aparato de calefacción.
Una vez que el al menos un módulo termoeléctrico, o en su defecto el bloque
inercial se ha enfriado, este o aquel se repliega haciendo contacto de nuevo
5
con la pared de captación. Se reinicia el ciclo de calentamiento y separación mientras se exceda la primera temperatura predeterminada. Con esto se logra mantener la generación eléctrica relativamente constante y evita que los dispositivos auxiliares del aparato de calefacción dejen de funcionar.
5
Es importante destacar que el generador eléctrico puede acoplarse a cualquier aparato de calefacción, ya sea una estufas/hogar, o bien por ejemplo un alto horno donde las paredes de las campanas de extracción de humos pueden alcanzar temperaturas superiores a los 500°C.
10
Opcionalmente, el generador eléctrico comprende además al menos un disipador de calor que mantiene la temperatura de una cara fría del al menos un módulo termoeléctrico por debajo de una segunda temperatura predeterminada.
15
La invención se refiere también a un aparato de calefacción que comprende al menos un generador termoeléctrico como el descrito anteriormente.
El aparato de calefacción comprende además al menos un dispositivo auxiliar 20 que es alimentado por el generador termoeléctrico, siendo preferentemente el dispositivo auxiliar un ventilador.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
25 La Figura 1 muestra una vista en perspectiva del generador termoeléctrico de la presente invención de acuerdo a un primer ejemplo de realización preferente.
La Figura 2 muestra una vista inferior de la Figura 1.
30 La Figura 3 muestra una vista en alzado de la Figura 1.
La Figura 4 muestra una vista en sección AA de la Figura 2.
6
La Figura 5 muestra una vista en perspectiva delantera del aparato de calefacción de la presente invención que comprende el generador termoeléctrico del primer ejemplo de realización preferente.
5
La Figura 6 muestra una vista en perspectiva trasera del aparato de calefacción de la presente invención que comprende el generador termoeléctrico del primer ejemplo de realización preferente.
10 La Figura 7 muestra una vista en perspectiva del generador termoeléctrico de la presente invención de acuerdo a un segundo ejemplo de realización preferente.
La Figura 8 muestra una vista inferior de la Figura 7.
15
La Figura 9 muestra una vista en alzado de la Figura 7.
La Figura 10 muestra una vista de la Figura 9 cuando la cara caliente del al menos un módulo termoeléctrico se encuentra por encima de la primera 20 temperatura predeterminada.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación se procederá a describir de manera detallada el generador 25 termoeléctrico de la presente invención.
El generador termoeléctrico comprende al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) dispuesto en contacto indirecto con una pared de captación (17) de un aparato de calefacción (1), donde el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) 30 es desplazable respecto a la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) por medio de un dispositivo de desplazamiento (9, 59) que lleva
a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) de la pared
7
de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) cuando una cara caliente (2, 52) del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) se encuentra por encima de una primera temperatura predeterminada, que es preferentemente 200 °C.
5 El generador termoeléctrico comprende un bloque inercial (8, 58) que se encuentra en contacto con el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) y que actúa como reservorio térmico que acumula energía térmica cuando se lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) de la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1), donde el al menos un 10 módulo termoeléctrico (54) se encuentra dispuesto en contacto indirecto con la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) a través del bloque inercial (58)
El dispositivo de desplazamiento (9, 59) puede presentar varias
15 configuraciones, siendo preferentemente un actuador lineal termo-mecánico o un actuador lineal eléctrico. En caso de que el dispositivo de desplazamiento (9) sea un actuador termo-mecánico, no necesita un aporte de energía para funcionar, pero es menos preciso y solo puede calibrarse para actuar a la primera temperatura predeterminada. En caso de que el dispositivo de 20 desplazamiento (9, 59) sea un actuador lineal eléctrico está configurado para reprogramarse en función de la temperatura y es muy preciso. En el caso de que los módulos termoeléctricos (4, 54) fueran sustituidos y su temperatura de trabajo variara, solo se tendría que reprogramar una electrónica de control que acciona el actuador lineal eléctrico.
