DE102015102989A1 - Thermoelectric generator device - Google Patents
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract
Es wird eine thermoelektrische Generatorvorrichtung bereitgestellt, umfassend ein Kapselgehäuse (12) mit einem Eingangsanschluss (22) für Heißmedium und einem Ausgangsanschluss (24) für Heißmedium, eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen (40), welche in dem Kapselgehäuse (12) angeordnet sind, eine Heißwärmeübertragereinrichtung (34) mit einer Mehrzahl von Heißwärmeübertragern (34), welche in dem Gehäuse (12) angeordnet ist und in fluidwirksamer Verbindung mit dem Eingangsanschluss (22) und dem Ausgangsanschluss (24) steht, und eine Kaltwärmeübertragungseinrichtung (36) mit einer Mehrzahl von in dem Gehäuse (12) angeordneten Kaltwärmeübertragern (38), wobei ein thermoelektrisches Modul (40) zwischen einem Heißwärmeübertrager (34) und einem Kaltwärmeübertrager (38) positioniert ist, und wobei die Kaltwärmeübertragungseinrichtung (36) ein erstes Verteilergehäuse (82) und ein zweites Verteilergehäuse (86) zur Verteilung von Kaltmedium auf die Kaltwärmeübertrager (38) aufweist, wobei das erste Verteilergehäuse (82) und/oder das zweite Verteilergehäuse (86) an einer Außenseite des Kapselgehäuses (12) positioniert sind und eine Bodenwandung des ersten Verteilergehäuses (82) und/oder des zweiten Verteilergehäuses (86) durch eine Wandung (102) des Kapselgehäuses (12) gebildet ist.There is provided a thermoelectric generator apparatus comprising a capsule housing (12) having a hot medium input port (22) and a hot medium output port (24), a plurality of thermoelectric modules (40) disposed in the capsule housing (12) Hot-heat transfer device (34) having a plurality of hot-heat exchangers (34) disposed in the housing (12) and in fluid communication with the input port (22) and the output port (24), and a plurality of heat transfer devices (36) in the housing (12) arranged Kaltwärmeübertragern (38), wherein a thermoelectric module (40) between a hot heat exchanger (34) and a cold heat exchanger (38) is positioned, and wherein the cold heat transfer device (36) a first distributor housing (82) and a second Distributor housing (86) for distributing cold medium to the Kaltwärmeüber carrier (38), wherein the first distributor housing (82) and / or the second distributor housing (86) are positioned on an outer side of the capsule housing (12) and a bottom wall of the first distributor housing (82) and / or the second distributor housing (86) is formed by a wall (102) of the capsule housing (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Generatorvorrichtung, umfassend ein Kapselgehäuse mit einem Eingangsanschluss für Heißmedium und einem Ausgangsanschluss für Heißmedium, eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen, welche in dem Kapselgehäuse angeordnet sind, eine Heißwärmeübertragungseinrichtung mit einer Mehrzahl von Heißwärmeübertragern, welche in dem Kapselgehäuse angeordnet ist und in fluidwirksamer Verbindung mit dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss stehen, und eine Kaltwärmeübertragungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in dem Gehäuse angeordneten Kaltwärmeübertragern, wobei ein thermoelektrisches Modul zwischen einem Heißwärmeübertrager und einem Kaltwärmeübertrager positioniert ist, und wobei die Kaltwärmeübertragungseinrichtung ein erstes Verteilergehäuse und ein zweites Verteilergehäuse zur Verteilung von Kaltmedium auf die Kaltwärmeübertrager aufweist. The invention relates to a thermoelectric generator apparatus comprising a capsule housing having a hot medium input port and a hot medium output port, a plurality of thermoelectric modules disposed in the capsule casing, a hot heat transfer device having a plurality of heat exchangers disposed in the capsule casing, and fluidly effective connection with the input port and the output port, and a cold heat transfer device having a plurality of arranged in the housing cold heat exchangers, wherein a thermoelectric module between a hot heat exchanger and a cold heat exchanger is positioned, and wherein the cold heat transfer device, a first distributor housing and a second distributor housing for distribution Has cold medium on the cold heat exchanger.
In der
Aus der
In der nicht vorveröffentlichten
Es ist ein thermoelektrischer Generator mit einem Kreuzstromwärmetauscher bekannt (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermoelektrische Generatorvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine effektive Kühlung aufweist. The invention has for its object to provide a thermoelectric generator device of the type mentioned, which has an effective cooling.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten thermoelektrischen Generatorvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Verteilergehäuse und/oder das zweite Verteilergehäuse an einer Außenseite des Kapselgehäuses positioniert sind und eine Bodenwandung des ersten Verteilergehäuses und/oder des zweiten Verteilergehäuses durch eine Wandung des Kapselgehäuses gebildet ist. This object is achieved in the above-mentioned thermoelectric generator device according to the invention that the first distributor housing and / or the second distributor housing are positioned on an outer side of the capsule housing and a bottom wall of the first distributor housing and / or the second distributor housing is formed by a wall of the capsule housing.
