DE102007063171A1 - Thermoelectric module and thermoelectric generator - Google Patents

Thermoelectric module and thermoelectric generator Download PDF

Info

Publication number
DE102007063171A1
DE102007063171A1 DE102007063171A DE102007063171A DE102007063171A1 DE 102007063171 A1 DE102007063171 A1 DE 102007063171A1 DE 102007063171 A DE102007063171 A DE 102007063171A DE 102007063171 A DE102007063171 A DE 102007063171A DE 102007063171 A1 DE102007063171 A1 DE 102007063171A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermoelectric
module
heat
contact surface
generator
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.)
Withdrawn
Application number
DE102007063171A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Dr. Treffinger
Lizhi Zhu
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.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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 Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102007063171A priority Critical patent/DE102007063171A1/en
Priority to PCT/EP2008/067463 priority patent/WO2009077468A2/en
Publication of DE102007063171A1 publication Critical patent/DE102007063171A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • 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
    • H10N10/17—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 structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • 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

Abstract

Um ein thermoelektrisches Modul, umfassend in einer ersten Lage angeordnete elektrische Leitelemente, in einer zweiten, zur ersten Lage beabstandeten Lage angeordnete elektrische Leitelemente, eine zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnete Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen, eine erste Isolierschicht, mittels welcher die in der ersten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmequelle elektrisch isolierbar sind, eine zweite Isolierschicht, mittels welcher die in der zweiten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmesenke elektrisch isolierbar sind, eine erste Anlagefläche zur Anlage an eine wärmeabgebende Oberfläche und eine zweite Anlagefläche zur Anlage an eine wärmeaufnehmende Oberfläche, so zu verbessern, dass es einen guten Wirkungsgrad und eine einfache Kompensation thermisch bedingter Ausdehnungen ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche zueinander winklig sind.To a thermoelectric module, comprising arranged in a first layer electrical guide elements, in a second, spaced apart from the first layer position electrical guide elements, a disposed between the first layer and the second layer plurality of thermoelectric elements, a first insulating layer, by means of which in the first layer arranged electrical guide elements are electrically insulated relative to a heat source, a second insulating layer, by means of which arranged in the second layer electrical guide elements are electrically insulated relative to a heat sink, a first contact surface for abutment against a heat-emitting surface and a second contact surface for Investment on a heat-absorbing surface to improve so that it allows good efficiency and a simple compensation thermally induced expansions, it is proposed that the first contact surface and the second contact surface winkl each other are.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Modul, umfassend in einer ersten Lage angeordnete elektrische Leitelemente, in einer zweiten, zur ersten Lage beabstandeten Lage angeordnete elektrische Leitelemente, eine zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnete Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen, eine erste Isolierschicht, mittels welcher die in der ersten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmequelle elektrisch isolierbar sind, eine zweite Isolierschicht, mittels welcher die in der zweiten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmesenke elektrisch isolierbar sind, eine erste Anlagefläche zur Anlage an eine wärmeabgebende Oberfläche und eine zweite Anlagefläche zur Anlage an eine wärmeaufnehmende Oberfläche.The The present invention relates to a thermoelectric module comprising arranged in a first layer electrical guide elements, in one second, spaced apart from the first layer layer arranged electrical Guide elements, one between the first layer and the second layer arranged plurality of thermoelectric elements, a first Insulating layer, by means of which arranged in the first layer electrical guide elements relative to a heat source electrically isolable, a second insulating layer, by means which arranged in the second layer of electrical guide elements are electrically isolable relative to a heat sink, a first contact surface for contact with a heat-emitting surface and a second contact surface for engagement with a heat-absorbing Surface.

Die Erfindung betrifft ferner einen thermoelektrischen Generator mit mindestens einem thermoelektrischen Modul der eingangs genannten Art, wobei mittels der ersten Isolierschicht die in der ersten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmequelle elektrisch isoliert sind, wobei mittels der zweiten Isolierschicht die in der zweiten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmesenke elektrisch isoliert sind, wobei die erste Anlagefläche an einer wärmeabgebenden Oberfläche anliegt und wobei die zweite Anlagefläche an einer wärmeaufnehmenden Oberfläche anliegt.The The invention further relates to a thermoelectric generator with at least one thermoelectric module of the aforementioned Art, wherein by means of the first insulating layer in the first layer arranged electrical guide elements relative to a heat source are electrically isolated, wherein by means of the second insulating layer the arranged in the second layer electrical guide elements relative to a heat sink are electrically isolated, wherein the first Contact surface on a heat-emitting surface is applied and wherein the second contact surface on a heat-absorbing Surface is applied.

Ein solcher thermoelektrischer Generator und ein eingangs genanntes thermoelektrisches Modul sind in der US 6,028,623 offenbart.Such a thermoelectric generator and an aforementioned thermoelectric module are in the US 6,028,623 disclosed.

Mit einem thermoelektrischen Generator kann eine elektrische Leistung erzeugt werden, indem Wärme aus einer Wärmequelle über die thermoelektrischen Elemente eines thermoelektrischen Moduls einer Wärmesenke zugeführt wird. Die an elektrischen Anschlüssen eines thermoelektrischen Moduls eines Generators abgreifbare Spannung ist u. a. abhängig von den für die thermoelektrischen Elemente verwendeten Materialien und von der über den thermoelektrischen Elementen anliegenden Temperaturdifferenz.With a thermoelectric generator can be an electrical power can be generated by transferring heat from a heat source the thermoelectric elements of a thermoelectric module a heat sink is supplied. The electrical Connections of a thermoelectric module of a generator tapped voltage is u. a. depending on the for the thermoelectric elements used materials and of the temperature difference across the thermoelectric elements.

Üblicherweise werden jeweils zwei thermoelektrische Elemente eines Moduls zu einem Paar zusammengefasst. Ein erstes thermoelektrisches Element eines solchen Paars weist ein positiv dotiertes Material auf, ein zweites thermoelektrisches Element eines solchen Paars weist ein negativ dotiertes Material auf. Eine an einem Paar thermoelektrischer Elemente abgreifbare Spannung ist relativ klein. Daher wird üblicherweise eine Mehrzahl von Paaren miteinander in Serie geschaltet, um die über diesen Paaren abgreifbare Spannung zu erhöhen. Unterschiedliche Paare thermoelektrischer Elemente und/oder unterschiedliche Gruppen mit miteinander in Serie geschalteten Paaren können zur Einstellung einer Strom-Spannungs-Charakteristik eines thermoelektrischen Moduls oder mehrerer thermoelektrischer Module auch parallel geschaltet werden.Usually become two thermoelectric elements of a module to a Couple summarized. A first thermoelectric element of a such pair has a positively doped material, a second one thermoelectric element of such a pair has a negative doped material on. One on a pair of thermoelectric elements tapped voltage is relatively small. Therefore, usually a plurality of pairs are connected in series with each other over the to increase the voltage that can be tapped from these pairs. Different pairs thermoelectric elements and / or different groups with Paired with each other can be used for adjustment a current-voltage characteristic of a thermoelectric module or more thermoelectric modules also connected in parallel become.

Zur elektrischen Verbindung der thermoelektrischen Elemente weist ein thermoelektrisches Modul elektrische Leitelemente auf, welche in zueinander beabstandeten Lagen angeordnet sind.to electrical connection of the thermoelectric elements has a thermoelectric module on electrical guide elements, which in spaced apart layers are arranged.

Um einen Wärmestrom durch einen thermoelektrischen Generator zu leiten, wird ein guter Wärmekontakt des thermoelektrischen Moduls zu der Wärmequelle und/oder zu der Wärmesenke angestrebt. Andererseits muss ein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Leitelementen einer Lage des thermoelektrischen Moduls und der Wärmequelle bzw. der Wärmesenke vermieden werden. Daher werden Isolierschichten verwendet, welche eine gute Wärmeleitung von der Wärmequelle hin zu der ersten Lage und/oder von der zweiten Lage hin zu der Wärmesenke ermöglichen, hierbei jedoch die elektrischen Leitelemente relativ zu der Wärmequelle bzw. zu der Wärmesenke elektrisch isolieren.Around a heat flow through a thermoelectric generator To conduct, a good thermal contact of the thermoelectric Module to the heat source and / or to the heat sink sought. On the other hand, an electrical contact between the electrical guide elements of a layer of the thermoelectric Module and the heat source or the heat sink be avoided. Therefore, insulating layers are used which good heat conduction from the heat source to the first layer and / or from the second layer to the heat sink allow, however, the electrical guide elements relative to the heat source or to the heat sink electrically isolate.

Thermoelektrische Generatoren haben den Vorteil, dass sie verschleißfrei arbeiten, da sie keine bewegten Bauteile aufweisen. Nachteilig ist jedoch, dass die thermoelektrischen Generatoren einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad aufweisen und dass für einen guten Wärmekontakt der einzelnen Lagen bzw. Schichten des thermoelektrischen Generators Raum greifende und schwere Vorrichtungen erforderlich sind, welche die einzelnen Lagen bzw. Schichten gegeneinander verspannen. Erschwerend kommt hinzu, dass sich ein thermoelektrischer Generator während des Betriebs in Abhängigkeit von der anliegenden Temperaturdifferenz ausdehnt. Die Vorrichtungen, mit denen die einzelnen Lagen bzw. Schichten des thermoelektrischen Generators miteinander verspannt werden, müssen also eine Kompensation dieser thermisch bedingten Ausdehnungen erlauben.thermoelectric Generators have the advantage of being wear-free work because they have no moving parts. The disadvantage is however, that the thermoelectric generators a comparatively have low efficiency and that for a good Thermal contact of the individual layers or layers of the thermoelectric Generators space-consuming and heavy devices required are, which clamp the individual layers or layers against each other. To make matters worse, that is a thermoelectric generator during operation depending on the adjacent Temperature difference expands. The devices with which the individual Layers or layers of the thermoelectric generator with each other Thus, a compensation of this allow thermally induced expansions.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein thermoelektrisches Modul und einen thermoelektrischen Generator der ein gangs genannten Art zu schaffen, welche einen guten Wirkungsgrad und eine einfache Kompensation thermisch bedingter Ausdehnungen ermöglichen.Of these, The present invention is based on the object, a thermoelectric module and a thermoelectric generator to create a type mentioned in the beginning, which is a good efficiency and a simple compensation of thermally induced expansions enable.

