DE102007063196A1

DE102007063196A1 - Thermoelectric generator, has connecting device comprising strapping element that sectionally encloses stack axis, where compressive force exerts on stack axis and is approximately aligned parallel to stack axis

Info

Publication number: DE102007063196A1
Application number: DE102007063196A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Treffinger; Cornelius Ferrari; Christian Häfele; Wolf Eckhard Dr. Müller; Christian Stiewe; Rainer Dr. Richter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-07-02

Abstract

The generator (10) has a connecting device (76) for connecting heat sinks (16, 18, 20), heat sources (12, 14) and a thermoelectric module (70). The heat sinks and the heat sources are arranged parallel to each other and are arranged alternative to each other along a stack axis (24). The connecting device comprises a strapping element (78) that sectionally encloses the stack axis. A compressive force exerts on the stack axis, where the compressive force is approximately aligned parallel to the stack axis. The heat sources are arranged on outer sides (26, 28) of the generator. An independent claim is also included for a method for producing a thermoelectric generator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator, umfassend mindestens eine Wärmesenke, mindestens eine Wärmequelle, mindestens ein thermoelektrisches Modul und mindestens eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung der mindestens einen Wärmesenke, der mindestens einen Wärmequelle und des mindestens einen thermoelektrischen Moduls, wobei die mindestens eine Wärmesenke und die mindestens eine Wärmequelle parallel zueinander und entlang einer Stapelachse gesehen einander abwechselnd angeordnet sind und gemeinsam einen Stapel bilden, wobei jeweils zwischen einer Wärmesenke und einer Wärmequelle mindestens ein thermoelektrisches Modul angeordnet ist.The The present invention relates to a thermoelectric generator comprising at least one heat sink, at least one heat source, at least one thermoelectric module and at least one connecting device for connecting the at least one heat sink, the at least a heat source and the at least one thermoelectric Module, wherein the at least one heat sink and the at least a heat source parallel to each other and along a Stacking axis seen alternately arranged and together forming a stack, each between a heat sink and a heat source at least one thermoelectric Module is arranged.

Mit einem thermoelektrischen Generator kann eine elektrische Leistung erzeugt werden, indem Wärme aus einer Wärmequelle über ein thermoelektrisches Modul einer Wärmesenke zugeführt wird.With a thermoelectric generator can be an electrical power can be generated by transferring heat from a heat source a thermoelectric module is supplied to a heat sink.

Thermoelektrische Generatoren haben den Vorteil, dass sie verschleißfrei arbeiten, da sie keine bewegten Bauteile aufweisen. Nachteilig ist jedoch, dass thermoelektrische Generatoren einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad aufweisen und relativ viel Bauraum beanspruchen. Dies erschwert die Integration eines thermoelektrischen Generators in ein übergeordnetes technisches System, dessen Abwärme nutzbar gemacht werden soll.thermoelectric Generators have the advantage of being wear-free work because they have no moving parts. The disadvantage is however, that thermoelectric generators a comparatively have low efficiency and require a relatively large amount of space. This complicates the integration of a thermoelectric generator in a superior technical system whose waste heat should be made usable.

Ein thermoelektrischer Generator mit einem Stapelaufbau ist aus der GB 2 411 766 A bekannt. Eine aus dieser Druckschrift bekannte Verbindungseinrichtung umfasst zwei massive Platten, die in einer Stapelrichtung gesehen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Stapels angeordnet sind. Diese Platten sind von Verbindungsschrauben durchsetzt, mit denen die Platten aufeinander zu bewegt werden können, um den zwischen diesen Platten angeordneten Stapel einer Spannkraft auszusetzen. Diese Spannkraft bewirkt, dass die einzelnen Schichten des Stapels gegeneinander gedrückt werden, um einen guten Wärmekontakt zwischen den einzelnen Schichten zu erzeugen, insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen einem thermoelektrischen Modul und einer Wärmequelle oder einer Wärmesenke.A thermoelectric generator with a stack construction is from the GB 2 411 766 A known. A connection device known from this publication comprises two solid plates, which, viewed in a stacking direction, are arranged on opposite sides of the stack. These plates are penetrated by connecting screws with which the plates can be moved towards each other to suspend the stack arranged between these plates of a clamping force. This clamping force causes the individual layers of the stack to be pressed against each other in order to produce good thermal contact between the individual layers, in particular in the region of the transition between a thermoelectric module and a heat source or a heat sink.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen Generator der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher einen guten Wirkungsgrad aufweist und möglichst wenig Bauraum beansprucht.Of these, The present invention is based on the object, to provide a thermoelectric generator of the type mentioned, which has a good efficiency and possible takes up little space.

Diese Aufgabe wird bei einem thermoelektrischen Generator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verbindungseinrichtung mindestens ein unter Zugspannung stehendes Umreifungselement umfasst, welches den Stapel zumindest abschnittsweise umschließt und eine zu der Stapelachse zumindest annähernd parallel gerichtete Druckkraft auf den Stapel ausübt.These Task is in a thermoelectric generator of the above mentioned type solved in that the connecting device comprises at least one strapping element under tension, which encloses the stack at least in sections and one at least approximately parallel to the stacking axis directed pressure force on the stack exercises.

Der erfindungsgemäße thermoelektrische Generator kennzeichnet sich durch eine besonders kompakte und leichte Bauweise. Durch die Verwendung mindestens eines Umreifungselements anstelle massiver Rahmenplatten kann eine Verbindungseinrichtung geschaffen werden, welche die äußeren Abmessungen des Stapels aus Wärmequellen und Wärmesenken nur sehr geringfügig vergrößert. Das Umreifungselement ist vorzugsweise flexibel und/oder biegbar, so dass es sich der Außenkontur eines Stapels in einfacher Weise anpassen kann, wenn es mit einer Zugspannung beaufschlagt wird.Of the Inventive thermoelectric generator by a particularly compact and lightweight design. By the Use of at least one strapping element instead of solid Frame plates can be created a connecting device, which are the outer dimensions of the stack Heat sources and heat sinks only very slightly increased. The strapping element is preferably flexible and / or bendable, so that it is the outer contour of a Stack can easily adjust when it comes with a tensile stress is charged.

Mit Hilfe der Zugspannung kann eine Druckkraft erzeugt werden, welche die einzelnen Schichten des stapelförmigen Generators aufeinander drückt. Hierdurch ist ein guter Wärmekontakt zwischen den einzelnen Schichten des Generators gewährleistet. Dies verbessert die Einleitung eines Wärmestroms in ein thermoelektrisches Modul, so dass eine über dem Modul anliegende Temperaturdifferenz in effizienter Weise genutzt werden kann, um eine an dem Modul abgreifbare Spannung bereitzustellen. Eine Erwärmung des stapelförmigen Generators kann mit dessen Ausdehnung einhergehen, wodurch sich die Zugspannung des mindestens einen Umreifungselements und somit auch die auf den Stapel ausgeübte Druckkraft gegebenfalls erhöhen. Auch dies trägt zu einem guten Wärmekontakt zwischen den einzelnen Schichten des Generators bei.With Help the tension can be generated a compressive force, which the individual layers of the stacked generator on each other suppressed. This is a good thermal contact between ensured the individual layers of the generator. This improves the introduction of a heat flow into a thermoelectric Module, allowing a temperature difference across the module can be used in an efficient way to one on the module tapable To provide tension. A warming of the stacked Generator can go hand in hand with its expansion, resulting in the tensile stress of the at least one strapping element and thus also the pressure exerted on the stack if necessary increase. This also contributes to a good thermal contact between the individual layers of the generator.

Die Zugspannung des Umreifungselements und somit die auf den Stapel wirkende Druckkraft können in einem kalten Ausgangszustand des Generators relativ niedrig sein. Mit zunehmender Erwärmung eines Generators dehnt sich dieser aus, so dass sich die Zugspannung des Umreifungselements und somit die auf den Stapel wirkende Druckkraft erhöhen können.The Tensile stress of the strapping element and thus the on the stack acting pressure force can in a cold initial state of the generator to be relatively low. With increasing warming of a generator, this expands, so that the tension the strapping element and thus the compressive force acting on the stack can increase.

Vorzugsweise umfasst der thermoelektrische Generator eine Mehrzahl von Wärmequellen. Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Wärmequellen kann die Anzahl der in dem Generator anordenbaren thermoelektrischen Module erhöht und somit eine elektrische Leistung des Generators gesteigert werden.Preferably The thermoelectric generator includes a plurality of heat sources. By using a plurality of heat sources can the number of thermoelectric can be arranged in the generator Module increases and thus an electric power of the generator be increased.

Vorzugsweise umfasst der thermoelektrische Generator eine Mehrzahl von Wärmesenken. Auch durch die Verwendung einer Mehrzahl von Wärmesenken kann die Anzahl der in dem Generator anordenbaren thermoelektrischen Module erhöht und somit eine elektrische Leistung des Generators gesteigert werden.Preferably, the thermoelectric generator comprises a plurality of heat sinks. Also, by using a plurality of heat sinks, the number of thermoelectric modules that can be arranged in the generator can be increased, and so on be increased with an electric power of the generator.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind auf zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten des Generators Wärmesenken angeordnet. Im einfachsten Fall umfasst ein solcher Generator genau eine zwischen den außen angeordneten Wärmesenken angeordnete Wärmequelle, wobei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Wärmequelle jeweils mindestens ein thermoelektrisches Modul angeordnet ist. Ein solcher Generator weist also eine Wärmequelle, zwei Wärmesenken und zwei Schichten mit jeweils mindestens einem thermoelektrischen Modul auf. Bei Erhöhung der Anzahl der Wärmequellen und Wärmesenken kann deren Anzahl bei einem Generator, welcher eine Anzahl n von Schichten mit jeweils mindestens einem thermoelektrischen Modul aufweist, wie folgt angegeben werden: Die Anzahl der Wärmequellen ist gleich n/2 und die Anzahl der Wärmesenken ist gleich n/2 plus 1.To an embodiment of the invention are on two each other opposite outer sides of the generator Heat sinks arranged. In the simplest case, includes one such generator exactly one between the outside arranged Heat sink arranged heat source, where on opposite sides of the heat source in each case at least one thermoelectric module is arranged. Such a generator thus has a heat source, two Heat sinks and two layers, each with at least one thermoelectric module on. When increasing the number of Heat sources and heat sinks can their number in a generator comprising a number n of layers, respectively has at least one thermoelectric module, as indicated below The number of heat sources is n / 2 and the number of heat sinks is equal to n / 2 plus 1.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind auf zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten des Generators Wärmequellen angeordnet. Im einfachsten Fall umfasst ein solcher Generator genau eine zwischen den außen angeordneten Wärmequellen angeordnete Wärmesenke, wobei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Wärmesenke jeweils mindestens ein thermoelektrisches Modul angeordnet ist. Ein solcher Generator weist also eine Wärmesenke, zwei Wärmequellen und zwei Schichten mit jeweils mindestens einem thermoelektrischen Modul auf. Bei Erhöhung der Anzahl der Wärmequellen und Wärmesenken kann deren Anzahl bei einem Generator, welcher eine Anzahl n von Schichten mit jeweils mindestens einem thermoelektrischen Modul aufweist, wie folgt angegeben werden: Die Anzahl der Wärmesenken ist gleich n/2 und die Anzahl der Wärmequellen ist gleich n/2 plus 1.To an embodiment of the invention are on two each other opposite outer sides of the generator Heat sources arranged. In the simplest case, includes one such generator exactly one between the outside arranged Heat sources arranged heat sink, wherein on opposite sides of the heat sink in each case at least one thermoelectric module is arranged. Such a generator thus has a heat sink, two Heat sources and two layers each with at least a thermoelectric module. When increasing the number the heat sources and heat sinks can their number in a generator comprising a number n of layers, respectively has at least one thermoelectric module, as indicated below be: The number of heat sinks is equal to n / 2 and the Number of heat sources is equal to n / 2 plus 1.