25
Mediante el dispositivo de desplazamiento (9, 59) se separa el bloque inercial (8, 58) y todo lo que va sujeto a él cuando se alcanza la primera temperatura predeterminada. Con esto se controla que la temperatura nunca supere el valor máximo soportable por los módulos termoeléctricos (4, 54) y al mismo tiempo 30 que el generador eléctrico trabaje siempre en su punto más óptimo y eficiente, que se encuentra precisamente en la primera temperatura predeterminada.
En caso de que el dispositivo de desplazamiento (9, 59) sea el actuador lineal eléctrico, éste presenta la ventaja adicional de que puede ajustarse con mucha precisión la separación del bloque inercial de la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1). Otra ventaja es que no consume energía cuando 5 está parado, solo consume cuando se desplaza, es decir, cuando se pliega- repliega. En este caso el generador comprende además un sensor de temperatura (no mostrado) dispuesto en el bloque inercial (8, 58) para que la electrónica de control pueda dar la consigna de actuación al actuador lineal eléctrico.
10
En caso de que el dispositivo de desplazamiento (9) sea un sistema de actuación pasivo, como el actuador lineal termo-mecánico, este sensor no es necesario ya que el mismo actuador se desplaza, es decir se pliega-repliega, en función de la temperatura.
15
El bloque inercial (8, 58) actúa como reservorio térmico. Cuando el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) esta replegado, el bloque inercial (8) acumula energía térmica. Las medidas de este bloque y las características de conductividad térmica y densidad, permiten definir cuanto tiempo podrá
20 almacenar energía en forma de calor. Cuanto más grande es el bloque inercial (8, 58) más tiempo almacenará energía. Por el contrario, cuanto más grande es el bloque inercial (8, 58) más tiempo tarda el bloque en calentarse, lo que conlleva a una activación de unos dispositivos auxiliares (5), e.g. ventiladores, más tardía.
25
Este aspecto es importante ya que cuando el bloque inercial (8, 58) se separa por acción del dispositivo de desplazamiento (9, 59), si el bloque inercial (8, 58) no tuviese energía almacenada, la temperatura caería rápidamente provocando que los dispositivos auxiliares (5), e.g. ventiladores otros equipos conectados al
30 generador eléctrico dejaran de funcionar por un tiempo.
El bloque inercial (8, 58) es preferentemente de un material con una
9
conductividad térmica elevada, como aluminio o cobre, preferiblemente, de tal forma que se pierda la mínima temperatura entre sus caras. También tiene que ser un material con un factor de difusividad térmica elevado, es decir, tiene que tener una densidad alta, como aluminio o cobre, preferiblemente. Además tiene 5 que tener un bajo coeficiente de dilatación térmica y aguantar bien las altas temperaturas, superiores a 400°C.
El generador eléctrico comprende además al menos un disipador de calor (6, 56) que mantiene la temperatura de una cara fría (3, 53) del al menos un 10 módulo termoeléctrico (4, 54) por debajo de una segunda temperatura predeterminada, siendo preferentemente esta segunda temperatura predeterminada 50°C y disipa calor al ambiente a través de unas primeras aletas (7, 57). Cuando se activan los ventiladores, el aire forzado circula a través de estos para aumentar la transferencia de calor. Esto mejora las 15 prestaciones del al menos un disipador de calor (6, 56), preferentemente de tipo heatpipe, y permite calentar más el aire que saldrá hacia el exterior del aparato de calefacción, es decir, se aumenta la capacidad de calefacción.