Es lässt sich dadurch effektiv Kaltmedium durch die Kaltwärmeübertragungseinrichtung führen. It can thereby effectively cold medium through the cold heat transfer device lead.
Kaltmediumleitungen können auf einfache Weise an das erste Verteilergehäuse und/oder das zweite Verteilergehäuse angeschlossen werden. Insbesondere sind Standardanschlüsse verwendbar. Cold medium lines can be connected in a simple manner to the first distributor housing and / or the second distributor housing. In particular, standard connections are usable.
Das erste Verteilergehäuse und das zweite Verteilergehäuse lassen sich aus Kunststoff herstellen. Es lässt sich eine Verteilerkavität integrieren. The first distributor housing and the second distributor housing can be made of plastic. It can integrate a Verteilerkavität.
Durch das erste Verteilergehäuse und das zweite Verteilergehäuse wird ein größeres Volumen für eine Einkopplung von Kaltmedium in die Kaltwärmeübertrager, welche innerhalb des Kapselgehäuses positioniert sind, bereitgestellt. Dadurch lässt sich die Geschwindigkeit des Kaltmediums in einem Einkopplungsbereich, Auskopplungsbereich und Umlenkungsbereich reduzieren und ein Druckverlust minimieren. Through the first distributor housing and the second distributor housing, a larger volume for a coupling of cold medium in the cold heat exchanger, which are positioned within the capsule housing, provided. As a result, the speed of the cold medium in a coupling region, coupling-out region and deflection region can be reduced and a pressure loss minimized.
Es lässt sich auf einfache Weise Kaltmedium über die gesamte Breite in die Kaltwärmeübertrager einkoppeln. Dadurch lässt sich eine gleichmäßige Durchflutung erreichen und es entstehen keine Temperaturunterschiede durch Totbereiche der Strömung. It can be coupled in a simple way cold medium over the entire width in the cold heat exchanger. As a result, a uniform flow can be achieved and there are no temperature differences due to dead zones of the flow.
Ein Druckverlust lässt sich minimieren. A pressure loss can be minimized.
Die eingangs genannten Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem ersten Verteilergehäuse und/oder in dem zweiten Verteilergehäuse eine elektrische Schaltungseinrichtung angeordnet ist, welche insbesondere so angeordnet ist, dass sie durch einen Kaltmediumstrom durch das erste Verteilergehäuse und/oder das zweite Verteilergehäuse kühlbar ist. The aforementioned object is further achieved according to the invention in that an electrical circuit device is arranged in the first distributor housing and / or in the second distributor housing, which is arranged in particular such that it can be cooled by a cold medium flow through the first distributor housing and / or the second distributor housing is.
Thermoelektrische Module stellen elektrische Energie mit relativ kleiner Spannung und relativ hoher Stromstärke bereit. Die Leitung von elektrischer Energie mit hohen Stromstärken führt zu hohen Leitungsverlusten. Außerdem sind Steckeranschlüsse für hohe Stromstärken aufwendig auszuführen. Thermoelectric modules provide relatively low voltage and relatively high current electrical energy. The conduction of electrical energy with high currents leads to high line losses. In addition, plug connections for high currents are expensive to perform.
Erfindungsgemäß ist in dem ersten Verteilergehäuse und/oder dem zweiten Verteilergehäuse eine elektrische Schaltungseinrichtung angeordnet. Diese umfasst insbesondere einen DC/DC-Wandler. Dieser stellt elektrische Energie einer geeigneten Spannung (wie beispielsweise 12 V) mit geringerer Stromstärke bereit. According to the invention, an electrical circuit device is arranged in the first distributor housing and / or the second distributor housing. This includes in particular a DC / DC converter. This provides electrical energy of a suitable voltage (such as 12V) with lower amperage.
Die elektrische Schaltungseinrichtung ist in unmittelbarer Nähe des Kapselgehäuses angeordnet. Es lassen sich dadurch elektrische Leitungsverluste gering halten. The electrical circuit device is in the immediate vicinity of the capsule housing arranged. It can thereby keep electrical line losses low.
Weiterhin kann der Kaltmediumstrom direkt genutzt werden, um die elektrische Schaltungseinrichtung und insbesondere deren Leistungsbauteile zu kühlen. Furthermore, the cold medium flow can be used directly to cool the electrical circuit device and in particular their power components.
