DE102005040236B3 - Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle - Google Patents

Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle Download PDF

Info

Publication number
DE102005040236B3
DE102005040236B3 DE102005040236A DE102005040236A DE102005040236B3 DE 102005040236 B3 DE102005040236 B3 DE 102005040236B3 DE 102005040236 A DE102005040236 A DE 102005040236A DE 102005040236 A DE102005040236 A DE 102005040236A DE 102005040236 B3 DE102005040236 B3 DE 102005040236B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermoelectric generator
base body
thermocouples
electrical device
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102005040236A
Other languages
English (en)
Inventor
Ulrich Dipl.-Ing. Pfeiffer (FH)
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.)
THERM O TECH GmbH
THERM-O-TECH GmbH
Original Assignee
THERM O TECH GmbH
THERM-O-TECH GmbH
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 THERM O TECH GmbH, THERM-O-TECH GmbH filed Critical THERM O TECH GmbH
Priority to DE102005040236A priority Critical patent/DE102005040236B3/de
Priority to EP06791313A priority patent/EP1922770A2/de
Priority to PCT/DE2006/001468 priority patent/WO2007022763A2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005040236B3 publication Critical patent/DE102005040236B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric 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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13Thermoelectric 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
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/31Aspects of the use of accumulators in hearing aids, e.g. rechargeable batteries or fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/60Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles
    • H04R25/602Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles of batteries