Para garantizar que el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) experimenta 20 el mayor diferencial de temperatura entre sus caras (2, 52, 3, 53), es importante evitar los puentes térmicos en el método de sujeción del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54). Para ello, el generador termoeléctrico comprende unos tornillos de sujeción (11, 61), Los módulos termoeléctricos (4, 54) deben trabajar a compresión de unos 200psi, con lo que los tornillos de sujeción (11, 25 61) tienen que apretarse mediante una llave dinamométrica para ajustar el par
de apriete a la presión adecuada. Los tornillos de sujeción (11) comprenden un aislante térmico (12, 62) que reduce el puente térmico entre dichos tornillos de sujeción (11,61) y el al menos un módulos termoeléctrico (4, 54).
30 El generador termoeléctrico comprende una pasta térmica (no mostrada) dispuesta en ambas caras de los módulos termoeléctricos (4, 54). Esta pasta
reduce la resistencia térmica de contacto con el bloque inercial (8, 58) y el
10
disipador de calor (6, 56) permitiendo la circulación de un flujo de calor más elevado y consecuentemente mayor generación de energía.
El generador termoeléctrico comprende unos muelles (10, 60) que aprietan el 5 bloque inercial (8, 58) contra la pared de captación (17, 67) para que el calor fluya hacia los módulos termoeléctricos (4, 54). Cuando se supera la primera predeterminada, el dispositivo de desplazamiento (9, 59) se estira separando el bloque inercial (8, 58) de la pared de captación (17, 67) y vence la fuerza de compresión de los muelles (10, 60). Una vez la temperatura ha bajado por 10 debajo de la primera temperatura predeterminada, el dispositivo de
desplazamiento (9, 59) se repliega y los muelles (10, 60) presionan otra vez el bloque inercial (8, 58) con la pared de captación (17, 67) y se repite el ciclo (en caso de que se vuelva a superar la primera temperatura predeterminada).
15 En un primer ejemplo de realización preferente mostrado en las Figuras 1 a 4, además de los elementos descritos más arriba, el dispositivo de desplazamiento (9) comprende un aislante térmico (14) que tiene la función de reducir la temperatura de contacto, evitando que el dispositivo de
desplazamiento (9) se queme cuando está funcionando.
20
En un segundo ejemplo de realización preferente mostrado en las Figuras 7 a 10, además de los elementos descritos más arriba, a excepción del aislante térmico, el dispositivo de desplazamiento (59) es una actuador termoeléctrico que regula la distancia entre la pared de captación (67) del aparato de 25 calefacción y el al menos un módulo termoeléctrico cuando la temperatura en la cara caliente (52) del al menos un módulo termoeléctrico (54) es igual o superior a la primera temperatura predeterminada.
En este caso, y de manera preferente, el generador termoeléctrico comprende 30 una electrónica de control de tipo PID (proporcional integral diferencial) que acciona y regula el actuador lineal eléctrico (59) ajustando la distancia entre la
pared de captación (67) del aparato de calefacción y el al menos un módulo
11
termoeléctrico (54) para mantener la temperatura en la cara caliente (52) del al menos un módulo termoeléctrico (54) igual a la primera temperatura predeterminada.
5 De esta manera, el generador termoeléctrico es más eficiente ya que el al menos un módulo termoeléctrico (54) trabaja durante más tiempo en su punto de funcionamiento óptimo y el actuador lineal eléctrico (59) trabaja durante menos tiempo, consumiendo menos energía.
10 Las primeras aletas (57), en este segundo ejemplo de realización se encuentran unidas lateralmente al disipador de calor (56), estando además el actuador lineal eléctrico (59) unido a las primeras aletas (57), de manera que cuando lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (54) de la pared de captación (67) del aparato de calefacción, la fuerza que tiene
15 que ejercer el actuador lineal eléctrico (59) se minimiza aprovechando el brazo de palanca debido a su disposición lateral respecto al disipador de calor (56) y en consecuencia respecto a el al menos un menos un módulo termoeléctrico (54) y el bloque inercial (58), de manera que aunque el bloque inercial (58) sigue haciendo contacto con uno de los extremos de la pared de captación (67)
20 del aparato de calefacción, la superficie de contacto entre ambos (58, 67) es tan pequeña que no permite una transferencia de calor por conducción que siga calentando el bloque inercial (58). Así, la energía consumida por el actuador lineal eléctrico (59) también se ve reducida.