Diese Aufgabe wird bei einem thermoelektrischen Modul und bei einem thermoelektrischen Generator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche zueinander winklig sind.These Task is in a thermoelectric module and a thermoelectric Generator of the type mentioned solved in that the first contact surface and the second contact surface are angled to each other.

Die Anlageflächen des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls sind nicht – wie aus dem Stand der Technik bekannt – zueinander parallel, sondern zueinander winklig. Auf diese Weise kann ein keilförmiges thermoelektrisches Modul bereitgestellt werden. Ein solches Modul lässt sich in einfacher Weise formschlüssig in den Aufbau eines thermoelektrischen Generators integrieren und gleichzeitig mit einer hohen Spannkraft beaufschlagen, um den Wärmekontakt zwischen der ersten Anlagefläche des Moduls und einer wärmeabgebenden Oberfläche des thermoelektrischen Generators und um den Wärmekontakt zwischen der zweiten Anlagefläche des Moduls und einer wärmeaufnehmenden Oberfläche des thermoelektrischen Generators verbessern. Bedingt durch die Keilform des Moduls ist es möglich, dass sich das Modul zur Kompensation von thermisch bedingten Wärmeausdehnungen relativ zu der wärmeabgebenden und/oder der wärmeaufnehmenden Oberfläche verschiebt, indem eine dieser Oberfläche zugeordnete Anlagefläche des Moduls auf dieser Oberfläche abgleitet.The Contact surfaces of the thermoelectric inventive Modules are not - as known from the prior art - to each other parallel but at an angle to each other. In this way, a wedge-shaped Thermoelectric module can be provided. Such a module can be in a simple manner in a form-fitting manner integrate the structure of a thermoelectric generator and simultaneously Apply a high clamping force to the thermal contact between the first contact surface of the module and a heat-emitting Surface of the thermoelectric generator and around the Thermal contact between the second contact surface of the module and a heat-absorbing surface of the thermoelectric generator. Due to the Wedge shape of the module, it is possible that the module for compensation of thermally induced thermal expansions relative to the heat-emitting and / or heat-absorbing Surface shifts by one of these surface assigned contact surface of the module on this surface slides.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn sich die erste Anlagefläche in einer geraden Ebene erstreckt. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des thermoelektrischen Moduls und einen guten Wärmekontakt zu einer sich in einer geraden Ebene erstreckenden wärmeabgebenden Oberfläche des Generators.Especially it is advantageous if the first contact surface in a straight plane extends. This allows a simple Production of the thermoelectric module and good thermal contact to an exuding in a straight line heat-emitting Surface of the generator.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die erste Anlagefläche und/oder die zweite Anlagefläche rechteckförmig, insbesondere quadratisch ist oder sind. Auf diese Weise kann ein thermoelektrisches Modul in einfacher Weise und Platz sparend in einen thermoelektrischen Generator integriert werden.Further it is preferred if the first contact surface and / or the second contact surface rectangular, in particular is square or are. In this way, a thermoelectric Module in a simple manner and saves space in a thermoelectric Generator to be integrated.

Bevorzugt ist es ferner, wenn die zweite Anlagefläche sich in einer geraden Ebene erstreckt. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des thermoelektrischen Moduls und einen guten Wärmekontakt zu einer sich einer geraden Ebene erstreckenden wärmeaufnehmenden Oberfläche des Generators.Prefers it is also when the second contact surface is in a extending straight plane. This allows a simple Production of the thermoelectric module and good thermal contact to a heat-absorbing one extending in a straight plane Surface of the generator.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Winkel zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche mindestens 0,5° einschließlich, insbesondere mindestens 1° einschließlich beträgt. Auf diese Weise kann eine auf das thermoelektrische Modul ausgeübte Spannkraft fast vollständig genutzt werden, um das Modul mit anliegenden Teilen des Generators zu verspannen.Especially it is preferred if the angle between the first contact surface and the second bearing surface at least 0.5 ° inclusive, in particular at least 1 ° inclusive. In this way, a force exerted on the thermoelectric module Tension can be almost fully used to the module with adjacent parts of the generator to brace.

Bevorzugt ist es ferner, wenn der Winkel zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche höchstens 10° einschließlich, insbesondere höchstens 5° einschließlich beträgt. Mit der Vergrößerung des Winkels zwischen den Anlageflächen geht eine Vergrößerung des Bauraums einher, der aufgrund des seitlichen Ausweichens des thermoelektrischen Moduls in hierzu senkrechter Richtung eingespart werden kann.Prefers It is further, if the angle between the first bearing surface and the second bearing surface at most 10 ° inclusive, in particular not more than 5 ° inclusive is. With the enlargement of the angle between the contact surfaces is an increase associated with the space, due to the lateral evasion of the Thermoelectric module saved in this vertical direction can be.

In vorteilhafter Weise beträgt die Rautiefe Rz der ersten Anlagefläche und/oder der zweiten Anlagefläche maximal 12 μm. Mit einer solchen Rautiefe wird ein Abgleiten der Anlageflächen des thermoelektrischen Moduls auf oder an wär meabgebenden bzw. wärmeaufnehmenden Oberflächen eines thermoelektrischen Generators erleichtert.Advantageously, the surface roughness R z of the first contact surface and / or the second contact surface is a maximum of 12 μm. With such a roughness depth sliding of the contact surfaces of the thermoelectric module is facilitated on or on heat-emitting or heat-absorbing surfaces of a thermoelectric generator.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die erste Isolierschicht über das Modul verteilt eine variierende Schichtdicke auf. Auf diese Weise ist es möglich, zueinander winklige Anlageflächen zu erzeugen, ohne dabei die Höhe beispielsweise der thermoelektrischen Elemente variieren zu müssen.To an advantageous embodiment of the invention has the first insulating layer over the module distributes a varying one Layer thickness on. In this way it is possible to each other create angled contact surfaces, without losing the height For example, to vary the thermoelectric elements.

In entsprechender Weise ist es vorteilhaft, wenn die zweite Isolierschicht über das Modul verteilt eine variierende Schichtdicke aufweist. Auch dies ermöglicht eine einfache Herstellung von zueinander winklig stehenden Anlageflächen.In Accordingly, it is advantageous if the second insulating layer over the module distributed has a varying layer thickness. Also this allows easy manufacture of each other at an angle standing contact surfaces.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die thermoelektrischen Elemente über das Modul verteilt unterschiedliche Höhen auf. Auf diese Weise können zueinander winklige Anlageflächen erzeugt werden, ohne dabei die Schichtstärke beispielsweise der Isolierschichten variieren zu müssen.To a further embodiment of the invention, the thermoelectric elements distributed across the module different Heights up. In this way, angled to each other Investment surfaces are generated, without losing the layer thickness For example, to vary the insulating layers.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die in der ersten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente über das Modul verteilt und/oder die in der zweiten Lage angeordneten elektrischen Leitelemente über das Modul verteilt unterschiedliche Höhen auf. Auch hierdurch ist es möglich, ein thermoelektrisches Modul mit zueinander winkligen Anlageflächen herzustellen.To a further advantageous embodiment of the invention have arranged in the first layer electrical guide elements over the Module distributed and / or arranged in the second layer electrical Guide elements across the module distribute different heights on. This also makes it possible to use a thermoelectric Module to produce with each other angled contact surfaces.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls können die Anlageflächen des Moduls jeweils durch eine Außenfläche der ersten Isolierschicht und durch eine Außenfläche de zweiten Isolierschicht gebildet werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch möglich, dass das thermoelektrische Modul mindestens eine Zusatzschicht aufweist, welche an eine Außenfläche der ersten Isolierschicht und/oder an eine Außenfläche der zweiten Isolierschicht angrenzend angeordnet ist. Eine solche Zusatzschicht bildet dann eine Anlagefläche zur Anlage an einer wärmeabgebenden Oberfläche oder einer wärmeaufnehmenden Oberfläche des Generators.at the above-described embodiments of the invention thermoelectric module, the contact surfaces of the module respectively by an outer surface of the first insulating layer and by an outer surface de second insulating layer are formed. After an advantageous development However, it is possible for the invention that the thermoelectric Module has at least one additional layer which on an outer surface of the first insulating layer and / or to an outer surface the second insulating layer is disposed adjacent. Such Additional layer then forms a contact surface to the plant on a heat-emitting surface or a heat-absorbing surface of the generator.

In vorteilhafter Weise ist die mindestens eine Zusatzschicht eine Temperaturausgleichsschicht. Beispielsweise kann die Zusatzschicht aus einem hoch wärmeleitfähigen Material, insbesondere Kupfer, hergestellt sein, um eine über das Modul verteilt anliegende Temperatur zu vergleichmäßigen.Advantageously, the at least one additional layer is a temperature compensation layer. For example, the additional layer of a highly thermally conductive material, in particular copper, be made in order to evenly distributed over the module applied temperature.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die mindestens eine Zusatzschicht über das Modul verteilt eine variierende Schichtdicke auf. Auf diese Weise ist es möglich, ein thermoelektrisches Modul mit zueinander parallelen Isolierschichtaußenflächen zu verwenden und mit Hilfe der Zusatzschicht zueinander winklige Anlageflächen herzustellen.To a development of the invention, the at least one additional layer over the module distributes a varying layer thickness. To this Way, it is possible to use a thermoelectric module with mutually parallel Isolierschichtaußenflächen to use and angled with the help of the additional layer to each other To produce contact surfaces.

Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators beträgt die Rautiefe Rz der wärmeabgebenden Oberfläche und/oder der wärmeaufnehmenden Oberfläche des Generators maximal 12 μm. Auf diese Weise kann ein Abgleiten des thermoelektrischen Moduls an der wärmeab gebenden Oberfläche und/oder an der wärmeaufnehmenden Oberfläche unterstützt werden.According to a development of the thermoelectric generator according to the invention, the surface roughness R z of the heat-emitting surface and / or the heat-absorbing surface of the generator is at most 12 μm. In this way, a slipping of the thermoelectric module can be supported on the heat-emitting surface and / or on the heat-absorbing surface.

Bevorzugt ist es, wenn die Wärmequelle mindestens einen Strömungskanal zur Durchströmung mit einem wärmeabgebenden Fluid umfasst. Dies ermöglicht eine effiziente Übertragung der Wärme eines Fluids auf die Wärmequelle des Generators.Prefers it is when the heat source at least one flow channel to flow through with a heat-emitting fluid includes. This allows efficient transmission the heat of a fluid on the heat source of the Generator.

In entsprechender Weise ist es vorteilhaft, wenn die Wärmesenke mindestens einen Strömungskanal zur Durchströmung mit einem wärmeaufnehmenden Fluid umfasst.In Accordingly, it is advantageous if the heat sink at least one flow channel for flow comprising a heat-absorbing fluid.

Bei einem vorstehend beschriebenen thermoelektrischen Generator kann die wärmeabgebende Oberfläche beispielsweise durch eine äußere Wandfläche einer Strömungskanalbegrenzung der Wärmequelle gebildet sein. In entsprechender Weise kann die wärmeaufnehmende Oberfläche durch eine äußere Wandfläche einer Strömungskanalbegrenzung der Wärmesenke gebildet sein.at a thermoelectric generator described above the heat-emitting surface, for example by an outer wall surface of a flow channel boundary be formed of the heat source. In a similar way can the heat-absorbing surface by an outer Wall surface of a flow channel boundary of Heat sink be formed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der thermoelektrische Generator mindestens ein Zusatzelement, welches zwischen der Wärmequelle und der ersten Anlagefläche angeordnet ist oder zwischen der Wärmesenke und der zweiten Anlagefläche. In diesem Fall bildet das Zusatzelement eine wärmeaufnehmende oder eine wärmeabgebende Oberfläche, die mit einer der Anlageflächen des thermoelektrischen Moduls zusammenwirkt.To a development of the invention comprises the thermoelectric Generator at least one additional element, which between the heat source and the first contact surface is arranged or between the heat sink and the second contact surface. In In this case, the additional element forms a heat-absorbing or a heat-emitting surface with a the contact surfaces of the thermoelectric module cooperates.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Zusatzelement einander abgewandte Außenflächen aufweist, welche zueinander winklig sind. Auf diese Weise ist es möglich, ein vorstehend beschriebenes thermoelektrisches Modul, welches eine erfindungsgemäße Keilform aufweist, in einfacher Weise in einen thermoelektrischen Generator zu integrieren. Hierbei kann das Zusatzelement sowohl als Wärmeübertragungselement als auch als Kraftübertragungselement genutzt werden.Especially It is advantageous if the at least one additional element each other facing away from outer surfaces, which each other are angled. In this way, it is possible to have an above-described thermoelectric module, which is an inventive Wedge shape, in a simple manner in a thermoelectric Integrate generator. Here, the additional element both as Heat transfer element and as a power transmission element be used.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Winkel zwischen den Außenflächen des Zusatzelements gleich dem Winkel zwischen den Anlageflächen des thermoelektrischen Moduls ist. Dies ermöglicht es, Wärmequellen und Wärmesenken mit dem Modul jeweils zugewandten, zueinander parallelen Oberflächen zu verwenden.Especially it is preferred if the angle between the outer surfaces of the additional element equal to the angle between the contact surfaces of the thermoelectric module. This allows heat sources and heat sinks facing the module, respectively to use parallel surfaces.

Bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Zusatzelement ein Temperaturausgleichselement ist. Ein solches Zusatzelement kann beispielsweise aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer, hergestellt sein. Auf diese Weise kann mit Hilfe des Zusatzelements eine über das Modul verteilt anliegende Temperatur vergleichmäßigt werden.Prefers it is when the at least one additional element is a temperature compensation element is. Such an additional element may for example be made of a metal with a high thermal conductivity, preferably Copper, to be made. In this way, with the help of the additional element a distributed across the module applied temperature be equalized.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der thermoelektrische Generator eine Modul-Abstützeinrichtung zur Abstützung des mindestens einen thermoelektrischen Moduls, wobei die Modul-Abstützeinrichtung mindestens eine Modul-Abstützfläche umfasst, welche sich quer zu mindestens einer der Anlageflächen des mindestens einen thermoelektrischen Moduls erstreckt. Die Modul-Abstützeinrichtung ermöglicht es, ein Gegenlager zu schaffen, an dem sich das thermoelektrische Modul abstützen und von diesem Ge genlager ausgehend in einer Richtung quer zu einer Kraftbeaufschlagungsrichtung ausweichen kann.To a preferred embodiment of the invention the thermoelectric generator a module support device for supporting the at least one thermoelectric Module, wherein the module support means at least one module support surface comprising, which is transverse to at least one of the contact surfaces of the at least one thermoelectric module extends. The module support device makes it possible to create an abutment on which support the thermoelectric module and gene storage from this Ge starting in a direction transverse to a direction of force application can dodge.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der thermoelektrische Generator eine Oberflächen-Abstützeinrichtung zur Abstützung der wärmeabgebenden Oberfläche oder der wärmeaufnehmenden Oberfläche umfasst, wobei die Oberflächen-Abstützeinrichtung mindestens eine Oberflächen-Abstützfläche umfasst, welche sich quer zu der wärmeabgebenden Oberfläche oder zu der wärmeaufnehmenden Oberfläche erstreckt. Auf diese Weise ist es möglich, ein Gegenlager für eine nicht ortsfeste wärmeabgebende oder wärmeaufnehmende Oberfläche zu schaffen, was insbesondere bei der Verwendung eines vorstehend beschriebenen Zusatzelements vorteilhaft ist.Further it is advantageous if the thermoelectric generator, a surface support device for supporting the heat-emitting surface or the heat-absorbing surface comprises, wherein the surface support means at least comprises a surface support surface, which are transverse to the heat-emitting surface or extending to the heat-receiving surface. In this way it is possible to use an abutment for a non-stationary heat-emitting or heat-absorbing Surface to create, especially when using an additional element described above is advantageous.

Vorzugsweise umfasst der thermoelektrische Generator mindestens eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung des mindestens einen thermoelektrischen Moduls, der Wärmequelle und der Wärmesenke. Mit Hilfe einer solchen Verbindungseinrichtung kann insbesondere eine quer zu mindestens einer der Anlageflächen gerichtete Spannkraft erzeugt werden. Diese Spannkraft bewirkt, dass die einzelnen Schichten des thermoelektrischen Generators aufeinander gedrückt werden, so dass der Wärmeübergang zwischen den einzelnen Schichten, also insbesondere zwischen der Wärmequelle und dem thermoelektrischen Modul sowie zwischen dem thermoelektrischen Modul und der Wärmesenke verbessert wird.Preferably, the thermoelectric generator comprises at least one connection device for connecting the at least one thermoelectric module, the heat source and the heat sink. With the aid of such a connecting device, in particular a transversely directed to at least one of the contact surfaces clamping force can be generated. This clamping force causes the individual layers of the thermoelectric generator are pressed against each other, so that the heat transfer between the individual layers, ie in the particular between the heat source and the thermoelectric module and between the thermoelectric module and the heat sink is improved.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der thermoelektrische Generator mindestens eine Ausgleichseinrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter Maßänderungen des Generators umfasst. Eine solche Ausgleichseinrichtung kann insbesondere durch ein Federelement gebildet sein, welches unter Vorspannung steht und auf diese Weise eine Spannkraft ausüben kann.Further it is preferred if the thermoelectric generator at least a compensation device to compensate for thermally induced dimensional changes of the generator. Such a compensation device can in particular by be formed a spring element which is under bias and can exert a clamping force in this way.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Wärmequelle durch ein Abgassystem einer diskontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung gebildet ist, insbesondere durch ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Wärmequelle kann beispielsweise einen Wärmeübertrager umfassen, in welchem das heiße Abgas eines Verbrennungsmotors geführt ist. Dieser Wärmeübertrager überträgt die Wärme des Abgases hin zu der mindestens einen Isolierschicht des thermoelektrischen Moduls, welches eine elektrische Spannung bereitstellt. Dies hat den Vorteil, dass die sonst ungenutzte Abwärme eines Kraftfahrzeugs genutzt werden kann, um elektrische Energie zu erzeugen. Somit kann der Gesamtwirkungsgrad des Kraftfahrzeugs erhöht werden.Especially it is preferred if the heat source through an exhaust system a discontinuous combustion device is formed, in particular by an exhaust system of a motor vehicle. Such Heat source, for example, a heat exchanger include, in which the hot exhaust gas of an internal combustion engine is guided. This heat exchanger transfers the heat of the exhaust gas towards the at least one insulating layer of the thermoelectric module, which is an electrical voltage provides. This has the advantage that the otherwise unused waste heat A motor vehicle can be used to generate electrical energy to create. Thus, the overall efficiency of the motor vehicle increase.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Wärmequelle durch ein Abgassystem einer kontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung gebildet ist, insbesondere durch eine Abwärmeeinheit (beispielsweise einer Brennkammer) eines Kraftwerks. Hierdurch kann der Gesamtwirkungsgrad eines Kraftwerks erhöht werden.Further it is preferred if the heat source through an exhaust system a continuous combustion device formed is, in particular by a waste heat unit (for example a combustion chamber) of a power plant. As a result, the overall efficiency of a power plant.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further Features and advantages of the invention are the subject of the following Description and the drawings of preferred embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:

1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines thermoelektrischen Generators; 1 a perspective view of an embodiment of a thermoelectric generator;

2: eine geschnittene Ansicht des thermoelektrischen Generators aus 1; 2 : a sectional view of the thermoelectric generator 1 ;

3: eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines schematisch dargestellten thermoelektrischen Moduls und eines Zusatzelements; und 3 a side view of an embodiment of a schematically illustrated thermoelectric module and an additional element; and

4: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines thermoelektrischen Moduls. 4 : A perspective view of an embodiment of a thermoelectric module.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Same or functionally equivalent elements are in all figures denoted by the same reference numerals.

Eine Ausführungsform eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten thermoelektrischen Generators ist in der 1 dargestellt. Der Generator 10 erstreckt sich entlang einer Generatorachse 12 von einem Strömungseingang 14 bis hin zu einem Strömungsausgang 16.An embodiment of a total with the reference numeral 10 designated thermoelectric generator is in the 1 shown. The generator 10 extends along a generator axis 12 from a flow entrance 14 up to a flow outlet 16 ,

Der Generator 10 wird während seines Betriebs von einem heißen Fluid, beispielsweise dem Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, in einer Durchströmungsrichtung 18 vom Strömungseingang 14 hin zu dem Strömungsausgang 16 durchströmt.The generator 10 is during its operation of a hot fluid, such as the exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle, in a flow direction 18 from the flow entrance 14 towards the flow outlet 16 flows through.