Günstig ist es, wenn die mindestens eine Wärmequelle mindestens einen Strömungskanal zur Durchströmung mit einem wärmeabgebenden Fluid aufweist. Hierdurch lässt sich die Abwärme eines Abwärmesystems besonders gut in die Wärmequellen des thermoelektrischen Generators einleiten.Cheap it is when the at least one heat source at least a flow channel to flow through with a having heat-emitting fluid. This leaves the waste heat of a waste heat system especially good in the heat sources of the thermoelectric generator initiate.

Günstig ist es ferner, wenn die mindestens eine Wärmesenke mindestens einen Strömungskanal zur Durchströmung mit einem wärmeaufnehmenden Fluid aufweist. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Kühlung der Wärmesenken ermöglicht.Cheap it is further, if the at least one heat sink at least a flow channel to flow through with a having heat-receiving fluid. That way is one allows continuous cooling of the heat sinks.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der mindestens eine Strömungskanal im Querschnitt rechteckförmig oder einer Rechteckform angenähert ist. Insbesondere können Eckbereiche des Strömungskanals verrundet sein, so dass beispielsweise der Strömungskanal im Querschnitt eine Langlochform aufweist.Especially it is preferred if the at least one flow channel rectangular in cross-section or approximated to a rectangular shape is. In particular, corner regions of the flow channel can be rounded so that, for example, the flow channel has a slot shape in cross section.

Die genannten Querschnittsformen ermöglichen eine Platz sparende Anordnung von zueinander parallelen Wärmequellen und Wärmesenken.The mentioned cross-sectional shapes allow a space-saving Arrangement of mutually parallel heat sources and heat sinks.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine Wärmequelle und/oder die mindestens eine Wärmesenke mindestens eine Versteifungseinrichtung aufweist, welche in dem mindestens einen Strömungskanal angeordnet ist und sich in einer zu der Stapelachse parallelen Richtung zwischen einander gegenüberliegenden Begrenzungen des Strömungskanals erstreckt. Eine solche Versteifungseinrichtung hat den Vorteil, dass eine Wärmequelle und/oder eine Wärmesenke in zu der Stapelachse paralleler Richtung eine höhere Drucksteifigkeit aufweist. Hierdurch kann eine Verformung einer Wärmequelle und/oder einer Wärmesenke vermieden werden. Eine solche Verformung wäre für einen flächigen, guten Wärmekontakt zwischen einem thermoelektrischen Modul und einer Wärmequelle und/oder einer Wärmesenke nachteilig.Especially it is preferred if the at least one heat source and / or the at least one heat sink at least one Stiffening device which, in the at least one flow channel is arranged and in a direction parallel to the stack axis direction between opposing boundaries of the flow channel extends. Such a stiffening device has the advantage that a heat source and / or a heat sink in parallel to the stack axis direction a higher compressive stiffness having. This can cause a deformation of a heat source and / or a heat sink can be avoided. Such Deformation would be for a flat, good thermal contact between a thermoelectric module and a heat source and / or a heat sink disadvantageous.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine Versteifungseinrichtung in Form einer Rippe ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Versteifungseinrichtung gleichzeitig die mindestens eine Wärmequelle und/oder die mindestens eine Wärmesenke versteifen und außerdem die Oberfläche des Strömungskanals vergrößern. Mit der Vergrößerung der Oberfläche des Strömungskanals geht eine bessere Wärmeübertragung zwischen einem wärmeabgebenden Fluid und dem Strömungskanal einer Wärmequelle bzw. einer Oberfläche eines Strömungskanals einer Wärmesenke und einem wärmeaufnehmenden Fluid einher. Zur weiteren Verbesserung eines Wärmeübergangs können auch mehrere relativ zueinander versetzte Rippen eingesetzt werden, welche insbesondere eine OSF-Struktur ("Offset Strip Fin") bilden. Auch wellenförmige Rippen ("Louver Fin") können verwendet werden.Especially it is preferred if the at least one stiffening device is formed in the form of a rib. In this way, the stiffening device at the same time the at least one heat source and / or the stiffen at least one heat sink and also increase the surface of the flow channel. With the enlargement of the surface of the Flow channel is a better heat transfer between a heat-emitting fluid and the flow channel a heat source or a surface of a Flow channels of a heat sink and a heat-absorbing Fluid associated. To further improve a heat transfer can also have several relatively staggered ribs be used, which in particular an OSF structure ("Offset Strip Fin ") Also wavy ribs (" Louver Fin ") can be used.

Mit Hilfe einer sich entlang der gesamten Länge eines Strömungskanals erstreckenden Rippe kann ein Strömungskanal auch in mehrere Strömungskammern unterteilt werden, wodurch die Stabilität einer Wärmequelle und/oder einer Wärmesenke weiter erhöht wird.With Help one along the entire length of a flow channel extending rib can also be a flow channel in several Flow chambers are divided, reducing the stability a heat source and / or a heat sink on is increased.

Bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Umreifungselement bandförmig ist. Hierdurch kann eine besonders kompakte Verbindungseinrichtung geschaffen werden.Prefers it is when the at least one strapping element band-shaped is. As a result, a particularly compact connection device is created become.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Umreifungselement in einem quer zur Richtung der Zugspannung anliegenden Materialquerschnitt rechteckförmig oder annähernd rechteckförmig. Dies ermöglicht einen flächigen Kontakt eines Umreifungselements mit den Außenseiten des Stapels.According to one embodiment of the invention, the at least one strapping element in a transverse to the direction of the tensile stress material cross section is rectangular or approximately rectangular. This allows a flat Kon Clock of a strapping with the outsides of the stack.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Umreifungselement in einem quer zur Richtung der Zugspannung anliegenden Materialquerschnitt kreisförmig oder oval. Hierdurch kann ein besonders kompaktes Umreifungselement bereitgestellt werden.To Another embodiment of the invention is at least a strapping element in a transverse to the direction of the tensile stress Material cross-section circular or oval. This can a particularly compact strapping be provided.

Günstig ist es, wenn das mindestens eine Umreifungselement in einem quer zur Richtung der Zugspannung anliegenden Materialquerschnitt ein Höhen-Breiten-Verhältnis von 1 zu 5 oder ein kleineres Höhen-Breiten-Verhältnis aufweist. Hierdurch kann ein flächig an den Stapel anlegbares und gleichzeitig stabiles Umreifungselement bereitgestellt werden.Cheap it is when the at least one strapping element in a transversely to the direction of the tensile stress applied material cross section a height-width ratio from 1 to 5 or a smaller height-to-width ratio having. As a result, a flat can be applied to the stack and at the same time providing a stable strapping element.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Umreifungselement aus einem federelastischen Material hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe des Umreifungselements eine erwärmungsbedingte Ausdehnung des Stapels kompensiert werden kann.Preferably is the at least one strapping element of a resilient Material produced. This has the advantage that with the help of the strapping element compensates for a warming-related expansion of the stack can be.

Bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Umreifungselement aus einem Metall hergestellt ist. Dies ermöglicht die Aufnahme hoher Zugspannungen und somit die Erzeugung einer hohen, auf den Stapel wirkenden Druckkraft.Prefers it is when the at least one strapping element made of a metal is made. This allows the absorption of high tensile stresses and thus the generation of a high compressive force acting on the stack.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine Umreifungselement aus einem Federstahl hergestellt ist. Hierdurch kann ein stabiles Umreifungselement bereitgestellt werden, welches auch eine Kompensation einer erwärmungsbedingten Ausdehnung des Stapels erlaubt.Especially it is advantageous if the at least one strapping element a spring steel is made. This can be a stable strapping be provided, which is also a compensation of a warming-related Expansion of the stack allowed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Umreifungselement umfangsseitig geschlossen ist. Ein solches Umreifungselement weist eine Ringform auf, so dass es den Stapel vollständig umschließt. Auf diese Weise kann eine besonders stabile, kompakte und einfach aufgebaute Verbindungseinrichtung geschaffen werden. Zur Herstellung eines umfangsseitig geschlossenen Umreifungselements kann beispielsweise ein umfangsseitig offenes Bandelement verwendet werden, dessen Bandenden miteinander verbunden werden, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung.Especially It is advantageous if the at least one strapping element on the circumference closed is. Such a strapping element has a ring shape so that it completely encloses the stack. In this way, a particularly stable, compact and easy constructed connecting device are created. For the production a circumferentially closed strapping can, for example a circumferentially open band element can be used whose band ends be joined together, for example by means of a welded joint.

Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Umreifungselement mindestens zwei sich zueinander zumindest annähernd senkrecht erstreckende Elementabschnitte. Diese Anordnung ermöglicht einen Formschluss zwischen dem mindestens einen Umreifungselement und einem im Querschnitt rechteckförmigen Stapel.Preferably the at least one strapping element comprises at least two at least approximately perpendicularly extending element sections. This arrangement allows a positive connection between the at least a strapping element and a rectangular cross-section Stack.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Umreifungselement mindestens einen sich quer zu der Stapelachse erstreckenden ersten Elementabschnitt und mindestens einen sich zumindest annähernd parallel zu der Stapelachse erstreckenden zweiten Elementabschnitt umfasst. Der erste Elementabschnitt ermöglicht eine über die Breite des Stapels verteilte Krafteinleitung in den Stapel. Der zweite Elementabschnitt kann genutzt werden, um eine Zugkraft in das Umreifungselement einzuleiten und somit das Umreifungselement mit einer Zugspannung zu beaufschlagen.Especially it is preferred if the at least one strapping element at least a first element section extending transversely to the stack axis and at least one at least approximately parallel comprises second element section extending to the stack axis. The first element section allows over the width of the stack distributes force into the stack. Of the second element section can be used to provide a pulling force in to initiate the strapping and thus the strapping to apply a tensile stress.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Generator mindestens eine Spanneinrichtung zur Beaufschlagung des mindestens einen Umreifungselements mit einer Zugspannung.To An embodiment of the invention comprises the generator at least one tensioning device for acting on the at least a strapping element with a tensile stress.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mittels der mindestens einen Spanneinrichtung die Relativposition von zwei Elementabschnitten des mindestens einen Umreifungselements oder unterschiedlicher Umreifungselemente einstellbar ist. Mit einer solchen Spanneinrichtung kann also beispielsweise der Abstand von zwei Elementabschnitten eines einzelnen Umreifungselements eingestellt werden, oder es kann der Abstand von zwei Elementabschnitten von zwei unterschiedlichen Umreifungselementen eingestellt werden. Die Spanneinrichtung ermöglicht eine einfache und toleranzunempfindliche Montage des thermoelektrischen Generators.A advantageous embodiment of the invention provides that by means of the at least one clamping device, the relative position of two element sections of the at least one strapping element or different strapping elements is adjustable. With a such a clamping device can thus, for example, the distance from set two element sections of a single strapping element be, or it may be the distance of two element sections of two different strapping elements can be adjusted. The clamping device allows a simple and tolerance-insensitive installation of the thermoelectric generator.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind mittels der mindestens einen Spanneinrichtung die zwei Elementabschnitte des mindestens einen Umreifungselements oder unterschiedlicher Umreifungselemente miteinander verbunden. Mit Hilfe der miteinander verbundenen Elementabschnitte und der mindestens einen Spanneinrichtung kann insbesondere eine umfangsseitig geschlossene, ringförmige Anordnung gebildet werden, welche den aus Wärmequellen und Wärmesenken gebildeten Stapel umschließt.To an embodiment of the invention are by means of at least a clamping device, the two element sections of at least a strapping or different strapping connected with each other. With the help of interconnected element sections and the at least one tensioning device can in particular a circumferentially closed, annular arrangement formed which are those from heat sources and heat sinks formed stack encloses.

Alternativ oder ergänzend zu einer Verbindung von Elementabschnitten mittels einer Spanneinrichtung können mindestens zwei Elementabschnitte auch mittels einer Rastverbindung miteinander verbunden sein, insbesondere unter Verwendung von Clips. Alternativ oder ergänzend hierzu können mindestens zwei Elementabschnitte auch mittels einer Schwalbenschwanzverbindung miteinander verbunden sein, wodurch ein besonders guter Formschluss zwischen den Elementabschnitten erreicht wird.alternative or in addition to a combination of element sections by means of a clamping device can be at least two element sections be connected to each other by means of a latching connection, in particular using clips. Alternatively or in addition to this can at least two element sections also by means of a Dovetail joint be interconnected, creating a Particularly good fit between the element sections is achieved.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Spanneinrichtung benachbart zu einer zu der Stapelachse parallelen Stapelseite des Stapels angeordnet. Dies erleichtert die Bereitstellung einer Zugkraft, die in einer zu der Stapelachse parallelen Richtung wirkt.Preferably, the at least one tensioning device is arranged adjacent to a stacking side of the stack that is parallel to the stacking axis. This facilitates the provision of a tensile force in egg ner parallel to the stack axis direction acts.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungseinrichtung mindestens zwei Spanneinrichtungen umfasst, um in den Stapel eingeleitete Druckkräfte zu vergleichmäßigen.A sees further advantageous embodiment of the invention before that the connecting device at least two clamping devices includes to equalize introduced into the stack pressure forces.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Spanneinrichtungen auf einander gegenüberliegenden, zur Stapelachse parallelen Stapelseiten an geordnet sind. Dies erlaubt eine über die Breite des Stapels gesehen gleichmäßige Einleitung von Druckkräften.Especially it is advantageous if the at least two clamping devices on opposite, parallel to the stacking axis Stack pages are arranged on. This allows one across the width of the stack seen even initiation of Compressive forces.

In vorteilhafter Weise ist mittels der mindestens einen Spanneinrichtung eine Zugkraft erzeugbar, welche zumindest annähernd parallel zu der Stapelachse ist. Auf diese Weise kann bereits mit einer vergleichsweise geringen Zugspannung des mindestens einen Umreifungselements eine relativ hohe Druckkraft in den stapelförmigen Generator eingeleitet werden.In Advantageously, by means of at least one clamping device a tensile force generated, which at least approximately parallel to the stacking axis. In this way can already with a comparatively low tensile stress of the at least one strapping element a relatively high pressure force in the stacked generator be initiated.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Spanneinrichtung mindestens ein sich zumindest annähernd parallel zur Stapelachse erstreckendes Zugglied umfasst. Ein solches Zugglied steht, wenn es das mindestens eine Umreifungselement mit einer Zugspannung beaufschlägt, ebenfalls unter Zugspannung. Dieser einachsige Spannungszustand ermöglicht die Verwendung eines vergleichsweise schlanken und leichten Bauteils.Especially it is preferred if the clamping device at least one itself extending at least approximately parallel to the stacking axis Tension member comprises. Such a tension member is, if that at least subjecting a strapping element to a tensile stress, also under tension. This uniaxial state of tension allows the use of a comparatively slim and lightweight component.

Vorzugsweise ist das Zugglied in Form einer Schraube, insbesondere in Form einer Dehnschraube, ausgebildet. Hierdurch kann eine robuste, gegen Temperaturschwankungen unempfindliche Verbindungseinrichtung geschaffen werden.Preferably is the tension member in the form of a screw, in particular in the form of a Expansion screw, formed. This can be a robust, against temperature fluctuations Insensitive connection device can be created.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spanneinrichtung mindestens ein Zwischenelement zur Verbindung des Zugglieds mit einem Elementabschnitt des mindestens einen Umreifungselements umfasst. Ein solches Zwischenelement hat den Vorteil, dass die Übertragung einer Zugkraft eines schlanken Zugglieds auf ein bandförmiges Umreifungselement vereinfacht wird.To a development of the invention, it is provided that the clamping device at least one intermediate element for connecting the tension member with an element portion of the at least one strapping element comprises. Such an intermediate element has the advantage that the transmission a tensile force of a slender tension member on a band-shaped Strapping element is simplified.

Insbesondere ist es für eine Kraftübertragung zwischen dem Zugglied und dem Umreifungselement vorteilhaft, wenn das Zwischenelement in Form eines Bolzens ausgebildet ist.Especially is it for a power transfer between the Tension member and the strapping advantageous if the intermediate element is formed in the form of a bolt.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die mindestens eine Spanneinrichtung aus einem Federstahl hergestellt ist. Auf diese Weise können vergleichsweise hohe Spannkräfte aufgebracht werden. Gleichzeitig kann hierdurch gewährleistet werden, dass die Spanneinrichtung bei einer thermisch bedingten Ausdehnung des Generators elastisch nachgeben kann, ohne dabei die Spannkräfte auf ein unzulässig hohes Maß zu erhöhen.Further it is preferred if the at least one tensioning device a spring steel is made. That way you can comparatively high clamping forces are applied. simultaneously This can be ensured that the clamping device at a thermally induced expansion of the generator elastic can give, without doing the clamping forces on an impermissible to increase high level.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verbindungseinrichtung mindestens eine Ausgleichseinrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter Maßänderungen des Stapels umfasst.Especially it is preferred if the connecting device at least one Compensation device to compensate for thermally induced dimensional changes of the stack.

Insbesondere kann die mindestens eine Ausgleichseinrichtung mindestens ein Federelement umfassen.Especially the at least one compensating device may comprise at least one spring element.

Bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Federelement zwischen einem Elementabschnitt des mindestens einen Umreifungselements einerseits und zwischen einer Wärmequelle oder einer Wärmesenke andererseits angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders gute Kompensation von thermisch bedingten Ausdehnungen des Generators.Prefers it is when the at least one spring element between an element section the at least one strapping element on the one hand and between a heat source or a heat sink on the other is arranged. This allows a particularly good compensation of thermally induced expansions of the generator.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Federelement eine dem Umreifungselement zugewandte konkav gekrümmte Außenfläche aufweist und/oder wenn das mindestens eine Federelement eine der Wärmequelle oder der Wärmesenke zugewandte konvex gekrümmte Innenfläche aufweist. Auf diese Weise kann das Federelement nicht nur thermische bedingte Ausdehnungen des Generators kompensieren, sondern darüber hinaus eine in den Stapel des Generators eingeleitete Spannkraft über die Breite des Generatorstapels verteilt in diesen einleiten. Hierdurch können Kraftspitzen in zu den Stapelseiten benachbarten Bereichen des Stapels vermieden werden.Especially it is preferred if the at least one spring element a the Has strapping element facing concave curved outer surface and / or when the at least one spring element is one of the heat source or the heat sink facing convexly curved Inner surface has. In this way, the spring element not only compensate for thermal expansion of the generator, but also one in the stack of the generator introduced clamping force across the width of the generator stack initiate distributed in these. This can force peaks avoided in adjacent to the stack sides areas of the stack become.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Federelement entlang einer zu der Stapelachse parallelen Richtung mit mindestens einem thermoelektrischen Modul fluchtend angeordnet. Dies ermöglicht eine bezogen auf das mindestens eine thermoelektrische Modul zentrische Krafteinleitung. Vorzugsweise sind hierbei das Federelement und mindestens ein thermoelektrisches Modul bezogen auf eine senkrecht zur Stapelachse anliegende Stapelbreite stapelmittig angeordnet.Preferably is the at least one spring element along one to the stacking axis parallel direction with at least one thermoelectric module arranged in alignment. This allows one to be based on the at least one thermoelectric module centric force introduction. Preferably, in this case, the spring element and at least one thermoelectric Module based on a voltage applied to the stack axis stack width stacked centered.

Ferner ist es bevorzugt, wenn mittels des mindestens einen Federelements eine zu der Druckkraft parallele, entgegengesetzt gerichtete Federkraft erzeugbar ist. Die Federkraft und die Spannkraft können insbesondere zueinander koaxial sein. Auf diese Weise können thermisch bedingte Ausdehnungen des Generators zumindest teilweise kompensiert werden.Further it is preferred if by means of the at least one spring element a parallel to the pressure force, oppositely directed spring force generated is. The spring force and the clamping force can in particular be coaxial with each other. In this way, can be thermal conditional expansions of the generator are at least partially compensated.

Alternativ oder ergänzend zu einem Federelement kann die mindestens eine Ausgleichseinrichtung auch einen verformbaren Druckspeicher mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium umfassen. Auch mit einem solchen Druckspeicher kann eine Temperaturkompensationsmöglichkeit geschaffen werden.Alternatively or in addition to a spring element, the at least one compensating device may also comprise a deformable pressure accumulator with a gaseous or liquid medium. Even with such a pressure accumulator a temperature compensation option can be created.

Günstig ist es, wenn der Generator eine Mehrzahl von Verbindungseinrichtungen umfasst. Dies ist insbesondere bei einem Generator mit einer großen Stapellänge vorteilhaft.Cheap it is when the generator has a plurality of connecting devices includes. This is especially true for a generator with a large one Stack length advantageous.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die mittels einer Mehrzahl von Verbindungseinrichtungen auf einen Stapel ausgeübten Druckkräfte zumindest annähernd identisch. Hierdurch ist der Stapel in unterschiedlichen Stapelabschnitten zumindest annähernd identischen mechanischen Belastungen ausgesetzt.To an embodiment of the invention are by means of a Plural of connecting devices applied to a stack Compressive forces at least approximately identical. hereby is the stack at least in different stacking sections exposed to almost identical mechanical loads.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die mittels einer Mehrzahl von Verbindungseinrichtungen auf einen Stapel ausgeübten Druckkräfte unterschiedlich hoch. Beispielsweise kann in einem in Durchströmungsrichtung des Generators gesehen ersten Stapelabschnitt eine niedrigere Druckkraft anliegen als in einem in Durchströmungsrichtung folgenden zweiten Stapelabschnitt. Dies bewirkt, dass ein Wärmefluss von einer Wärmequelle in ein thermoelektrisches Modul auf Höhe des zweiten Stapelabschnitts gegenüber einem Wärmefluss auf Höhe des ersten Stapelabschnitts verbessert wird. Dies ist vorteilhaft, da sich ein Fluid, welches den Generator durchströmt, von dem ersten Stapelabschnitt hin zu dem zweiten Stapelabschnitt abkühlt und somit in dem zweiten Stapelabschnitt nur eine geringere Wärmemenge zur Verfügung steht.To a further embodiment of the invention are by means of a plurality of connecting means on a stack exerted compressive forces different high. For example, in a direction of flow of the generator seen first stacking section a lower compressive force abuts than in a flow direction following second stack section. This causes a heat flow from a heat source to a thermoelectric module Height of the second stacking section relative to one Heat flux at the height of the first stack section is improved. This is advantageous because there is a fluid which flows through the generator, from the first stack section cools towards the second stack section and thus in the second stack section only a smaller amount of heat is available.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Generator eine Mehrzahl von Stapeln. Diese können zueinander parallele, insbesondere zueinander versetzte Stapelachsen aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, einen thermoelektrischen Generator mit einem mehrflutigen Aufbau zu schaffen.To In a further development of the invention, the generator comprises a plurality of stacks. These can be parallel to one another, in particular have mutually offset stacking axes. That way is it is possible to use a thermoelectric generator with a create multi-flow construction.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine Wärmequelle durch ein Abgassystem einer diskontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung gebildet ist, insbesondere durch ein Abgassystem des Verbrennungsmotors 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 dem mindestens einen thermoelektrischen Modul, welches eine elektrische Spannung bereitstellt. Dies hat den Vorteil, dass die sonst ungenutzte Abwärme eines Kraftfahrzeugs genutzt werden kann, um elektrische Energie zu erzeugen und in ein Bordnetz einzuspeisen. Somit kann der Gesamtwirkungsgrad des Kraftfahrzeugs erhöht werden.Especially it is preferred if the at least one heat source by an exhaust system of a discontinuous combustion device is formed, in particular by an exhaust system of the internal combustion engine of a motor vehicle. Such a heat source can, for example comprise a heat exchanger, in which the hot exhaust gas of an internal combustion engine is guided. This heat exchanger transfers the heat of the exhaust gas to the at least one thermoelectric Module which provides an electrical voltage. this has the advantage that the otherwise unused waste heat of a motor vehicle can be used to generate electrical energy and in a To feed the electrical system. Thus, the overall efficiency of the motor vehicle increase.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die mindestens Wärmequelle durch ein Abgassystem einer kontinuierlich arbeitenden Verbrennungseinrichtung gebildet ist, beispielsweise durch ein Abgassystem einer Brennkammer oder eines Heizkessels insbesondere eines Kraftwerks. Hierdurch kann der Gesamtwirkungsgrad eines Kraftwerks erhöht werden.Further It is preferred if the least heat source through an exhaust system of a continuously operating combustion device is formed, for example by an exhaust system of a combustion chamber or a boiler, in particular a power plant. hereby the overall efficiency of a power plant can be increased.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Generators, umfassend mindestens eine Wärmesenke, mindestens eine Wärmequelle, mindestens ein thermoelektrisches Modul und mindestens eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung der mindestens einen Wärmesenke, der mindestens einen Wärmequelle und des mindestens einen thermoelektrischen Moduls, wobei die mindestens eine Wärmesenke und die mindestens eine Wärmequelle parallel zueinander und entlang einer Stapelachse gesehen einander abwechselnd angeordnet werden, um einen Stapel zu bilden, wobei jeweils zwischen einer Wärmesenke und einer Wärmequelle mindestens ein thermoelektrisches Modul angeordnet wird.The The invention further relates to a method for producing a thermoelectric Generator, comprising at least one heat sink, at least a heat source, at least one thermoelectric module and at least one connecting device for connecting the at least a heat sink, the at least one heat source and the at least one thermoelectric module, wherein the at least a heat sink and the at least one heat source parallel to each other and seen along a stacking axis each other be arranged alternately to form a stack, wherein each between a heat sink and a heat source at least one thermoelectric module is arranged.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Generators anzugeben, welches eine einfache Montage eines Generators ermöglicht.Of the Invention is the further object of a method for To provide a thermoelectric generator, which allows easy mounting of a generator.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Generators mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 49 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stapel mittels einer externen Hilfseinrichtung einer zumindest annähernd parallel zur Stapelachse wirkenden Spannkraft ausgesetzt wird, dass während des Wirkens der Spannkraft ein Umreifungselement in eine Lage gebracht wird, in der es den Stapel zumindest abschnittsweise umschließt, dass anschließend das Umreifungselement mit einer Zugspannung beaufschlagt wird und dass nach der Beaufschlagung des Umreifungselements mit der Zugspannung die mittels der Hilfseinrichtung erzeugte Spannkraft aufgehoben wird.These Task is in a process for producing a thermoelectric Generator according to the invention with the features of the preamble of claim 49 solved that the stack by means of an external auxiliary device a clamping force acting at least approximately parallel to the stacking axis is suspended during the action of the clamping force a strapping element is brought into a position in which it Stack at least partially encloses that subsequently the strapping element is subjected to a tensile stress and that after the application of the strapping element with the tension lifted the clamping force generated by the auxiliary device becomes.

Die mittels der Hilfseinrichtung erzeugte Spannkraft ermöglicht es, das Umreifungselement zunächst in einem ungespannten Zustand mit dem Stapel zu fügen und erst anschließend mit einer Zugspannung zu beaufschlagen. Die mittels der Hilfseinrichtung erzeugte Spannkraft kann höher, niedriger oder gleich der Druckkraft sein, welche das Umreifungselement nach seiner Beaufschlagung mit einer Zugspannung auf den Stapel ausübt.The allows clamping force generated by the auxiliary device it, the strapping initially in an unstretched State with the stack and then afterwards to apply a tensile stress. The means of the auxiliary device generated clamping force can be higher, lower or equal to the Compressive force, which the strapping element after its application with a tension on the stack exercises.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hilfseinrichtung lediglich zur Positionierung und/oder Fixierung der einzelnen Bauteile des Generators verwendet wird.To a further embodiment of the invention is provided that the auxiliary device only for positioning and / or Fixation of the individual components of the generator is used.

Eine einfache Montage eines Generators mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 50 wird auch dadurch erreicht, dass ein umfangsseitig geschlossenes Umreifungselement und/oder der Stapel derart erwärmt und/oder abgekühlt werden, dass das Umreifungselement eine höhere Temperatur als der Stapel aufweist, dass das Umreifungselement in eine Lage gebracht wird, in der es den Stapel zumindest abschnittsweise umschließt, und dass anschließend die Temperaturen des Umreifungselements und des Stapels einander angeglichen werden.A simple installation of a generator with the features of the preamble Of claim 50 is also achieved in that a circumferentially closed Strapping element and / or the stack so heated and / or are cooled, that the strapping a higher Temperature than the stack has, that the strapping element in a situation is brought in which it at least partially the stack encloses, and then the temperatures the strapping element and the stack are aligned.

Dieses Verfahren ermöglicht es, das Umreifungselement in einfacher Weise auf den Stapel aufzuschrumpfen, so dass es nach einer Abkühlung unter Zugspannung steht und eine Druckkraft auf den Stapel ausübt. Dieses Verfahren ist schnell und zuverlässig und insbesondere bei Verwendung eines ringförmigen, umfangsseitig geschlossenen Umreifungselements vorteilhaft.This Method allows to simplify the strapping element Way to shred on the pile, leaving it after a cool down is under tension and exerts a compressive force on the stack. This process is fast and reliable and in particular when using an annular, circumferentially closed Strapping advantageous.

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 erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators; 1 a perspective view of an embodiment of a thermoelectric generator according to the invention;

2: eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Strömungskanals einer Wärmequelle oder einer Wärmesenke zur Verwendung bei einem thermoelektrischen Generator; 2 Fig. 3 is a front view of one embodiment of a flow channel of a heat source or heat sink for use with a thermoelectric generator;

3: eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Strömungskanals einer Wärmequelle oder einer Wärmesenkung zur Verwendung bei einem thermoelektrischen Generator; 3 Fig. 3 is a sectional view of an embodiment of a flow channel of a heat source or a heat sink for use with a thermoelectric generator;

4: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators; und 4 a perspective view of another embodiment of a thermoelectric generator according to the invention; and

5: eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Federelements zur Verwendung bei einem thermoelektrischen Generator. 5 FIG. 4 is a front view of one embodiment of a spring element for use in a thermoelectric generator. FIG.

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 1 dargestellt. Der Generator 10 weist zwei Wärmequellen 12, 14 auf. Der Generator 10 weist ferner drei Wärmesenken 16, 18 und 20 auf.An embodiment of a total with the reference numeral 10 designated thermoelectric generator is in 1 shown. The generator 10 has two heat sources 12 . 14 on. The generator 10 also has three heat sinks 16 . 18 and 20 on.

Die Wärmequellen 12, 14 und die Wärmesenken 16, 18, 20 erstrecken sich in zueinander parallelen Ebenen. Die Wärmequellen 12, 14 und die Wärmesenken 16, 18, 20 bilden gemeinsam einen Stapel 22 mit einer Stapelachse 24. Entlang der Stapelachse 24 gesehen sind die Wärmequellen 12, 14 und die Wärmesenken 16, 18, 20 einander abwechselnd angeordnet.The heat sources 12 . 14 and the heat sinks 16 . 18 . 20 extend in parallel planes. The heat sources 12 . 14 and the heat sinks 16 . 18 . 20 make a stack together 22 with a stacking axis 24 , Along the stack axis 24 seen are the heat sources 12 . 14 and the heat sinks 16 . 18 . 20 arranged alternately.

Die Wärmesenken 16 und 20 sind entlang der Stapelachse 24 gesehen auf einander gegenüberliegenden Außenseiten 26 und 28 des Stapels 22 angeordnet. Zwischen den Außenseiten 26 und 28 und hierzu senkrecht erstrecken sich zwei einander gegenüberliegende Stapelseiten 30 und 32, welche parallel zu der Stapelachse 24 sind.The heat sinks 16 and 20 are along the stack axis 24 seen on opposite outer sides 26 and 28 of the pile 22 arranged. Between the outsides 26 and 28 and perpendicular to this extend two mutually opposite stack sides 30 and 32 , which are parallel to the stack axis 24 are.

Die Wärmequellen 12 und 14 und die Wärmesenken 16, 18 und 20 erstrecken sich parallel zu einer Generatorachse 34, welche senkrecht zu der Stapelachse 24 verläuft.The heat sources 12 and 14 and the heat sinks 16 . 18 and 20 extend parallel to a generator axis 34 which is perpendicular to the stacking axis 24 runs.

Die Wärmequellen 12 und 14 und die Wärmesenken 16, 18 und 20 weisen jeweils ein im Querschnitt hohles Plattenelement 36, 38, 40, 42 und 44 auf. Diese Plattenelemente sind vorzugsweise in einem Extrusionsverfahren hergestellt.The heat sources 12 and 14 and the heat sinks 16 . 18 and 20 each have a cross-sectionally hollow plate element 36 . 38 . 40 . 42 and 44 on. These plate elements are preferably produced in an extrusion process.

Vorzugsweise sind die Plattenelemente 40 und 44 der Wärmesenken 16 und 20 im Bereich der Übergänge 46 zwischen jeweils einer der Stapelseiten 30 und 32 und einer der Außenseiten 26 und 28 des Stapels 22 verrundet.Preferably, the plate elements 40 and 44 the heat sinks 16 and 20 in the area of the transitions 46 between each one of the stack pages 30 and 32 and one of the outside 26 and 28 of the pile 22 rounded.

Die Plattenelemente 36 und 38 der Wärmequellen 12 und 14 weisen jeweils einen sich parallel zu der Generatorachse 34 erstreckenden Strömungskanal 48, 50 auf. Durch die Strömungskanäle 48 und 50 kann ein wärmeabgebendes Fluid eines Abwärmesystems geleitet werden, insbesondere das Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs.The plate elements 36 and 38 the heat sources 12 and 14 each have a parallel to the generator axis 34 extending flow channel 48 . 50 on. Through the flow channels 48 and 50 can be passed a heat-emitting fluid of a waste heat system, in particular the exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle.

Die Strömungskanäle 48 und 50 sind jeweils begrenzt durch eine bodenseitige Begrenzung 52, eine deckenseitige Begrenzung 54 sowie seitliche Begrenzungen 56 des Plattenelements 36 bzw. 38. Die Begrenzungen 52 und 54 sind entlang der Stapelachse 24 gesehen einander gegenüberliegend angeordnet.The flow channels 48 and 50 are each limited by a bottom-side boundary 52 , a ceiling-side boundary 54 as well as lateral boundaries 56 of the plate element 36 respectively. 38 , The limits 52 and 54 are along the stack axis 24 Seen opposite each other.

Die Plattenelemente 40, 42 und 44 der Wärmesenken 16, 18 und 20 weisen ebenfalls mindestens einen Strömungskanal 58, 60 und 62 auf. Diese Strömungskanäle erstrecken sich ebenfalls in zu der Generatorachse 34 paralleler Richtung und sind mit einem Kühlfluid durchströmbar. Jeder der Strömungskanäle 58, 60 und 62 ist durch eine bodenseitige Begrenzung 64, eine deckenseitige Begrenzung 66 sowie seitliche Begrenzungen 68 eines Plattenelements 40, 42 bzw. 44 begrenzt.The plate elements 40 . 42 and 44 the heat sinks 16 . 18 and 20 also have at least one flow channel 58 . 60 and 62 on. These flow channels also extend to the generator axis 34 parallel direction and are flowed through by a cooling fluid. Each of the flow channels 58 . 60 and 62 is through a bodensei term limit 64 , a ceiling-side boundary 66 as well as lateral boundaries 68 a plate element 40 . 42 respectively. 44 limited.

Die Strömungskanäle 48, 50, 58, 60, 62 sind jeweils im Querschnitt rechteckförmig oder einer Rechteckform angenähert. Der Querschnitt kann in den Eckbereichen verrundet sein oder auch eine Langlochform aufweisen, insbesondere wenn die Plattenelemente 36, 38, 40, 42 und 44 in einem Extrusionsverfahren hergestellt sind.The flow channels 48 . 50 . 58 . 60 . 62 are each rectangular in cross-section or approximated to a rectangular shape. The cross section may be rounded in the corner regions or may also have a slot shape, in particular if the plate elements 36 . 38 . 40 . 42 and 44 produced in an extrusion process.

Zwischen jeweils einer Wärmequelle 12, 14 und einer Wärmesenke 16, 18 und 20 ist eine Schicht mit mindestens einem thermoelektrischen Modul 70 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die thermoelektrischen Module 70 in insgesamt vier Schichten angeordnet, die jeweils zwei thermoelektrische Module 70 umfassen. Die Module 70 einer Schicht können entlang der Generatorachse 34 gesehen hintereinander und/oder quer zu der Generatorachse 34 nebeneinander angeordnet sein.Between each one heat source 12 . 14 and a heat sink 16 . 18 and 20 is a layer with at least one thermoelectric module 70 arranged. In the illustrated embodiment, the thermoelectric modules 70 arranged in a total of four layers, each containing two thermoelectric modules 70 include. The modules 70 a layer can along the generator axis 34 seen one behind the other and / or transverse to the generator axis 34 be arranged side by side.

Die thermoelektrischen Module 70 stehen mit jeweils einem der Plattenelemente 36, 38 der Wärmequellen 12, 14 und mit einem der Plattenelemente 40, 42, 44 der Wärmesenken 16, 18, 20 in Kontakt. Mit Hilfe der thermoelektrischen Module 70 kann eine elektrische Spannung erzeugt werden, die an elektrischen Anschlüssen 72, 74 des Generators 10 abgreifbar ist. Zur Erhöhung der elektrischen Leistung des Generators 10 umfasst dieser eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 70. Die Module 70 sind parallel und/oder in Reihe geschaltet.The thermoelectric modules 70 stand with one of the plate elements 36 . 38 the heat sources 12 . 14 and with one of the plate elements 40 . 42 . 44 the heat sinks 16 . 18 . 20 in contact. With the help of thermoelectric modules 70 An electrical voltage can be generated at electrical connections 72 . 74 of the generator 10 can be tapped. To increase the electric power of the generator 10 this includes a plurality of thermoelectric modules 70 , The modules 70 are connected in parallel and / or in series.

Der Generator 10 weist zwei Verbindungseinrichtungen 76 auf, mit denen die Wärmequellen 12, 14, die Wärmesenken 16, 18 und 20 sowie die thermoelektrischen Module 70 miteinander verbunden werden, indem die genannten Teile in zu der Stapelachse 24 paralleler Richtung aufeinander gedrückt und hierdurch miteinander verspannt werden.The generator 10 has two connecting devices 76 on, with which the heat sources 12 . 14 , the heat sinks 16 . 18 and 20 as well as the thermoelectric modules 70 be joined together by the said parts in to the stacking axis 24 parallel direction pressed against each other and thereby clamped together.

Die Verbindungseinrichtungen 76 umfassen jeweils mindestens ein bandförmiges Umreifungselement 78, welches den Stapel 22 zumindest abschnittsweise umschließt. Das Umreifungselement 78 umfasst einen ersten Elementabschnitt 80, der sich quer zu der Stapelachse 24 erstreckt. Der Elementabschnitt 80 ist benachbart zu der Außenseite 26 des Stapels 22 angeordnet.The connecting devices 76 each comprise at least one band-shaped strapping element 78 which the stack 22 at least partially encloses. The strapping element 78 comprises a first element section 80 that is transverse to the stack axis 24 extends. The element section 80 is adjacent to the outside 26 of the pile 22 arranged.

Der Elementabschnitt 80 geht in einen in der 1 verdeckten zweiten Elementabschnitt über, welcher parallel zu der Stapelseite 30 verläuft. Dieser Elementabschnitt geht in einen weiteren Elementabschnitt 82 über, welcher quer zu der Stapelachse 24 verläuft. Der Elementabschnitt 82 ist benachbart zu der Außenseite 28 des Stapels 22 angeordnet.The element section 80 goes into one in the 1 concealed second element portion over which is parallel to the stack side 30 runs. This element section goes into a further element section 82 over which is transverse to the stack axis 24 runs. The element section 82 is adjacent to the outside 28 of the pile 22 arranged.

Die Elementabschnitte 80 und 82 des Umreifungselements 78 münden jeweils an einen insbesondere schlaufenförmigen Elementabschnitt 84 bzw. 86. Die Elementabschnitte 84 und 86 erstrecken sich zumindest im Wesentlichen parallel zu der Stapelachse 24. Die Elementabschnitte 84 und 86 sind benachbart zu der Stapelseite 32 angeordnet.The element sections 80 and 82 of the strapping element 78 each lead to a particular loop-shaped element section 84 or 86. The element sections 84 and 86 extend at least substantially parallel to the stack axis 24 , The element sections 84 and 86 are adjacent to the stack side 32 arranged.

Der Generator 10 umfasst ferner zwei Spanneinrichtungen 88, die jeweils einer Verbindungseinrichtung 76 zugeordnet sind.The generator 10 further comprises two tensioning devices 88 , each of a connecting device 76 assigned.

Die Spanneinrichtungen 88 umfassen jeweils ein sich im Wesentlichen parallel zu der Stapelachse 24 erstreckendes Zugglied 90, insbesondere in Form einer Schraube. Das Zugglied 90 durchsetzt an gegenüberliegenden Enden jeweils ein in Form eines Bolzens ausgebildetes Zwischenelement 92, 94. Das Zugglied 90 weist ein Kopfteil 96 auf, das sich an einer abgeflachten Oberseite des Zwischenelements 92 abstützt. Das Zugglied 90 ist ferner mit einem in Form einer Schraubenmutter ausgebildeten Gegenstück 98 verschraubt, welches sich an einer abgeflachten Unterseite des Zwischenelements 94 abstützt.The clamping devices 88 each include one substantially parallel to the stack axis 24 extending tension member 90 , in particular in the form of a screw. The tension member 90 penetrated at opposite ends in each case one formed in the form of a bolt intermediate element 92 . 94 , The tension member 90 has a headboard 96 on, which is on a flattened top of the intermediate element 92 supported. The tension member 90 is also a counterpart formed in the form of a nut 98 screwed, which is on a flattened bottom of the intermediate element 94 supported.

Die schlaufenförmigen Elementabschnitte 84, 86 weisen jeweils zwei zueinander beabstandete Aufnahmen 100 und 102 auf. Die Aufnahmen 100 und 102 umschließen jeweils ein Zwischenelement 92, 94.The loop-shaped element sections 84 . 86 each have two spaced apart recordings 100 and 102 on. The pictures 100 and 102 each enclose an intermediate element 92 . 94 ,

Mit Hilfe der Spanneinrichtungen 88 können die bandförmigen Umreifungselemente 78 der Verbindungseinrichtungen 76 mit einer Zugspannung beaufschlagt werden. Hierfür werden das Zugglied 90 und das Gegenstück 98 so zueinander verdreht, dass sich der Abstand zwischen dem Gegenstück 98 und dem Kopfteil 96 des Zugglieds 90 verkürzt. Auf diese Weise verkürzt sich auch der Abstand zwischen den Zwischenelementen 92 und 94. Hierdurch wiederum werden die Aufnahmen 100, 102 und somit die Elementabschnitte 84 und 86 aufeinander zu bewegt, so dass das Umreifungselement 78 mit Zugspannung beaufschlagt wird. Hierdurch verkürzt sich der Abstand zwischen den Elementabschnitten 80 und 82, so dass eine parallel zu der Stapelachse 24 wirkende Druckkraft auf den Stapel 22 ausgeübt wird. Diese Druckkraft drückt die Wärmequellen 12, 14, die Wärmesenken 16, 18, 20 und die thermoelektrischen Module 70 gegeneinander.With the help of the clamping devices 88 can the band-shaped strapping 78 the connecting devices 76 be subjected to a tensile stress. For this purpose, the tension member 90 and the counterpart 98 twisted each other so that the distance between the counterpart 98 and the headboard 96 of the tension member 90 shortened. In this way, the distance between the intermediate elements is shortened 92 and 94 , In turn, this will be the shots 100 . 102 and thus the element sections 84 and 86 moved towards each other, so that the strapping element 78 is subjected to tensile stress. This shortens the distance between the element sections 80 and 82 , making one parallel to the stacking axis 24 acting pressure on the stack 22 is exercised. This pressure force pushes the heat sources 12 . 14 , the heat sinks 16 . 18 . 20 and the thermoelectric modules 70 up to today.

Die Verbindungseinrichtung 76 umfasst ferner jeweils eine Ausgleichseinrichtung 104 zum Ausgleich thermisch bedingter Maßänderungen des Stapels 22 und/oder zur Erzeugung einer definierten Vorspannung des Stapels 22. Die Ausgleichseinrichtungen 104 weisen jeweils ein vorzugsweise flaches Federelement 106 auf. Die Federelemente 106 erstrecken sich senkrecht zu der Stapelachse 24. Die Federelemente 106 erstrecken sich insbesondere über die Breite des Stapels 22 zwischen den Stapelseiten 30 und 32. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Federelemente 106 zwischen zwei verrundeten Übergängen 46 des Stapels 22. Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Federelemente 106 bis hin zu den Stapelseiten 30 und 32, wobei die Federelemente 106 im Bereich der Übergänge 46 des Stapels 22 entsprechend verrundet sind.The connection device 76 further comprises each a compensation device 104 to compensate for thermally induced dimensional changes of the stack 22 and / or for generating a defined bias of the stack 22 , The equalizing devices 104 each have a preferably flat spring element 106 on. The spring elements 106 extend perpendicular to the stack axis 24 , The spring elements 106 extend in particular across the width of the stack 22 between the stack pages 30 and 32 , In the embodiment shown in the drawing, the spring elements extend 106 between two rounded transitions 46 of the pile 22 , In one embodiment, not shown in the drawing, the spring elements extend 106 to the stack pages 30 and 32 , wherein the spring elements 106 in the area of the transitions 46 of the pile 22 are rounded accordingly.

Die Federelemente 106 sind zwischen dem zentralen Elementabschnitt 80 eines Umreifungselements 78 und der Außenseite 26 des Stapels 22 angeordnet. Die Federelemente 106 weisen eine dem Elementabschnitt 80 zugewandte, konkav gekrümmte Außenfläche 108 auf. Die Federelemente 106 weisen ferner eine der Außenseite 26 des Stapels 22 zugewandte, konvex gekrümmte Innenfläche 110 auf. Durch die Krümmung der Flächen 108, 110 der Federelemente 106 können die Druckkräfte, welche die Elementabschnitte 80 der Verbindungseinrichtungen 76 auf den Stapel 22 ausüben, über die Breite des Stapels 22 gesehen vergleichmäßigt werden. Insbesondere können Kraftspitzen in zu den Übergängen 46 benachbarten Bereichen vermieden werden. Außerdem können stapelmittig wirkende Druckkräfte erhöht werden.The spring elements 106 are between the central element section 80 a strapping element 78 and the outside 26 of the pile 22 arranged. The spring elements 106 have a the element section 80 facing, concavely curved outer surface 108 on. The spring elements 106 further have one of the outside 26 of the pile 22 facing, convex curved inner surface 110 on. Due to the curvature of the surfaces 108 . 110 the spring elements 106 can the compressive forces affecting the element sections 80 the connecting devices 76 on the pile 22 exercise across the width of the stack 22 be made uniform. In particular, force peaks in to the transitions 46 neighboring areas are avoided. In addition, stack-acting compressive forces can be increased.

Während des Betriebs des Generators 10 werden die Strömungskanäle 48 und 50 der Wärmequellen 12 und 14 mit einem heißen Fluid durchströmt. Die in dem Fluid enthaltene Wärme wird in die bodenseitigen und deckenseitigen Begrenzungen 52 und 54 der Wärmequellen 12, 14 eingeleitet und benachbarten thermoelektrischen Modulen 70 zugeführt.During operation of the generator 10 become the flow channels 48 and 50 the heat sources 12 and 14 flows through with a hot fluid. The heat contained in the fluid becomes the bottom and ceiling boundaries 52 and 54 the heat sources 12 . 14 introduced and adjacent thermoelectric modules 70 fed.

Die Strömungskanäle 58, 60 und 62 der Wärmesenken 16, 18, 20 sind mit einem Kühlfluid durchströmt, welches einen durch die thermoelektrischen Module 70 geleiteten Wärmestrom aufnimmt. Auf diese Weise erzeugen die thermoelektrischen Module 70 eine an den elektrischen Anschlüssen 72, 74 abgreifbare Spannung. Mit Hilfe der Verbindungseinrichtungen 76 und mit Hilfe der Spanneinrichtungen 88 ist gewährleistet, dass die thermoelektrischen Module 70 in einem guten Wärmekontakt zu jeweils einer Wärmequelle 12, 14 und einer Wärmesenke 16, 18, 20 stehen.The flow channels 58 . 60 and 62 the heat sinks 16 . 18 . 20 are traversed by a cooling fluid, which one through the thermoelectric modules 70 conducts conducted heat flow. In this way, the thermoelectric modules generate 70 one at the electrical connections 72 . 74 tapped voltage. With the help of connecting devices 76 and with the help of the clamping devices 88 is guaranteed that the thermoelectric modules 70 in good thermal contact with one heat source each 12 . 14 and a heat sink 16 . 18 . 20 stand.

Zur Montage des Generators 10 werden die einzelnen Wärmequellen 12, 14, die einzelnen Wärmesenken 16, 18, 20 jeweils unter Zwischenlage mindestens eines thermoelektrischen Moduls 70 entlang der Stapelachse 24 gesehen einander abwechselnd angeordnet. Auf diese Weise wird ein Stapel 22 gebildet.For mounting the generator 10 become the individual heat sources 12 . 14 , the individual heat sinks 16 . 18 . 20 each with the interposition of at least one thermoelectric module 70 along the stack axis 24 seen alternately arranged one another. This will be a stack 22 educated.

Anschließend wird ein bandförmiges Umreifungselement 78 um den Stapel 22 gelegt. Danach wird die Spanneinrichtungen 88 betätigt, so dass die Umreifungselemente 78 mit Zugspannung beaufschlagt werden und eine zu der Stapelachse 24 parallele Druckkraft erzeugt wird.Subsequently, a band-shaped strapping element 78 around the pile 22 placed. Thereafter, the clamping devices 88 pressed so that the strapping elements 78 be subjected to tensile stress and one to the stacking axis 24 parallel pressure force is generated.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umreifungselemente 78 in einem ungespannten Zustand um den Stapel 22 herum gelegt werden und wenn mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten externen Hilfseinrichtung, beispielsweise einer Presse, der Stapel 22 in zu der Stapelachse 24 paralleler Richtung zusammengedrückt wird. Von diesem Zustand ausgehend können dann die Spanneinrichtungen 88 betätigt werden, bis die Umreifungselemente 78 mit einer Zugspannung beaufschlagt sind und eine Druckkraft auf den Stapel 22 ausüben. Anschließend kann dann die durch die Hilfseinrichtung erzeugte Spannkraft aufgehoben werden.It is particularly advantageous if the strapping elements 78 in an untensioned state around the stack 22 be placed around and if by means of an external auxiliary device, not shown in the drawing, such as a press, the stack 22 in to the stacking axis 24 parallel direction is compressed. Starting from this state, then the clamping devices 88 be pressed until the strapping elements 78 are subjected to a tensile stress and a compressive force on the stack 22 exercise. Subsequently, the clamping force generated by the auxiliary device can then be canceled.

Bei einer alternativen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform eines Generators 10 weist eine Verbindungseinrichtung 76 zwei insbesondere bandförmige Umreifungselemente 78 auf. Diese weisen jeweils einen sich quer zu der Stapelachse 24 erstreckenden ersten Elementabschnitt 80 bzw. 82 auf, an die sich jeweils auf gegenüberliegenden Stapelseiten 30, 32 angeordnete zweite Elementabschnitte 84, 86 anschließen. Zwei Elementabschnitte 84, 86 unterschiedlicher Umreifungselemente 78 können jeweils mit Hilfe einer Spanneinrichtung 88 miteinander verbunden werden, so dass bei dieser Ausführungsform für jede Verbindungseinrichtung 76 zwei Spanneinrichtungen 88 eingesetzt werden. Diese Spanneinrichtungen 88 sind vorzugsweise benachbart zu der Stapelseite 32 (siehe 1) und benachbart zu der Stapelseite 30 angeordnet.In an alternative, not shown in the drawing embodiment of a generator 10 has a connection device 76 two particular band-shaped strapping 78 on. These each have a transverse to the stack axis 24 extending first element section 80 respectively. 82 on, in each case on opposite stack sides 30 . 32 arranged second element sections 84 . 86 connect. Two element sections 84 . 86 different strapping elements 78 can each with the help of a clamping device 88 be connected to each other, so that in this embodiment for each connecting device 76 two clamping devices 88 be used. These clamping devices 88 are preferably adjacent to the stack side 32 (please refer 1 ) and adjacent to the stack side 30 arranged.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Plattenelements 112 dargestellt, welches sowohl für eine Wärmequelle 12, 14 als auch für eine Wärmesenke 16, 18, 20 genutzt werden kann. Das Plattenelement 112 weist sich quer zu der Stapelachse 24 erstreckende bodenseitige Begrenzungen 52, 64 sowie zwei hierzu gegenüberliegend angeordnete deckenseitige Begrenzungen 54, 66 auf. Seitlich ist das Plattenelement 112 durch Begrenzungen 56, 68 begrenzt.In 2 is an embodiment of a plate member 112 shown which is for both a heat source 12 . 14 as well as for a heat sink 16 . 18 . 20 can be used. The plate element 112 points across the stack axis 24 extending bottom boundaries 52 . 64 and two oppositely arranged ceiling-side boundaries 54 . 66 on. The side is the plate element 112 through limitations 56 . 68 limited.

Das Plattenelement 112 umfasst eine Mehrzahl von Versteifungseinrichtungen 114, die jeweils in Form von Rippen 116 ausgebildet sind. Die Versteifungseinrichtungen 114 erstrecken sich von der bodenseitigen Begrenzung 52, 64 bis hin zu der gegenüberliegenden Begrenzung 54, 66 des Plattenelements 112. Mit Hilfe der rippenförmigen Versteifungseinrichtungen 114 wird das Plattenelement 112 in zu der Stapelachse 24 paralleler Richtung versteift. Darüber hinaus unterteilen die Rippen 116 das Plattenelement 112 in eine Vielzahl von Kammern 118, welche gemeinsam einen Strömungskanal 48, 60 bilden. Vorzugsweise ist das Plattenelement 112 in einem Extrusionsverfahren hergestellt.The plate element 112 includes a plurality of stiffeners 114 , each in the form of ribs 116 are formed. The stiffening devices 114 extend from the bottom boundary 52 . 64 to the opposite boundary 54 . 66 of the plate element 112 , With the help of rib-shaped stiffening devices 114 becomes the plate element 112 in to the stacking axis 24 stiffened parallel direction. In addition, subdivide the ribs 116 the plate lement 112 in a variety of chambers 118 , which together a flow channel 48 . 60 form. Preferably, the plate member 112 produced in an extrusion process.

In 3 ist eine weiteres Ausführungsbeispiel eines Plattenelements 120 dargestellt, welches ebenfalls zur Verwendung bei einer Wärmequelle 12, 14 und zur Verwendung bei einer Wärmesenke 16, 18, 20 geeignet ist.In 3 is another embodiment of a plate member 120 which is also for use with a heat source 12 . 14 and for use with a heat sink 16 . 18 . 20 suitable is.

Das Plattenelement 120 bildet einen sich parallel zu einer Generatorachse 34 erstreckenden Strömungskanal 48, 60. Der Strömungskanal 48, 60 ist seitlich begrenzt durch Begrenzungen 56, 68.The plate element 120 forms a parallel to a generator axis 34 extending flow channel 48 . 60 , The flow channel 48 . 60 is laterally limited by boundaries 56 . 68 ,

In dem Strömungskanal 48, 60 sind mehrere, in Form von Rippen 116 ausgebildete Versteifungseinrichtungen 114 angeordnet. Diese erstrecken sich jeweils parallel zu der Generatorachse 34. Entlang der Generatorachse 34 gesehen sind mehrere, relativ zueinander versetzt angeordnete Reihen von Rippen 116 vorgesehen, welche eine OSF-Struktur ("Offset Strip Fin") bilden.In the flow channel 48 . 60 are several, in the form of ribs 116 trained stiffening devices 114 arranged. These each extend parallel to the generator axis 34 , Along the generator axis 34 seen are several, relatively staggered rows of ribs 116 provided, which form an OSF structure ("offset strip fin").

Die Versteifungseinrichtungen 114 des Plattenelements 120 erstrecken sich ebenfalls in einer senkrecht zur Zeichenebene anliegenden Stapelachse 24 gesehen von einer bodenseitigen Begrenzung 52, 64 des Strömungskanals 48, 60 bis hin zu einer deckenseitigen Begrenzung.The stiffening devices 114 of the plate element 120 also extend in a direction perpendicular to the plane stack axis 24 seen from a bottom-side boundary 52 . 64 of the flow channel 48 . 60 to a ceiling-side boundary.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Generators 8 dargestellt. Der Generator 8 umfasst ebenfalls einen Stapel 22, der aus einer Mehrzahl von entlang einer Stapelachse 24 gesehen einander abwechselnd angeordneten Wärmequellen 12, 13, 14 und Wärmesenken 16, 17, 18, 20 gebildet ist. Zwischen den Wärmequellen 12, 13, 14 und den Wärmesenken 16, 17, 18, 20 sind jeweils Schichten mit elektrischen Module 70 angeordnet.In 4 is another embodiment of a thermoelectric generator 8th shown. The generator 8th also includes a stack 22 that is made up of a plurality of along a stacking axis 24 seen alternately arranged heat sources 12 . 13 . 14 and heat sinks 16 . 17 . 18 . 20 is formed. Between the heat sources 12 . 13 . 14 and the heat sinks 16 . 17 . 18 . 20 are each layers with electrical modules 70 arranged.

Der Generator 8 weist einen zu dem vorstehend unter Bezugnahme insbesondere auf 1 beschriebenen Generator 10 vergleichbaren Aufbau auf. Insofern wird auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.The generator 8th in particular, with reference to the above 1 described generator 10 comparable structure. In this respect, reference is made to the above description.

Der in 4 dargestellte Generator 8 weist einen Fluidverteiler 122 auf. Während des Betriebs des Generators 8 wird ein wärmeabgebendes Fluid in den Fluidverteiler 122 eingeleitet und von dort aus jeweils einem Strömungskanal einer Wärmequelle 12, 13, 14 zugeführt.The in 4 illustrated generator 8th has a fluid distributor 122 on. During operation of the generator 8th is a heat-emitting fluid in the fluid manifold 122 introduced and from there in each case a flow channel of a heat source 12 . 13 . 14 fed.

Der Generator 8 weist eine Mehrzahl von entlang der Generatorachse 34 gesehen hintereinander angeordneten Verbindungseinrichtungen 76 auf. Diese umfassen jeweils ein umfangsseitig geschlossenes Umreifungselement 78. Die Umreifungselemente 78 sind insbesondere bandförmig.The generator 8th has a plurality of along the generator axis 34 seen consecutively arranged connecting devices 76 on. These each include a circumferentially closed strapping 78 , The strapping elements 78 are in particular band-shaped.

Die Umreifungselemente 78 weisen jeweils benachbart zu Stapelseiten 30, 32 angeordnete Elementabschnitte 84 auf. An diese schließen sich auf einer Stapelunterseite Elementabschnitte 82 und auf einer Stapeloberseite Elementabschnitte 80 an.The strapping elements 78 each adjacent to stack pages 30 . 32 arranged element sections 84 on. At this close to a stack bottom element sections 82 and on a stack top element sections 80 at.

Die Elementabschnitte 80 weisen sich überlappende endseitige Bandabschnitte 124, 126 auf. Diese Bandabschnitte sind vorzugsweise miteinander verschweißt.The element sections 80 have overlapping end band sections 124 . 126 on. These band sections are preferably welded together.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines dort mit dem Bezugszeichen 128 bezeichneten Federelements dargestellt. Dieses Federelement kann beispielsweise bei einem thermoelektrischen Generator 10 (siehe 1) anstelle des bereits beschriebenen Federelements 106 verwendet werden und zwischen einem Stapel 22 und mindestens einem Umreifungselement 78 angeordnet werden.In 5 is a further embodiment of a there by the reference numeral 128 designated spring element shown. This spring element can, for example, in a thermoelectric generator 10 (please refer 1 ) instead of the previously described spring element 106 be used and between a stack 22 and at least one strapping element 78 to be ordered.

Das Federelement 128 weist eine bei Montage an einem Stapel 22 eines thermoelektrischen Generators 10 nach außen weisende Außenfläche 108 sowie eine in Richtung auf den Stapel 22 weisende Innenfläche 110 auf. Die Flächen 108 und 110 verlaufen vorzugsweise zumindest annähernd parallel zueinander.The spring element 128 has a when mounted on a stack 22 a thermoelectric generator 10 outward-facing outer surface 108 as well as one towards the stack 22 facing inner surface 110 on. The surfaces 108 and 110 preferably run at least approximately parallel to each other.

Das Federelement 128 weist einen ersten Abschnitt 130 auf. Ferner weist das Federelement 128 mindestens einen weiteren, sich an den ersten Abschnitt anschließenden Abschnitt 132 auf. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zentral angeordneter Abschnitt 130 vorgesehen, an den sich zwei außen angeordnete Abschnitte 132 anschließen.The spring element 128 has a first section 130 on. Furthermore, the spring element 128 at least one further section following the first section 132 on. In the embodiment shown in the drawing is a centrally disposed section 130 provided at the two outer sections arranged 132 connect.

Bei Montage des Federelements 128 an einem Stapel 22 liegt die Innenfläche 110 in dem Abschnitt 130 flächig an der Außenseite des Stapels 22 an. Hierdurch wird eine besonders einfache Montage des Federelements 128 erreicht. In den Abschnitten 132 des Federelements 128 ist die Innenfläche 110 zu der Außenseite des Stapels 22 beabstandet.When mounting the spring element 128 at a pile 22 lies the inner surface 110 in the section 130 flat on the outside of the stack 22 at. This results in a particularly simple assembly of the spring element 128 reached. In the sections 132 of the spring element 128 is the inner surface 110 to the outside of the stack 22 spaced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

GB 2411766A [0004]

Claims

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) comprising at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ), at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ), at least one thermoelectric module ( 70 ) and at least one connection device ( 76 ) for connecting the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ), the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) and the at least one thermoelectric module ( 70 ), wherein the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) and the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) parallel to one another and along a stacking axis ( 24 ) are alternately arranged and together a stack ( 22 ), each between a heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) and a heat source ( 12 . 13 . 14 ) at least one thermoelectric module ( 70 ), characterized in that the connecting device ( 76 ) at least one strapping element under tension (US Pat. 78 ) comprising the stack ( 22 ) encloses at least in sections and one to the stack axis ( 24 ) at least approximately parallel pressure force on the stack ( 22 ) exercises.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 1, characterized by a plurality of heat sources ( 12 . 13 . 14 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 1 or 2, characterized by a plurality of heat sinks ( 16 . 17 . 18 . 20 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized by two mutually opposite outer sides ( 26 . 28 ) of the generator ( 8th . 10 ) arranged heat sinks ( 16 . 17 . 18 . 20 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized by two mutually opposite outer sides ( 26 . 28 ) of the generator ( 8th . 10 ) arranged heat sources ( 12 . 13 . 14 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) at least one flow channel ( 48 . 50 ) to flow through with a heat-emitting fluid.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) at least one flow channel ( 58 . 60 . 62 ) to flow through with a heat-absorbing fluid.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one flow channel ( 48 . 50 . 58 . 60 . 62 ) is rectangular in cross-section or approximated to a rectangular shape.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) and / or the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) at least one stiffening device ( 114 ), which in the at least one flow channel ( 48 . 50 . 58 . 60 . 62 ) and in one to the stack axis ( 24 ) parallel direction between opposing boundaries ( 52 . 54 ; 64 . 66 ) of the flow channel ( 48 . 50 . 58 . 60 . 62 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 9, characterized in that the at least one stiffening device ( 114 ) in the form of a rib ( 116 ) is trained.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is band-shaped.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is rectangular or approximately rectangular in a transverse to the direction of the tensile stress material cross section.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is circular or oval in a transverse to the direction of the tensile stress material cross section.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) has a height-width ratio of 1 to 5 or a smaller height-to-width ratio in a transverse to the direction of the tensile material cross-section material.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is made of a resilient material.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is made of a metal.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is made of a spring steel.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) is circumferentially closed.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) at least two mutually at least approximately vertically extending element sections ( 80 . 84 ; 82 . 86 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strapping element ( 78 ) at least one transverse to the stack axis ( 24 ) extending first element section ( 80 . 82 ) and at least one at least approximately parallel to the stack axis ( 24 ) extending second element section ( 84 . 86 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one tensioning device ( 88 ) for acting on the at least one strapping element ( 78 ) with a tensile stress.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 21, characterized in that by means of the at least one tensioning device ( 88 ) the relative position of two element sections ( 84 . 86 ) of the at least one strapping element ( 78 ) or different strapping elements is adjustable.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 21 or 22, characterized in that by means of the at least one tensioning device ( 88 ) the two element sections ( 84 . 86 ) of the at least one strapping element ( 78 ) or different strapping elements are interconnected.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 21 to 23, characterized in that the at least one tensioning device ( 88 ) adjacent to one to the stack axis ( 24 ) parallel stacking side ( 30 . 32 ) of the stack ( 22 ) is arranged.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 21 to 24, characterized in that the connecting device ( 76 ) at least two tensioning devices ( 88 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 25, characterized in that the at least two tensioning devices ( 88 ) on opposite, to the stacking axis ( 24 ) parallel stack pages ( 30 . 32 ) of the stack ( 22 ) are arranged.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 21 to 26, characterized in that by means of the at least one tensioning device ( 88 ) a tensile force can be generated which is at least approximately parallel to the stack axis ( 24 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 21 to 27, characterized in that the tensioning device ( 88 ) at least one at least approximately parallel to the stack axis ( 24 ) extending tension member ( 90 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 28, characterized in that the tension member ( 90 ) is formed in the form of a screw.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 28 or 29, characterized in that the tension member ( 90 ) is designed in the form of an expansion screw.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 28 to 30, characterized in that the tensioning device ( 88 ) at least one intermediate element ( 92 . 94 ) for connecting the tension member ( 90 ) with an element section ( 84 . 86 ) of the at least one strapping element ( 78 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 31, characterized in that the intermediate element ( 92 . 94 ) is formed in the form of a bolt.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to any one of claims 21 to 32, characterized in that the at least one tensioning device ( 88 ) is made of a spring steel.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting device ( 76 ) at least one compensating device ( 104 ) to compensate thermally induced dimensional changes of the stack ( 22 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 34, characterized in that the at least one compensation device ( 104 ) at least one spring element ( 106 . 128 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) to Claim 35, characterized in that the at least one spring element ( 106 . 128 ) between an element section ( 80 . 82 ) of the at least one strapping element ( 78 ) on the one hand and between a heat source ( 12 . 13 . 14 ) or a heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) is arranged on the other hand.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 35 or 36, characterized in that the at least one spring element ( 106 ) a the strapping element ( 78 ) facing concavely curved outer surface ( 108 ) having.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 35 to 37, characterized in that the at least one spring element ( 106 ) one of the heat source ( 12 . 13 . 14 ) or the heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) facing convexly curved inner surface ( 110 ) having.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 35 to 38, characterized in that the at least one spring element along one to the stack axis ( 24 ) parallel direction with at least one thermoelectric module ( 70 ) is arranged in alignment.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 35 to 39, characterized in that by means of the at least one spring element ( 106 ) parallel to the pressure force, oppositely directed spring force can be generated.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 40, characterized in that the spring force and the pressure force are coaxial with each other.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of claims 34 to 41, characterized in that the at least one compensation device ( 104 ) comprises a deformable pressure accumulator with a gaseous or liquid medium.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of connecting devices ( 76 ).

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 43, characterized in that the means of a plurality of connecting means ( 76 ) on a stack ( 22 ) applied compressive forces are at least approximately identical.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to claim 43 or 44, characterized in that the means of a plurality of connecting means ( 76 ) on a stack ( 22 ) applied pressure forces are different.

Thermoelectric generator ( 8th . 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the generator ( 8th . 10 ) a plurality of stacks ( 22 ).

Thermoelectric generator ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) is formed by an exhaust system of a discontinuous combustion device.

Thermoelectric generator ( 8th ) according to one of claims 1 to 47, characterized in that the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) is formed by an exhaust system of a continuously operating combustion device.

Method for producing a thermoelectric generator ( 10 ) comprising at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ), at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ), at least one thermoelectric module ( 70 ) and at least one connection device ( 76 ) for connecting the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ), the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) and the at least one thermoelectric module ( 70 ), wherein the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) and the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) parallel to one another and along a stacking axis ( 24 ) are alternately arranged to form a stack ( 22 ), each between a heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) and a heat source ( 12 . 13 . 14 ) at least one thermoelectric module ( 70 ), characterized in that the stack ( 22 ) by means of an external auxiliary device at least approximately parallel to the stacking axis ( 24 ) is subjected to acting clamping force, that during the action of the clamping force a strapping element ( 78 ) is placed in a position in which it is the stack ( 22 ) encloses at least in sections that subsequently the strapping element ( 78 ) is subjected to a tensile stress and that after the loading of the strapping element ( 78 ) With the tensile stress generated by the auxiliary device clamping force is canceled.

Method for producing a thermoelectric generator ( 8th ) comprising at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ), at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ), at least one thermoelectric module ( 70 ) and at least one connection device ( 76 ) for connecting the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ), the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) and the at least one thermoelectric module ( 70 ), wherein the at least one heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) and the at least one heat source ( 12 . 13 . 14 ) parallel to one another and along a stacking axis ( 24 ) seen alternately arranged to form a stack ( 22 ), each between a heat sink ( 16 . 17 . 18 . 20 ) and a heat source ( 12 . 13 . 14 ) at least one thermoelectric module ( 70 ) is arranged, characterized in that a circumferentially closed strapping element ( 78 ) and / or the stack ( 22 ) are heated and / or cooled so that the strapping element ( 78 ) a higher temperature than the stack ( 22 ), that the strapping element ( 78 ) is placed in a position in which it is the stack ( 22 ) encloses at least in sections, and that subsequently the temperatures of the strapping element ( 78 ) and the stack ( 22 ) are aligned with each other.