25 La invención se refiere también a un aparato de calefacción (1) como el mostrado en las Figuras 5 y 6 que comprende al menos un generador termoeléctrico como el descrito anteriormente para el primer o segundo ejemplos de realización preferente.
30 El aparato de calefacción (1) comprende además al menos un dispositivo auxiliar (5) que es alimentado por el generador termoeléctrico, siendo
preferentemente el dispositivo auxiliar (5) un ventilador.
12
La electrónica de control convierte la electricidad generada en el generador termoeléctrico a una tensión adecuada de 12V o 5V para alimentar los ventiladores y el resto de dispositivos auxiliares (5) como iluminación, 5 sensores, carga de dispositivos móviles...
El generador termoeléctrico comprende unos tornillos de sujeción (15, 65) con la pared de captación (17, 67) que sujetan el generador eléctrico al aparato de calefacción donde se realiza la combustión.
10
La pared de captación (67) del aparato de calefacción comprende unas segundas aletas (68) en la pared que se encuentra en el interior del aparato de calefacción, lo que permite aumentar la transferencia de calor del aparato de calefacción hacia la pared de captación (67) y consecuentemente hacia el al 15 menos un módulo termoeléctrico (54). Esto permite que el generador eléctrico trabaje siempre en su punto más óptimo y eficiente, que se encuentra precisamente en la primera temperatura predeterminada

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. - Generador termoeléctrico que comprende al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) dispuesto en contacto directo o indirecto con una pared
    5 de captación (17, 67) de un aparato de calefacción (1), caracterizado por que el al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) es desplazable respecto a la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) por medio de un dispositivo de desplazamiento (9, 59) que lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) de la pared de captación (17, 67) del aparato de 10 calefacción (1) cuando una cara caliente (2, 52) del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) se encuentra por encima de una primera temperatura predeterminada.
  2. 2. - Generador termoeléctrico según reivindicación 1 caracterizado por que 15 comprende un bloque inercial (8, 58) que se encuentra en contacto con el al
    menos un módulo termoeléctrico (4, 54) y que actúa como reservorio térmico que acumula energía térmica cuando se lleva a cabo la separación del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) de la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1), de manera que el al menos un módulo 20 termoeléctrico (4, 54) se encuentra dispuesto en contacto indirecto con la pared de captación (17, 67) del aparato de calefacción (1) a través del bloque inercial (8, 58).
  3. 3. - Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
    25 anteriores caracterizado por que comprende además al menos un disipador de
    calor (6, 56) que mantiene la temperatura de una cara fría (3, 53) del al menos un módulo termoeléctrico (4, 54) por debajo de una segunda temperatura predeterminada.
    30 4.- Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
    anteriores caracterizado por que comprende unas primeras aletas (7, 57) unidas al disipador.
  4. 5. - Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el generador termoeléctrico comprende unos tornillos de sujeción (11, 61) del al menos un módulos termoeléctrico (4, 54).
    5
  5. 6. - Generador termoeléctrico según reivindicación 5 caracterizado por que los tornillos de sujeción (11, 61) trabajar a compresión, preferentemente de 200psi.
    10 7.- Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6
    caracterizado por que los tornillos de sujeción (11, 61) comprenden un aislante térmico (12, 62) que reduce el puente térmico entre dichos tornillos de sujeción (11,61) y el al menos un módulos termoeléctrico (4, 54).
    15 8.- Generador termoeléctrico según reivindicaciones 2 y 3 caracterizado por
    que comprende una pasta térmica dispuesta en ambas caras de los módulos termoeléctricos para reducir la resistencia térmica de contacto con el bloque inercial (8, 58) y el disipador de calor (6, 56).
