AT508978B1 - Thermogenerator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Thermogenerator (1) umfassend über eine Länge (11) verteilt mehrere thermoelektrische Elemente (2), wobei jeweils zwei thermoelektrische Elemente (2) in einem Abstand (10) zueinander angeordnet sind. Zumindest einer der Abstände (10) zwischen zwei thermoelektrischen Elementen (2), insbesondere in x- und/oder y-Richtung, ist zu den weiteren Abständen (10) unterschiedlich, wobei gegebenenfalls die thermoelektrischen Elemente (2) streifenförmig als Elementestreifen (3) angeordnet sind, und wobei in Bereichen mit einer niedrigeren Temperatur die Dichte der thermoelektrischen Elemente (2) höher ist als in Bereichen mit einer im Vergleich dazu höheren Temperatur.

Description

österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Thermogenerator umfassend über eine Länge verteilt mehrere thermoelektrische Elemente, wobei jeweils zwei thermoelektrische Elemente in einem Abstand zueinander angeordnet sind und wobei weiter zumindest einer der Abstände zwischen zwei thermoelektrischen Elementen, insbesondere in x- und/oder y-Richtung, zu den weiteren Abständen unterschiedlich ist und wobei gegebenenfalls die thermoelektrischen Elemente (2) streifenförmig als Elementestreifen angeordnet sind, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärme, umfassend eine Wärmequelle sowie zumindest einen Thermogenerator.

[0002] Steigende Energiekosten sowie ein verstärktes Umweltbewusstsein forcieren in letzter Zeit Systeme, mit denen elektrische Energie aus Abwärme, die in der Vergangenheit ungenutzt an die Umwelt abgegeben wurde, gewonnen werden kann. Bekanntlich ist bei Verbrennungskraftmaschinen der Wirkungsgrad deutlich unter 100 %. Abgase von Kraftfahrzeugen, welche über das Abgassystem an die Umwelt abgegeben werden, haben üblicherweise noch Temperaturen von mehreren 100 °C. Andererseits ist es im Stand der Technik schon seit längerem bekannt, so genannte thermoelektrische Module einzusetzen, um aus Wärmequellen elektrischen Strom zu erzeugen. Bekanntlich liefern derartige thermoelektrische Module bei einer vorhandenen Temperaturdifferenz aufgrund des Seebeck-Effektes elektrischen Strom. Diese Module werden daher auch Seebeck-Module genannt.

[0003] Thermoelektrische Module werden heute in Form von Arrays hergestellt, um annähernd die im Verbraucherstromkreis erforderliche Spannung zu erreichen. Diese Arrays sind für den Einsatz in einem stationären, über die Fläche des Arrays möglichst gleichmäßigen Temperaturumfeld konzipiert. Zusätzlich werden dabei üblicherweise diese Arrays in Kombination mit so genannten Heatspreadern eingesetzt, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der von der Wärmequelle abgegebenen Wärme auf das Array zu erreichen.

[0004] Ein derartiges thermoelektrisches Modul ist beispielsweise aus der DE 10 2007 063 168 A1 bekannt. Dieses besteht aus in einer ersten Lage angeordneten, elektrischen Leitelementen, aus in einer zweiten, zur ersten Lage beabstandeten Lage angeordneten, elektrischen Leitelementen, aus einer zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordneten Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen, aus mindestens einer Isolierschicht, mittels welcher die in erster Lage angeordneten, elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmequelle oder die in der zweiten Lage angeordneten, elektrischen Leitelemente relativ zu einer Wärmesenke elektrisch isolierbar sind. Die mindestens eine Isolierschicht ist dabei aus einer Mehrzahl von Isolierschichtabschnitten gebildet, welche voneinander getrennt sind. Als Wärmequelle wird das Abgassystem einer diskontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung genannt, insbesondere ein Abgassystem des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges. Es wird damit die Aufgabe gelöst, ein thermoelektrisches Modul zu schaffen, welches einen guten Wirkungsgrad, eine kompakte Bauweise und einen möglichst spannungsfreien Betrieb eines thermoelektrischen Generators zu ermöglichen.

[0005] Vergleichbare thermoelektrische Module werden auch in der DE 10 2007 063 173 A1 bzw. der DE 10 2007 063 196 A1 beschrieben.

[0006] Die JP 2004-343898 A beschreibt einen thermoelektrischen Generator bei dem die Abstände zwischen den thermoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von der verdampften Menge eines kondensierten Wärmeträgers variieren. Die Verteilungsdichte ist dabei in Richtung der geringeren Dampfmenge größer. Es wird damit die Effizienz der Stromerzeugung verbessert.

[0007] Die US 2008/0230107 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom unter Verwendung eines thermoelektrischen Elements sowie ein thermoelektrisches Gerät. Das thermoelektrische Element umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein Laminat, das zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet und mit diesen elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Laminat abwechselnde Schichten aus SrB6 und 1 /14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15

Metallschichten mit Cu, Ag, Au, AI aufweist, wobei weiter eine Schichtdickenverhältnis der Metallschicht zur SrB6 Schicht zwischen 20:1 und 2,5:1 beträgt. Die Schichten sind gegen die Elektroden geneigt verlaufend angeordnet, wobei ein Neigungswinkel zwischen 20 0 und 50 0 beträgt.

[0008] Die DE 10 2008 060 968 A1 beschreibt einen Thermogenerator zur Erzeugung von Strom aus Wärme, mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen thermoelektrischen Elementen, die eine aktive Wand bilden, einer ersten Wärmeleitschicht auf der einen Seite der aktiven Wand und einer zweiten Wärmeleitschicht auf der gegenüberliegenden Seite, und mit einer elektrisch isolierenden, thermisch leitfähigen Barriereschicht zwischen der aktiven Wand und der jeweiligen Wärmeleitschicht, wobei die Barriereschicht eine Emaille ist.

[0009] Aus der AT 503 493 A2 ist ein thermoelektrischer Generator zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie bekannt, mit mehreren zu einem Modul zusammengeschalteten Peltierelementen, welche zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke angeordnet sind, wobei jedes Peltierelement aus einem p-dotierten Schenkel und einem n-dotierten Schenkel besteht, die an deren Enden durch Elektroden elektrisch leitend verbunden sind. Sowohl die p-dotierten Schenkel als auch die n-dotierten Schenkel der einzelnen Peltie-relemente bestehen in Abhängigkeit der unterschiedlichen Temperatunwerte an den Kontaktstellen der einzelnen Peltierelemente zur Wärmequelle aus unterschiedlichen Materialien.

[0010] Aus Lyon, W.C. et al; "Digital computation of thermoelement operational Parameters"; Advanced Energy Conversion, Band 2, Seiten 197-2008, 1962 ist eine Software zur Berechnung des Verhaltens von thermoelektrischen Elementen bekannt, um damit deren optimale Geometrie zu bestimmen.

[0011] Die DE 10 2007 063 171 A1 beschreibt 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, wobei die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche zueinander winklig sind.

[0012] Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, einen Thermogenerator bzw. eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärme derart weiterzuentwickeln, dass dieser bzw. diese besser in das Temperaturfeld eines Abgassystems eines Kraftfahrzeuges integriert werden kann, um damit deren bzw. dessen Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

[0013] Gelöst wird diese Aufgabe jeweils eigenständig durch den eingangs genannten Thermogenerator, bei dem, in Bereichen mit einer niedrigeren Temperatur die Dichte der thermoelektrischen Elemente höher ist als in Bereichen mit einer im Vergleich dazu höheren Temperatur, sowie durch die eingangs genannte Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärme die zumindest einen erfindungsgemäßen Thermogenerator umfasst.

[0014] Unter einem Thermogenerator wird im Sinne der Erfindung ein thermoelektrischer Generator zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie verstanden.

[0015] Durch diese variable Anordenbarkeit der thermoelektrischen Elemente wird es möglich, Temperaturfeldschwankungen, das heißt Schwankungen in der Temperatur, mit der der erfindungsgemäße Thermogenerator bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung während des Betriebes beaufschlagt wird, besser ausgleichen zu können, sodass einer dadurch verursachten „Verstimmung" des Thermogenerators bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung besser entgegen gewirkt werden kann. Dies hat zur Folge, dass die Leistungsausbeute der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik mit gleichem effektiven Volumen an thermoelektrischen Elementen zumindest im Wesentlichen 2/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15 durch diese „Verstimmung" nicht negativ beeinflusst wird, dass heißt, dass die Leistungsausbeute nicht massiv durch derartige Temperaturschwankungen sinkt. Der Grund für das Sinken der Leistungsausbeute bei bekannten, thermoelektrischen Generatoren liegt darin, dass die spannungabgebenden, thermoelektrischen Elemente in Serie geschaltet werden, um eine für die nachfolgende Spannungswandlung auf Bord netz-Niveau, das heißt auf das Niveau des Kraftfahrzeuges, günstige Ausgangsbasis für einen hohen Wandlerwirkungsgrad zu haben. Dies bewirkt allerdings bei kleinräumigen Temperaturänderungen eine schlechte Spannungsausbeute, da thermoelektrische Elemente mit hoher Spannung mit solchen mit niedriger Spannung in Serie geschaltet sind.

[0016] Zudem kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung der thermoelektrischen Elemente eine höhere Lebensdauer des Thermogenerators bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden, da die genannten kleinräumigen Temperaturunterschiede nicht bzw. nicht wesentlich zu einer Verschärfung der mechanischen Beanspruchung des erfindungsgemäßen Thermogenerators bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt.

[0017] Durch die streifenförmige Anordnung der thermoelektrischen Elemente ist auch deren Handhabung während des Einbaus einfacher zu gestalten. Insbesondere wird es damit möglich, diese thermoelektrischen Elemente hinsichtlich ihrer Verteilung in der verfügbaren Wärmequelle bzw. umgekehrt die Verteilung der verfügbaren Wärmemenge aus der Wärmequelle entsprechend einfach anzupassen, indem beispielsweise beim Eintritt des Heißgases die thermoelektrischen Elemente in geringerer Dichte angeordnet werden als in jenem Bereich, in dem das Heißgas bereits eine Abkühlung erfahren hat.

[0018] Es sei darauf hingewiesen, dass prinzipiell die Möglichkeit besteht, dass die thermoelektrischen Elemente zu einem Elementestreifen zusammengefasst werden, jedoch im Rahmen der Erfindung die Aufteilung der thermoelektrischen Elemente auf mehrere Elementestreifen bevorzugt wird. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass ein Elementestreifen lediglich aus einem thermoelektrischen Element besteht.

[0019] Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Abstand zwischen zwei thermoelektrischen Elementen über die Länge des Thermogenerators mit einer Exponentialfunktion ändert. Es kann damit der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verbessert werden.

[0020] Es ist weiters möglich, dass eine Längserstreckung des durch die streifenförmig angeordneten thermoelektrischen Elemente gebildeten Elementestreifens zumindest annähernd senkrecht zu einer vorbestimmbaren Flussrichtung des Wärmestroms aus der Wärmequelle ausgerichtet ist, sodass die Elementestreifen jeweils bevorzugt parallel zu den Isothermen der Vorrichtung zu Erzeugung von elektrischer Energie ausgerichtet sind. Im Wesentlichen stehen dabei also die Elementestreifen zumindest annähernd im rechten Winkel zur Strömungsrichtung eines Abgassystems eines Kraftfahrzeuges bzw. generell zur Flussrichtung des Wärmestroms einer Wärmequelle. Es ist dabei von Vorteil, dass geringe Temperaturschwankungen in den einzelnen Zonen bzw. Schichten des Wärmestroms, also beispielsweise im Abgasstrom, einen geringeren Einfluss auf die Spannung der erzeugten elektrische Energie hat.

[0021] Zumindest zwei der Elementestreifen können zu einem Modul zusammengefasst werden, wobei der Thermogenerator zumindest ein derartiges Modul umfasst. Bevorzugt sind mehrere derartige Module über die Länge des Thermogenerators verteilt angeordnet. Durch die modulare Bauweise ist ein rascherer Zusammenbau des Thermogenerators möglich und darüber hinaus ist die Anpassung an unterschiedliche Wärmequellen mit verschiedenen Temperaturen durch die modulare Bauweise vereinfacht. Auch der Austausch gesamter Module wird dadurch vereinfacht, insbesondere im Hinblick auf die Kontaktierung.

[0022] Das Modul kann zumindest teilweise eingehaust sein. Einerseits um wiederum die Handhabung der Module zu vereinfachen, andererseits um das Modul besser gegen den Angriff von korrosiven Bestandteilen eines Abgases zu schützen.

[0023] Im Zwischenraum zwischen zwei thermoelektrischen Elementen kann zumindest ein 3/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15

Isolationselement angeordnet sein. Einerseits kann eine entsprechende Wärmedämmung bzw. eine Reduktion der Wärmeabstrahlung erreicht werden, wodurch wiederum die Effizienz der Vorrichtung bzw. des Thermogenerators verbessert werden kann, andererseits dient das Isolationselement auch der besseren elektrischen Isolierung der thermoelektrischen Elemente.

[0024] Durch die Anordnung der thermoelektrischen Elemente in Streifenform ist es möglich, dass diese an den in Längserstreckung einander gegenüberliegenden, distalen Endbereichen kontaktiert werden. Es kann damit der Vorteil erreicht werden, dass diese Kontaktstellen auch außerhalb der Wärmebeaufschlagung in einem Bereich angeordnet werden, der hinsichtlich des korrosiven Angriffs und/oder der Temperaturbelastung unkritischer ist, wodurch ein besserer Schutz dieser Kontaktierungen ermöglicht wird.

[0025] Aufgrund der modularen Bauweise ist es weiters möglich, dass mehrere Elementestreifen wahlweise in Serie oder parallel im Thermogenerator miteinander elektrisch leitend verbunden werden, um damit eine an die jeweiligen Spannungsbedürfnisse bessere Anpassung zu erreichen, und um damit auch einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen.

[0026] Bevorzugt sind die thermoelektrischen Elemente aus einem Skutterudit oder einer Pulverzusammensetzung aus der Klasse der Skutterudite gebildet. Insbesondere dieses Material, gefüllt oder ungefüllt, hat sich aufgrund dessen Beständigkeit im Bereich der Hochtemperaturanwendungen von thermoelektrischen Elementen in Abgassystemen von Kraftfahrzeugen als vorteilhaft erwiesen.

[0027] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass im Thermogenerator zumindest zwei Elementestreifen übereinander angeordnet sind, wodurch wiederum eine Effizienzsteigerung des Thermogenerators erreicht werden kann. Selbstverständlich kann das Übereinanderanordnen mehrerer Elementestreifen in Flussrichtung des Wärmestroms, also zum Beispiel der Abgase, fortgesetzt sein.

[0028] Ein Verhältnis der Länge in Millimeter zur Querschnittsfläche in Quadratmillimeter der thermoelektrischen Elemente kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 : 100 und einer oberen Grenze von 4 :1. Im Zuge der Erprobung der Erfindung konnte mit derartigen geometrischen Abmessungen ein besonderer Effekt hinsichtlich des Wirkungsgrades des Thermogenerators beobachtet werden.

[0029] Bevorzugt weisen die thermoelektrischen Elemente einen rechteckförmigen Querschnitt auf - in Richtung der Längserstreckung betrachtet. Obwohl auch andere Querschnittsformen prinzipiell möglich sind, haben sich rechteckförmige Querschnitte sowohl hinsichtlich des Wirkungsgrades als auch hinsichtlich des Einbaus und der Handhabung der thermoelektrischen Elemente im Zuge der Erprobung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen.

[0030] Bevorzugt ist, wie bereits erwähnt, die Wärmequelle ein Abgassystem eines Kraftfahrzeuges, wodurch der Wirkungsgrad der Energiegewinnung eines Kraftfahrzeuges verbessert werden kann.

[0031] Es ist aber auch möglich, dass der Wärmequelle ein Wärmetauscher zugeordnet ist, an dem die thermoelektrischen Elemente bzw. der Thermogenerator angeordnet werden bzw. wird. Durch diese Ausführung der Erfindung ist ein einfacher Einbau bzw. Austausch im Falle einer Reparatur des Thermogenerators möglich, indem nämlich der gesamte Wärmetauscher getauscht werden kann. Andererseits ist damit aber auch eine bessere Ausnutzung der Energie in Abgas möglich, indem dieses Abgas im Wärmetauscher zumindest teilweise rückgeführt wird, wobei in diesem Rückführungsbereich wiederum thermoelektrische Elemente angeordnet werden können. Gerade in diesem Fall hat sich die Anordnung der thermoelektrischen Elemente mit variablen Abstand zueinander, das heißt mit unterschiedlicher Belegungsdichte über die Länge des Wärmetauschers, als vorteilhaft erwiesen, da der Effekt der Erfindung bei diesem System, nachdem die heißen Abgase über die Länge des Wärmetauschers allmählich abkühlen, durch höhere Belegungsdichten mit thermoelektrischen Elementen in kälteren Zonen trotzdem eine entsprechende Spannung erzielt werden kann, wobei aufgrund der geringeren Belegungsdichte am Beginn des Wärmetauschers, das heißt im Eintrittsbereich der heißen Abgase, 4/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15 keine Spannungsspitzen auftreten. Es ist in diesem Fall auch möglich, dass der Wärmetauscher für die Führung der heißen Abgase mäanderförmig ausgeführt ist.

[0032] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038]

Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit streifenförmig angeordneten thermoelektrischen Elementen in Schrägansicht;

Fig. 2 eine Elementestreifen in Seitenansicht;

Fig. 3 die Anordnung von thermoelektrischen Elementen an einem Wärmetauscher in Seitenansicht geschnitten;

Fig. 4 eine Ausführungsvariante der thermoelektrischen Elemente in Modulbauweise in Seitenansicht geschnitten;

Fig. 5 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mäanderförmig ausgebildeten Wärmetauscherrohr in Seitenansicht geschnitten.

[0039] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0040] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Thermogenerator 1 in Schrägansicht dargestellt. Dieser umfasst in der dargestellten Variante mehrere thermoelektrische Elemente 2, die streifenförmig unter Ausbildung von sechs Elementestreifen 3 angeordnet sind, wobei die thermoelektrischen Elemente 2 innerhalb eines Elementestreifens 3 miteinander verbunden sein können, sodass also die Elementestreifen 3 einstückig aus mehreren Teilen aufgebaut sein können. Einer der Elementestreifen 3 ist in Fig. 2 in Seitenansicht dargstellt. Die thermoelektrischen Elemente 2 bestehen aus einem Halbleitermaterial und sind p- und n-dotiert, wobei im Thermogenerator 1 bzw. in den Elementestreifen 3 eine Abfolge von abwechselnd p- und n-dotierten, thermoelektrischen Elementen 2 angeordnet ist. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass die Elementestreifen 3 aus jeweils einem thermoelektrischen Element 2 besteht, sodass also die Elementestreifen 3 jeweils nur p- oder n-dotiert sind. Bevorzugt weist aber ein Elementestreifen 3 zumindest ein p- und zumindest ein n-dotiertes thermoelektrisches Element 2 auf.

[0041] Es ist weiters nicht zwingend erforderlich, wenngleich bevorzugt, dass die Elementestreifen 3 gerade ausgeführt sind. Beispielsweise kann ein Elementestreifen 3 auch mäanderförmig ausgebildet sein.

[0042] Selbstverständlich kann der Thermogenerator 1 auch weniger oder mehr als sechs derartige Elementestreifen 3 aufweisen, also z.B. auch zwei, drei, vier, fünf, sieben, acht neun, zehn, etc.

[0043] Die thermoelektrischen Elemente 2 sind über Leitelemente 4 miteinander elektrisch leitend verbunden, wobei die Kontaktierung derart erfolgt, dass die thermoelektrischen Elemente 2 in Serie miteinander geschaltet sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erfolgt die Kontaktierung der thermoelektrischen Elemente 2 mit den Leitelementen 3 bevorzugt in distalen Endbereichen 5 der Elementestreifen 3. Die Kontaktierung kann aber auch in einem anderen Bereich der thermoelektrischen Elemente 2 angeordnet sein.

[0044] Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in Fig. 1 nur die Kontaktierung der Elementestreifen 3 miteinander dargestellt ist. Die Kontaktierung der thermoelektrischen Elemente 2, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist in Fig. 1 aus Gründen der besseren Darstellung nicht 5/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15 gezeigt.

[0045] Es ist weiters möglich, dass zwischen den thermoelektrischen Elementen 2 und den Leitelementen 4 eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet und mit diesen verbunden sind.

[0046] Es ist zudem möglich, dass die Kontaktierung der Elementestreifen 3 miteinander wie in Fig. 1 dargestellt wechselweise oben und unten erfolgt oder diese Kontaktierungen jeweils an der selben Seite angeordnet sind, also nur oben oder nur unten, bezogen auf die relative Lage der Elementestreifen 3 in Fig. 1.

[0047] Innerhalb eines Elementestreifens 3 sind die einzelnen thermoelektrischen Elemente 2 seriell miteinander elektrisch leitend verbunden.

[0048] Zum Abgreifen der in den thermoelektrischen Elementen 2 erzeugten Spannung sind elektrische Leitungen 6, 7 in Form eines Plus-Pols 8 sowie eines Minus-Pols 9 vorgesehen, wobei diese beiden Anschlüsse 5, 6 wiederum in den distalen Endbereichen 5 der Elementestreifen 3 angeordnet werden und, nachdem die thermoelektrischen Elemente 2 in Serie miteinander kontaktiert sind bzw. verbunden sind, sind diese Anschlüsse 5, 6 jeweils am ersten bzw. am letzten Elementestreifen 3 ausgebildet, wie in Fig. 1 dargestellt.

[0049] Die Leitelemente 4 sind mit den thermoelektrischen Elementen 2 bzw. Elementestreifen 3 elektrisch leitend verbunden. Bei der Auswahl der Verbindungsmethode bzw. Kontaktierungsmethode sowie der verwendeten Werkstoffe für die Leitelemente 4 ist selbstverständlich auf die am Einsatzort vorherrschende Temperatur Rücksicht zu nehmen, insbesondere wenn der Thermogenerator 1 vorzugsweise in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise vor oder nach dem Katalysator eines Abgassystems eine Kraftfahrzeuges, angeordnet wird, da in diesen Bereichen Temperaturen bis zu 700 °C vorherrschen können. Es muss jedenfalls eine Unterbrechung der Kontakte vermieden werden. Nachdem derartige Verwendungszwecke von thermoelektrischen Generatoren für Abgassysteme von Kraftfahrzeugen bereits bekannt ist, beispielsweise aus den eingangs genannten Dokumenten zum Stand der Technik, erübrigen sich hierzu weitere Ausführungen, da der Fachmann aufgrund seines Fachwissens entsprechende Werkstoffe und Verbindungsmethoden auswählen wird.

[0050] Bevorzugt weisen die thermoelektrischen Elemente 2 und in der Folge die Elementestreifen 3 wie in Fig. 1 dargestellt einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, wenngleich dies nicht die bevorzugte Ausführung ist, andere Querschnittsformen zu wählen, beispielsweise quadratische, sechseckige, achteckige, runde, etc.

[0051] Als Grundmaterial für die Herstellung der thermoelektrischen Elemente 2 wird bevorzugt ein Skutterudit bzw. eine Pulverzusammensetzung aus der Klasse der Skutterudite bzw. eine entsprechende Mischung aus den jeweiligen Elementen verwendet. Skutterudite weisen insbesondere im Hinblick auf die Temperaturbelastbarkeit gegenüber herkömmlichen Halbleitermaterialien den Vorteil auf, dass diese einer höheren Temperaturbelastung ausgesetzt werden können und zudem damit bessere Wirkungsgrade erzielt werden können.

[0052] Es ist im Rahmen der Erfindung mit dem Thermogenerator 1 möglich, Wirkungsgrade von bis annähernd bzw. knapp über 10 % zu erreichen, wohingegen mit thermoelektrischen Generatoren aus dem Stand der Technik bislang Wirkungsgrade um die 6 % erreicht wurden.

[0053] Je nach Ausbildung der thermoelektrischen Elemente 2 als p- oder n- Element wird dieses Grundmaterial aus der Klasse der Skutterudite entsprechend p- oder n-dotiert. Für die Dotierung kann beispielsweise zumindest eines der Elemente Ba, Ca, Ce, Eu, Fe, Ge, In, La, Nd, Ni, Os, Pd, Pr, Pt, Ru, Sm, Sn, Sr, Te, Yb, verwendet werden.

[0054] Obwohl die Verwendung von Skutteruditen die bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung ist, besteht im Rahmen der Erfindung aber auch die Möglichkeit, andere Halbleitermaterialien, insbesondere für Temperaturanwendungen deutlich unterhalb von 700 °C, zu verwenden. Beispiele hierfür sind Bi2Te3/Sb2Te3, PbTe-PbSe-PbS, (SiGe), Chlatrate, wie zum 6/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15

Beispiel Ba8Ga16Ge3o, Zn4Sb3, etc.

[0055] Die Elementestreifen 3 sind in einem Abstand 10 zueinander angeordnet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass dieser Abstand 10 über eine gesamte Länge 11, die in Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet ist und über die die einzelnen, Elementestreifen 3 verteilt angeordnet sind, nicht konstant ist, sondern verändert sich dieser Abstand 10 über diese Länge 11. Dabei ist zumindest einer der Abstände 10 zwischen zwei Elementestreifen 3 zu den weiteren Abständen 10 zwischen den Elementenstreifen 3 unterschiedlich, das heißt also im einfachsten Fall können bis auf einen der Abstände 10 die weiteren Abstände 10 konstant sein und lediglich einer der Abstände 10 unterschiedlich sein. In der bevorzugten Ausführung, das heißt abhängig vom Temperaturfeld, in dem der Thermogenerator 1 angeordnet wird, sind allerdings diese Abstände 10 generell variabel, sodass sich also diese Abstände 10, d.h. deren Werte, über die gesamte Länge 11 zwischen jedem der Elementestreifen 3 verändern. Insbesondere wird dabei der Abstand 10 zwischen zwei Elementestreifen 3 in jenem Bereich, in dem die Temperatur am größten ist, am größten sein und wird in Bereichen in denen aufgrund der Abkühlung der Wärmequelle, also beispielsweise der Abgase eines Kraftfahrzeugs, bereits niedrigere Temperaturen vorherrschen, auch der Abstand 10 entsprechend verringert. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Dichte der Anordnung der Elmentestreifen 3, und damit der thermoelektrischen Elemente 2, im Temperaturfeld der Wärmequelle über die Länge 11 des Thermogenerators 1 variiert, wobei im Bereichen relativ niedrigerer Temperatur eine höhere Dichte an thermoelektrischen Elementen 2 angeordnet wird als in Bereichen relativ hoher Temperatur. Es wird damit erreicht, dass die Wirtschaftlichkeit des Thermogenerators 1, das heißt der Wirkungsgrad des Thermogenerators 1, verbessert werden kann, indem nämlich Spannungsschwankungen aufgrund der Temperaturschwankungen im Thermogenerator 1 besser ausgeglichen werden können bzw. besser berücksichtigt werden können.

[0056] Neben der Ausbildung eines variablen Abstandes 10 zwischen den Elementestreifen 3 in x-Richtung besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass alternativ oder zusätzlich dazu die Abstände in y-Richtung, also die Abstände zwischen den einzelnen thermoelektrischen Elementen 2, variiert werden.

[0057] Es ist weiters bevorzugt, nachdem die bevorzugte Verwendung des Thermogenerators 1 in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeuges ist, dass die Elementestreifen 3 senkrecht, das heißt im zumindest annährend rechten Winkel zur Flussrichtung der Abgase oder mit anderen Worten senkrecht auf die Längserstreckung, das heißt die Länge 11 des Thermogenerators 1, ausgerichtet sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

[0058] Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 12 die neben dem Thermogenerator 1 auch einen Wärmetauscher 13 als Wärmequelle für den Thermogenerator 1 umfasst. Im einfachsten Fall ist dieser Wärmetauscher 13 durch ein Wärmetauscherrohr bzw. einen Wärmetauscherprofil mit zumindest annährend rechteckförmigem Querschnitt gebildet, wobei gemäß Pfeil 14 die die primäre Wärmequelle bildenden Abgase in dieses Wärmetauscherprofil eingeführt werden und dieses durchströmen. An der äußeren Oberfläche des Wärmetauschers 13, das heißt des Wärmetauscherprofils, sind die thermoelektrischen Elemente 2 des Thermogenerators 1 in Form der Elementestreifen 3 angeordnet, entsprechend den Ausführungen zum Thermogenerator 1 nach Fig. 1. Insbesondere können die Elementestreifen 3 mittels eines Verbindungsmittels 15 mit der Oberfläche des Wärmetauschers 13 bzw. des Wärmetauscherprofils thermisch leitend verbunden sein. Derartige Verbindungsmittel 15 sind aus dem Stand der Technik bekannt.

[0059] Auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung wird erfindungsgemäß der Abstand 10 zwischen zwei Elementestreifen 3 in Flussrichtung der Abgase gemäß Pfeil 14 über die Länge 11 der Vorrichtung 12 variiert, wobei beim Eintritt der heißen Abgase (im linken Teil der Fig. 3) in den Wärmetauscher 13 der Abstand 10 größer gewählt wird als beim Austritt der Abgase (im rechten Teil der Fig. 3) aus dem Wärmetauscher 13.

[0060] Strichliert ist in Fig. 3 angedeutet, dass die Vorrichtung 12 zumindest annähernd zur Gänze mit einer Umhüllung 16 eingehaust sein kann, wodurch die thermoelektrischen Elemente 2 besser vor Umwelteinflüssen geschützt werden können. Insbesondere entsteht damit auch 7/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15 eine Vorrichtung 12, die als gesamte Baueinheit in das Abgassystem eines Kraftfahrzeuges eingebaut werden kann, also beispielsweise in die Auspuffleitungen, bzw. kann diese Vorrichtung 12 sogar ein Teil einer Auspuffleitung eines Kraftfahrzeuges ersetzen, ähnlich dem Einbau eines Katalysators.

[0061] Im unteren Teil der Fig. 3 ist ein möglicher Temperaturverlauf über die Länge 11 der Vorrichtung 12 gezeigt. Dabei nimmt die Temperatur kurvenförmig ab. Für diese Ausführungsvariante ist es von Vorteil, dass wenn die Abstände 10 zwischen den einzelnen, Elementestreifen 3 über die Länge 11 mit einer Exponentialfunktion verändert werden.

[0062] Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Temperaturverläufe über die Länge 11 möglich sind. Gerade hier hat die Erfindung den Vorteil, dass aufgrund der streifenförmigen Anordnung der thermoelektrischen Elemente 2 eine variable Anordnung über die Länge 11 der Vorrichtung 12 möglich wird, das heißt also, dass die Abstände 10 entsprechend dem erwarteten Temperaturverlauf der Wärmequelle über die Länge 11 der Vorrichtung 12 angepasst werden können, sodass eine weitere Optimierung der Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung 12 erreicht werden kann.

[0063] In einer Abwandlung dazu besteht die Möglichkeit, wie dies Fig. 2 zeigt, dass alternativ oder zusätzlich zur Einhausung der Vorrichtung 12 auch die einzelnen Elementestreifen 3 mit einer Umhüllung 17 versehen sein können.

[0064] In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einer Vorrichtung 12 im Querschnitt gezeigt. Insbesondere sind dabei jeweils zwei Elementestreifen 3 des Thermogenerators 1 zu einem Modul zusammengefasst, wobei bei dieser Ausführungsvariante zwischen den Elementestreifen 3 eines Moduls, also in x-Richtung, ein Isolierelement 18 angeordnet ist, das bevorzugt den gesamten Bereich zwischen den Elementestreifen 3 ausfüllt. Das Isolierelement 18 besteht aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Material, z.B. aus einer Keramik. Mit Hilfe des Isolierelementes 18 wird eine Reduktion der Wärmeabstrahlung von den thermoelektrischen Elementen 2 erreicht, wodurch der Wirkungsgrad des Thermogenerators 1 verbessert werden kann.

[0065] Alternativ oder zusätzlich dazu besteht auch die Möglichkeit, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, dass zwischen den thermoelektrischen Elementen 2, also in y-Richtung, derartige Isolierelemente 18 angeordnet sind.

[0066] Die Vorrichtung 12 nach Fig. 4 umfasst zumindest zwei dieser Module, wobei gegebenenfalls der Bereich zwischen den Modulen bedarfsweise auch mit einem nicht dargestellten Isolierelement 16 ausgefüllt werden kann. Die Module selbst können wiederum über ein Verbindungsmittel 15 mit der Oberfläche des Wärmetauschers 12 verbunden sein. Ebenso erfolgt eine Kontaktierung mittels der Leitelemente 4 zwischen den Modulen, wodurch insgesamt ein Aufbau entsteht, der zu jenem nach Fig. 1 ähnlich ist, also die thermoelektrischen Elemente 2 in ihrer Gesamtheit seriell miteinander verbunden sind.

[0067] Es sei jedoch an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es im Rahmen der Erfindung möglich ist, dass derartige Module nicht nur seriell sondern auch parallel elektrisch leitend miteinander verbunden werden können, wobei auch Mischformen von seriell und parallel möglich sind.

[0068] Erfindungsgemäß kann aber ein Modul auch nur einen Elementestreifen 3 aufweisen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist also nicht zwingend notwendig, dass ein Modul mehrere Elementstreifen 3 umfasst.

[0069] Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass es selbstverständlich möglich ist, dass in der Vorrichtung 12 bzw. im Thermogenerator 1 einerseits mehr als zwei Module, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, etc., angeordnet werden, und andererseits dass ein Modul auch mehr als zwei Elementestreifen 3, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, etc., aufweisen kann.

[0070] Des Weiteren ist es möglich, dass die Module nicht nur die thermoelektrischen Elemente 2 und gegebenenfalls die Isolierelemente 18 umfassen, sondern eine komplette, modulare Bauweise der Vorrichtung 1 erfolgt, sodass die Module auch die Wärmetauscher 13 umfassen 8/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15 und in der späteren Anwendung die einzelnen Module entsprechend der Erfindung mit nicht konstantem Abstand 10 zwischen den Elementestreifen 3 über die Länge 11 in bzw. an einer Wärmequelle, also beispielsweise dem Abgassystem eines Kraftfahrzeuges, angeordnet werden.

[0071] Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausführungsvariante der Vorrichtung 12 bei der der Wärmetauscher 13 mäanderförmig ausgebildet ist, also das Wärmetauscherprofil zumindest eine Rückführung aufweist, wobei das Wärmetauscherprofil nach der Ausführungsvariante nach Fig. 5 in der dargestellten Querschnittsvariante S-förmig ausgebildet ist.

[0072] Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es im Rahmen der Erfindung möglich ist, dass der Wärmetauscher 13 mehrere Wärmetauscherprofile umfasst und an zumindest mehreren der Wärmetauscherprofile, bevorzugt an allen, thermoelektrische Elemente 2 angeordnet werden.

[0073] Mit der Ausführung nach Fig. 5 wird einerseits eine kompaktere Ausbildung der Vorrichtung 12 erreicht, wobei auch hier wiederum eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 erreicht werden kann, indem nämlich die Länge 11 (Fig. 1) der Vorrichtung 12 entsprechend verlängert wird und damit mehr thermoelektrische Elemente 2 in der Vorrichtung 12 angeordnet werden können.

[0074] Es sei darauf hingewiesen, dass die thermoelektrischen Elemente 2 in Fig. 5 nur mehr in der modularen Bauweise nach Fig. 4 angedeutet sind und sei zu Einzelheiten hierzu beispielsweise auf die Ausführungsvariante nach Fig. 4 oder Fig. 1 verwiesen.

[0075] Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die thermoelektrischen Elemente 2 bzw. die Module nicht nur in Flussrichtung der Abgase gemäß Pfeil 14 hintereinander angeordnet werden, sondern dass wie dies in Fig. 5 strichliert dargestellt ist, derartige Module bzw. Elementestreifen 3 auch übereinander angeordnet werden. Dabei können die Module direkt aneinander anliegen oder auch beabstandet zueinander angeordnet werden. Eine derartige Anordnungsmöglichkeit besteht sowohl beim Thermogenerator 1 als auch in der Vorrichtung 12.

[0076] Es besteht auch hier die Möglichkeit einer Umhüllung 16 der gesamten Vorrichtung 12, wie dies in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet ist.

[0077] Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Module selbst zumindest teilweise eingehaust werden, wie dies in Fig. 4 mit der teilweisen Anordnung der Umhüllung 16 an den Modulen angedeutet ist, wobei in der speziellen Ausführungsvariante nach Fig. 4 die Umhüllung 16 sich über zumindest einen Teil beider dargestellter Module erstreckt. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass jedes Modul für sich selbst zumindest teilweise eine derartige Umhüllung 16 aufweist, die an den entsprechenden Stellen zur Kontaktierung, das heißt zur elektrisch leitenden Verbindung der einzelnen Module miteinander entsprechende Ausnehmungen aufweisen können, um die elektrischen Leitelemente 4 anzuordnen.

[0078] Die Umhüllung 16 kann beispielsweise aus Kunststoff, einer Keramik oder bevorzugt aus Metall oder aus Kombinationen dieser Materialien bestehen.

[0079] Bevorzugt weisen die thermoelektrischen Elemente 2 eine Höhe 19 (Fig. 1) von mindestens 1 mm auf. Diese Höhe 19 ist dabei senkrecht orientiert zur gesamten Länge 11 der Vorrichtung 12 bzw. des Thermogenerators 1, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

[0080] Eine Querschnittsfläche der thermoelektrischen Elemente 2 in Richtung auf eine kontaktierte Stirnfläche der thermoelektrischen Elemente 2 betrachtet, beträgt bevorzugt mindestens 4 mm 2.

[0081] Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsvariante ist ein Verhältnis der Höhe 19 in Millimeter zur Querschnittsfläche in Quadratmillimeter der thermoelektrischen Elemente 2 ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 : 100 und einer oberen Grenze von 4:1, wobei das Verhältnis jeweils dimensionslos zu betrachten ist. 9/14

Claims (15)

1. österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15 [0082] Es besteht weiters die Möglichkeit, dass die thermoelektrischen Elemente 2 und/oder die Elementestreifen 3 einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, also beispielsweise der Querschnitt der einzelnen thermoelektrischen Elemente 2 oder der Elementestreifen 3 in Richtung der Länge 11 der Vorrichtung 12 bzw. des Thermogenerators 1 größer wird. [0083] Ergänzend sei angemerkt, dass in Sinne der Erfindung unter einem Elementestreifen 3 ein Element verstanden wird, dessen Länge mindestens zweimal, bevorzugt mindestens viermal, insbesondere sechsmal, so groß ist wie die kleinste, den Querschnitt des Elementes definierende Abmessung. Bei einer Kantenlänge von 1,5 mm eines rechteckförmigen Querschnittes (es ist hier im Sinne der Definition die kürzere Kantenlänge der beiden Kantenlängen gemeint) kann also die Länge zumindest 3 mm betragen. Es weist also der Streifen eine deutliche Längserstreckung auf. [0084] Es ist weiters zur Steigerung des Wirkungsgrades möglich, dass ein weiterer Wärmetauscher mit zumindest einer Kühlmittelleitung angeordnet ist. [0085] Bevorzugt werden die thermoelektrischen Elemente 2 bzw. der Thermogenerator 1 unter Ausnutzung des Seebeck-Effektes betrieben, wodurch bekanntlich durch die unterschiedliche Temperatur an den verschiedenen Halbleitermaterialien eine elektrische Spannung erzeugt wird. Es besteht bei derartigen thermoelektrischen Elementen 2 aber immer auch die Möglichkeit, dass diese unter Ausnutzung des Peltier-Effektes betrieben werden, dass also Strom zugeführt wird und damit ein Abkühlung der Umgebung der thermoelektrischen Elemente 2 erreicht wird. [0086] Obwohl die thermoelektrischen Elemente 2 prinzipiell nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden können, werden diese bevorzugt über ein Sinterverfahren werkzeugfallend hergestellt, sodass keine bzw. nur eine minimale Nachbearbeitung der Elemente 2 erforderlich ist. Es wird dazu auf die von der Anmelderin am selben Tag beim österreichischen Patentamt eingereichte Anmeldung mit dem Titel „Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Elementes" verwiesen, die in diesem Umfang des Sinterverfahrens zur Offenbarung gegenständlicher Erfindung zählt, insbesondere die Ausführungen zum um 90 ° zur Pressrichtung verdrehten Anordnung der Elemente 2 im Thermogenerator 1 bzw. der Vorrichtung 12. [0087] Es ist weiters möglich, dass auch die äußeren Oberflächen der thermoelektrischen Elemente 2 bzw. der Elementestreifen 3 mit einem Isolierelement 18 auf voranstehenden Gründen versehen sind. [0088] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Thermogenerators 1 bzw. der Vorrichtung 12 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Patentansprüche 1. Thermogenerator (1) umfassend über eine Länge (11) verteilt mehrere thermoelektrische Elemente (2), wobei jeweils zwei thermoelektrische Elemente (2) in einem Abstand (10) zueinander angeordnet sind, wobei weiter zumindest einer der Abstände (10) zwischen zwei thermoelektrischen Elementen (2), insbesondere in x- und/oder y-Richtung, zu den weiteren Abständen (10) unterschiedlich ist und wobei gegebenenfalls die thermoelektrischen Elemente (2) streifenförmig als Elementestreifen (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Bereichen mit einer niedrigeren Temperatur die Dichte der thermoelektrischen Elemente (2) höher ist als in Bereichen mit einer im Vergleich dazu höheren Temperatur.
2. 2. Thermogenerator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand (10) zwischen zwei thermoelektrischen Elementen (2) über die Länge (11) des Thermogenerators (1) mit einer Exponentialfunktion ändert. 10/14 österreichisches Patentamt AT508 978B1 2012-12-15
3. 3. Thermogenerator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längserstreckung des durch die streifenförmig angeordneten thermoelektrischen Elemente (2) gebildeten Elementestreifens (3) zumindest annähernd senkrecht zu einer vorbestimmbaren Flussrichtung des Wärmestroms aus der Wärmequelle ausgerichtet ist.
4. 4. Thermogenerator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Elementestreifen (3) zu einem Modul zusammengefasst sind und dass der Thermogenerator (1) zumindest ein derartiges Modul umfasst.
5. 5. Thermogenerator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zumindest teilweise eingehaust ist.
6. 6. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Zwischenraum zwischen zwei thermoelektrischen Elementen (2) zumindest ein Isolierelement (18) angeordnet ist.
7. 7. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementestreifen (3) an den in Längserstreckung einander gegenüberliegenden distalen Endbereichen (5) kontaktiert sind.
8. 8. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Module aus mehreren Elementestreifen (3) in Serie oder parallel geschaltet sind.
9. 9. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Elementen (2) aus einem Skutterudit oder einer Pulverzusammensetzung aus der Klasse der Skutterudite gebildet sind.
10. 10. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Thermogenerator (1) zumindest zwei Elementestreifen (3) übereinander angeordnet sind.
11. 11. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Länge in mm zum Querschnitt in mm2 der thermoelektrischen Elemente (2) ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 : 100 und einer oberen Grenze von 4:1.
12. 12. Thermogenerator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Elemente (2) einen rechteckförmigen Querschnitt - in Richtung der Längserstreckung betrachtet - aufweisen.
13. 13. Vorrichtung (12) zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärme, umfassend eine Wärmequelle sowie zumindest einen Thermogenerator (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator (1) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. 14. Vorrichtung (12) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ein Abgassystem eines Kraftfahrzeuges ist.
15. 15. Vorrichtung (12) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelle ein Wärmetauscher (13) zugeordnet ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 11 /14