Günstigerweise umfasst die elektrische Schaltungseinrichtung mindestens eine der folgenden Komponenten: einen DC/DC-Wandler, einen Power-Point-Tracker, eine Verbindungseinrichtung zu einem Steckeranschluss. Der DC/DC-Wandler dient zur Wandlung der elektrischen Energie auf eine höhere Spannung und eine geringere Stromstärke. Der Power-Point-Tracker sorgt dafür, dass diese Wandlung leistungsoptimiert wird. Die Verbindungseinrichtung für einen Steckeranschluss stellt innerhalb des ersten Verteilergehäuses und/oder zweiten Verteilergehäuses die elektrische Verbindung zu einem Steckeranschluss bereit, über den von außen die elektrische Energie abgreifbar ist. Conveniently, the electrical circuit device comprises at least one of the following components: a DC / DC converter, a power point tracker, a connection device to a plug connection. The DC / DC converter is used to convert the electrical energy to a higher voltage and lower amperage. The Power Point Tracker ensures that this conversion is optimized for performance. The connection device for a plug connection provides within the first distributor housing and / or second distributor housing the electrical connection to a plug connection via which the electrical energy can be tapped off from outside.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn an dem ersten Verteilergehäuse und/oder dem zweiten Verteilergehäuse ein Steckeranschluss angeordnet ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die bereitgestellte elektrische Energie abgreifen. It is particularly advantageous if a plug connection is arranged on the first distributor housing and / or the second distributor housing. As a result, the supplied electrical energy can be tapped in a simple manner.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Verteilergehäuse und/oder das zweite Verteilergehäuse als Box ausgebildet sind, welche an einer Außenseite des Kapselgehäuses montiert ist und insbesondere an dem Kapselgehäuse durch Verklebung (mit diesem) fixiert ist. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise eine Kaltwärmeübertragungseinrichtung in Kreuzbauweise realisieren. Es werden zusätzliche Verteilungsräume und Sammelräume bereitgestellt. Es lässt sich eine integrierte Bauweise für die thermoelektrische Generatorvorrichtung erreichen. It is particularly advantageous if the first distributor housing and / or the second distributor housing are formed as a box, which is mounted on an outer side of the capsule housing and in particular fixed to the capsule housing by gluing (with this). It can thereby be realized in a simple way a cold heat transfer device in cross construction. Additional distribution rooms and collection rooms are provided. An integrated construction for the thermoelectric generator device can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bilden das erste Verteilergehäuse und/oder das zweite Verteilergehäuse eine mechanische Verstärkungsstruktur für das Kapselgehäuse und weisen insbesondere selber eine mechanische Verstärkungsstruktur auf. Bei entsprechender Ausbildung des ersten Verteilergehäuses und/oder des zweiten Verteilergehäuses lässt sich das Kapselgehäuse selber versteifen. Durch eine zusätzliche Versteifung des ersten Verstärkungsgehäuses und/oder des zweiten Verstärkungsgehäuses lässt sich die mechanische Steifigkeit des Kapselgehäuses erhöhen. In an advantageous embodiment, the first distributor housing and / or the second distributor housing form a mechanical reinforcing structure for the capsule housing and in particular themselves have a mechanical reinforcing structure. With appropriate design of the first distributor housing and / or the second distributor housing, the capsule housing can stiffen itself. By an additional stiffening of the first reinforcing housing and / or the second reinforcing housing, the mechanical rigidity of the capsule housing can be increased.
Günstig ist es, wenn die Kaltwärmeübertragungseinrichtung einen Eingangsanschluss für Kaltmedium und einen Ausgangsanschluss für Kaltmedium aufweist, wobei der Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss an dem ersten Verteilergehäuse angeordnet sind oder der Eingangsanschluss an dem ersten Verteilergehäuse und der Ausgangsanschluss an dem zweiten Verteilergehäuse angeordnet sind. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise Kaltmedium einkoppeln und auskoppeln. Insbesondere ist über Standardanschlüsse eine Ankopplung möglich. Es lässt sich Kaltmedium direkt in Strömungsumlenkbereiche einleiten mit entsprechend großem Volumen. It is advantageous if the cold heat transfer device has a cold medium inlet connection and a cold medium outlet connection, wherein the inlet connection and the outlet connection are arranged on the first distributor housing or the inlet connection on the first distributor housing and the outlet connection on the second distributor housing are arranged. It can thereby be coupled in a simple way cold medium and decouple. In particular, a connection is possible via standard connections. It can be cold medium directly into Strömungsumlenkbereiche initiate with a correspondingly large volume.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kaltmediumübertrager so angeordnet und ausgebildet sind, dass eine Hauptströmungsrichtung an Kaltmedium quer zu einer Hauptströmungsrichtung eines Heißmediums bezogen auf eine Strömung an den thermoelektrischen Modulen orientiert ist. Dadurch ergibt sich eine optimierte Wärmeübertragung und dadurch wiederum ein guter Wirkungsgrad für die thermoelektrische Energiegewinnung. Der Bezug auf die Strömung an thermoelektrischen Modulen bezieht sich dabei auf die Erzeugung des Wärmestroms über die thermoelektrischen Module, welcher zur Erzeugung eines elektrischen Stroms führt. It is particularly advantageous if the cold medium transformers are arranged and configured such that a main flow direction of cold medium is oriented transversely to a main flow direction of a hot medium relative to a flow on the thermoelectric modules. This results in an optimized heat transfer and, in turn, a good efficiency for the thermoelectric energy production. The reference to the flow of thermoelectric modules refers to the generation of the heat flow through the thermoelectric modules, which leads to the generation of an electric current.
Bei einer Ausführungsform weist das Kapselgehäuse ein erste Seite auf, an welcher der Eingangsanschluss angeordnet ist, weist eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite auf, an welcher der Ausgangsanschluss angeordnet ist, und weist eine erste Querseite und eine zu der ersten Querseite beabstandete zweite Querseite auf, welche jeweils mit der ersten Seite und der zweiten Seite verbunden sind, und das erste Verteilergehäuse ist an der ersten Querseite und das zweite Verteilergehäuse ist gegenüberliegend an der zweiten Querseite angeordnet, wobei insbesondere die erste Querseite und die zweite Querseite eine größere Länge zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite aufweist als die erste Seite und die zweite Seite bezogen auf ihre Länge zwischen der ersten Querseite und der zweiten Querseite. Dadurch lassen sich die Verteilergehäuse auf einfache Weise beispielsweise durch Aufklebung an einer Außenseite des Kapselgehäuses positionieren. Bei einer längeren Ausbildung der Querseiten bezogen auf die erste Seite und die zweite Seite lassen sich Wärmeverluste bei der Einkopplung eines Heißmediums gering halten. In one embodiment, the capsule housing has a first side, on which the input terminal is arranged, has a second side opposite the first side, on which the output terminal is arranged, and has a first transverse side and a second transverse side spaced from the first transverse side , which are respectively connected to the first side and the second side, and the first distributor housing is disposed on the first lateral side and the second distributor housing is disposed opposite to the second lateral side, wherein in particular the first transverse side and the second transverse side a greater length between the first Side and the second side than the first side and the second side relative to their length between the first transverse side and the second transverse side. As a result, the distributor housing can be positioned in a simple manner, for example by adhering to an outer side of the capsule housing. With a longer formation of the transverse sides relative to the first side and the second side, heat losses during the coupling of a hot medium can be kept low.
Es ist günstig, wenn eine Kammer, in welcher eine elektrische Schaltungseinrichtung angeordnet ist, und/oder Zwischenräume in dem Kapselgehäuse, welche nicht von Kaltmedium und Heißmedium durchströmt sind, in einer Schutzgasatmosphäre sind oder evakuiert sind. Dadurch werden thermische Leckströme minimiert und es wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt. It is favorable if a chamber in which an electrical circuit device is arranged, and / or gaps in the capsule housing, which are not flowed through by cold medium and hot medium, are in an inert gas atmosphere or evacuated. This minimizes thermal leakage and achieves high efficiency.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn Kanäle der Kaltwärmeübertragungseinrichtung innerhalb des Kapselgehäuses geometrisch und strömungswirksam zwischen dem ersten Verteilergehäuse und dem zweiten Verteilergehäuse angeordnet sind, wobei Hauptströmungsrichtungen für Kaltmedium innerhalb der Kanäle parallel oder antiparallel zueinander sind, und wenn Strömungsumlenkbereiche mit einer Hauptströmungsrichtung quer zu den Hauptströmungsrichtungen in den Kanälen in dem ersten Verteilergehäuse und dem zweiten Verteilergehäuse außerhalb des Kapselgehäuses angeordnet sind, wobei insbesondere die Kanäle innerhalb des Kapselgehäuses parallel zueinander orientiert sind. Dadurch ergibt sich eine effektive Wärmeübertragung und damit lassen sich hohe Wärmeströme für die thermoelektrischen Module erzielen. Dadurch wiederum ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad. Innerhalb des Kapselgehäuses werden Totbereiche für die Strömung an Kaltmedium (insbesondere Wasser) vermieden. Strömungsumlenkungen erfolgen in dem ersten Verteilergehäuse und dem zweiten Verteilergehäuse außerhalb des Kapselgehäuses. Dadurch werden auch thermische Leckströme und dergleichen vermieden, welche den Wirkungsgrad negativ beeinflussen können. It is particularly advantageous if channels of the cold heat transfer device within the capsule housing geometrically and fluidly effective between the first Distributed housing and the second distributor housing are arranged, wherein main flow directions for cold medium within the channels are parallel or antiparallel to each other, and when Strömungsumlenkbereiche arranged with a main flow direction transverse to the main flow directions in the channels in the first distributor housing and the second distributor housing outside the capsule housing, in particular the channels within the capsule housing are oriented parallel to each other. This results in an effective heat transfer and thus can be achieved high heat fluxes for the thermoelectric modules. This in turn results in a high efficiency. Within the capsule housing dead zones for the flow of cold medium (especially water) are avoided. Flow deflections occur in the first manifold housing and the second manifold housing outside the capsule housing. As a result, thermal leakage currents and the like are avoided, which can adversely affect the efficiency.
Bei einer Ausführungsform weist das erste Verteilergehäuse mindestens einen Verteilungsraum auf, welchem der Eingangsanschluss für Kaltmedium zugeordnet ist, und welches in fluidwirksamer Verbindung mit einem oder mehreren Kaltwärmeübertragern in dem Kapselgehäuse steht und diesem oder diesen Kaltmedium bereitstellt. Über den mindestens einen Verteilungsraum in dem ersten Verteilergehäuse wird Kanälen der Kaltwärmeübertrager Kaltmedium zur Verfügung gestellt. In one embodiment, the first manifold housing has at least one distribution space associated with the input port for cold media and which is in fluid communication with one or more cold heat exchangers in the capsule housing and provides that or that cold media. Channels of the cold heat exchangers are provided with cold medium via the at least one distribution space in the first distributor housing.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Verteilergehäuse und/oder das zweite Verteilergehäuse mindestens einen Sammelraum aufweist, welcher in fluidwirksamer Verbindung mit einem oder mehreren Kaltwärmeübertragern in dem Kapselgehäuse steht und welchem ein Ausgangsanschluss für Kaltmedium zugeordnet ist und diesem Kaltmedium bereitstellt, wobei insbesondere eine Strömungsumlenkung zwischen dem mindestens einen Sammelraum und Kanälen des Kaltwärmeübertragers in dem Kapselgehäuse vorliegt. Durch den Sammelraum lässt sich Verteilungsmedium sammeln und gegebenenfalls umlenken bzw. abführen. It can be provided that the first distributor housing and / or the second distributor housing has at least one collecting chamber, which is in fluid-effective connection with one or more cold heat exchangers in the capsule housing and which is assigned an outlet connection for cold medium and this cold medium provides, in particular a flow deflection exists between the at least one collecting space and channels of the cold heat exchanger in the capsule housing. Through the collecting space, distribution medium can be collected and possibly redirected or discharged.
Günstig ist es, wenn das erste Verteilergehäuse und das zweite Verteilergehäuse so angeordnet und ausgebildet sind, dass alle Kaltwärmeübertrager in dem Kapselgehäuse mit paralleler Hauptströmungsrichtung an Kaltmedium durchströmt sind, oder dass alle oder eine Gruppe von Kaltwärmeübertragern seriell mit Kaltmedium durchströmt sind, oder dass eine Gruppe von Kaltwärmeübertragern seriell mit Kaltmedium durchströmt ist und eine Gruppe an Kaltwärmeübertragern parallel mit Kaltmedium durchströmt ist. Es lässt sich so eine Optimierung der Strömungsverhältnisse sowohl bezüglich Strömungsgeschwindigkeit als auch Druckverlusten einstellen. Dadurch ergibt sich eine optimierte Betriebsweise. Grundsätzlich ist der thermoelektrische Wirkungsgrad desto größer, je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist, da dann die Wärmeübertragung am effektivsten ist. Zum Durchtreiben von Kaltmedium durch die Kaltwärmeübertragungseinrichtung ist grundsätzlich eine Pumpe notwendig. Höhere Druckverluste bedeuten, dass die Pumpe mit einer höheren Leistung betrieben wird. Bei einer Gesamtbetrachtung des Wirkungsgrads müssen auch die Leistungsanforderungen an die Pumpe durch diese Druckverluste berücksichtigt werden. Durch entsprechende Ausbildung lässt sich hier ein aus divergierenden Zielgrößen (thermoelektrischer Wirkungsgrad und Druckverlust) Optimierungsprozess für den Wirkungsgrad des Gesamtsystems erreichen. It is advantageous if the first distributor housing and the second distributor housing are arranged and designed such that all cold heat exchangers are flowed through in the capsule housing with parallel main flow direction of cold medium, or that all or a group of Kaltwärmeübertragern are serially flowed through with cold medium, or that a group Cold heat exchangers are flowed through in series with cold medium and a group of cold heat exchangers through which cold medium flows in parallel. It is thus possible to set an optimization of the flow conditions both with regard to flow velocity and pressure losses. This results in an optimized mode of operation. Basically, the higher the flow velocity, the greater the thermoelectric efficiency, since then the heat transfer is most effective. For driving through cold medium through the cold heat transfer device, a pump is basically necessary. Higher pressure losses mean that the pump is operated at a higher power. In an overall view of the efficiency, the power requirements of the pump must be taken into account by these pressure losses. By appropriate training can here from diverging targets (thermoelectric efficiency and pressure loss) optimization process for the efficiency of the overall system can be achieved.
Bei einer Ausführungsform ist an dem ersten Verteilergehäuse mindestens ein Verteilungsraum und mindestens ein Sammelraum angeordnet und es ist eine erste Gruppe an Kaltwärmeübertragern und eine zweite Gruppe an Kaltwärmeübertragern vorgesehen, wobei in dem zweiten Verteilergehäuse mindestens ein Strömungsumlenkbereich angeordnet ist, wobei Kaltmedium, welches die erste Gruppe durchlaufen hat, durch den Strömungsumlenkbereich an die zweite Gruppe bereitgestellt ist. In one embodiment, at least one distribution space and at least one collecting space is arranged on the first distributor housing and a first group of cold heat exchangers and a second group of cold heat exchangers is provided, wherein in the second distributor housing at least one Strömungsumlenkbereich is arranged, wherein the cold medium, which is the first group has been provided through the Strömungsumlenkbereich to the second group.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Gruppe in einer Höhenabstandsrichtung auf der ersten Gruppe angeordnet. Es ergibt sich dadurch eine kompakte Bauweise. In one embodiment, the second group is arranged in a height distance direction on the first group. This results in a compact design.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Gruppe eine erste Untergruppe und eine zweite Untergruppe, zwischen welchen die erste Gruppe angeordnet ist, wobei mindestens ein erster Strömungsumlenkbereich und ein zweiter Strömungsumlenkbereich in dem zweiten Verteilergehäuse vorgesehen sind, wobei die erste Untergruppe strömungswirksam mit dem ersten Strömungsumlenkbereich verbunden ist und die zweite Untergruppe strömungswirksam mit dem zweiten Strömungsumlenkbereich verbunden ist und die zweite Gruppe strömungswirksam mit dem ersten Strömungsumlenkbereich und dem zweiten Strömungsumlenkbereich verbunden ist. Es lässt sich dadurch eine für bestimmte Zwecke optimierte Strömungsführung erreichen. Insbesondere lässt sich innerhalb einer Untergruppe eine serielle Durchströmung erreichen, wobei bezogen auf verschiedene Untergruppen die Strömung parallel ist. In another embodiment, the second group comprises a first subgroup and a second subgroup, between which the first group is disposed, wherein at least a first flow deflection region and a second flow deflection region are provided in the second manifold housing, the first subgroup fluidly communicating with the first flow deflection region and the second subgroup is fluidly connected to the second flow diverting area and the second group is fluidly connected to the first flow diverting area and the second flow diverting area. This makes it possible to achieve optimized flow guidance for specific purposes. In particular, a serial flow can be achieved within a subgroup, with the flow being parallel with respect to different subgroups.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auf vorteilhafte Weise verwenden bei einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung, welche aufgebaut ist wie in der
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch bei einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung verwenden, wie sie in der
Auf beide Dokumente wird ausdrücklich und vollinhaltlich Bezug genommen. Both documents are expressly and fully incorporated by reference.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen: The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawings for further explanation of the invention. Show it:
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung, welches in den
An der ersten Seite
Zwischen dem Eingangsanschluss
Ein Teil an Heißmedium, welches an dem Eingangsanschluss
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Kapselgehäuse
Das Kapselgehäuse
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Länge L1 größer als die Breite L2. In one embodiment, the length L 1 is greater than the width L 2 .
Die thermoelektrische Generatorvorrichtung
Ferner umfasst die thermoelektrische Generatorvorrichtung
Ferner umfasst die thermoelektrische Generatorvorrichtung
Ein thermoelektrisches Modul
Das erste Gehäuseelement
Bei einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Gehäuseelement
Das erste Gehäuseelement
In dem Innenraum
Die Brücken
Zwischen einem Heißwärmeübertrager
Insbesondere ist zwischen einem Heißwärmeübertrager
Es kann dabei vorgesehen sein, dass thermoelektrische Module
Das erste Gehäuseelement
Das erste Gehäuseelement
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Bereiche
Bezüglich dieser Ausbildung von thermoelektrischen Modulen wird auf die
Die thermoelektrische Generatorvorrichtung
Eine Mehrzahl solcher Kombinationen
Bei einem Ausführungsbeispiel steht eine Innenseite einer entsprechenden Wandung des Kapselgehäuses
Bei einer innenliegenden Kombination
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Kapselgehäuse
Eine solche Ausbildung einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung ist in der
Die Kaltwärmeübertragungseinrichtung
Das erste Verteilergehäuse ist als Box ausgebildet, welche an einer Außenseite des Kapselgehäuses
Das erste Verteilergehäuse
Ferner ist in dem ersten Verteilergehäuse ein zweiter Kammerraum
Ein Boden des ersten Verteilergehäuses
An den Verteilungsraum
Bei einem Ausführungsbeispiel sind der Verteilungsraum
Der erste Kammerraum
In dem ersten Kammerraum
Die elektrische Schaltungseinrichtung
Die elektrische Schaltungseinrichtung
Der Steckeranschluss
Bei einem Ausführungsbeispiel sitzt der Steckeranschluss
Von den thermoelektrischen Modulen
Der erste Kammerraum
Der erste Kammerraum
Bei einem Ausführungsbeispiel liegt zwischen dem ersten Teilraum
Das zweite Verteilergehäuse
Die Wandung
Über Kanäle
Kaltmedium, welches über den Eingangsanschluss
Heißmedium, welches an dem Eingangsanschluss
Kaltmedium, welches in den Kanälen
Die Kaltwärmeübertragungseinrichtung
Auch der erste Verteilungsraum
Bei dem in
Kaltmedium, welches die Kanäle
An dem Sammelraum
In denjenigen Kanälen
Das erste Verteilergehäuse
Das erste Verteilergehäuse
In
Die elektrische Schaltungseinrichtung
Es ergibt sich ein kompakter Aufbau mit einer optimierten Kühlbarkeit. The result is a compact design with optimized cooling.
Das erste Verteilergehäuse
Durch die Verteilung und Sammlung von Kaltmedium durch das erste Verteilergehäuse
Durch eine solche optimierte Strömungsführung lassen sich auch Druckverluste innerhalb des Kapselgehäuses geringer halten. Such optimized flow guidance also makes it possible to reduce pressure losses within the capsule housing.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Zusätzlich weist das zweite Verteilergehäuse
Die elektrische Schaltungseinrichtung
Entsprechend ist an dem zweiten Verteilergehäuse
Der Kammerraum
Elektrische Leitungen führen von den thermoelektrischen Modulen
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Schaltungseinrichtungen
Ansonsten funktioniert die entsprechende Kaltwärmeübertragungseinrichtung mit dem ersten Verteilergehäuse
Der Eingangsanschluss
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in
Das erste Verteilergehäuse
Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Hauptströmungsrichtung für die Einkopplung von Kaltmedium an dem Eingangsanschluss
Der Eingangsanschluss
Es ist dem ersten Verteilergehäuse
In dem zweiten Verteilergehäuse
Der erste Sammelraum
In dem ersten Verteilergehäuse
Der Ausgangsanschluss
In den Kanälen
Kaltwärmeübertrager, welche mit dem Verteilungsraum
Es lässt sich dadurch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erreichen und dadurch ein höherer (negativer) Wärmeübertragungsgrad. Dadurch ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad für den Betrieb der thermoelektrischen Generatorvorrichtung
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung (
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird an dem einen Verteilergehäuse, nämlich dem Verteilergehäuse
Bei einem Ausführungsbeispiel (
In dem ersten Verteilergehäuse
Alle Kanäle
In dem zweiten Verteilergehäuse
In dem Sammelraum
Es erfolgt eine parallele Aufteilung von Kaltmedium auf alle Kanäle
Grundsätzlich nimmt die Temperatur des Heißmediums ausgehend von dem Eingangsanschluss
Durch eine asymmetrische Verteilung an Kaltmedium kann eine Vergleichmäßigung der Temperatur in einer Richtung zwischen der ersten Seite
Dies kann durch eine asymmetrische Strömungslenkung, wie in
Bei einer alternativen Ausführungsform wird näher zu der ersten Seite
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (
Durch die Zwischenräume
In dem zweiten Gehäuse
Zwischen dem dritten Gehäuse
Dieser Aufbau einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung ist in der
An dem Kapselgehäuse
Das erste Verteilergehäuse
Gegenüberliegend dem ersten Verteilergehäuse
Über den Verteilungsraum
Es kann dabei vorgesehen sein, dass an Stirnseiten der zweiten Gehäuse
Es werden dadurch insbesondere parasitäre Wärmeströme reduziert; Kaltmedium wird nur an denjenigen Bereichen geführt, nämlich außerhalb von Stirnseiten des zweiten Gehäuses
Bei einer Variante einer Ausführungsform (
Ein Strömungsleitelement
Es kann, wie in
Die Verteilergehäuse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Thermoelektrische Generatorvorrichtung (Erstes Ausführungsbeispiel) Thermoelectric Generator Device (First Embodiment)
- 1212
- Kapselgehäuse capsule housing
- 1414
- Erste Seite First page
- 1616
- Zweite Seite Second page
- 1818
- Erste Querseite First cross page
- 2020
- Zweite Querseite Second transverse side
- 2222
- Eingangsanschluss input port
- 2424
- Ausgangsanschluss output port
- 2626
- Innenraum inner space
- 2828
- Bypass-Kanal Bypass channel
- 3030
- Verteiler distributor
- 3232
- Heißwärmeübertragungseinrichtung Hot heat transfer device
- 3434
- Heißwärmeübertrager Hot heat exchanger
- 3636
- Kaltwärmeübertragungseinrichtung Cold heat transfer device
- 3838
- Kaltwärmeübertrager Cold heat exchanger
- 4040
- Thermoelektrisches Modul Thermoelectric module
- 4242
- Erstes Gehäuseelement First housing element
- 4444
- Zweites Gehäuseelement Second housing element
- 4646
- Erste Wand First wall
- 4848
- Zweite Wand Second wall
- 5050
- Innenraum inner space
- 5252
- n-Leiter n-conductor
- 5454
- p-Leiter p-conductors
- 5656
- Brücke bridge
- 5858
- Wärmestrom heat flow
- 6060
- Thermoelektrische Lage Thermoelectric situation
- 6262
- Bereiche areas
- 6464
- Bereiche areas
- 6666
- Schlitz slot
- 6868
- Kombination combination
- 7070
- Erster Kaltwärmeübertrager First cold heat exchanger
- 7272
- Zweiter Kaltwärmeübertrager Second cold heat exchanger
- 7474
- Erste thermoelektrische Lage First thermoelectric situation
- 7676
- Zweite thermoelektrische Lage Second thermoelectric situation
- 7878
- Heißwärmeübertrager Hot heat exchanger
- 8080
- Kombination combination
- 8282
- Erstes Verteilergehäuse First distributor housing
- 8484
- Zweites Verteilergehäuse Second distributor housing
- 8686
- Wandung wall
- 8888
- Erster Kammerraum First chamber space
- 9090
- Zweiter Kammerraum Second chamber space
- 9292
- Erster Teilraum (Verteilungsraum) First subspace (distribution space)
- 9494
- Zweiter Teilraum (Sammelraum) Second subspace (collection space)
- 9696
- Eingangsanschluss input port
- 9898
- Ausgangsanschluss output port
- 100100
- Wandung wall
- 102102
- Wandungsbereich wall region
- 104104
- Elektrische Schaltungseinrichtung Electrical circuit device
- 106106
- Wandler converter
- 108108
- Power-Point-Tracker Power Point Tracker
- 110110
- Verbindungseinrichtung connecting device
- 112112
- Steckeranschluss connector
- 114114
- Wandungsbereich wall region
- 116116
- Elektrische Leitung Electrical line
- 118118
- Durchgangsanschluss Pass-through port
- 120120
- Wandung wall
- 122122
- Innenraum inner space
- 124124
- Strömungsumlenkbereich Strömungsumlenkbereich
- 126126
- Kanal channel
- 126'126 '
- Kanal channel
- 128128
- Hauptströmungsrichtung Main flow direction
- 129129
- Heißmedium hot medium
- 130130
- Kaltmedium cold medium
- 130'130 '
- Kaltmedium cold medium
- 132132
- Verstärkungsstruktur reinforcing structure
- 134134
- Zweites Verteilergehäuse Second distributor housing
- 136136
- Kammerraum chamber space
- 138138
- Elektrische Schaltungseinrichtung Electrical circuit device
- 140140
- Steckeranschluss connector
- 142142
- Wandung wall
- 144144
- Erstes Verteilergehäuse First distributor housing
- 146146
- Eingangsanschluss input port
- 148148
- Ausgangsanschluss output port
- 150150
- Verteilungsraum distribution space
- 152152
- Zweites Verteilergehäuse Second distributor housing
- 154154
- Kammerraum chamber space
- 155155
- Höhenabstandsrichtung Height distance direction
- 156156
- Erster Sammelraum First collection room
- 158158
- Zweiter Sammelraum Second collection room
- 160160
- Sammelraum plenum
- 162162
- Thermoelektrische Generatorvorrichtung Thermoelectric generator device
- 164164
- Erstes Verteilergehäuse First distributor housing
- 166166
- Zweites Verteilergehäuse Second distributor housing
- 168168
- Eingangsanschluss input port
- 170170
- Ausgangsanschluss output port
- 172a172a
- Kammerraum chamber space
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- Kammerraum chamber space
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- Steckeranschluss connector
- 174b174b
- Steckeranschluss connector
- 176176
- Verteilungsraum distribution space
- 178178
- Sammelraum plenum
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- Kapselgehäuse capsule housing
- 182182
- Zweites Gehäuse Second housing
- 184184
- Zwischenräume interspaces
- 186186
- Kaltwärmeübertrager Cold heat exchanger
- 188188
- Drittes Gehäuse Third housing
- 190 190
- Thermoelektrische Lage Thermoelectric situation
- 192192
- Erstes Verteilergehäuse First distributor housing
- 194194
- Eingangsanschluss input port
- 196196
- Verteilungsraum distribution space
- 198198
- Zweites Verteilergehäuse Second distributor housing
- 200200
- Sammelraum plenum
- 202202
- Ausgangsanschluss output port
- 204204
- Element element
- 206206
- Strömungsleitelement flow guide
- 206'206 '
- Strömungsleitelement flow guide
- 208208
- Bereich Area
- 250250
- Strömungsasymmetrie flow asymmetry
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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