    20 9.- Generador termoeléctrico según reivindicación 2 caracterizado por que
    comprende unos muelles (10, 60) que aprietan el bloque inercial (8, 58) contra la pared de captación (17, 67) para que el calor fluya hacia el al menos un módulo termoeléctricos (4, 54).
    25 10.- Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6
    caracterizado por que comprende unos tornillos de sujeción (15, 65) con la pared de captación (17, 67) que sujetan el generador eléctrico al aparato de calefacción (1) donde se realiza la combustión.
    30 11.- Generador termoeléctrico según reivindicación 2 caracterizado por que
    el bloque inercial (8, 58) es de aluminio o cobre.
  6. 12.- Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
    anteriores caracterizado por que el dispositivo de desplazamiento (9) es un actuador lineal termo-mecánico.
    5 13.- Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a
    11 caracterizado por que el dispositivo de desplazamiento (9, 59) es un actuador lineal eléctrico.
  7. 14. - Generador termoeléctrico según reivindicación 13 caracterizado por que 10 comprende un sensor de temperatura dispuesto en el módulo termoeléctrico (4,
    54) para que una electrónica de control dé una consigna de actuación al actuador lineal eléctrico.
  8. 15. - Generador termoeléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
    15 anteriores caracterizado por que el dispositivo de desplazamiento (9)
    comprende un aislante térmico (14).
  9. 16. - Generador termoeléctrico según reivindicación 14 caracterizado por que el dispositivo de desplazamiento (59) es una actuador termoeléctrico que
    20 regula la distancia entre la pared de captación (67) del aparato de calefacción y el al menos un módulo termoeléctrico cuando la temperatura en la cara caliente (52) del al menos un módulo termoeléctrico (54) es igual o superior a la primera temperatura predeterminada.
    25 17.- Generador termoeléctrico según reivindicación 16 caracterizado por que
    la electrónica de control es de tipo proporcional integral diferencial, PID, que acciona y regula el actuador lineal eléctrico ajustando la distancia entre la pared de captación (67) del aparato de calefacción y el al menos un módulo termoeléctrico (54) para mantener la temperatura en la cara caliente (52) del al 30 menos un módulo termoeléctrico (54) igual a la primera temperatura predeterminada.
  10. 18. - Generador termoeléctrico según reivindicación 17 caracterizado por que las primeras aletas (57) se encuentran lateralmente unidas al disipador de calor (56), estando además el actuador lineal eléctrico (59) unido a las primeras aletas (57), de manera que cuando lleva a cabo la separación del al menos un
    5 módulo termoeléctrico (54) de la pared de captación (67) del aparato de calefacción, el bloque inercial (58) sigue haciendo contacto con uno de los extremos de la pared de captación (67) del aparato de calefacción.
  11. 19. - Aparato de calefacción (1) que comprende al menos un generador de 10 cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  12. 20. - Aparato de calefacción (1) según reivindicación 19 caracterizado por que comprende además al menos un dispositivo auxiliar (5) que es alimentado por el generador termoeléctrico.
    15
  13. 21. - Aparato de calefacción (1) según reivindicación 20 caracterizado por que el dispositivo auxiliar (5) es un ventilador.
  14. 22. - Aparato de calefacción (1) según cualquiera de las reivindicaciones 19 a
    20 21 caracterizado por que la pared de captación (67) del aparato de calefacción
    comprende unas segundas aletas (68) en la pared que se encuentra en el interior del aparato de calefacción.
ES201730240A 2017-02-23 2017-02-23 Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico Expired - Fee Related ES2610507B1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201730240A ES2610507B1 (es) 2017-02-23 2017-02-23 Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico
PCT/ES2018/070127 WO2018154163A1 (es) 2017-02-23 2018-02-21 Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201730240A ES2610507B1 (es) 2017-02-23 2017-02-23 Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2610507A1 ES2610507A1 (es) 2017-04-27
ES2610507B1 true ES2610507B1 (es) 2018-02-08

Family

ID=58580560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201730240A Expired - Fee Related ES2610507B1 (es) 2017-02-23 2017-02-23 Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2610507B1 (es)
WO (1) WO2018154163A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2610507B1 (es) * 2017-02-23 2018-02-08 Nabla Thermoelectrics, S.L. Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5966941A (en) * 1997-12-10 1999-10-19 International Business Machines Corporation Thermoelectric cooling with dynamic switching to isolate heat transport mechanisms
US6588419B1 (en) * 2002-06-10 2003-07-08 Honeywell International Inc. Fireplace insert thermally generating electrical power useful for operating a circulating fan
CN101151492B (zh) * 2005-03-29 2011-07-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 固体燃料便携式炉灶
US20080245352A1 (en) * 2007-03-14 2008-10-09 Caframo Limited Thermo-electric generator for use with a stove
JP2009207336A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Denso Corp 熱伝導構造
JP5025749B2 (ja) * 2010-03-26 2012-09-12 パナソニック株式会社 熱電変換装置
JP2012089633A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Panasonic Corp 熱電変換装置
WO2013099321A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 Nakanuma Tadashi 熱電発電装置
CN103615744B (zh) * 2013-11-08 2016-05-18 中国人民解放军总后勤部建筑工程研究所 一种多燃料供暖炉
CN103953951A (zh) * 2014-05-22 2014-07-30 哈尔滨工业大学 一种自身发电及自通风燃烧炉灶
US10330401B2 (en) * 2015-03-09 2019-06-25 Leddynamics, Inc. Magnetic coupling for heat flow management in thermoelectric modules and devices thereof
ES2610507B1 (es) * 2017-02-23 2018-02-08 Nabla Thermoelectrics, S.L. Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico

Also Published As

Publication number Publication date
ES2610507A1 (es) 2017-04-27
WO2018154163A1 (es) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5544488A (en) Self-powered heat transfer fan
US6588419B1 (en) Fireplace insert thermally generating electrical power useful for operating a circulating fan
US8963048B2 (en) Heating assembly, heating device, and auxiliary cooling module for a battery
JP2010532066A (ja) 熱電半導体素子を用いた電気自動車のバッテリー温度調節装置
KR101275721B1 (ko) 카메라용 다목적 방열 함체
CN106253751B (zh) 生物质燃料温差发电机
WO2012098446A2 (en) Thermoelectric device
KR102005413B1 (ko) 보일러용 열전 발전장치
ES2610507B1 (es) Generador termoeléctrico y aparato de calefacción que comprende dicho generador termoeléctrico
KR101272660B1 (ko) 열전시스템이 적용된 통신용 옥외 함체
JP6294687B2 (ja) 排熱回収器および排熱利用システム
EP3803227A1 (en) Portable heating system
JP2000312035A (ja) 熱電発電システム
KR101288467B1 (ko) 열전소자 모듈을 이용한 차량용 냉온장고 및 그 제어방법
CN210007948U (zh) 用于led灯具的供电装置及照明系统
CA2492902A1 (en) Solar-powered temperature regulation system for the interior of an automobile/motor vehicle to solar-powered temperature regulation system for the interior of an automobile/motor vehicle
WO2019150560A1 (ja) 電力変換装置
JP2010199120A (ja) 電力変換装置の冷却システム
KR20100138674A (ko) 열전 냉각 모듈이 장착된 조명기
KR101651455B1 (ko) 펠티어 소자를 이용한 차량의 냉난방장치
CN208939849U (zh) 基于卡式炉的温差发电机以及卡式炉
JP3113895U (ja) 太陽熱温水器
KR101514077B1 (ko) 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고 및 그 제어방법
JP3139429U (ja) ヒートアイランド現象・消費電力減少・霜つき防止エアコン室外機
KR200240139Y1 (ko) 열전반도체소자를 이용하여 가열과 냉각을 동시에실현하는 장치

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2610507

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20180208

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20211004