Der Generator 10 umfasst einen Fluid-Verteiler 20, welcher sich von dem Strömungseingang 14 bis hin zu einem zentralen Generatorteil 22 erstreckt.The generator 10 includes a fluid manifold 20 extending from the flow entrance 14 up to a central generator part 22 extends.

Der Generator 10 umfasst ferner einen Fluid-Sammler 24, welcher sich von dem zentralen Generatorteil 22 bis hin zu dem Strömungsausgang 16 erstreckt.The generator 10 further includes a fluid collector 24 which extends from the central generator part 22 up to the flow outlet 16 extends.

Der zentrale Generatorteil 22 weist ein mehrteiliges Gehäuse 26 auf. Das Gehäuse 26 umfasst ein Gehäuseoberteil 28 und ein Gehäuseunterteil 30. Die Gehäuseteile 28 und 30 sind mit Hilfe von als Schrauben ausgebildeten Verbindungselementen 32 miteinander verbunden.The central generator part 22 has a multi-part housing 26 on. The housing 26 includes an upper housing part 28 and a housing lower part 30 , The housing parts 28 and 30 are by means of fasteners designed as screws 32 connected with each other.

Der Generatorteil 22 weist zwei unterschiedlichen Wärmesenken des Generators 10 zugeordnete Kühlfluideingänge 34 und Kühlfluidausgänge 36 auf.The generator part 22 has two different heat sinks of the generator 10 associated cooling fluid inputs 34 and cooling fluid outlets 36 on.

Der Generator 10 umfasst ferner eine sich zwischen dem Fluid-Verteiler 20 und dem Fluid-Sammler 24 erstreckende Wärmequelle 38. Die Wärmequelle 38 ist über eine Flanschverbindung 40 mit dem Fluid-Verteiler 20 verbunden. Die Wärmequelle 38 ist ferner über eine Flanschverbindung 42 mit dem Fluid-Sammler 24 verbunden.The generator 10 further comprises a between the fluid distributor 20 and the fluid collector 24 extending heat source 38 , The heat source 38 is via a flange connection 40 with the fluid distributor 20 connected. The heat source 38 is also a flange connection 42 with the fluid collector 24 connected.

Unter weiterer Bezugnahme auf 2 begrenzt das Gehäuse 26 des Generatorteils 22 einen Generatorraum 44. Der Generatorraum 44 ist im Querschnitt rechteckförmig.With further reference to 2 limits the housing 26 of the generator part 22 a generator room 44 , The generator room 44 is rectangular in cross section.

In dem Generatorraum 44 ist die Wärmequelle 38 angeordnet, welche sich entlang der Generatorachse 12 (vgl. 1) erstreckt.In the generator room 44 is the heat source 38 arranged, which extends along the generator axis 12 (see. 1 ).

Die Wärmequelle 38 weist einen Strömungskanal 46 auf, der mit dem Fluid-Verteiler 20 sowie mit dem Fluid-Sammler 24 in Fluidverbindung steht. Der Strömungskanal 46 ist im Querschnitt rechteckförmig. Der Strömungskanal 46 ist begrenzt durch eine bodenseitige Strömungskanalbegrenzung 48 sowie eine hierzu parallele, deckenseitige Strömungskanalbegrenzung 50. Der Strömungskanal 46 ist ferner begrenzt durch zwei seitliche Strömungskanalbegrenzungen 52.The heat source 38 has a flow channel 46 on top of that with the fluid manifold 20 as well as with the fluid collector 24 is in fluid communication. The flow channel 46 is rectangular in cross section. The flow channel 46 is limited by one bottom-side flow channel boundary 48 and a parallel, ceiling-side flow channel boundary 50 , The flow channel 46 is further limited by two lateral flow channel boundaries 52 ,

In dem Strömungskanal 46 sind mehrere, zueinander parallele und sich entlang der Generatorachse 12 erstreckende Rippenelemente 54 vorgesehen, welche von der bodenseitigen Strömungskanalbegrenzung 48 in den Strömungskanal 46 hineinragen. Ferner sind mehrere, zueinander parallele und sich entlang der Generatorachse 12 erstreckende Rippenelemente 56 vorgesehen, welche von der deckenseitigen Strömungskanalbegrenzung in den Strömungskanal 46 hineinragen. Die Rippenelemente 54 und 56 sind zueinander versetzt angeordnet.In the flow channel 46 are several, parallel to each other and along the generator axis 12 extending rib elements 54 provided, which of the bottom-side flow channel boundary 48 in the flow channel 46 protrude. Furthermore, several, parallel to each other and along the generator axis 12 extending rib elements 56 provided, which of the ceiling-side flow channel boundary in the flow channel 46 protrude. The rib elements 54 and 56 are arranged offset to each other.

Der Generator 10 weist eine erste Wärmesenke 58 auf, welche sich parallel zu der Generatorachse 12 erstreckt. Ferner weist der Generator 10 eine zweite Wärmesenke 60 auf, welche sich ebenfalls parallel zu der Generatorachse 12 erstreckt.The generator 10 has a first heat sink 58 on, which is parallel to the generator axis 12 extends. Furthermore, the generator points 10 a second heat sink 60 which is also parallel to the generator axis 12 extends.

Die Wärmesenken 58 und 60 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Wärmequelle 38 angeordnet. Die Wärmesenken 58 und 60 sind durch einen jeweils zugeordneten Kühlfluideingang 34 mit Kühlfluid gespeist. Das Kühlfluid durchströmt die Wärmesenken 58, 60 und wird über die Kühlfluidausgänge 36 aus den Wärmesenken 58, 60 abgeführt (vgl. 1).The heat sinks 58 and 60 are on opposite sides of the heat source 38 arranged. The heat sinks 58 and 60 are by a respective associated cooling fluid inlet 34 fed with cooling fluid. The cooling fluid flows through the heat sinks 58 . 60 and gets over the cooling fluid outlets 36 from the heat sinks 58 . 60 removed (cf. 1 ).

Die Wärmesenken 58, 60 weisen jeweils eine bodenseitige Strömungskanalbegrenzung 62 und eine hierzu gegenüberliegend angeordnete deckenseitige Strömungskanalbegrenzung 64 auf. Ferner weisen die Wärmesenken 58 und 60 zwei seitliche Strömungskanalbegrenzungen 66 auf.The heat sinks 58 . 60 each have a bottom flow channel boundary 62 and an oppositely arranged ceiling-side flow channel boundary 64 on. Furthermore, the heat sinks 58 and 60 two lateral flow channel boundaries 66 on.

Die Wärmesenken 58 und 60 umfassen mehrere, sich parallel zu der Generatorachse 12 erstreckende Rippenelemente 68, welche eine Höhe aufweisen, die dem Abstand zwischen den Strömungskanalbegrenzungen 62 und 64 entspricht.The heat sinks 58 and 60 include several, parallel to the generator axis 12 extending rib elements 68 having a height which is the distance between the flow channel boundaries 62 and 64 equivalent.

Mit Hilfe der Rippenelemente 68 sowie mit Hilfe der Strömungskanalbegrenzungen 62 und 64 wird eine Vielzahl von zueinander parallelen Strömungskammern 70, 72 gebildet. Die Strömungskammern 70, 72 bilden gemeinsam einen im Querschnitt insgesamt rechteckförmigen Strömungskanal 74.With the help of the rib elements 68 as well as with the help of the flow channel boundaries 62 and 64 becomes a plurality of parallel flow chambers 70 . 72 educated. The flow chambers 70 . 72 together form a cross-sectionally rectangular flow channel 74 ,

Der Generator 10 umfasst mehrere, keilförmige thermoelektrische Module 76, welche jeweils zwischen der Wärmequelle 38 und einer der Wärmesenken 58, 60 angeordnet sind. Jedes thermoelektrische Modul 76 wirkt mit einem keilförmigen Zusatzelement 78 zusammen, welches zwischen einem thermoelektrischen Modul 76 und der Wärmequelle 38 angeordnet ist.The generator 10 comprises several, wedge-shaped thermoelectric modules 76 , each between the heat source 38 and one of the heat sinks 58 . 60 are arranged. Each thermoelectric module 76 acts with a wedge-shaped additional element 78 together, which between a thermoelectric module 76 and the heat source 38 is arranged.

Der Generator 10 weist mindestens eine Modul-Abstützeinrichtung 80 auf, welche zur Positionierung mindestens eines thermoelektrischen Moduls 76 dient. Die in 2 dargestellten Modul-Abstützeinrichtungen 80 sind in Form eines Stegs ausgebildet und erstrecken sich von der Wärmequelle 38 in Richtung auf eine benachbarte Wärmesenke 58 bzw. 60.The generator 10 has at least one module support device 80 which, for positioning at least one thermoelectric module 76 serves. In the 2 illustrated module support devices 80 are formed in the form of a web and extend from the heat source 38 towards an adjacent heat sink 58 respectively. 60 ,

Die Modul-Abstützeinrichtungen 80 weisen zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete Modul-Abstützflächen 82, 84 auf. Mit jeder Abstützfläche 82, 84 wird ein Anschlag für ein dickeres Ende eines keilförmigen thermoelektrischen Moduls 76 gebildet.The module support devices 80 have two on opposite sides arranged module support surfaces 82 . 84 on. With every support surface 82 . 84 becomes a stop for a thicker end of a wedge-shaped thermoelectric module 76 educated.

Der Generator 10 umfasst ferner eine Mehrzahl von Oberflächen-Abstützeinrichtungen 86. Diese werden durch sich einstückig an die seitlichen Strömungskanalbegrenzungen 52 der Wärmequelle 38 anschließende Stege gebildet. Die Oberflächen-Abstützeinrichtungen 86 weisen sich parallel zu den Modul-Abstützflächen 82, 84 erstreckende Oberflächen-Abstützflächen 88 auf. Die Oberflächen-Abstützflächen 88 dienen jeweils zur Abstützung des dickeren Endes eines keilförmigen Zusatzelements 78.The generator 10 further comprises a plurality of surface support means 86 , These are integrally formed by the lateral flow channel boundaries 52 the heat source 38 subsequent webs formed. The surface support devices 86 are parallel to the module support surfaces 82 . 84 extending surface support surfaces 88 on. The surface support surfaces 88 each serve to support the thicker end of a wedge-shaped additional element 78 ,

Der Generator 10 weist zwei thermische Isolierungen 90 auf, welche jeweils angrenzend zu den seitlichen Strömungskanalbegrenzungen 52 der Wärmequelle 38 angeordnet sind.The generator 10 has two thermal insulation 90 which are each adjacent to the lateral flow channel boundaries 52 the heat source 38 are arranged.

In dem Generatorraum 44 des Generators 10 ist eine insgesamt mit 92 bezeichnete Ausgleichseinrichtung angeordnet, mittels welcher thermisch bedingte Maßänderungen des Generators 10 kompensiert werden können. Die Ausgleichseinrichtung 92 umfasst eine Mehrzahl von Federelementen, insbesondere Tellerfedern 94. Jede Tellerfeder 94 stützt sich an einem Ende an einer Innenseite des Gehäuses 26 und mit einem gegenüberliegenden Ende an einer Strömungskanalbegrenzung 62, 66 einer Wärmesenke 58, 60 ab. Die Wärmesenken 58, 60 weisen jeweils der Innenseite des Gehäuses 26 zugewandte Zentrierabschnitte 96 auf.In the generator room 44 of the generator 10 is a total with 92 designated compensation device arranged by means of which thermally induced dimensional changes of the generator 10 can be compensated. The equalizer 92 includes a plurality of spring elements, in particular disc springs 94 , Each plate spring 94 rests at one end on an inside of the housing 26 and an opposite end to a flow channel boundary 62 . 66 a heat sink 58 . 60 from. The heat sinks 58 . 60 each have the inside of the housing 26 facing centering sections 96 on.

Das Gehäuse 26 und die Ausgleichseinrichtung 92 bilden gemeinsam eine Verbindungseinrichtung (ohne Bezugszeichen) zur Verbindung der Wärmequelle 38, der thermoelektrischen Module 76 und der Wärmesenken 58, 60.The housing 26 and the equalizer 92 together form a connecting device (without reference numeral) for connecting the heat source 38 , the thermoelectric modules 76 and the heat sinks 58 . 60 ,

Die Federelemente 94 stehen unter Vorspannung, so dass sie mit 98 bezeichnete Spannkräfte auf die Wärmesenken 58, 60 ausüben. Auf diese Weise werden die Wärmequelle 38, die thermoelektrischen Module 76, die Zusatzelemente 78 und die Wärmesenken 58, 60 aufeinander gedrückt, so dass ein guter Wärmeübergang zwischen diesen Elementen ermöglicht wird.The spring elements 94 stand under pretension, so they with 98 designated clamping forces on the heat sinks 58 . 60 exercise. In this way, the heat source 38 , the thermoelectric modules 76 , the additional elements 78 and the heat sinks 58 . 60 pressed on each other, so that a good heat transfer between these elements is made possible.

In 3 sind ein thermoelektrisches Modul 76 und ein Zusatzelement 78 zur Verwendung bei einem thermoelektrischen Generator 10 dargestellt. Das thermoelektrische Modul 76 weist eine erste Anlagefläche 100 auf, über welche das thermoelektrische Modul 76 einen Wärmestrom aufnehmen kann.In 3 are a thermoelectric module 76 and an additional element 78 for use with a thermoelectric generator 10 shown. The thermoelectric module 76 has a first contact surface 100 on, over which the thermoelectric module 76 can absorb a heat flow.

Das Modul 76 weist ferner eine zweite Anlagefläche 102 auf, mittels welcher ein Wärmestrom aus dem Modul 76 abgeleitet werden kann.The module 76 also has a second contact surface 102 on, by means of which a heat flow from the module 76 can be derived.

Die Anlageflächen 100 und 102 sind relativ zueinander geneigt, so dass das Modul 76 eine Keilform hat. Das Modul 76 erstreckt sich von einem dünneren Ende 104 hin zu einem dickeren Ende 106. An dem dünneren Ende 104 ist eine niedrigere Seitenfläche 108 vorgesehen; an dem dickeren Ende 106 ist eine höhere Seitenfläche 110 vorgesehen. Eine Höhe 112 der Seitenfläche 108 kann beispielsweise 5 mm betragen. Eine Höhe 114 der Seitenfläche 110 kann beispielsweise 7 mm betragen.The contact surfaces 100 and 102 are inclined relative to each other so that the module 76 has a wedge shape. The module 76 extends from a thinner end 104 towards a thicker end 106 , At the thinner end 104 is a lower side surface 108 intended; at the thicker end 106 is a higher side surface 110 intended. A height 112 the side surface 108 may for example be 5 mm. A height 114 the side surface 110 can be for example 7 mm.

Die Anlageflächen 100 und 102 sind zueinander winklig. Ein Winkel 116 zwischen den Anlageflächen 100 und 102 beträgt vorzugsweise zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 1° und 2°.The contact surfaces 100 and 102 are angled to each other. An angle 116 between the contact surfaces 100 and 102 is preferably between 0.5 ° and 5 °, in particular between 1 ° and 2 °.

Das Zusatzelement 78 ist aus einem hochwärmeleitfähigen Material, beispielsweise Kupfer, hergestellt. Das Zusatzelement 78 weist eine Keilform auf. Es weist zwei einander gegenüberliegende, zueinander winklige Außenflächen 118, 120 auf.The additional element 78 is made of a highly heat conductive material, such as copper. The additional element 78 has a wedge shape. It has two opposite, mutually angled outer surfaces 118 . 120 on.

Das Zusatzelement 78 erstreckt sich von einem dünneren Ende 122 bis zu einem dickeren Ende 124. An dem dünneren Ende 122 ist eine niedrigere Seitenfläche 126 vorgesehen; an dem dickeren Ende 124 ist eine höhere Seitenfläche 128 vorgesehen. Ein Maß 130 der niedrigeren Seitenfläche 126 kann beispielsweise 6 mm betragen; ein Maß 132 der höheren Seitenfläche 128 kann beispielsweise 8 mm betragen.The additional element 78 extends from a thinner end 122 to a thicker end 124 , At the thinner end 122 is a lower side surface 126 intended; at the thicker end 124 is a higher side surface 128 intended. A measure 130 the lower side surface 126 may be 6 mm, for example; a measure 132 the higher side surface 128 may for example be 8 mm.

Die Außenflächen 118 und 120 schließen miteinander einen Winkel 134 ein. Der Winkel 134 beträgt vorzugsweise zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 1° und 2°. Insbesondere ist der Winkel 134 gleich dem Winkel 116, den die Anlageflächen 100, 102 des Moduls 76 miteinander einschließen.The outer surfaces 118 and 120 close an angle with each other 134 one. The angle 134 is preferably between 0.5 ° and 5 °, in particular between 1 ° and 2 °. In particular, the angle 134 equal to the angle 116 that the contact surfaces 100 . 102 of the module 76 include each other.

Ein Abstand 135 zwischen den Seitenflächen 126, 128 kann insbesondere zwischen 50 mm und 100 mm betragen. Die Seitenflächen 108, 110 des Moduls 76 können ebenfalls insbesondere zwischen 50 mm und 100 mm zueinander beabstandet sein.A distance 135 between the side surfaces 126 . 128 may in particular be between 50 mm and 100 mm. The side surfaces 108 . 110 of the module 76 may also be spaced apart in particular between 50 mm and 100 mm.

Der detaillierte Aufbau des thermoelektrischen Moduls 76 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.The detailed structure of the thermoelectric module 76 is described below with reference to 4 described.

Das Modul 76 weist in einer ersten Lage 136 angeordnete elektrische Leitelemente 138 auf. Zu der ersten Lage 138 beabstandet ist eine zweite Lage 140 angeordnet, welche elektrische Leitelemente 142 umfasst.The module 76 points in a first position 136 arranged electrical guide elements 138 on. To the first location 138 spaced is a second layer 140 arranged, which electrical guide elements 142 includes.

Zwischen den Lagen 136 und 140 sind schenkelförmige thermoelektrische Elemente 146 angeordnet. Die thermoelektrischen Elemente 146 sind mittels der elektrischen Leitelemente 142 und 144 miteinander in Reihe geschaltet.Between the layers 136 and 140 are leg-shaped thermoelectric elements 146 arranged. The thermoelectric elements 146 are by means of the electrical guide elements 142 and 144 connected in series with each other.

Um die elektrischen Leitelemente 138 der ersten Lage 136 relativ zu einer Wärmequelle 38 elektrisch zu isolieren, weist das Modul 76 eine erste Isolierschicht 148 auf. Die erste Isolierschicht 148 kann beispielsweise aus einem keramischen Material hergestellt sein. Die erste Isolierschicht 148 ist insgesamt rechteckförmig. Sie weist eine über das Modul 76 verteilt variierende Schichtdicke 150 auf, so dass die Isolierschicht 148 und somit das Modul 76 insgesamt keilförmig ist.To the electrical guiding elements 138 the first location 136 relative to a heat source 38 electrically isolate, the module has 76 a first insulating layer 148 on. The first insulating layer 148 may for example be made of a ceramic material. The first insulating layer 148 is a total of rectangular. It has one over the module 76 distributes varying layer thickness 150 on, leaving the insulating layer 148 and thus the module 76 overall is wedge-shaped.

Das Modul 76 umfasst ferner eine zweite Isolierschicht 154, mittels welcher die elektrischen Leitelemente 142 der zweiten Lage 140 gegenüber einer Wärmesenke 58, 60 elektrisch isoliert werden. Die zweite Isolierschicht ist beispielsweise aus einem keramischen Material hergestellt. Die zweite Isolierschicht 154 weist eine konstante Schichtdicke 156 auf.The module 76 further comprises a second insulating layer 154 , by means of which the electrical guide elements 142 the second location 140 opposite a heat sink 58 . 60 be electrically isolated. The second insulating layer is made of a ceramic material, for example. The second insulating layer 154 has a constant layer thickness 156 on.

Wenn die erste Anlagefläche 100 des Moduls 76 an einer wärmeabgebenden Oberfläche des Generators 10 anliegt und wenn die zweite Anlagefläche 102 des Moduls 76 an einer wärmeaufnehmenden Oberfläche des Generators 10 anliegt, fließt ein Wärmestrom durch das Modul 76 hindurch. Auf diese Weise kann mit Hilfe der thermoelektrischen Elemente 146 eine Spannung erzeugt werden, welche an elektrischen Anschlüssen 158, 160 abgreifbar ist.If the first contact surface 100 of the module 76 on a heat-emitting surface of the generator 10 abuts and if the second bearing surface 102 of the module 76 on a heat-absorbing surface of the generator 10 is applied, a heat flow flows through the module 76 therethrough. In this way, with the help of thermoelectric elements 146 a voltage can be generated which is connected to electrical connections 158 . 160 can be tapped.

Unter weiterer Bezugnahme auf 2 wird nachstehend die Funktionsweise des thermoelektrischen Generators 10 beschrieben.With further reference to 2 Below is the operation of the thermoelectric generator 10 described.

Während des Betriebs des Generators 10 wird der Strömungskanal 46 der Wärmequelle 38 mit einem heißen Fluid durchströmt. Dieses Fluid gibt Wärme an die Strömungskanalbegrenzungen 48 und 50 der Wärmequelle 38 ab, welche die Wärme in die Zusatzelemente 78 einleiten. Die einem Modul 76 zugewandte Außenfläche 118 eines Zusatzelements 78 bildet eine wärmeabgebende Oberfläche 162 des Generators 10 (siehe 3), welche an der ersten Anlagefläche 100 eines Moduls 76 anliegt. Durch den Kontakt zwischen der Außenfläche 162 und der ersten Anlagefläche 100 kann der Wärmestrom weiter in das Modul 76 geleitet werden, so dass mit Hilfe des Moduls 76 – wie vorstehend beschrieben – eine Spannung erzeugt werden kann, welche an den Anschlüssen 158, 160 abgreifbar ist.During operation of the generator 10 becomes the flow channel 46 the heat source 38 flows through with a hot fluid. This fluid gives heat to the flow channel boundaries 48 and 50 the heat source 38 from which the heat in the additional elements 78 initiate. The one module 76 facing outer surface 118 an additional element 78 forms a heat-emitting surface 162 of the generator 10 (please refer 3 ), which at the first contact surface 100 a module 76 is applied. By the Contact between the outer surface 162 and the first contact surface 100 the heat flow can continue into the module 76 be guided, so with the help of the module 76 - As described above - a voltage can be generated, which at the terminals 158 . 160 can be tapped.

Der Wärmestrom wird über die zweite Anlagefläche 102 eines Moduls 76 weiter in Richtung einer der Wärmesenken 58, 60 geleitet. Hierfür steht die zweite Anlagefläche 102 eines Moduls 76 in Kontakt mit einer wärmeaufnehmenden Oberfläche 164 der Wärmesenken 58, 60.The heat flow is via the second contact surface 102 a module 76 continue towards one of the heat sinks 58 . 60 directed. This is the second contact surface 102 a module 76 in contact with a heat-absorbing surface 164 the heat sinks 58 . 60 ,

Die Wärmeabfuhr mit Hilfe der Wärmesenken 58, 60 erfolgt über ein die Strömungskanäle 74 durchströmendes Kühlfluid.The heat dissipation with the help of heat sinks 58 . 60 via a flow channels 74 flowing cooling fluid.

Wenn der Generator 10 in Betrieb genommen wird, erwärmen sich insbesondere die Strömungskanalbegrenzungen 48, 50, 52 der Wärmequelle 38, die Zusatzelemente 78 und die Module 76. Hierdurch bedingt dehnen sich die genannten Teile aus. Hierdurch bedingt gleiten die erste Anlagefläche 100 des Moduls 76 und die Außenfläche 118 des Zusatzelements 78 aneinander ab. Dieses Abgleiten kann unterstützt werden, indem die Flächen 100 und 118 eine niedrige Rautiefe, insbesondere eine Rautiefe Rz von weniger als 12 μm aufweisen.When the generator 10 In particular, the flow channel limits heat up 48 . 50 . 52 the heat source 38 , the additional elements 78 and the modules 76 , As a result, the said parts expand. As a result, the first contact surface glides 100 of the module 76 and the outer surface 118 of the additional element 78 against each other. This sliding can be supported by the surfaces 100 and 118 have a low roughness, in particular a roughness R z of less than 12 microns.

Die höhere Seitenfläche 110 des Moduls 76 stützt sich an einer dieser Seitenfläche zugeordneten Modul-Abstützfläche 82 ab. Die höhere Seitenfläche 128 des Zusatzelements 78 liegt an einer das Zusatzelement 78 und somit die Außenfläche 118 abstützenden Oberflächen-Abstützfläche 88 an. Jeweils einander gegenüberliegende Oberflächen-Abstützflächen 88 und Modul-Abstützflächen 82 sind zueinander um ein Maß beabstandet, welches größer ist als der Abstand 135 zwischen den Seitenflächen 126, 128 eines Zusatzelements und eines Abstands (ohne Bezugszeichen) zwischen den Seitenflächen 108, 110 eines Moduls 76. Auf diese Weise kann sich das Zusatzelement 78 in Richtung auf eine Modul-Abstützeinrichtung 80 ausdehnen. Das Modul 76 kann sich in Richtung auf eine Oberflächen-Abstützeinrichtung 86 ausdehnen. Insgesamt sind ein Modul 76 und ein zugeordnetes Zusatzelement 78 formschlüssig zwischen einer Wärmequelle 38 und einer Wärmesenke 58, 60 eingebettet.The higher side surface 110 of the module 76 is supported on one of these side surface associated module support surface 82 from. The higher side surface 128 of the additional element 78 lies at one the additional element 78 and thus the outer surface 118 supporting surface support surface 88 at. Each opposing surface support surfaces 88 and module support surfaces 82 are spaced from each other by a distance greater than the distance 135 between the side surfaces 126 . 128 an additional element and a distance (without reference numeral) between the side surfaces 108 . 110 a module 76 , In this way, the additional element 78 towards a module support device 80 expand. The module 76 may be heading towards a surface support device 86 expand. Overall, a module 76 and an associated additional element 78 positive fit between a heat source 38 and a heat sink 58 . 60 embedded.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die wärmeaufnehmende Oberfläche 164 des Generators 10 von einer äußeren Wandfläche einer Strömungskanalbegrenzung 64 einer Wärmesenke 58, 60 gebildet. Bei einer alternativen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform kann die wärmeaufnehmende Oberfläche 164 des Generators 10 auch von einem insbesondere keilförmigen Zusatzelement gebildet werden, welches zwischen der zweiten Anlagefläche 102 eines Moduls 76 und einer Wärmesenke angeordnet ist.In the embodiment shown in the drawing, the heat-absorbing surface 164 of the generator 10 from an outer wall surface of a flow channel boundary 64 a heat sink 58 . 60 educated. In an alternative embodiment, not shown in the drawing, the heat-absorbing surface 164 of the generator 10 be formed by a particular wedge-shaped additional element, which between the second contact surface 102 a module 76 and a heat sink is arranged.

In entsprechender Weise kann bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten alternativen Ausführungsform die wärmeabgebende Oberfläche 162 des Generators 10 nicht durch ein Zusatzelement 78 gebildet werden, sondern durch eine äußere Wandfläche einer Strömungskanalbegrenzung 48, 50 der Wärmequelle 38.In a corresponding manner, in an alternative embodiment, not shown in the drawing, the heat-emitting surface 162 of the generator 10 not by an additional element 78 are formed, but by an outer wall surface of a flow channel boundary 48 . 50 the heat source 38 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 6028623 [0003] - US 6028623 [0003]

Claims (33)

Thermoelektrisches Modul (76), umfassend in einer ersten Lage (136) angeordnete elektrische Leitelemente (138), in einer zweiten, zur ersten Lage (136) beabstandeten Lage (140) angeordnete elektrische Leitelemente (142), eine zwischen der ersten Lage (136) und der zweiten Lage (140) angeordnete Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen (146), eine erste Isolierschicht (148), mittels welcher die in der ersten Lage (136) angeordneten elektrischen Leitelemente (138) relativ zu einer Wärmequelle (38) elektrisch isolierbar sind, eine zweite Isolierschicht (154), mittels welcher die in der zweiten Lage (140) angeordneten elektrischen Leitelemente (142) relativ zu einer Wärmesenke (58, 60) elektrisch isolierbar sind, eine erste Anlagefläche (100) zur Anlage an eine wärmeabgebende Oberfläche (162) und eine zweite Anlagefläche (102) zur Anlage an eine wärmeaufnehmende Oberfläche (164), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (100) und die zweite Anlagefläche (102) zueinander winklig sind.Thermoelectric module ( 76 ), comprising in a first position ( 136 ) arranged electrical guide elements ( 138 ), in a second, to the first situation ( 136 ) spaced location ( 140 ) arranged electrical guide elements ( 142 ), one between the first layer ( 136 ) and the second layer ( 140 ) arranged plurality of thermoelectric elements ( 146 ), a first insulating layer ( 148 ), by means of which in the first position ( 136 ) arranged electrical guide elements ( 138 ) relative to a heat source ( 38 ) are electrically isolable, a second insulating layer ( 154 ), by means of which in the second layer ( 140 ) arranged electrical guide elements ( 142 ) relative to a heat sink ( 58 . 60 ) are electrically isolable, a first contact surface ( 100 ) for contact with a heat-emitting surface ( 162 ) and a second contact surface ( 102 ) for contact with a heat-absorbing surface ( 164 ), characterized in that the first contact surface ( 100 ) and the second contact surface ( 102 ) are angled to each other. Thermoelektrisches Modul (76) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Anlagefläche (100) in einer geraden Ebene erstreckt.Thermoelectric module ( 76 ) according to claim 1, characterized in that the first contact surface ( 100 ) extends in a straight plane. Thermoelektrisches Modul (76) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (100) rechteckförmig ist.Thermoelectric module ( 76 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first contact surface ( 100 ) is rectangular. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Anlagefläche (102) in einer geraden Ebene erstreckt.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second contact surface ( 102 ) extends in a straight plane. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anlagefläche (102) rechteckförmig ist.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second contact surface ( 102 ) is rectangular. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (116) zwischen der ersten Anlagefläche (100) und der zweiten Anlagefläche (102) mindestens 0,5° einschließlich beträgt.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the angle ( 116 ) between the first contact surface ( 100 ) and the second contact surface ( 102 ) is at least 0.5 ° inclusive. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (116) zwischen der ersten Anlagefläche (100) und der zweiten Anlagefläche (102) mindestens 1° einschließlich beträgt.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the angle ( 116 ) between the first contact surface ( 100 ) and the second contact surface ( 102 ) is at least 1 ° inclusive. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (116) zwischen der ersten Anlagefläche (100) und der zweiten Anlagefläche (102) höchstens 10° einschließlich beträgt.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the angle ( 116 ) between the first contact surface ( 100 ) and the second contact surface ( 102 ) is not more than 10 ° inclusive. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (116) zwischen der ersten Anlagefläche (100) und der zweiten Anlagefläche (102) höchstens 5° einschließlich beträgt.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the angle ( 116 ) between the first contact surface ( 100 ) and the second contact surface ( 102 ) is not more than 5 ° inclusive. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rautiefe Rz der ersten Anlagefläche (100) und/oder der zweiten Anlagefläche (102) maximal 12 μm beträgt.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roughness depth R z of the first bearing surface ( 100 ) and / or the second contact surface ( 102 ) is a maximum of 12 μm. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Isolierschicht (148) über das Modul (76) verteilt eine variierende Schichtdicke (150) aufweist.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first insulating layer ( 148 ) via the module ( 76 ) distributes a varying layer thickness ( 150 ) having. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolierschicht (154) über das Modul (76) verteilt eine variierende Schichtdicke (152) aufweist.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second insulating layer ( 154 ) via the module ( 76 ) distributes a varying layer thickness ( 152 ) having. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Elemente (146) über das Modul (76) verteilt unterschiedliche Höhen aufweisen.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoelectric elements ( 146 ) via the module ( 76 ) distributed in different heights. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten Lage (136) angeordneten elektrischen Leitelemente (138) über das Modul (76) verteilt unterschiedliche Höhen aufweisen.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the first position ( 136 ) arranged electrical guide elements ( 138 ) via the module ( 76 ) distributed in different heights. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der zweiten Lage (140) angeordneten elektrischen Leitelemente (142) über das Modul (76) verteilt unterschiedliche Höhen aufweisen.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the second layer ( 140 ) arranged electrical guide elements ( 142 ) via the module ( 76 ) distributed in different heights. Thermoelektrisches Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Zusatzschicht, welche an eine Außenfläche der ersten Isolierschicht (148) und/oder an eine Außenfläche der zweiten Isolierschicht (154) angrenzend angeordnet ist.Thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one additional layer which is bonded to an outer surface of the first insulating layer ( 148 ) and / or to an outer surface of the second insulating layer ( 154 ) is arranged adjacent. Thermoelektrisches Modul (76) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zusatzschicht eine Temperaturausgleichsschicht ist.Thermoelectric module ( 76 ) according to claim 16, characterized in that the at least one additional layer is a temperature compensation layer. Thermoelektrisches Modul (76) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zusatzschicht über das Modul (76) verteilt eine variierende Schichtdicke aufweist.Thermoelectric module ( 76 ) according to claim 16 or 17, characterized in that the at least one additional layer via the module ( 76 ) has a varying layer thickness distributed. Thermoelektrischer Generator (10) mit mindestens einem thermoelektrischen Modul (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der ersten Isolierschicht (148) die in der ersten Lage (136) angeordneten elektrischen Leitelemente (138) relativ zu einer Wärmequelle (38) elektrisch isoliert sind, wobei mittels der zweiten Isolierschicht (154) die in der zweiten Lage (140) angeordneten elektrischen Leitelemente (142) relativ zu einer Wärmesenke (58, 60) elektrisch isoliert sind, wobei die erste Anlagefläche (100) an einer wärmeabgebenden Oberfläche (162) anliegt und wobei die zweite Anlagefläche (102) an ei ner wärmeaufnehmenden Oberfläche (164) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (100) und die zweite Anlagefläche (102) zueinander winklig sind.Thermoelectric generator ( 10 ) with at least one thermoelectric module ( 76 ) according to one of the preceding claims, wherein by means of the first insulating layer ( 148 ) in the first position ( 136 ) arranged electrical guide elements ( 138 ) relative to a heat source ( 38 ) are electrically isolated, wherein by means of the second insulating layer ( 154 ) in the second position ( 140 ) arranged electrical guide elements ( 142 ) relative to a heat sink ( 58 . 60 ) are electrically isolated, wherein the first contact surface ( 100 ) on a heat-emitting surface ( 162 ) and wherein the second contact surface ( 102 ) on a heat-absorbing surface ( 164 ) is applied, characterized in that the first contact surface ( 100 ) and the second contact surface ( 102 ) are angled to each other. Thermoelektrischer Generator (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rautiefe Rz der wärmeabgebenden Oberfläche (162) und/oder der wärmeaufnehmenden Oberfläche (164) maximal 12 μm beträgt.Thermoelectric generator ( 10 ) according to claim 19, characterized in that the roughness R z of the heat-emitting surface ( 162 ) and / or the heat-absorbing surface ( 164 ) is a maximum of 12 μm. Thermoelektrischer Generator (10) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (38) mindestens einen Strömungskanal (46) zur Durchströmung mit einem wärmeabgebenden Fluid umfasst.Thermoelectric generator ( 10 ) according to claim 19 or 20, characterized in that the heat source ( 38 ) at least one flow channel ( 46 ) to flow through with a heat-emitting fluid. Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (58, 60) mindestens einen Strömungskanal (74) zur Durchströmung mit einem wärmeaufnehmenden Fluid umfasst.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 21, characterized in that the heat sink ( 58 . 60 ) at least one flow channel ( 74 ) to flow through with a heat-absorbing fluid. Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet durch mindestens ein Zusatzelement (78), welches zwischen der Wärmequelle (38) und der ersten Anlagefläche (100) angeordnet ist oder zwischen der Wärmesenke (58, 60) und der zweiten Anlagefläche (102).Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 22, characterized by at least one additional element ( 78 ), which between the heat source ( 38 ) and the first contact surface ( 100 ) or between the heat sink ( 58 . 60 ) and the second contact surface ( 102 ). Thermoelektrischer Generator (10) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zusatzelement (78) einander abgewandte Außenflächen (118, 120) aufweist, welche zueinander winklig sind.Thermoelectric generator ( 10 ) according to claim 23, characterized in that the at least one additional element ( 78 ) outer surfaces facing away from each other ( 118 . 120 ), which are angled to each other. Thermoelektrischer Generator (10) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (134) zwischen den Außenflächen (118, 120) des Zusatzelements (78) gleich dem Winkel (116) zwischen den Anlageflächen (100, 102) des thermoelektrischen Moduls (76) ist.Thermoelectric generator ( 10 ) according to claim 23 or 24, characterized in that the angle ( 134 ) between the outer surfaces ( 118 . 120 ) of the additional element ( 78 ) equal to the angle ( 116 ) between the contact surfaces ( 100 . 102 ) of the thermoelectric module ( 76 ). Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zusatzelement (78) ein Temperaturausgleichselement ist.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 25, characterized in that the at least one additional element ( 78 ) is a temperature compensation element. Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 26, gekennzeichnet durch eine Modul-Abstützeinrichtung (80) zur Abstützung des mindestens einen thermoelektrischen Moduls (76), wobei die Modul-Abstützeinrichtung (80) mindestens eine Modul-Abstützfläche (82, 84) umfasst, welche sich quer zu mindestens einer der Anlageflächen (100, 102) des mindestens einen thermoelektrischen Moduls (76) erstreckt.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 26, characterized by a module support device ( 80 ) for supporting the at least one thermoelectric module ( 76 ), wherein the module supporting device ( 80 ) at least one module support surface ( 82 . 84 ), which extend transversely to at least one of the contact surfaces ( 100 . 102 ) of the at least one thermoelectric module ( 76 ). Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 27, gekennzeichnet durch eine Oberflächen-Abstützeinrichtung (86) zur Abstützung der wärmeabgebenden Oberfläche (162) oder der wärmeaufnehmenden Oberfläche (164), wobei die Oberflächen-Abstützeinrichtung (86) mindestens eine Oberflächen-Abstützfläche (88) umfasst, welche sich quer zu der wärmeabgebenden Oberfläche (162) oder zu der wärmeaufnehmenden Oberfläche (164) erstreckt.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 27, characterized by a surface support device ( 86 ) for supporting the heat-emitting surface ( 162 ) or the heat-absorbing surface ( 164 ), wherein the surface support device ( 86 ) at least one surface support surface ( 88 ), which extend transversely to the heat-emitting surface ( 162 ) or to the heat-absorbing surface ( 164 ). Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 28, gekennzeichnet durch mindestens eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung des mindestens einen thermoelektrischen Moduls (76), der Wärmequelle (38) und der Wärmesenke (58, 60).Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 28, characterized by at least one connecting device for connecting the at least one thermoelectric module ( 76 ), the heat source ( 38 ) and the heat sink ( 58 . 60 ). Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der mindestens einen Verbindungseinrichtung eine quer zu mindestens einer der Anlageflächen (100, 102) des Moduls (76) gerichtete Spannkraft (98) erzeugbar ist.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 29, characterized in that by means of the at least one connecting device a transversely to at least one of the contact surfaces ( 100 . 102 ) of the module ( 76 ) directed clamping force ( 98 ) is producible. Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 30, gekennzeichnet durch mindestens eine Ausgleichseinrichtung (92) zum Ausgleich thermisch bedingter Maßänderungen des Generators (10).Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 30, characterized by at least one compensating device ( 92 ) to compensate thermally induced dimensional changes of the generator ( 10 ). Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (38) durch ein Abgassystem einer diskontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung gebildet ist.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 31, characterized in that the heat source ( 38 ) is formed by an exhaust system of a discontinuous combustion device. Thermoelektrischer Generator (10) nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (38) durch ein Abgassystem einer kontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung gebildet ist.Thermoelectric generator ( 10 ) according to one of claims 19 to 31, characterized in that the heat source ( 38 ) is formed by an exhaust system of a continuously operating combustion device.
DE102007063171A 2007-12-19 2007-12-19 Thermoelectric module and thermoelectric generator Withdrawn DE102007063171A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007063171A DE102007063171A1 (en) 2007-12-19 2007-12-19 Thermoelectric module and thermoelectric generator
PCT/EP2008/067463 WO2009077468A2 (en) 2007-12-19 2008-12-12 Thermoelectric module and thermoelectric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007063171A DE102007063171A1 (en) 2007-12-19 2007-12-19 Thermoelectric module and thermoelectric generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007063171A1 true DE102007063171A1 (en) 2009-06-25

Family

ID=40481890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007063171A Withdrawn DE102007063171A1 (en) 2007-12-19 2007-12-19 Thermoelectric module and thermoelectric generator

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007063171A1 (en)
WO (1) WO2009077468A2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009008799A1 (en) 2009-02-05 2010-09-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Motor vehicle comprises exhaust emitting drive unit, and exhaust system, which has exhaust after treatment unit, where exhaust after treatment unit is integrated in sections into support structure of body of motor vehicle
DE102009025032A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Behr Gmbh & Co. Kg Thermoelectric device
DE102010014936A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 D & K Solar Gmbh Use of sliding carriage for peltier elements in modular structured thermal generator utilized for producing current using heat exchanger profiles, and profile pieces that are firmly connected with peltier element by connectors
DE102010020779A1 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Abb Technology Ag Autonomous, wireless temperature-related information transmitter for use in supply device of processing plant in industry, has thermal actuator exhibiting thermal expansion coefficient larger than that of thermoelectric transducer
DE102011111954A1 (en) * 2011-08-30 2013-02-28 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Device for using exhaust gas heat from exhaust gas source in internal combustion engine of motor car, has thermoelectric generator modules which are received in outer housing, and secured on wave-shaped support walls
DE102013112911A1 (en) 2013-11-22 2015-06-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermoelectric generator apparatus and method of manufacturing a thermoelectric generator apparatus
US9234448B2 (en) 2010-08-06 2016-01-12 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Muffler
DE102015115054A1 (en) 2014-12-23 2016-06-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermoelectric generator device
DE102017202791A1 (en) 2017-02-21 2018-08-23 Mahle International Gmbh Thermoelectric heat exchanger
DE102011056153C5 (en) * 2011-12-08 2019-02-28 Benteler Automobiltechnik Gmbh Impact surface heat exchanger for arrangement in an exhaust system of a motor vehicle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3075030A (en) * 1959-12-22 1963-01-22 Minnesota Mining & Mfg Thermoelectric generator
DE1944351U (en) * 1966-04-09 1966-08-18 Siemens Ag THERMOGENERATOR.
DE1273646B (en) * 1961-09-27 1968-07-25 Licentia Gmbh Thermoelectric cooling arrangement
US3744560A (en) * 1971-10-01 1973-07-10 Isotopes Inc Thermal block
DE3314198A1 (en) * 1982-04-28 1983-11-03 Energy Conversion Devices, Inc., 48084 Troy, Mich. THERMOELECTRIC COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US4730459A (en) * 1984-09-12 1988-03-15 Air Industrie Thermoelectric modules, used in thermoelectric apparatus and in thermoelectric devices using such thermoelectric modules
US6028623A (en) 1996-09-11 2000-02-22 U.S. Philips Corporation Film scanner with data interface
US6539725B2 (en) * 2001-02-09 2003-04-01 Bsst Llc Efficiency thermoelectrics utilizing thermal isolation
US7120023B2 (en) * 2003-08-25 2006-10-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of assembly of a wedge thermal interface to allow expansion after assembly
DE102005032764A1 (en) * 2005-07-14 2007-01-18 Hans BÖLLINGHAUS Collector for energy from all sources on a regenerative basis uses photovoltaic recombination heat and solar excess heat with heat pump and thermo-electric conversion

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3075030A (en) * 1959-12-22 1963-01-22 Minnesota Mining & Mfg Thermoelectric generator
DE1273646B (en) * 1961-09-27 1968-07-25 Licentia Gmbh Thermoelectric cooling arrangement
DE1944351U (en) * 1966-04-09 1966-08-18 Siemens Ag THERMOGENERATOR.
US3744560A (en) * 1971-10-01 1973-07-10 Isotopes Inc Thermal block
DE3314198A1 (en) * 1982-04-28 1983-11-03 Energy Conversion Devices, Inc., 48084 Troy, Mich. THERMOELECTRIC COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US4730459A (en) * 1984-09-12 1988-03-15 Air Industrie Thermoelectric modules, used in thermoelectric apparatus and in thermoelectric devices using such thermoelectric modules
US6028623A (en) 1996-09-11 2000-02-22 U.S. Philips Corporation Film scanner with data interface
US6539725B2 (en) * 2001-02-09 2003-04-01 Bsst Llc Efficiency thermoelectrics utilizing thermal isolation
US7120023B2 (en) * 2003-08-25 2006-10-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of assembly of a wedge thermal interface to allow expansion after assembly
DE102005032764A1 (en) * 2005-07-14 2007-01-18 Hans BÖLLINGHAUS Collector for energy from all sources on a regenerative basis uses photovoltaic recombination heat and solar excess heat with heat pump and thermo-electric conversion

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009008799A1 (en) 2009-02-05 2010-09-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Motor vehicle comprises exhaust emitting drive unit, and exhaust system, which has exhaust after treatment unit, where exhaust after treatment unit is integrated in sections into support structure of body of motor vehicle
DE102009025032A1 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Behr Gmbh & Co. Kg Thermoelectric device
DE102010014936B4 (en) * 2010-04-14 2013-08-01 D & K Solar Gmbh Sliding carriage for Peltier elements and its use in a modular thermogenerator
DE102010014936A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 D & K Solar Gmbh Use of sliding carriage for peltier elements in modular structured thermal generator utilized for producing current using heat exchanger profiles, and profile pieces that are firmly connected with peltier element by connectors
DE102010020779A1 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Abb Technology Ag Autonomous, wireless temperature-related information transmitter for use in supply device of processing plant in industry, has thermal actuator exhibiting thermal expansion coefficient larger than that of thermoelectric transducer
DE102010020779B4 (en) * 2010-05-19 2013-08-01 Abb Technology Ag Autonomous temperature transmitter
US9234448B2 (en) 2010-08-06 2016-01-12 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Muffler
DE102011111954A1 (en) * 2011-08-30 2013-02-28 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Device for using exhaust gas heat from exhaust gas source in internal combustion engine of motor car, has thermoelectric generator modules which are received in outer housing, and secured on wave-shaped support walls
DE102011111954B4 (en) * 2011-08-30 2016-02-18 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Device for using exhaust heat, exhaust module with such a device and method for producing the device
US9991435B2 (en) 2011-08-30 2018-06-05 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Device for exhaust gas heat utilization, exhaust gas module having such a device, and method of manufacturing the device
DE102011056153C5 (en) * 2011-12-08 2019-02-28 Benteler Automobiltechnik Gmbh Impact surface heat exchanger for arrangement in an exhaust system of a motor vehicle
DE102013112911A1 (en) 2013-11-22 2015-06-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermoelectric generator apparatus and method of manufacturing a thermoelectric generator apparatus
DE102015115054A1 (en) 2014-12-23 2016-06-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermoelectric generator device
DE102017202791A1 (en) 2017-02-21 2018-08-23 Mahle International Gmbh Thermoelectric heat exchanger
WO2018153815A1 (en) 2017-02-21 2018-08-30 Mahle International Gmbh Thermoelectric heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009077468A2 (en) 2009-06-25
WO2009077468A3 (en) 2009-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007063171A1 (en) Thermoelectric module and thermoelectric generator
DE112014002402T5 (en) HEAT CARRIER HEATING DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING AUTO AND VEHICLE AIR CONDITIONING USING THE OWN
DE102012210627B4 (en) Thermoelectric module, heat exchanger, exhaust system and internal combustion engine
EP2532036B1 (en) Heat exchanger for thermoelectric generators
DE112014006636B4 (en) Thermoelectric converter and method of manufacturing a thermoelectric converter
DE202010018101U1 (en) Thermoelectric generator device
DE102007063172A1 (en) Thermoelectric generator, has fluid guiding device provided for guiding partial flow of heat-emitting fluid, where partial flow of fluid is supplyable to channel section by by-passing of another channel section
DE102015210398A1 (en) Thermoelectric generator for converting heat of a hot gas stream into electrical energy
DE102013112911A1 (en) Thermoelectric generator apparatus and method of manufacturing a thermoelectric generator apparatus
EP3365616A1 (en) Heat exchanger, in particular a thermoelectric heat pump, for the temperature control of a battery
DE102007063168A1 (en) Thermoelectric module for thermoelectric generator to produce electrical energy, has insulating layer sections that are separated from one another, where insulating layer electrically insulates electric guide elements from heat source
DE102016225508A1 (en) Heat exchanger with several heat transfer areas
DE10358909A1 (en) Plasma CVD device and film manufacturing method and method for manufacturing a semiconductor device using the same
EP2573831B1 (en) Segmented flat tube of a thermoelectric heat pump and thermoelectric heat transfer unit
WO2007012402A1 (en) Valve arrangement and cooling device
DE112014006604T5 (en) Power module device and power conversion device
DE102018117059B4 (en) Battery module for a traction battery of an electrically driven motor vehicle
DE202016106782U1 (en) Heat transfer device
DE202010007872U1 (en) Thermoelectric generator
EP2859598B1 (en) Thermoelectric module and method for operating same
DE102008052145A1 (en) Cooling arrangement for cooling agent and electric device, has heat producing component, particularly electrical or electronic construction unit or module that is cooled
DE112018005687T5 (en) THERMOELECTRIC CONVERTER DEVICE
DE102010001539A1 (en) Thermoelectric module for producing electric power, has P-and N-doped semiconductor bodies whose side carries dissipation layers and insulation layer that extends from each dissipation layer to carrier and channels extend within carriers
EP2469213B1 (en) Thermo-electric heat exchange
AT520693A1 (en) accumulator

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R082 Change of representative

Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE