Оценка технического уровня продукции является важнейшей составной частью патентных исследований, связанных с анализом продукции в процессе ее создания, производства и коммерческой реализации. Проблема оценки технического уровня продукции в процессе разработки возникает при отборе наиболее эффективных научно–технических достижений (НТД), т.е. изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и др., когда необходимо оценить, в какой мере использование того или иного НТД (созданного в процессе разработки или заимствованного) может повлиять на технический уровень разрабатываемой продукции.
Оценка эффективности технического решения (предполагаемых изобретения или полезной модели, а также секрета производства «ноу-хау») должна осуществляться на основе определения влияния оцениваемого решения на технико-экономические показатели разрабатываемого объекта техники и на прибыль, ожидаемую от коммерческой реализации продукции с использованием оцениваемого решения.
Отбор и анализ релевантной документации в процессе патентных исследований осуществлялся в несколько этапов.
На первом этапе был составлен общий список документов с указанием номера охранного документа, срока его действия, класса, в соответствии с международной патентной классификацией, названия технического решения. По результатам патентного поиска было выявлено 252 патента, в том числе заявки на патенты, которые определяют современный технический уровень разработок в исследуемой области техники. Анализ данного списка выявил перечень документов необходимых для более глубокого анализа (по полным описаниям изобретений). Все эти документы вошли в «Отчет о поиске» настоящих патентных исследований, причем для части из них потребовался детальный анализ, который показал следующее.
В патентах US 8237263, US 8730673 описываются схемы охлаждения электронного чипа, включающая герметичную камеру, в которой находится нагреваемый элемент микроэлектроники, внешний радиатор для сброса тепла, помпу. Элементы каждой из схем могут явиться частью схемы гибридной системы локальной термостабилизации. Патенты RU 2542253, RU2447480, RU 484771, RU 2357388, RU 2369939, US 9147633, US 9182177, US 8018720 представляют интерес для разрабатываемой системы термостабилизации, т.к. описывает способ охлаждения микроэлектроники при фазовом переходе на гладкой охлаждаемой поверхности с множеством гидрофобных областей и при испарении из термочувствительного гидрогеля, что является актуальным при критических режимах работы разрабатываемой системы. Принципиальные конструкции теплоотводящих элементов для теплообменников и сами теплообменники описаны в следующих документах RU 2012152355/07, RU 2367873, RU 2014117546/07, RU 2012134381/07, RU 121915, RU 2273970, US 8081461, US 9074824 и представляют из себя проницаемые структуры, которые представляют интерес с точки зрения снижения массогабаритных характеристик и интенсификации теплообмена. В документах RU 2465531, US 7094459, US 8471380, RU 2529852 предлагается использовать теплопроводные слои, прокладки или пластины с целью отвода или подвода тепла. Данные технические решения могут представлять интерес для снижения термического сопротивления между теплонапряженной поверхностью и теплообменником, примыкающим к ней, а в некоторых случаях (RU 2013107085/07, RU 2012110138/08, US 8014150, RU 2516227) и вовсе исключить его путем непосредственного подвода к теплонапряженному элементу. С целью обеспечения охладителем множества компонентов электроники в патенте US 7983044 предлагается общая гидравлическая магистраль, состоящая из двух трубопроводов (охлаждающий и нагретый), и позволяющая оптимально распределить охладитель на все компоненты, требующие отвода тепловой энергии. В документах RU 2011126276, RU 2012153265/07 рассматриваются устройства охлаждения, имеющее множество входных и выходных каналов для охладителя, их использование может быть полезно при разработке теплообменников, обладающих низким гидравлическим сопротивлением и низкой стоимостью на прокачку охладителя. Также стоимость на прокачку теплоносителя можно снизить за счет установки мембраны, которая движется по мере работы системы, что и представлено в патенте US 7694723. Заявка на изобретение RU 2012130075/07, патент RU 2335813 представляют интерес с точки зрения адаптируемого контактного устройства, состоящего из проволок и прижимаемого к источнику тепловыделения и рассеивающее теплоту в окружающую среду. Для отвода теплоты во внешнюю среду в патентах RU 2289895 предложены конструкции, позволяющие снизить массово-габаритные характеристики внешних радиаторов. Предлагаемые технические представляют интерес для разработки внешнего охлаждающего блока гибридной системы локальной термостабилизации. Патенты RU 2012145129/07, RU 2263865, RU 2011118469, RU 2014111525/07, US 6807057 представляют интерес с точки зрения интенсификации теплообмена в каналах элементов системы охлаждения. Авторами предлагается установка турбулизаторов, выполнение лунок на теплообменной поверхности и другие способы, позволяющие разрушить пограничный слой течения охладителя. Наряду с различными способами интенсификации теплообмена, в патентах RU 2009104046/08, US 7104313 предлагается использование теплоносителей (охладителей) с улучшенными теплофизическими характеристиками: углекислота, жидкость с наночастицами с включением в систему электромагнитного насоса и т.д. Предлагаемые технические решения могут использоваться при разработке гибридной системы локальной термостабилизации наряду с описанными выше способами интенсификации теплообмена и в конечном итоге – повысить эффективность работы разрабатываемой системы. Патент RU 2501982 можно использовать как способ уменьшения шумовых характеристик системы охлаждения. В патентах US 7978472, US 8922998, US 8596338 представлена универсальная система для охлаждения множества модулей электронных плат, организованная в единую конструкцию, причем количество обслуживаемых модулей может изменяться по требованию. Следующие патенты и заявки RU 625441, RU 904460, RU 963444, RU 2014115174/07, RU 2519925, RU 422364, RU 440128, RU 2324308, RU 2328842, US 7773384, US 9104388 не представляют интереса к разрабатываемой системе. Патент RU 2326791, RU 2339881, RU 2349060, RU 2335103, RU 2341833, RU 2351105, RU 8933557, US 9070665, US 7456751 не могут быть использованы по причине конструкционной несовместимости или условий работы. Патенты RU 2297661, RU 2524058, RU 2012146360/07, RU 2474888, RU 2255437, RU 2296929, RU 2324309, RU 2345294, US 1071144, US 6698505, RU 2361168, US 8462507, US 8305754, US 9057565 основаны на использовании тепловых труб и не представляют интереса для разрабатываемых элементов системы в виду сравнительно высоких массогабаритных характеристик и невозможности подогрева. В патентах, заявках и работах RU 2449417, RU 2014100949/28, RU 2562742, RU 116979, RU 2483256, RU 2416895, RU 2534954, RU 2319327, RU 2334380, RU 2335102, RU 2365072, RU 2366127, RU 2366128, RU 2366129, US 7679183, «Исследование и расчет тепловых преобразователей и охлаждающих элементов на основе сегнетоэлектрических материалов» представлен способ охлаждения, основанный на применении термоэлектрических материалов и диодов Ганна, место спая которых находится в контакте с тепловыделяющим кристаллом, при пропускании тока через этот спай можно сформировать охлаждение на локальном участке тепловыделяющего кристалла, в одном из вариантов тепловая энергия преобразовывается в энергию электромагнитных волн. В патентных RU 2546710, US 842122, US 8853007, US 8624360, US 8558375, US 9184112, US 912369 представлены встроенные системы охлаждения непосредственно в полупроводники. Причем элементы этих систем реализуются на стадии изготовления интегральных схем. Приведенные технические решения не представляют интереса к разрабатываемой конструкции ввиду ее применения для уже изготовленных интегральных схем. Системы, основанные на струйном охлаждении представлены в патентах US 7167778, US 7778030, US 9030822 и для разработки представляют интерес с точки зрения организации движения теплоносителя.
При анализе научно-технической информации (таблица В.2) было выявлено следующее. В работе «К вопросу об оптимизации пористых трактов для рекуперативных теплообменных аппаратов» рассмотрены вопросы влияния параметров пористого материала на массовые характеристики пористых трактов для рекуперативных теплообменников с однофазными теплоносителями. Разработаны алгоритмы оптимизации трактов. Рассмотрена многопараметрическая оптимизация пористого тракта. Обосновано существование экстремумов при оптимизации трактов по пористости и толщине пористой пластины для частных задач теплообмена. Данная работа представляет интерес для расчета теплообменных элементов микроканального теплообменника системы.
Различные способы интенсификации теплообмена (разрушение пограничного слоя, увеличение поверхности теплообмена, пульсационная подача охладителя и т.д.) представлены в работах «Экспериментальное и расчетное исследование гидродинамики и теплоотдачи в плоском канале переменной ширины для случаев гладкой и интенсифицированной поверхности», «Сравнительный анализ эффективности интенсификаторов теплоотдачи», «Численное моделирование смерчевого теплообмена на рельефах с лунками», «Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена в каналах капиллярных размеров при пульсирующем характере движения теплоносителя», «Численное исследование теплообмена при взаимодействии плоской пульсирующей струи с изотермической пластиной», «Тепловые и гидродинамические процессы в пульсирующих турбулентных течениях в каналах» «Экспериментальное и расчетное исследование гидродинамики и теплоотдачи в плоском канале переменной ширины для случаев гладкой и интенсифицированной поверхности», «Исследование применения кипящего слоя в системах охлаждения полупроводнико-вых структур», «Применение вихревой интенсификации теплообмена для повышения эффективно-сти охладителей силовых электронных устройств», «Тепловая эффективность поверхности с пластинчато-просечным оребрением», «Эффект дополнительной интенсификации теплообмена при обтекании дискретно-шероховатой стенки пульсирующим потоком», «Эффективность жидкостного охлаждения центрального процессора персонального компьютера» и их результаты могут быть использованы при моделировании и расчете поверхностей теплообмена элементов гибридной системы локальной термостабилизации.
Некоторые работы, такие как «Интенсификация конвективного теплообмена и термостатирование в электрическом поле», «Гистерезисные явления при парообразовании в контурной тепловой трубе», «Достижения и перспективы развития контурных тепловых труб», «Течения парогазовых смесей в микро- и наносистемах при наличии испарения-конденсации», «Моделирование динамических характеристик контурной тепловой трубы с регулятором», «Гидродинамика движения газового снаряда и межфазный массообмен в прямоугольных миниканалах», «Об одном подходе к математическому моделированию тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры и электронной техники», «Компьютерное моделирование тепломассообменных процессов в микроканалах с использованием CFD-пакета ϬFlow», «Погружная система охлаждения сервера или фермы на базе Novec как альтернатива воздушному охлаждению», «В Fujitsu создали систему охлаждения портативной электроники толщиной 1 мм», «Разработка из Университета Алабамы поможет распространению пассивных систем охлаждения для серверов и обычных ПК» не представляют интереса для разработки.
Работы «Исследование влияния капиллярно-пористого покрытия на кризис теплоотдачи в кольцевом зазоре с тепловыделением на внутренней поверхности», «Локально нагреваемый двухфазный поток в микроканале», «Теплообмен и гидродинамика в каналах противоточных микротеплообменников различных конструкций», «Применение различных материалов, обеспечивающих оптимальные тепловые режимы силовых полупроводниковых приборов, в том числе модулей и твердотельных реле», «Безвентиляторный процессорный кулер CR-80EH» не подходят для разработки, так как в ней рассматриваются несовместимые конструкции.
Работы «Оптимизация компактного теплообменника для систем управления тепловыми процессами», «Экспериментальные исследования гидродинамики и нестационарного теплообмена в пористых элементах с локальными зонами», «Исследование течения и теплообмена в каналах с пористыми вставками различной конфигурации», «Эффективная динамическая плотность и скорость звука в насыщенных пористых средах», «Тепломассообмен при фазовых переходах и химических превращениях в микроканальных системах», «Теплообмен при фазовых переходах жидкости в мини-каналах с пористым покрытием теплонагруженной стенки», «Моделирование гидродинамики течения охладителя в пористом элементе с криволинейной границей» представляют непосредственный интерес для разработки. Здесь приведены результаты расчетов теплогидравлических характеристик для различных режимов работы устройств с пористыми элементами.
В работе «Моделирование парообразования в мелкопористых капиллярных структурах» представлена математическая модель парообразования в пористых структурах с малыми разметами пор. Модель содержит уравнение теплопроводности скелета пористой структуры, уравнение энергии потока теплоносителя, уравнения фильтрации жидкости и пара и может быть использована для структур с любым законом распределения пор по радиусам. Модель носит универсальный характер и может быть использована для любых случаев подвода тепла и отвода теплоносителя, различие состоит только в виде граничных условий. Особый интерес модель представляет для расчета парообразования в структурах с обратным мениском. Приведены примеры результатов расчетов и их анализ. Результаты данной работы представляют интерес для разрабатываемой системы с точки зрения расчетов ее работы при критических нагрузках.
В работе «Макродисперсионная оболочка» представлены основные закономерности, понятия и параметры макродисперсионного континуума, образующегося в жидкости (газе) при фильтрации в неоднородных пористых средах, которые способствуют пониманию основных законов, происходящих в пористой среде, и могут послужить базой для разработки математической модели работы пористого теплообменного аппарата.
Наряду с разработкой возникают вопросы ее испытания. Так, в работе «Проектирование и испытания охладителей силовых полупроводниковых приборов» рассматриваются проблемы проектирования и испытания охладителей силовых полупроводниковых приборов и предлагаются возможные пути их решения. Даются описания разработанной системы проектирования охладителей и измерительной части испытательного лабораторного стенда. При циклической работе электронных компонентов в работе «Исследование системы охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений» рассмотрена система охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений, реализованная совместным использованием плавящихся рабочих веществ и термоэлектрических батарей. Приводятся математическая модель системы, результаты расчетов и эксперимента.
Работы «Технология охлаждения процессоров», «В поисках идеального решения: жидкостное охлаждение в современных компактных корпусах высокой мощности», «Как нужно работать, чтобы не сгореть на работе, или Кратко о методах и средствах охлаждения РЭА», «Охлаждение силовых модулей: проблемы и решения», «Исследования и разработка методов обеспечения допустимых тепловых режимов для суперкомпьютерных конфигураций», «Системы охлаждения — от радиатора до жидкого азота!», «Горячий интерес к новейшим методам охлаждения» представляют краткий обзор технических решений для охлаждения теплонапряженных элементов электроники.
При высоких требованиях к охлаждению элементов электроники могут применяться криосистемы. В работе «Экстремальное охлаждение процессоров» описана система, которая может снижать температуру ядра процессора до минус 40 °С. Цель – повышение частоты и напряжения питания процессора.
Такие новые способы охлаждения как использование двигателя Стирлинга, ионных генераторов представлены в работах «Принципиально новая система охлаждения от MSI», «Охлаждение компьютеров улучшено на 250 %». Также есть технические решения с нанотрубками, жидкими металлами «Нанотрубки заменят медь в системах охлаждения», «Жидкий металл и охлаждение процессора это не фантастика», «Что там у вас булькает?» «Разработана технология охлаждения процессоров с помощью углеродных нанотрубок», которые представляют интерес в совокупности с уже рассмотренными устройствами систем охлаждения. Разработка новых материалов в работах «Термополимер для охлаждения электроники», «Активные теплопроводы AET CL-1000 SERIES» позволяет значительно увеличить теплопроводность теплопроводов системы охлаждения.
В результате патентного поиска выявлены патенты в области новых методов получения твердых растворов классических термоэлектрических материалов на основе сплавов теллурида висмута, конструкторские решения общего компоновочного плана и отдельные модификации конструкции ТЭМ, направленные не только на повышение энергоэффективности ТЭМ, но и повышение технологичности процесса сборки ТЭМ. Существенное внимание уделялось способам повышения надежности функционирования всей технической системы в целом, облегчение условий работ высоконапряженных элементов. Для поставленных целей были отобраны патенты, содержащие сведения о составе, способе получения и использования материалов для термоэлектрических применений. Наиболее интересными являются следующие.
RU 2518353 - способ получения термоэлектрических материалов на основе теллурида висмута с легирующими добавками, используемых в устройствах термоэлектрического генерирования энергии. Включает синтез материала заданного состава сплавлением исходных компонентов шихты. При этом теллур и свинец используют в виде кусков с размером от 5 до7 мм, а висмут, селен и сурьму – в виде гранул с размером от 3 до 5 мм. При получении материала n-типа легирующую добавку хлора вводят в виде хлорида висмута. Процесс плавления осуществляют в вакуумированной ампуле при температуре 710-730 °С в течение 1,3..1,5 часа. Полученный сплав измельчают до получения порошка с размером частиц от 500 до 30 мкм и брикетируют. Затем проводят экструзию при нагревании и давлении от 5 до 7 т/см2 и поддержании скорости истечения материала от 0,8 до 1,0 см/мин. Полученный после экструзии материал n-типа отжигают при температуре от 310 до 315 °С в течение 18..26 часов. Отжиг материала p-типа проводят до и после экструзии при температуре от 330 до 345 °С в течение 22..24 часов. что брикетирование ведут при засыпке материала. Данный патент направлен на получение однородного материала. Сущность заявленного изобретения заключается в заявленной последовательности операций и режимов их осуществления.
Повышения добротности материалов для термоэлектрических применений можно добиться не только изменяя стехиометрию исходных компонентов и введением легирующих добавок но и изменением структуры материалов: нанотекстурирование материала, экструзия спиннингование расплава, размол компонентов высокоэнергетических мельницах, твердофазный синтез и прочие.
Получение материалов методами механохимии одно из перспективных направлений, поэтому сведения содержащиеся в патентах по данной тематике также представляют для нас непосредственный интерес. В патенте RU 2509394 осуществляют механоактивационный синтез для получения стержней термоэлектрического материала на основе твердых растворов Bi2Te3-Bi2Se3 n-типа проводимости из исходных компонентов. В качестве донорной лигатуры используют соединение Bi11Se12Cll9. Включает стадии предварительное холодного прессования виде брикета, затем горячую экструзию его под давлением через фильеру в два этапа. В конце проводят послеэкструзионный отжиг термоэлектрического стержня при температуре 300-350°С в течение 1-5 суток. В результате был получен материал с эффективностью ZT>1,2 и механической прочностью не менее 150 МПа тройного твердого раствора Bi2Te2,85Se0,15 n-типа проводимости. Механоактивационный механизм для получения термоэлектрического материала из исходных порошков теллура и висмута (диаметр частиц не более 5 микрон) рассмотрен в US 8865995. Частицы синтезированного порошка имеют размеры областей кристаллитов 5-100 нм. Большая зернограничная область приводит к увеличению термоэлектрической добротности материала. Способ предложенный в RU 2528280 включает добавление размольного агента в механоактивационную обработку в планетарной шаровой мельнице твердых растворов, содержащих теллуриды висмута и сурьмы и последующее спекание полученных порошков. В качестве размольного агента используют соединения слоистой структуры, выбранные из ряда: MoS2, MoSe, WS2, WSe, BN или графит. Размольный агент берут в количестве 0,1-1,5 мас.% от массы твердого раствора теллуридов висмута и сурьмы. Полученный термоэлектрический материал состоит из частиц тройных твердых растворов теллуридов висмута и сурьмы с размерами от 5 нм до 100 нм, между которыми расположены слои толщиной от 1 до 10 нм соединения, выбранного из ряда: MoS2, MoSe, WS2, WSe, BN или графита.
Сложный многостадийный процесс получения ориентированного термоэлектрика предложен Ота Тосинори (JP), Есизава Хироки (JP) и др. (US 8884152, RU2326466), в котором за счет улучшения свойств ориентации кристаллов возможно увеличение коэффициента термоэлектрической эффективности. Способ изготовления включает в себя приготовление смеси, состоящей из состава (Bi,Sb)2Te3 с добавленным к нему избытка Те, расплавление и кристаллизацию расплава на поверхности охлаждающего валка. Получают листообразный материал толщиной 30 мкм или более укладывается друг на друга и уплотняется в пресс-форме. Полученный брикет пластически деформируют таким образом, что усилие сдвига прикладывается в одноосевом направлении, приблизительно параллельном направлению наслаивания термоэлектрических листов.
Патент US 8716589 B2 RU 2008140844, US 20130263907 RU 2561659 представляют ограниченный интерес, а сведения патентов US 20120025130 US 20120247524 особого интереса не представляют, так как не могут быть использованы для стандартных конструкций ТЭМ
Следующий раздел содержит сведения по вопросам создания и конструкции ТЭМ.
Основными в этой области являются направлениями по повышению эффективности модуля в целом за счет изменений в его конструкции (с применением новых как конструкционных, так и термоэлектрических материалов); уменьшение омических и тепловых сопротивлений на p-n переходе; повышение надежности, увеличение срока службы изделия.
RU 2534445 Техническое решение представляет собой оригинальный термоэлектрический охлаждающий модуль, который отличается от известных решений высокими надежностью, прочностью и выносливостью при эксплуатации в жестких экстремальных условиях эксплуатации (многократном термоциклировании, долговременных вибрациях, перепадах давления, интенсивных механических воздействиях) за счет создания прочных гибко-подвижных средств соединения коммутационных шин с теплообменными пластинами как по «холодной», так и по «горячей» сторонам ТЭМ, конструктивно повысивших прочность сцепления коммутационных шин, средств соединения и подложек.
RU 9274 Представленный термоэлектрический модуль с повышенной надежностью отличается от уже существующих тем, что средства электрической коммутации горячих сторон полупроводниковых ветвей содержат множество электрических проводников, на горячих сторонах полупроводниковых ветвей имеются пазы, указанные проводники имеют участки, расположенные внутри указанных пазов, а горячие стороны полупроводниковых ветвей и участки проводников, расположенные внутри указанных пазов покрыты электропроводящим слоем, который частично заполняет пазы и электрически соединяет полупроводниковые ветви с указанными проводниками. Изложенные выше отличительные особенности модуля повышают его надежность, технологичность изготовления и удобство использования
US 7956277 Конструкция модуля предполагает наличие теплоконтролирующего элемента, второго встроенного модуля защищающего ТЭМ от образования конденсата в модуле во внутреннем пространстве путем регулировки температуры холодной стороны модуля
US 7982278 Каждый наружный ряд электродов со стороны края ТЭМ имеет вогнутую часть, которая является вогнутой в направлении, от края и находится в положении между первым рядом соединений и вторым соединения. Исполнение ветвей термопар нестандартное (круглое поперечное сечение). По мнению авторов это послужит эффективному нанесению слоя герметика и приведет к снижению теплопроводности между холодной и горячей сторонами ТЭМ.
RU 116979 повышение эффективности работы термоэлектрического модуля. Техническим результатом полезной модели является увеличение разности температур теплообменных пластин путем снижения передачи тепла с горячей пластины на холодную. В термоэлектрическом модуле (ТЭМ), содержащем размещенные между теплообменными пластинами горячих и холодных спаев ветви полупроводников n- и p-типов проводимости, соединенные контактными шинами с теплообменными пластинами, согласно предложению пространство между теплообменными пластинами с контактными шинами и в промежутках между боковыми сторонами полупроводников заполнено теплоизолирующим материалом, представляющим собой смесь полимерного связующего с полыми микросферами и имеющим теплопроводность не более 0,3 Вт/(м×К), но более
0,0010 Вт/(м×К).
RU 2483256 В термоэлектрическом модуле пространство, заключенное между внутренними поверхностями теплообменных пластин, заполнено влагонепроницаемым, инертным к материалам элементов термоэлектрического модуля теплозащитным покрытием с теплопроводностью равной и менее 0,001 Вт/м•К до объема V, где Vmin ограничено внешними поверхностями периферийных ветвей периферийных рядов термоэлементов термоэлектрического модуля и торцевыми поверхностями теплообменных пластин, a Vmax ограничено внутренними поверхностями теплообменных пластин горячих и холодных спаев, коммутационными шинами и торцевыми поверхностями теплообменных пластин. Техническим результатом изобретения является увеличение максимальной разности температур холодного и горячего спаев при температуре горячей стороны модуля Тгор= 27°С и увеличение максимальной холодопроизводительности. Технический результат достигается за счет того, что исключается теплопередача излучением, теплопроводностью и конвекцией через воздух между пластинами холодного и горячего спаев.
US 20110061704 A1 ТЭМ со сферическими керамическими гранулами, имеющих размер около 20% или меньше от величины зазора, между р-типа и n-типа ветвями термопар скреплены вместе с изоляционным материалом между ними. Керамические (стеклянные) сферические гранулы (изоляционный материал) имеют средний размер зерна от около 0,05 мм до около 0,6 мм. Это позволяет эффективно производить высоконадежный термоэлектрический модуль преобразования, имеющие высокую заполняемость ветвей из термоэлектрических материалов.
RU 136640 Термоэлектрический модуль, включающий в себя полупроводниковые элементы с проводимостями р- и n- типов, соединенные между собой металлическими шинами с высокой электропроводимостью в единую электрическую цепь и размещенные между подложками, отличающийся тем, что все горячие спаи соединены с подложками, а все холодные спаи, соединенные металлическими шинами с высокой электропроводностью, разнесены, при этом длина каждого металлического проводника обеспечивает возможность разнесения этих спаев на заданное расстояние
US 8525016 B2 Термоэлектрические приборы, в том числе термоэлектрический элемент, имеющий смещенный металлические колодки и связанных с ними структуру, методы и системы. Термоэлектрического устройства может включать термоэлектрический элемент, включающий слой из термоэлектрического материала и имеющий противоположные первую и вторую поверхности. Первое металлической площадки могут оказываться на первой поверхности термоэлектрического элемента, и второй металлической площадки могут предоставляться на второй поверхности термоэлектрического элемента. Кроме того, первый и второй металлические колодки могут быть смещенным в направлении, параллельном по отношению к первой и второй поверхностям термоэлектрических элементов.
US 20110000517 Термоэлектрическое устройство и методика его изготовления Конфигурация ветви предоставляется барьер, где, размещенный между второй полупроводниковой структуры. тем самым давая возможность снизить теплопроводность ногу и увеличение электрической проводимости оного.
В первой ветви, расположенной на первом электроде и в том числе на один или несколько полупроводниковых структурах и одного или более первых барьерные структур; вторую ветвь, расположенную на втором электроде и в том числе один или более полупроводниковых вторых шаблон и один или более вторых барьерных структур; и общим электродом, расположенным на первой ветви, а вторую ветвь, где первый барьер шаблон имеет меньшую теплопроводность, чем первый полупроводниковый образец, и второй барьер шаблон имеет меньшую теплопроводность, чем у второй полупроводниковой узор.
RU 2425434 на поверхности ветвей термоэлектрического модуля, сопрягаемые с контактными пластинами, наносят барьерное покрытие, препятствующее диффузии материалов припоя и контактных пластин в материал полупроводника. Покрытие наносят методом вакуумного напыления из сепарированной электродуговой плазмы после плазмохимического травления в едином технологическом цикле без нарушения вакуума в технологической камере. Также предусмотрено нанесение адгезионного покрытия поверх барьерного в едином технологическом цикле, что необходимо для улучшения паяемости полупроводниковых термоэлектрических ветвей. Технический результат: увеличение надежности и срока службы термоэлектрического модуля
RU 2515128 Способ изготовления полупроводниковых ветвей для термоэлектрического модуля, характеризующийся тем, что осуществляют изготовление стержней из термоэлектрического материала методом горячей экструзии, после чего проводят подготовку боковой поверхности стержней, затем на боковую поверхность стержней наносят методом катодного или анодного электроосаждения лакокрасочную водную композицию с фторкаучуком с получением защитного полимерного покрытия, далее проводят промывку и термоотверждение стержней и режут стержни с получением полупроводниковых ветвей р- и n-типов заданной длины, после чего на торцевые поверхности полученных полупроводниковых ветвей наносят антидиффузионное металлическое покрытие таким образом, чтобы кромка касалась защитного полимерного покрытия, не пересекая его
US 20110146741 Исполнение ветвей термопар нестандартное. Ветви имеют Г-образную форму, коммутируется с ветвью другого типа на поверхности так что горизонтальные отросткирасположены на теплораспределительных пластин. В качестве материалов ветвей предлагается использовать Ca3Co4O9, NaxCoO2, and Ca3-xBixCo4O9 (p-тип) и Ca0.9La0.1MnO3, La0.9Bi0.1NiO3, CaMn0.98Mo0.02O3, и допированный ниобием Nb- SrTiO3(n-тип)
RU 2538066 Подложка и термоэлектрические элементы изготовлены в раздельных процессах. Термоэлектрические элементы наклеены на предварительно структурированные, термически и электрически проводящие участки подложки с помощью различных клеев для холодной и горячей стороны каждого термоэлектрического элемента. Технический результат: уменьшение сопротивления электрического замыкания контактов отдельных термоэлектрических элементов и улучшение их термического соединения с теплоотводом или же источником тепла.
US 20120145210 A1Многочисленные варианты форм ветвей в целях повышения эффективности термоэлектрических устройств, включающий использование модифицированного неправильной формы термоэлектрического элемента конструкции в устройствах с элементами Пельтье
RU 2456714 Полупроводниковое изделие имеет два параллельных плоских торца, предназначенных для соединения с электродами, и перпендикулярную им боковую поверхность с несколькими гранями. Изделие изготовлено из кристаллического материала со слоистой структурой, имеющей плоскости спайности между слоями, перпендикулярные указанным параллельным плоским торцам, и имеет в сечении, параллельном указанным плоским торцам, форму многоугольника. Плоскости спайности между слоями кристаллического материала расположены параллельно диагонали многоугольника. Технический результат: изделие обладает повышенными прочностными качествами при оптимальном сочетании электрофизических и теплофизических свойств.
WO 2010014028 (DE112009001728T5, US20100282284). В рамках данной заявки решается задача разработки способа получения кристаллической пластины с меньшими углами разориентации плоскостей спайности методом направленной кристаллизации за счет увеличения эффективности управления направлением ориентации плоскостей спайности как на стадии зарождения кристаллов, так и в процессе роста. Кроме того, решается задача сохранения механической прочности пластин в процессе многократного термоциклирования термоэлектрических устройств.
Изобретение предусматривает получение кристаллических пластин методом направленной кристаллизации, характеризующихся оптимальными структурно-физическими свойствами и позволяющих получать надежные термоэлементы с высокой термоэлектрической эффективностью и механической прочностью. Это приводит к ряду коммерческих преимуществ, включая способность получать высокоэффективные термоэлектрические модули охлаждения и генерации меньших геометрических размеров при сохранении термоэлектрических свойств, что снижает стоимость термоэлектрических устройств.
RU 2521146 В качестве материала для термоэлемента используют полимерный материал - полианилин, допированный различными химическими добавками. Изготовление полимерного материала с p- и n-проводимостью осуществляют путем процесса электрополимеризации из водного раствора анилина и соляной кислоты с химическими добавками. Результат повышение кпд. ТЭМа.
US 20100173438 Способ изготовления термоэлектрического преобразователя заключается в приготовлении спиртового коллоидного раствора, содержащего керамические частицы, имеющие средний размер от 1 до 100 нм и соль, которая является одним из элементов состава термоэлектрического материала отавливается. Затем в приготовленный раствор, добавляют восстановитель для выпадения частиц термоэлектрического материал типа CoSb3 или Bi2Te3 в осадок, который впоследствии подлежит нагреву и спеканию.
Далее был выполнен поиск компактных высокоэффективных термоэлектрических систем охлаждения. В качестве схемы-аналога для дальнейших разработок наиболее близкой является схема, описанная в патенте WO 2014129886 A1. Такая система может быть использована и для охлаждения и для нагрева, в зависимости от направления потока тепла термоэлектрических эле-ментов. Система является двухконтурной, состоит из относительно холодного и относительно теплого цикла, в котором термоэлектрический элемент выполнен с возможностью поглощения и передачи тепла от холодной стороны к горячей стороне для отвода тепла. Для охлаждения горя-чей стороны первичный контур выполнен с возможностью отвода тепла охлаждающей жидко-стью в окружающую среду. За счет использования регулирования мощности, потребляемой ТЭМ, можно добиться большей эффективности. Система также может содержать накопительную ем-кость с теплоносителем для работы при пиковых нагрузках. Патент CN 102278835 (DE 102010021901) направлен на интенсификацию теплообмена, с помощью термоэлектрического устройства, между потоками жидкости, которые формируются в теплообменнике поперечного потока. Системы охлаждения электронных устройств, например CPU, в котором жидкий хлада-гент циркулирует в системе охлаждения с помощью насоса, начинают все более широко приме-няться. Вариант компактного устройства охлаждения электронных компонент, включающий ТЭМ и водяной теплообменник приводится в патенте US 20090266515. Показан пример конфигу-рации уже коммерческого охлаждающего устройства для охлаждения процессора персонального компьютера. Вариант устройства охлаждения в данном изобретении, имеет у