Abstract

Ein Thermogenerator weist mehrere Thermoelemente 2 auf, welche zu einer größeren Einheit mechanisch sowie elektrisch zusammengefaßt sind. Ein Anwendungsgebiet dieses Thermogenerators 7 ist die Verwendung in einem elektrischen Gerät, insbesondere in einem Hörgerät.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator als elektrische Energiequelle (im Nachfolgenden kurz als "Thermogenerator" bezeichnet) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1; die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines thermoelektrischen Generators als elektrische Energiequelle.
  • Thermogeneratoren haben den Zweck, mit einem entsprechenden Thermoelement aufgrund einer Temperaturdifferenz eine elektrische Spannung zu erzeugen. Dieser von Seebeck entdeckte thermoelektrische Effekt zur Erzeugung einer temperaturabhängigen Thermospannung kann verwendet werden, um elektrische sowie elektronische Geräte mit der notwendigen elektrischen Spannung zu erzeugen.
  • Die DE 196 01 616 C2 zeigt eine Stromversorgungseinrichtung für elektrisch betriebene Meßinstrumente. Dieser thermoelektrische Generator zur Erzeugung elektrischer Energie der eingangs angegebenen Art kann eine größere Anzahl, nämlich etwa 500 bis 2.000 einzelne Thermoelemente vorsehen, welche auf einem Substratkörper mechanisch sowie elektrisch zusammengefaßt sind.
  • Die DE 101 22 679 A1 zeigt einen thermoelektrischen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie für elektronische Geräte. Dabei sind auf einer flexiblen Trägerstruktur als Substratmaterial ein erstes Material und ein zweites Material aufgebracht. Diese sind derart einge richtet und miteinander elektrisch gekoppelt, daß sie ein Thermopaar bilden. Das elektronische Gerät, welches einen derartigen thermoelektrischen Generator aufweist, kann eine Uhr, ein Hörgerät oder ein beliebiger Sensor, allgemein jedes beliebige elektronische Gerät, welches einen Thermogenerator benötigt, sein.
  • Die EP 1 102 333 A2 zeigt einen Infrarotsensor. Bei diesem sind auf einem quadratischen Substratkörper aus Silizium im Bereich der vier Seiten Thermoelemente angeordnet. In der Mitte befindet sich ein schwarzer Körper zur Absorption der Infrarotstrahlung.
  • Die US 4 859 250 zeigt einen thermoelektrischen Generator in einer Stapelanordnung, wobei zwischen den Einheiten jeweils ein Zwischenabstand vorgesehen ist.
  • Die US 3 183 121 zeigt einen thermoelektrischen Generator, bei dem die Thermoelemente radial angeordnet sind.
  • Die US 3 879 229 zeigt einen thermoelektrischen Generator, bei welchem die Thermoelemente ebenfalls radial ausgebildet sind.
  • Die US 6 348 650 zeigt einen Infrarotsensor mit einer speziellen Anordnung und Ausbildung der Thermoelemente.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen Generator als elektrische Energiequelle der eingangs angegebenen Art mit hoher elektrischer Leistung zu schaffen.
  • Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
  • Die Grundidee des erfindungsgemäßen Thermogenerators besteht darin, eine Mehrzahl von Thermoelementen derart miteinander mechanisch sowie elektrisch zu kombinieren, daß die dadurch gewonnene elektrische Spannung ausreicht, um insbesondere die sogenannten Knopfzellen zu ersetzen. Dabei sind die Thermoelemente auf einem Basiskörper angeordnet. Als Basiskörper dient ein Silizium-Halbleiterelememt, wobei dieser Basiskörper im wesentlichen massiv; d. h. unflexibel ausgebildet ist. Dieses Grundelement für den Thermogenerator kann in verschiedenen mechanischen Ausführungen vorgesehen sein, je nach verfügbarem Raum in dem zu versorgenden elektronischen Gerät. So kann die Länge des Basiskörpers zwischen 5 und 10 mm (aber auch kleiner oder größer) liegen, die Höhe etwa bei 0,5 mm und die Dicke bei 625 μm. Auf einem derartigen Basiskörper für den Thermogene rator können eine Vielzahl von Thermoelementen angeordnet sein, welche mehrere 1.000 oder mehr als 10.000 Thermoelemente beinhalten können. Die Länge und die Höhe des Basiskörpers kann je nach Anwendung angepaßt werden. Die Energieausbeute ist direkt von der Anzahl der Thermoelemente und dem Temperaturunterschied, welcher an den Thermoelementen anliegt, abhängig. Die mechanischen Abmessungen gehen dabei nur indirekt durch den Wärmefluß in die Leistungsfähigkeit des Thermogenerators ein. Dies bedeutet, daß man sich bei den mechanischen Ausführungen an den Platzbedarf des zugeordneten Gerätes anpassen kann. Vorzugsweise wird von einem rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Basiskörper aus Silizium ausgegangen, welcher beispielsweise eine Seitenlänge von jeweils 3,4 mm und eine Dicke von 625 μm besitzt. Die axiale Mitte dieses Basiskörpers aus Silizium weist einen Kern auf, welcher die Wärmezuführung definiert. Dieser Wärmezuführungskern erstreckt sich durchgehend von der quadratischen Oberseite bis zur ebenfalls quadratischen Unterseite. Dies hat zum einen den Vorteil, daß der Wärmefluß ausgehend vom Kern radial nach außen hin erfolgt, und zum anderen den Vorteil, daß mehrere dieser Basiskörper aufeinandergelegt und damit gestapelt werden können, so daß die Einzelkerne einen gemeinsam Durchgangskern für die Wärmezuführung definieren. Die Thermoelemente des Basiskörpers können zu vier Gruppen (entsprechend den vier Seitenflächen) zusammengefaßt werden. Dabei können die Thermoelemente direkt im Silizium integriert sein. Dies kann im Bereich der Oberseite, jedoch auch im Innern des Körpers sein. Beispielsweise kann jede Gruppe 400 Thermoelemente aufweisen, so daß der Thermogenerator insgesamt 1.600 Thermoelemente besitzt. Dies stellt insgesamt eine sehr kompakte Gestaltung des Thermogenerators dar.
  • Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 schlägt vor, daß der Basiskörper eine quadratische Grundfläche aufweist. Die Seitenlänge kann dabei 3,4 mm und die Dicke 625 μm betragen.
  • Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 schlägt vor, daß die Thermoelemente direkt im Silizium im Bereich der Oberseite des Basiskörpers oder im Innern des Basiskörpers integriert sind.
  • Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 schlägt vor, daß die Thermoelemente des Basiskörpers entsprechend den vier Seitenflächen zu vier Gruppen zusammengefaßt sind. Beispielsweise kann jede Gruppe 400 Thermoelemente aufweisen, so daß der Thermogenerator insgesamt 1.600 Thermoelemente besitzt.
  • Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 schlägt vor, daß die vier Gruppen mit den Thermoelementen entweder zur Spannungserhöhung in Reihe sind oder zur Stromerhöhung parallel geschaltet sind.
  • Die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 schlägt vor, daß der Kern durch das unveränderte, komplette Silizium des Basiskörpers in diesem Kernbereich gebildet ist, während nach außen hin das Silizum weggeätzt und verdünnt ist und die Thermoelemente aus Metall oder einem anderen Material aufgebracht sind, oder daß der Kern aus Metall oder einem anderen wärmeleitfähigen und/oder wärmespeichernden Material für die Wärmezuführung besteht.
  • Die bevorzugte Weiterbildung gemäß Anspruch 7 schlägt vor, daß die Basiskörper gestapelt angeordnet sind, wobei die Einzelkerne einen gemeinsamen, durchgehenden Kern definieren. Dies ist die sogenannte Stapelversion. Bei der Stapelversion werden die Thermogeneratoren übereinander gelegt (gestapelt). Der Wärmetransport geschieht bei allen Thermogeneratoren des Stapels in gleicher Richtung. Diese Stapelversion bietet sich immer dort an, wenn ein mehrfaches der Grundhöhe (625 μm) verfügbar ist und wenn die notwendige Energie nicht von einem einzigen Thermogenerator geliefert werden kann. Die Energie vervielfacht sich nach der Anzahl der eingesetzten Thermogeneratoren. Die Einzel-Thermogeneratoren können auf einfache Weise gestapelt werden, so daß die Einzelkerne einen gemeinsamen, durchgehenden Thermogeneratorkern definieren, von dem aus in radialer Richtung der Wärmefluß erfolgt. Die Stapelanordnung der Basiskörper kann bereits als Mikroelement im Silizium ausgeführt sein.
  • Nunmehr zu einer Verwendung von Thermogeneratoren:
    Es gibt prinzipiell zwei Ausführungsarten von Hörgeräten. Die eine Art wird direkt ins Innenohr gesteckt, und die andere Art liegt hinter dem Ohr an. Dabei gibt es wiederum zwei technisch unterschiedliche Ausführungen von Hörgeräten, welche unterschiedliche elektrische Energie benötigen. Die eine Ausführung steuert die Signalverstärkung analog. Diese zeichnet sich durch einen sehr geringen Strombedarf aus. Die Elektronik ist entsprechend einfach. Die zweite Ausführung besitzt einen digitalen Signalprozessor, welcher sich auf Störgeräusche, Geräusch-Überlagerungen und verschiedene Umgebungsbedingungen einstellen kann. Diese Version benötigt einen höheren Stromverbrauch, so daß entsprechend mehr Thermogeneratoren als Spannungsquellen eingesetzt werden müssen.
  • Grundsätzlich werden zum Betrieb derartiger Hörgeräte Knopfzellen/Batterien verwendet. Dies bedeutet in der Praxis, daß wöchentlich die Knopfzellen ausgetauscht werden müssen, um einen kontinuierlichen Betrieb des Hörgeräts zu gewährleisten. Dies ist auf Dauer sehr teuer und auch umweltmäßig nicht vertretbar. Allein in Deutschland gibt es 2,5 Mio. Hörgerätebenutzer. Dies hochgerechnet ergibt einen jährlichen Verbrauch von ca. 250 Mio. Knopfzellen/Batterien.
  • Aus diesem Grunde schlägt Anspruch 8 die Verwendung des vorbeschriebenen Thermogenerators bei einem am menschlichen oder tierischen Körper getragenen elektrischen Gerät vor.
  • Durch die Verwendung von Thermogeneratoren beispielsweise in Hörgeräten kann generell auf Knopfzellen/Batterien verzichtet werden. Es ist dabei daran zu denken, daß beim Integrieren derartiger Thermogeneratoren in Hörgeräten eine neuartige Generation von Hörgeräten entsteht, welche dazu konzipiert und darauf ausgerichtet sind, daß sie für die Spannungsversorgung Thermogeneratoren allgemeinster Art verwenden können. Dabei können in dem elektrischen Gerät, insbesondere Hörgerät die vorbeschriebenen technischen Realisierungen des Thermogenerators verwendet werden. Das Grundprinzip besteht darin, daß der im elektrischen Gerät, insbesondere Hörgerät integrierte Thermogenerator aus der Körpertemperatur des Trägers die notwendige elektrische Energie erzeugt. Dabei kann die Anwendung des Thermogenerators sowohl für Hörgeräte hinter dem Ohr als auch für im Innenohr liegende Hörgeräte realisiert werden.
  • Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 9 werden die Hörgeräte (oder andere elektrische Geräte) mit den integrierten Thermogeneratoren so verändert, daß der Wärmestrom vom Körper zur Umluft über den Thermogenerator geführt wird. Hierzu können ein oder mehrere Thermogeneratoren im Gerät integriert sein. Dieser werden miteinander so verkettet, daß ein Optimum an Strom erzeugt werden kann. Ein Power Management sorgt dabei für die Verwaltung der erzeugten Energie im System.
  • Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 10 ist zwischen der Körperoberfläche und den Thermogeneratoren vorzugsweise ein Wärmepuffer angeordnet. Dies bedeutet, daß bei einer Überversorgung mit Wärme diese gespeichert wird und daß bei einer Unterversorgung mit Wärme der Wärmepuffer Wärme abgibt.
  • Die Weiterbildung in Anspruch 11 schlägt vor, daß nach dem Thermogenerator ein Kühlelement vorgesehen ist. Sinn und Zweck dieses Kühlelements ist es, die Temperaturdifferenz so hoch wie möglich zu gestalten.
  • Eine weitere Weiterbildung gemäß Anspruch 12 schlägt vor, daß ein Zwischenspeicher vorgesehen ist. Dies wirkt sich positiv auf das Power Management im Sinne einer Spannungsstabilisierung sowie notwendigem Energieausgleich aus. Wenn nämlich vom Hörgerät kein Strom benötigt wird, kann die überschüssige elektrische Energie in einem Zwischenspeicher abgelegt werden (falls vorhanden). Wenn hingegen der Strom für das Hörgerät nicht aus reicht, kann der noch benötigte Strom aus dem Zwischenspeicher bezogen werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, eine zusätzliche Knopfzelle zu integrieren, um Spannungsdefizite auf diesem Wege ausgleichen zu können.
  • Wie zuvor bereits mehrfach ausgeführt, kann es sich bei dem elektrischen Gerät gemäß Anspruch 13 um ein Hörgerät handeln.
  • Die Weiterbildung gemäß Anspruch 14 stellt die sogenannte Innenohrausführung des Hörgerätes dar. Im Innenohr staut sich die Körperwärme vor dem Innenohrhörgerät. Zusätzlich dringt weitere Wärme an den anliegenden Flächen des Innenhörgerätes in das Gerät ein. Die freie Fläche bzw. die abgewendete Seite des Innenohrhörgerätes liegt hingegen auf Raumtemperatur bzw. Außentemperatur. Aufgrund dieser Temperaturdifferenz wird im Thermogenerator die elektrische Spannung erzeugt. Die Warmseite des Hörgerätes kann mit Kupferfolien oder anderen, gut wärmeleitenden Materialien als Wärmespeicher verbunden und zum Innenohr hin gezogen sein, um noch mehr Wärme vom Innenohr aufnehmen zu können. Die kühlere Seite kann ebenfalls mit einem Kupferrohr oder einem anderen, gut wärmeleitenden Material verbunden sein und ist dadurch nach vorne zur Ohraußenseite geführt, wo die Wärme an die Luft abgegeben werden kann. Auf der Innenfolie kann stellenweise eine Isolation und oder Leiterbahnen aufgebracht sein. Mit diesen Leiterbahnen werden die Thermogeneratoren elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise parallel geschaltet, um einen höheren Strom zu erzielen. Wird als wärmetransportführendes Material Kupfer verwendet, so kann die Ausführung und Formgestaltung so ausgelegt werden, daß die Kupferfolie zusätzlich die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Hörgerätes wesentlich verbessert wird.
  • Die Variante in Anspruch 15 schlägt ein Hörgerät vor, welches hinter dem Ohr getragen wird. Auch hier sind die Verbindungen bzw. Wärmetransportmaterialien und elektronische Verbindungen mit Kupferfolien bzw. einem anderen leitfähigen Material vorgesehen. Die warme Seite liegt am Innenteil, welches direkt an dem Hinterohr anfliegt. Die Wärme wird von dort direkt durch die Thermogeneratoren zur kühlen Seite hin transportiert. Dort wird die Wärme über entsprechende Kupferfolien zur Oberfläche geleitet und somit zur Kühlung an die Luft gebracht. Die Anordnung der Kupferfolien kann auch zur EMV-Verbesserung des Hörgerätes entsprechend verwendet werden.
  • Die Grundidee der Weiterbildung gemäß Anspruch 16 besteht darin, daß die Materialien zum Zuführen sowie zum Abführen von Wärme (beispielsweise Kupferfolien) gleichzeitig zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit der elektrischen Geräte dienen. Der Vorteil besteht somit darin, daß keine zusätzlichen Maßnahmen für die elektromagnetische Verträglichkeit getroffen werden müssen.
  • Schließlich schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 17 ein Power Management für das elektrische Gerät vor. Darunter ist zu verstehen, daß die von den Thermogeneratoren zur Verfügung gestellte Energie optimal genutzt wird. Dies schließt ein, daß nicht gebrauchte, überschüssige elektrische Energie gespeichert wird oder daß von den Thermogeneratoren nicht gelieferte, fehlende elektrische Energie durch gespeicherte Energie ergänzt und die benötigte Spannungs- und Stromstabilisierung gewährleistet wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators als elektrische Energiequelle sowie die Verwendung in einem Hörgerät hinter dem Ohr werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
  • 1 eine Ansicht des Thermogenerators;
  • 2 eine Stapelversion des Thermogenerators in 1;
  • 3 eine Ansicht eines Hörgerätes, welches hinter dem Ohr getragen wird;
  • 4 einen Schnitt durch das Hörgerät in 3.
  • Der Thermogenerator in 1 weist einen Basiskörper 1 mit quadratischer Grundfläche aus Silizium auf.
  • In der Mitte ist ein Kern 3 vorgesehen. Dieser Kern 3 wird vorzugsweise durch das unveränderte, komplette Silizium des Basiskörpers 1 in diesem Kernbereich gebildet (während nach außen hin das Silizum weggeätzt und verdünnt ist und Thermoelemente 2 aus Metall (beispielsweise Aluminium) oder einem anderen Material aufgebracht sind). Der Kern 3 kann aber auch alternativ aus Metall oder einem anderen wärmeleitfähigen und/oder wärmespeichernden Material für die Wärmezuführung bestehen, wobei dieser Kern 3 den gesamten Basiskörper 1 von der Oberseite bis zur Unterseite durchdringt.
  • Im Bereich der vier Seiten des Basiskörpers 1 sind im Silizium die Thermoelemente 2 integriert, wobei entsprechend den vier Seiten insgesamt vier Gruppen von Thermoelementen 2 gebildet sind. Jede Gruppe kann beispielsweise 400 Thermoelemente 2 aufweisen, so daß der Thermogenerator insgesamt 1.600 Thermoelemente 2 besitzt. Die Größe des Basiskörpers 1 kann beispielsweise 3,4 × 3,4 mm und eine Dicke von 625 μm besitzen.
  • Die Funktionsweise ist wie folgt:
    Die Wärmezuführung 10 erfolgt über den Kern 3. Ausgehend von diesem Kern 3 erfolgt ein radialer Wärmefluß mit einer Wärmeabführung 11 über die vier Seitenflächen des Basiskörpers 1.
  • Die 400 Thermoelemente 2 einer jeden Gruppe können mit den Thermoelementen 2 der anderen Gruppe zur Spannungserhöhung in Reihe geschaltet oder zur Stromerhöhung parallel geschaltet werden.
  • 2 zeigt die Stapelversion des Thermogenerators in 1. Dies bedeutet, daß die Basiskörper 1 flächig aneinanderliegen, so daß die Kerne 3 insgesamt einen Gesamtkern definieren, welcher den Stapel durchdringt.
  • Diese Blockausführung kann in der Aufbau- und Verbindungstechnik erfolgen oder direkt im Reinraum, was einer hohen Dichte und einer preiswerten Lösung entspricht.
  • 3 und 4 zeigen ein Anwendungsgebiet eines Thermogenerators, wie er zuvor beschrieben worden ist, bei einem Hörgerät, welches hinter dem Ohr getragen wird.
  • Dieses Hörgerät weist ein Gehäuse 6 auf. In diesem befinden sich beispielsweise drei Thermogeneratoren 7, und zwar in dem Bereich des Gehäuses 6, welcher dem Körper 8 des Tragenden nahekommt. Zwischen den Thermogeneratoren 7 und dem Körper 8 befindet sich in dem Gehäuse 6 noch ein wärmeleitendes Material 9, beispielsweise eine Kupferfolie. Auf der anderen Seite der Thermogeneratoren 7 befindet sich ebenfalls ein wärmeleitendes Material 9', beispielsweise wiederum eine Kupferfolie. Der Wärmefluß ist dabei weg vom Körper 8 nach außen gerichtet, und zwar zunächst durch das innere wärmeleitfähige Material 9 hindurch, anschließend durch den Thermogenerator 7 und schließlich durch das äußere wärmeleitfähige Material 9'.
  • 1
    Basiskörper
    2
    Thermoelement
    3
    Kern (für Wärmezuführung)
    6
    Gehäuse
    7
    Thermogenerator
    8
    Körper
    9, 9'
    wärmeleitfähiges Material
    10
    Wärmezuführung
    11
    Wärmeabführung

Claims (17)

  1. Thermoelektrischer Generator (7) als elektrische Energiequelle, mit mehreren Thermoelementen (2), in welchen aufgrund einer Temperaturdifferenz jeweils eine elektrische Spannung erzeugt wird und welche auf oder in einem massiven Basiskörper (1) angeordnet und zu einer größeren Einheit mechanisch sowie elektrisch zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskörper (1) aus Silizium besteht, daß der Basiskörper (1) eine rechteckige Grundfläche aufweist, daß die zentrale Mitte des Basiskörpers (1) einen durchgehenden Kern (3 für die Wärmezuführung aufweist und daß im Bereich der vier Umfangsseiten des Basiskörpers (1) jeweils eine Gruppe von Thermoelementen (2) im Basiskörper (1) integriert ist.
  2. Thermoelektrischer Generator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskörper (1) eine quadratische Grundfläche aufweist.
  3. Thermoelektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelemente (2) direkt im Silizium im Bereich der Oberseite des Basiskörpers (1) oder im Innern des Basiskörpers (1) integriert sind.
  4. Thermoelektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelemente (2) des Basiskörpers (1) entsprechend den vier Seitenflächen zu vier Gruppen zusammengefaßt sind.
  5. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Gruppen mit den Thermoelementen (2) entweder zur Spannungserhöhung in Reihe sind oder zur Stromerhöhung parallel geschaltet sind.
  6. Thermoelektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) durch das unveränderte, komplette Silizium des Basiskörpers (1) in diesem Kernbereich gebildet ist, während nach außen hin das Silizum weggeätzt und verdünnt ist und die Thermoelemente (2) aus Metall oder einem anderen Material aufgebracht sind, oder daß der Kern (3) aus Metall oder einem anderen wärmeleitfähigen und/oder wärmespeichernden Material für die Wärmezuführung besteht.
  7. Thermoelektrischer Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Basiskörper (1) gestapelt angeordnet sind, wobei die Einzelkerne einen gemeinsamen, durchgehenden Kern definieren.
  8. Verwendung des thermoelektrischer Generators (7) nach einem der vorgehenden Ansprüche bei einem am menschlichen oder tierischen Körper (8) getragenen elektrischen Gerät.
  9. Elektrisches Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmestrom vom Körper (8) zur Umluft über den thermoelektrischer Generator (7) führbar ist.
  10. Elektrisches Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem thermoelektrischen Generator (7) ein Wärmepuffer vorgesehen ist.
  11. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem thermoelektrischen Generator (7) ein Kühlelement vorgesehen ist.
  12. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vom thermoelektrischen Generator (7) erzeugte elektrische Spannung in einem Zwischenspeicher speicherbar ist.
  13. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Gerät ein Hörgerät ist.
  14. Elektrisches Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörgerät im Innenohr des Patienten angeordnet ist, wobei die wärmere Seite des thermoelektrischer Generators (7) zum Innenohr/oder Körper (8) hin gerichtet ist.
  15. Elektrisches Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörgerät hinter dem Ohr des Patienten angeordnet ist, wobei die wärmere Seite des thermoelektrischer Generators (7) zum Körper (8) hin gerichtet ist.
  16. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem thermoelektrischer Generator (7) Material für die Wärmezuführung sowie für die Wärmeabführung zugeordnet ist und daß dieses Material gleichzeitig zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit des elektrischen Gerätes vorgesehen ist.
  17. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrische Spannungs- und Stromversorgung ein Power Management vorgesehen ist.
DE102005040236A 2005-08-24 2005-08-24 Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle Expired - Fee Related DE102005040236B3 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005040236A DE102005040236B3 (de) 2005-08-24 2005-08-24 Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle
EP06791313A EP1922770A2 (de) 2005-08-24 2006-08-22 Thermoelektrischer generator als elektrische energiequelle
PCT/DE2006/001468 WO2007022763A2 (de) 2005-08-24 2006-08-22 Thermoelektrischer generator als elektrische energiequelle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005040236A DE102005040236B3 (de) 2005-08-24 2005-08-24 Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005040236B3 true DE102005040236B3 (de) 2007-01-11

Family

ID=37232959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005040236A Expired - Fee Related DE102005040236B3 (de) 2005-08-24 2005-08-24 Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1922770A2 (de)
DE (1) DE102005040236B3 (de)
WO (1) WO2007022763A2 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008030758A1 (de) 2008-06-28 2009-01-22 Daimler Ag Thermoelektrischer Generator, insbesondere Mikrogenerator als elektrische Energiequelle für wenigstens einen elektrischen Verbraucher in einem Fahrzeug
EP2037701A1 (de) * 2007-09-17 2009-03-18 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Hörgerät
WO2011047395A1 (de) * 2009-10-20 2011-04-28 Kapsch Trafficcom Ag Fahrzeuggerät
US20200337184A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Apple Inc. Support plate thin cladding

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3183121A (en) * 1961-06-02 1965-05-11 Kurt G F Moeller Thermoelectric generator with heat transfer and thermal expansion adaptor
US3879229A (en) * 1972-04-19 1975-04-22 William W Gilbert Tubular thermopile
US4859250A (en) * 1985-10-04 1989-08-22 Buist Richard J Thermoelectric pillow and blanket
EP1102333A2 (de) * 1999-11-22 2001-05-23 Lg Electronics Inc. Infrarotsensor und dessen Herstellungsverfahren
DE19601616C2 (de) * 1994-07-22 2001-12-13 Ulrich Pfeiffer Stromversorgungseinrichtung für elektrisch betriebene Meßinstrumente
US6348650B1 (en) * 1999-03-24 2002-02-19 Ishizuka Electronics Corporation Thermopile infrared sensor and process for producing the same
DE10122679A1 (de) * 2001-05-10 2002-12-12 Infineon Technologies Ag Thermoelement, Thermoelement-Anordnung, Elektronisches Gerät und Textilelement

Family Cites Families (3)

* 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
FR2732819A1 (fr) * 1995-04-10 1996-10-11 Juillet Hubert Thermoelement a dissipation concentrique
US6281120B1 (en) * 1998-12-18 2001-08-28 National Semiconductor Corporation Temperature control structure for integrated circuit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3183121A (en) * 1961-06-02 1965-05-11 Kurt G F Moeller Thermoelectric generator with heat transfer and thermal expansion adaptor
US3879229A (en) * 1972-04-19 1975-04-22 William W Gilbert Tubular thermopile
US4859250A (en) * 1985-10-04 1989-08-22 Buist Richard J Thermoelectric pillow and blanket
DE19601616C2 (de) * 1994-07-22 2001-12-13 Ulrich Pfeiffer Stromversorgungseinrichtung für elektrisch betriebene Meßinstrumente
US6348650B1 (en) * 1999-03-24 2002-02-19 Ishizuka Electronics Corporation Thermopile infrared sensor and process for producing the same
EP1102333A2 (de) * 1999-11-22 2001-05-23 Lg Electronics Inc. Infrarotsensor und dessen Herstellungsverfahren
DE10122679A1 (de) * 2001-05-10 2002-12-12 Infineon Technologies Ag Thermoelement, Thermoelement-Anordnung, Elektronisches Gerät und Textilelement

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2037701A1 (de) * 2007-09-17 2009-03-18 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Hörgerät
DE102008030758A1 (de) 2008-06-28 2009-01-22 Daimler Ag Thermoelektrischer Generator, insbesondere Mikrogenerator als elektrische Energiequelle für wenigstens einen elektrischen Verbraucher in einem Fahrzeug
WO2011047395A1 (de) * 2009-10-20 2011-04-28 Kapsch Trafficcom Ag Fahrzeuggerät
EP2320383A1 (de) * 2009-10-20 2011-05-11 Kapsch TrafficCom AG Fahrzeuggerät
US9747728B2 (en) 2009-10-20 2017-08-29 Kapsch Trafficcom Ag Vehicle apparatus
US20200337184A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Apple Inc. Support plate thin cladding
US11898808B2 (en) * 2019-04-18 2024-02-13 Apple Inc. Support plate thin cladding

Also Published As

Publication number Publication date
EP1922770A2 (de) 2008-05-21
WO2007022763A2 (de) 2007-03-01
WO2007022763A3 (de) 2007-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2175499B1 (de) Halbleiter-Strahlungsquelle
DE102005040236B3 (de) Thermoelektrishcer Generator als elektrische Energiequelle
DE2163002C2 (de) Elektronisches Schaltungsbauteil
EP0213426A1 (de) Gehäuse mit Bodenwanne und Aussendeckel für ein elektrisches Schaltungsbauteil
DE102011008801B4 (de) Thermoelektrisches Modul und Leistungserzeugungsvorrichtung
WO2018197267A1 (de) Induktionsladevorrichtung mit kühlanordnung
WO2010099901A1 (de) Strukturbauteil zur wärmeabschirmung von motoren oder motorkomponenten, insbesondere hitzeschild für verbrennungskraftmaschinen
DE102017218248A1 (de) Batteriezellen-Modul, Sekundär-Batterie und Kraftfahrzeug
DE102014222706B4 (de) Thermoelektrische Vorrichtung auf einem Chip
DE102020205124A1 (de) Wärmeabführstruktur
EP0693677B1 (de) Stromversorgungseinrichtung, insbesondere für elektrisch betriebene Messinstrumente
DE102012207196A1 (de) Energiequelle und Verfahren zur Versorgung eines autarken elektrischen Verbrauchersystems und eine Verwendung derselben
EP2909873B1 (de) Energiespeicherzelle und energiespeichermodul
DE102008037372A1 (de) Gehäuse für temperatursensible Komponenten
DE1932924A1 (de) UEberspannungsableiter mit Kuehlvorrichtung
DE102012220088A1 (de) Verbindungseinrichtung und Anordnung hiermit und mit einem Photovoltaikmodul
DE10053357C1 (de) Spannungsquelle in Form einer Knopfzelle
DE1102913B (de) Trockengleichrichteranordnung kleiner Bauart mit einer Vielzahl von Gleichrichtertabletten
WO2013090961A2 (de) Thermo-elektrisches-element
DE102014002522B4 (de) Batterie mit einer Ableiterkühlung
EP0268081B1 (de) Vorrichtung zur Kühlung von Halbleiterbauelementen
DE212013000058U1 (de) Leiterplattenelement und Zellenanordnung
DE102015108433A1 (de) Energieerzeugungsvorrichtung
DE102011080950A1 (de) Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus einem Energiespeicher
DE102014104976B4 (de) Gedruckte Leiterplatinen mit Temperaturmanagementeigenschaften und diese aufweisende Temperaturmanagementvorrichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee