DE102018004928B4 - Thermoelectric module and heat exchanger unit with at least one such thermoelectric module - Google Patents
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Abstract
Thermoelektrisches Modul (1) mit zumindest einem Rahmenelement (2) und zumindest einem thermoelektrischen Element (3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Folienelement (6) zum Abdichten zumindest des zumindest einen thermoelektrischen Elements (3) vorgesehen und außenseitg an dem zumindest einen Rahmenelement (2) und dem zumindest einen thermoelektrischen Element (3) angeordnet ist und/oder diese in sich aufnimmt, wobei das zumindest eine thermoelektrische Element (3) mit elektrischen Kontaktleitern (30,31) versehen und das zumindest eine Rahmenelement (2) zumindest teilweise elektrisch leitfähig (21,22,27,28,122,123) ausgebildet ist zum Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter (30,31) des zumindest einen thermoelektrischen Elements (3).Thermoelectric module (1) with at least one frame element (2) and at least one thermoelectric element (3), characterized in that at least one film element (6) is provided for sealing at least one thermoelectric element (3) and on the outside on the at least one frame element (2) and the at least one thermoelectric element (3) is arranged and / or accommodates them, the at least one thermoelectric element (3) being provided with electrical contact conductors (30, 31) and the at least one frame element (2) at least partially is electrically conductive (21, 22, 27, 28, 122, 123) for contacting the electrical contact conductors (30, 31) of the at least one thermoelectric element (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Modul mit zumindest einem Rahmenelement und zumindest einem thermoelektrischen Element sowie eine Wärmetauschereinheit, umfassend zumindest ein solches thermoelektrisches Modul, zumindest einen Anschluss zum Zuführen von Wärmetauschermedium zu dem zumindest einen thermoelektrischen Modul und zumindest einen Anschluss zum Abführen von Wärmetauschermedium von dem zumindest einen thermoelektrischen Modul zu oder von zumindest einer Wärmesenke und/oder zumindest einer Wärmequelle.The invention relates to a thermoelectric module with at least one frame element and at least one thermoelectric element and a heat exchanger unit, comprising at least one such thermoelectric module, at least one connection for supplying heat exchange medium to the at least one thermoelectric module and at least one connection for removing heat exchange medium from the at least one a thermoelectric module to or from at least one heat sink and / or at least one heat source.
Thermoelektrische Elemente sowie Wärmetauschereinheiten mit solchen sind im Stand der Technik bekannt. In Fahrzeugen sowie an unterschiedlichsten Stellen von Maschinen, Anlagen und Geräten werden dezentrale Lösungen zum Bereitstellen von Wärme ebenso wie zum Wärmeentzug, also zum Kühlen, benötigt. Insbesondere die Elektrifizierung von Fahrzeugen und immer umfassendere Komfortfunktionen in konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren und auch Hybridantrieben erfordern derartige Lösungen an bislang unkritischen Stellen des Fahrzeugs. Hierfür ist es bekannt, thermoelektrische Elemente zu verwenden, um den thermoelektrischen Effekt zu nutzen. Solche thermoelektrischen Elemente sind in Form von Peltier-Elementen bekannt. Bei einem elektrischen Beaufschlagen solcher thermoelektrischer Elemente, wie von Peltier-Elementen, bilden diese eine heiße Seite und eine kalte Seite, wobei diese mit einem Wechsel der Polung ebenfalls wechselt. Um ein Kühlen zu ermöglichen, wird an der Heißseite Wärme abgeführt, um einen Temperaturunterschied zur Kaltseite zu schaffen und hierdurch ein in Bezug auf die Umgebungstemperatur des thermoelektrischen Elementes niedrigeres Temperaturniveau zur Verfügung stellen zu können. Solche thermoelektrischen Elemente können beispielsweise zum Temperieren von Energiespeichern verwendet werden oder auch für Temperierfunktionen von Fahrzeugkomponenten, wie einer Klimaanlage, einem Becherhalter, einer Kühlbox, einem Kühlschrank, einer Sitzheizung, einer Fahrzeuginnenraum-Kühlung oder von dezentralen Kühlelementen. Soll mittels eines solchen Peltier-Elementes eine Kühlung eines wie auch immer gestalteten thermischen Volumens vorgenommen werden, muss auf der gegenüberliegenden Seite des Peltier-Elementes Wärme abgeführt werden, um eine gegenüber der Umgebung signifikant kühlere Seite als Kälte- oder Kaltseite auszubilden. Beispielsweise ist der Aufbau eines solchen im Stand der Technik bekannten Peltier-Elements in der
Zum Temperieren der Heißseite eines thermoelektrischen Elements ist es bekannt, einen Wärmetauscher vorzusehen. Für diesen sind unterschiedliche Ausgestaltungen bekannt, wobei nach einem Prinzip ein Kühlen mittels Luft bzw. erzwungener Konvektion vorgesehen wird, im anderen Fall ein Kühlen mittels flüssigen Mediums und eines Durchströmens des Wärmetauschers mit diesem. Im Falle des Kühlens mit Luft bzw. erzwungener Konvektion wird das Peltier-Element an eine Wärmesenke angebunden, die durch Umströmen mit Luft, beispielsweise vermittels eines sich drehenden Lüfterelements einen konstanten Luftstrom mit niedriger Umgebungstemperatur vorsieht und einen Wärmestrom von der Kaltseite zur Heißseite des Peltier-Elements ermöglicht, um die Kaltseite unter der jeweiligen Umgebungstemperatur zu halten.To temper the hot side of a thermoelectric element, it is known to provide a heat exchanger. Different configurations are known for this, cooling by means of air or forced convection being provided according to a principle, in the other case cooling by means of a liquid medium and flow through the heat exchanger therewith. In the case of cooling with air or forced convection, the Peltier element is connected to a heat sink which, by flowing around it with air, for example by means of a rotating fan element, provides a constant air flow with a low ambient temperature and a heat flow from the cold side to the hot side of the Peltier Elements allows to keep the cold side below the respective ambient temperature.
Ferner ist es bekannt, einen Flüssigkeits-Wärmetauscher mit einer Anzahl von Peltier-Elementen zu bestücken bzw. zu besetzen. Beispielsweise werden gemäß der
Als vorteilhaft erweist sich die Möglichkeit eines Direktkühlens der Peltier-Elemente durch Umströmen mit Medium, wie bei der
Die
Aus der
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein thermoelektrisches Modul mit zumindest einem Rahmenelement und zumindest einem thermoelektrischen Element sowie eine Wärmetauschereinheit mit zumindest einem solchen thermoelektrischen Modul dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend genannten Probleme vermieden werden und eine Direktkühlung des zumindest einen thermoelektrischen Elementes des thermoelektrischen Moduls vorgesehen ist und hierbei zugleich dauerhaft eine sichere Abdichtung zwischen dem zumindest einen thermoelektrischen Element bzw. dessen elektrisch leitenden Komponenten und Elektronik und einem Wärmetauschermedium, das innerhalb der Wärmetauschereinheit strömt, erzielt werden kann.The present invention is therefore based on the object of improving a thermoelectric module with at least one frame element and at least one thermoelectric element and a heat exchanger unit with at least one such thermoelectric module in such a way that the aforementioned problems are avoided and direct cooling of the at least one thermoelectric element of the thermoelectric module is provided and at the same time a permanent seal between the at least one thermoelectric element or its electrically conductive components and electronics and a heat exchanger medium that flows within the heat exchanger unit can be achieved.
Die Aufgabe wird für ein thermoelektrisches Modul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest ein Folienelement zum Abdichten zumindest des zumindest einen thermoelektrischen Elements vorgesehen und außenseitg an dem zumindest einen Rahmenelement und dem zumindest einen thermoelektrischen Element angeordnet ist und/oder diese in sich aufnimmt wobei das zumindest eine thermoelektrische Element mit elektrischen Kontaktleitern versehen und das zumindest eine Rahmenelement zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist zum Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements. Für eine Wärmetauschereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Gehäuse der Wärmetauschereinheit, in dem das zumindest eine thermoelektrische Modul aufnehmbar oder aufgenommen ist, und in dem zumindest einen Gehäuse zumindest ein Strömungsraum oder Strömungskanal zum Strömen von Wärmetauschermedium entlang zumindest einer der beiden Außenseiten des thermoelektrischen Moduls vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is achieved for a thermoelectric module according to the preamble of
Dadurch werden ein thermoelektrisches Modul sowie eine Wärmetauschereinheit mit zumindest einem solchen geschaffen, wobei das thermoelektrische Modul zumindest ein Rahmenelement und zumindest ein thermoelektrisches Element mit elektrischen Kontaktleitern zu dessen Anschluss an eine Stromversorgung aufweist. Das zumindest eine Rahmenelement ist zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet, um ein Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements auf dem/den elektrisch leitfähigen Bereich(en) des zumindest einen Rahmenelements zu ermöglichen. Das zumindest eine thermoelektrische Element wird in das zumindest eine Rahmenelement eingefügt. Die elektrischen Kontaktleiter des thermoelektrischen Elements werden auf dem/den elektrisch leitfähig ausgebildeten Bereich(en) des Rahmenelementes kontaktiert. Die elektrisch leitfähig ausgebildeten Bereiche des zumindest einen Rahmenelements werden mit dem Pluspol und dem Minuspol einer elektrischen Spannungs- oder Stromquelle verbunden, insbesondere über mit den elektrisch leitfähig ausgebildeten Bereichen des zumindest einen Rahmenelements verbundene Kontaktelemente, die aus dem Rahmenelement und dem thermoelektrischen Modul herausragen.This creates a thermoelectric module and a heat exchanger unit with at least one such, the thermoelectric module having at least one frame element and at least one thermoelectric element with electrical contact conductors for connecting it to a power supply. The at least one frame element is at least partially electrically conductive in order to enable contacting of the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element on the electrically conductive region (s) of the at least one frame element. The at least one thermoelectric element is inserted into the at least one frame element. The electrical contact conductors of the thermoelectric element are contacted on the electrically conductive region (s) of the frame element. The electrically conductive regions of the at least one frame element are connected to the positive pole and the negative pole of an electrical voltage or current source, in particular via contact elements connected to the electrically conductive regions of the at least one frame element, which protrude from the frame element and the thermoelectric module.
Um das thermoelektrische Element, insbesondere dessen elektrische Kontaktleiter, bei Anordnung des thermoelektrischen Elements in einer Wärmetauschereinheit gegenüber in zumindest einem Strömungskanal oder Strömungsraum des Gehäuses der Wärmetauschereinheit strömendem Wärmetauschermedium abzudichten, ist zumindest ein Folienelement vorgesehen. Das zumindest eine Folienelement wird das zumindest eine thermoelektrische Element und dessen elektrische Kontaktleiter ebenso wie die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildeten Bereiche des zumindest einen Rahmenelementes des thermoelektrischen Moduls in sich aufnehmend und nach außen abdichtend auf den Außenseiten des thermoelektrischen Moduls angeordnet.In order to seal the thermoelectric element, in particular its electrical contact conductor, when the thermoelectric element is arranged in a heat exchanger unit with respect to the heat exchanger medium flowing in at least one flow channel or flow space of the housing of the heat exchanger unit, at least one film element is provided. The at least one film element, the at least one thermoelectric element and its electrical contact conductor, as well as the at least partially electrically conductive regions of the at least one frame element of the thermoelectric module, are arranged in a manner that accommodates them and seals them from the outside on the outside of the thermoelectric module.
Um einen Anschluss des zumindest einen thermoelektrischen Elementes außen am thermoelektrischen Modul und hierüber einen Anschluss an eine elektrische Strom- bzw. Spannungsversorgung des zumindest einen thermoelektrischen Elements vorsehen zu können, sind vorteilhaft zumindest zwei Kontaktelemente mit dem zumindest einen Rahmenelement im Bereich von dessen elektrisch leitfähiger Ausbildung verbunden. Somit sind einerseits die elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements mit dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bereich des zumindest einen Rahmenelementes elektrisch leitend verbunden. Andererseits ist dieser zumindest eine elektrisch leitfähig ausgebildete Bereich des Rahmenelementes wiederum elektrisch leitend mit den zumindest zwei Kontaktelementen verbunden, die über den äußeren Umfang des zumindest einen Rahmenelements vorstehen und über die außen am thermoelektrischen Modul ein Anschluss an eine elektrische Energiequelle ermöglicht wird.Around a connection of the at least one thermoelectric element on the outside of the thermoelectric module and via this a connection to an electrical current or voltage supply of the at least one thermoelectric element To be able to provide, at least two contact elements are advantageously connected to the at least one frame element in the region of its electrically conductive design. Thus, on the one hand, the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element are electrically conductively connected to the at least one electrically conductive region of the at least one frame element. On the other hand, this at least one electrically conductive region of the frame element is in turn electrically conductively connected to the at least two contact elements which protrude beyond the outer circumference of the at least one frame element and via which a connection to an electrical energy source is made possible on the outside of the thermoelectric module.
Anstelle des Vorsehens eines zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildeten Rahmenelements können die elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements beispielsweise auch gebündelt und als solches Bündel entlang dem Rahmenelement zu einem Anschluss an eine elektrische Strom- bzw. Spannungsversorgung geführt werden. Insbesondere kann auch in dieser Ausführungsvariante das zumindest eine Rahmenelement mit zumindest einem Kontaktelement zum Anschließen der elektrischen Kontaktleiter versehen sein, wobei an das entsprechende Kontaktelement, insbesondere ein als Pluspol ausgebildetes Kontaktelement und ein als Minuspol ausgebildetes Kontaktelement, des Rahmenelements elektrische Leiter zum Anschluss an eine elektrische Strom- bzw. Spannungsversorgung angeschlossen werden können. Instead of providing an at least partially electrically conductive frame element, the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element can also be bundled, for example, and as such bundles can be guided along the frame element to a connection to an electrical current or voltage supply. In particular, in this embodiment variant too, the at least one frame element can be provided with at least one contact element for connecting the electrical contact conductors, electrical conductors for connection to an electrical conductor being connected to the corresponding contact element, in particular a contact element embodied as a positive pole and a contact element embodied as a negative pole Power or voltage supply can be connected.
Weiter vorteilhaft überdeckt das zumindest eine Folienelement den Kontaktierungsbereich der Kontaktelemente mit den elektrisch leitfähigen Bereichen des Rahmenelements dichtend bzw. deckt diesen dichtend ab oder überdeckt diesen. Insbesondere kann das zumindest eine Folienelement mit den Kontaktelementen verschweißt oder verklebt sein, um eine mediendichte Verbindung und somit Abdichtung dort zu schaffen. Hierdurch ist es somit möglich, ein Eindringen von Wärmetauschermedium in das Innere des thermoelektrischen Moduls zu vermeiden. Beispielsweise kann das zumindest eine Folienelement in Form einer Folientasche ausgebildet sein, die umlaufend um das thermoelektrische Modul an drei oder vier Seiten stoffschlüssig verschlossen, insbesondere verschweißt, ist, unter Vorsehen von Durchführungen für die Kontaktelemente des thermoelektrischen Moduls. Ferner kann das zumindest eine Folienelement so ausgebildet sein, dass es das zumindest eine Rahmenelement sowie das zumindest eine darin aufgenommene thermoelektrische Element an zumindest einer Seite überspannt und insbesondere an dem zumindest einen Rahmenelement stoffschlüssig befestigt ist. Beispielsweise kann ein Befestigen über Verschweißen oder Verkleben dort erfolgen. Grundsätzlich ist ein Überspannen von Rahmenelement mit dem zumindest einen darin aufgenommenen thermoelektrischen Element lediglich auf einer Seite möglich, jedoch auch auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des zumindest einen Rahmenelementes mit dem darin aufgenommenen zumindest einen thermoelektrischen Element. Ist lediglich ein Überspannen auf einer Seite des zumindest einen Rahmenelementes mit dem darin aufgenommenen zumindest einen thermoelektrischen Element vorgesehen, wird vorteilhaft ein Kontakt mit Wärmetauschermedium nur auf dieser Seite vorgesehen, wobei auf der gegenüberliegenden Seite ein Kontakt zu einer Wärmetauscherfläche vorgesehen werden kann. In diesem Falle können alle elektrischen und elektronischen Verbindungen bzw. Kontaktleiter und Kontakte von dem zumindest einen Folienelement umgeben und somit gegen strömendes Wärmetauschermedium abgedichtet werden.Furthermore, the at least one film element advantageously covers the contacting area of the contact elements with the electrically conductive areas of the frame element, covers them in a sealing manner or covers them. In particular, the at least one film element can be welded or glued to the contact elements in order to create a media-tight connection and thus seal there. This makes it possible to prevent heat exchanger medium from penetrating into the interior of the thermoelectric module. For example, the at least one film element can be designed in the form of a film pocket which is materially sealed, in particular welded, circumferentially around the thermoelectric module on three or four sides, with provision for bushings for the contact elements of the thermoelectric module. Furthermore, the at least one film element can be designed in such a way that it spans the at least one frame element and the at least one thermoelectric element accommodated therein on at least one side and, in particular, is firmly bonded to the at least one frame element. For example, it can be attached by welding or gluing. Basically, it is possible to span the frame element with the at least one thermoelectric element accommodated therein only on one side, but also on two opposite sides of the at least one frame element with the at least one thermoelectric element accommodated therein. If only one spanning is provided on one side of the at least one frame element with the at least one thermoelectric element accommodated therein, contact with the heat exchanger medium is advantageously provided only on this side, contact with a heat exchanger surface being able to be provided on the opposite side. In this case, all electrical and electronic connections or contact conductors and contacts can be surrounded by the at least one film element and thus sealed against the flowing heat exchanger medium.
Das zumindest eine Rahmenelement kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Das zumindest eine ein- oder mehrteilige Rahmenelement dient einerseits der Aufnahme und Positionierung des zumindest einen thermoelektrischen Elements, insbesondere Peltier-Elements, und zum anderen der Kontaktierung von diesem bzw. von dessen elektrischen Kontaktleitern. Dementsprechend weist das zumindest eine Rahmenelement vorteilhaft an die Abmessungen des zumindest einen thermoelektrischen Elements angepasste Öffnungen zur Aufnahme und zur axialen Fixierung desselben auf. Hierbei kann das zumindest eine thermoelektrische Element gleich hoch oder höher als das zumindest eine Rahmenelement ausgebildet sein. Insbesondere kann das zumindest eine thermoelektrische Element im 10tel-Millimeterbereich über die Höhenerstreckung des Rahmenelements vorstehen. Dabei liegt dann das zumindest eine Folienelement in jedem Falle auf dem zumindest einen thermoelektrischen Element auf, so dass ein sehr guter Wärmeübergang durch das zumindest eine Folienelement hindurch zwischen thermoelektrischem Element und dem auf der gegenüberliegenden Seite des zumindest einen Folienelements strömenden Wärmetauschermedium möglich ist. Das zumindest eine Folienelement ist vorteilhaft thermisch leitfähig ausgebildet, um einen Wärmetausch zwischen dem zumindest einen thermoelektrischen Element und dem Wärmetauschermedium zu ermöglichen.The at least one frame element can be formed in one or more parts. The at least one one-part or multi-part frame element serves on the one hand to receive and position the at least one thermoelectric element, in particular a Peltier element, and on the other hand to make contact with it or its electrical contact conductors. Accordingly, the at least one frame element advantageously has openings adapted to the dimensions of the at least one thermoelectric element for receiving and axially fixing the same. Here, the at least one thermoelectric element can be of the same height or higher than the at least one frame element. In particular, the at least one thermoelectric element in the 10th millimeter range can protrude beyond the height of the frame element. The at least one film element then lies on the at least one thermoelectric element, so that very good heat transfer through the at least one film element between the thermoelectric element and the heat exchange medium flowing on the opposite side of the at least one film element is possible. The at least one film element is advantageously designed to be thermally conductive in order to enable heat exchange between the at least one thermoelectric element and the heat exchange medium.
Das zumindest eine ein- oder mehrteilige Rahmenelement kann in unterschiedlicher Art und Weise elektrisch leitfähig in zumindest einem Teilbereich ausgebildet sein. Einerseits ist es möglich, einseitig eine Kontaktgeometrie bzw. elektrisch leitfähige Bereiche vollflächig oder teilflächig auf dem zumindest einen Rahmenelement vorzusehen, also entweder über nahezu die gesamte Fläche hinweg, unter Belassen eines Spalts zwischen dem an einen Pluspol anzuschließenden Bereich und dem an einen Minuspol anzuschließenden Bereich, oder einen Teil von dieser. Ferner ist es möglich, auf beiden Seiten des zumindest einen Rahmenelementes zumindest teilweise elektrisch leitfähige Bereiche vorzusehen. Beispielsweise kann eine Seite des zumindest einen Rahmenelementes als Pluspol und die andere Seite als Minuspol ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, das zumindest eine Rahmenelement aus zwei miteinander verbindbaren oder verbundenen Rahmenteilen mit innenliegender Kontaktierung bzw. elektrisch leitfähig ausgebildeten Bereichen auszubilden zum Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter der thermoelektrischen Elemente. Die innenliegende Kontaktierung kann einseitig, also nur an einem Halbelement vorgesehen sein oder wechselseitig, also an beiden Rahmenteilen, wobei die Rahmenteile in letzterem Falle als Gleichteile ausgebildet sein und zum Rahmenelement zusammengefügt sein können. Die Ausbildung als Gleichteile führt vorteilhaft zu einer Kostenersparnis, da die Werkzeugkosten im Vergleich zum Ausbilden von Ungleichteilen geringer sind. Um die elektrisch leitfähigen Bereiche zu bilden, kann das zumindest eine Rahmenelement zumindest teilweise elektrisch leitfähig beschichtet sein oder werden. Eine solche zumindest teilweise elektrisch leitfähige Beschichtung kann lediglich einseitig auf dem zumindest einen Rahmenelement vorgesehen sein oder beidseitig, je nach dem, welche Art des Aufbaus für das Rahmenelement sich als besonders für den jeweiligen Anwendungsfall zu bevorzugen erweist.The at least one one-part or multi-part frame element can be designed to be electrically conductive in at least one partial area in different ways. On the one hand, it is possible to provide a contact geometry or electrically conductive areas on one side over the entire surface or over part of the surface on the at least one frame element, that is to say either over almost the entire surface, leaving a gap between, or a part of, the area to be connected to a positive pole and the area to be connected to a negative pole. Furthermore, it is possible to provide at least partially electrically conductive areas on both sides of the at least one frame element. For example, one side of the at least one frame element can be designed as a positive pole and the other side as a negative pole. Furthermore, it is possible to form the at least one frame element from two interconnectable or connected frame parts with internal contacting or electrically conductive regions for contacting the electrical contact conductors of the thermoelectric elements. The internal contact can be provided on one side, that is, only on one half element, or alternately, that is, on both frame parts, the frame parts in the latter case being designed as identical parts and being able to be joined together to form the frame element. Training as identical parts advantageously leads to cost savings since the tool costs are lower in comparison to the formation of non-uniform parts. In order to form the electrically conductive regions, the at least one frame element can be at least partially coated in an electrically conductive manner. Such an at least partially electrically conductive coating can only be provided on one side on the at least one frame element or on both sides, depending on which type of structure for the frame element proves to be particularly preferred for the respective application.
Das Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements auf den elektrisch leitfähig ausgebildeten Bereichen des zumindest einen Rahmenelements kann insbesondere durch Auflöten erfolgen. Ein Verbinden der elektrisch leitfähigen Bereiche des Rahmenelements mit den Kontaktelementen kann beispielsweise durch deren Aufkleben, Einklipsen oder partielles Umspritzen erfolgen, wenn diese als Einleger beim Spritzgießen des zumindest einen Rahmenelementes mit integriert werden. Ferner ist es möglich, auch eine mediendichte Umspritzung der Kontaktelemente im zumindest einen Rahmenelement bei dessen Herstellung im Spritzgussverfahren vorzusehen. Hierdurch ist es nicht mehr erforderlich, ein mediendichtes Verbinden des zumindest einen Folienelements mit den Kontaktelementen vorzusehen, da dieses dann bereits von dem Spritzgusswerkstoff des zumindest einen Rahmenelements dicht umschlossen ist.The contacting of the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element on the electrically conductive regions of the at least one frame element can take place in particular by soldering. The electrically conductive areas of the frame element can be connected to the contact elements, for example, by gluing them on, clipping them in or partially encapsulating them, if these are also integrated as inserts during the injection molding of the at least one frame element. Furthermore, it is also possible to provide a medium-tight encapsulation of the contact elements in the at least one frame element when it is manufactured using the injection molding process. As a result, it is no longer necessary to provide a media-tight connection of the at least one film element to the contact elements, since this is then already tightly enclosed by the injection molding material of the at least one frame element.
Ferner ist es möglich, dass das zumindest eine Rahmenelement zumindest eine Nut zur Aufnahme der elektrischen Kontaktleiter aufweist. Hierdurch ist es möglich, die elektrischen Kontaktleiter zum Zuführen von Strom zu den thermoelektrischen Elementen platzsparend innerhalb des zumindest einen Rahmenelementes zu führen. Ferner können solche Nuten in dem zumindest einen Rahmenelement auch zur außenseitigen Isolierung des thermoelektrischen Moduls bzw. des darin angeordneten zumindest einen thermoelektrischen Elements aufgrund des darin vorhandenen Luftvolumens genutzt werden. Furthermore, it is possible for the at least one frame element to have at least one groove for receiving the electrical contact conductors. This makes it possible to run the electrical contact conductors for supplying current to the thermoelectric elements in a space-saving manner within the at least one frame element. Furthermore, such grooves in the at least one frame element can also be used for the outside insulation of the thermoelectric module or the at least one thermoelectric element arranged therein due to the air volume present therein.
Gerade aufgrund der Verwendung des zumindest einen Folienelementes zum Abdichten des zumindest einen thermoelektrischen Elements nach außen in Kombination mit dem zumindest einen Rahmenelement, in dem das zumindest eine thermoelektrische Element angeordnet und kontaktiert ist, ist es vorteilhaft möglich, dass die thermoelektrischen Elemente nicht nur in der Fläche, sondern auch in der Höhe gestapelt in dem zumindest einen Rahmenelement angeordnet werden/sind. Hierdurch ist ebenfalls ein besonders platzsparender Aufbau des thermoelektrischen Moduls möglich.Precisely because of the use of the at least one film element to seal the at least one thermoelectric element to the outside in combination with the at least one frame element in which the at least one thermoelectric element is arranged and contacted, it is advantageously possible for the thermoelectric elements not only in the Surface, but also stacked in height in the at least one frame element / are arranged. This also enables a particularly space-saving construction of the thermoelectric module.
Das zumindest eine Folienelement kann auf unterschiedlichste Art und Weise zum thermischen Kontakt mit dem zumindest einen thermoelektrischen Element an dieses angepresst werden. Einerseits ist es beispielsweise möglich, im Bereich des zumindest einen Folienelements, insbesondere innerhalb des z.B. als Tasche ausgebildeten Folienelements, einen Unterdruck zu erzeugen, vermittels dessen das zumindest eine Folienelement an die Außenseiten des zumindest einen thermoelektrischen Element angelegt wird. Ferner ist es möglich, über einen auf das zumindest eine Folienelement von der dem Wärmetauschermedium zugewandten Seite aus durch dieses ausgeübten Druck in Richtung des thermoelektrischen Elements das zumindest eine Folienelement an dessen Außenseite anzupressen. Ebenfalls ist es möglich, durch Vorsehen einer außenliegenden Stützgeometrie, insbesondere in Form von Noppen oder eines Geflechts oder einer anderen Art einer Stützgeometrie, ein Anpressen des zumindest einen Folienelements gegen die Außenfläche des zumindest einen thermoelektrischen Elements, insbesondere Peltier-Elements, vorzusehen. Je besser das zumindest eine Folienelement an die Außenfläche des zumindest einen thermoelektrischen Elements angepresst wird/ist, desto besser ist auch der thermische Übergang von diesem zum Wärmetauschermedium, das auf der gegenüberliegenden Seite des Folienelements strömt bzw. von diesem Wärmetauschermedium in Richtung zu dem thermoelektrischen Element.The at least one film element can be pressed onto the at least one thermoelectric element for thermal contact in a wide variety of ways. On the one hand, it is possible, for example, in the area of the at least one film element, in particular within the e.g. foil element designed as a pocket to generate a vacuum, by means of which the at least one foil element is applied to the outer sides of the at least one thermoelectric element. Furthermore, it is possible to press the at least one film element on the outside of the film element via a pressure exerted on the at least one film element from the side facing the heat exchange medium in the direction of the thermoelectric element. It is also possible to provide for pressing the at least one film element against the outer surface of the at least one thermoelectric element, in particular a Peltier element, by providing an external support geometry, in particular in the form of knobs or a braid or another type of support geometry. The better the at least one film element is / is pressed onto the outer surface of the at least one thermoelectric element, the better is the thermal transition from the latter to the heat exchange medium that flows on the opposite side of the film element or from this heat exchange medium in the direction of the thermoelectric element .
Das zumindest eine Folienelement kann beispielsweise als permeationsdichte laminierte Mehrschichtfolie ausgebildet sein. Insbesondere kann zumindest eine der Schichten aus zumindest einem Metall bestehen. Die zumindest eine Metallschicht kann dabei als Diffusionsschicht gegen das Eindringen von Dampf von der Fluidseite, also der Seite aus, an der das Wärmetauschermedium strömt, zu dem zumindest einen thermoelektrischen Element dienen. Beispielsweise kann das Folienelement als 5-Schicht-Folie ausgebildet sein, wobei eine der Schichten aus einem Metall, wie z.B. Aluminium, besteht. Ein beispielhafter Aufbau eines solchen fünfschichtigen Folienelementes kann eine erste Schicht aus Polyamid oder Polyethylen, darüber eine zweite Schicht als Haftschicht aus Polyester-Polyurethan, darüber eine dritte Schicht aus Aluminiumfolie, darüber eine vierte Schicht als Haftschicht aus urethanfreiem Haftmittel und darüber eine fünfte Schicht aus Polypropylen aufweisen. Die fünfte Schicht aus Polypropylen steht nach der Montage des Folienelements nach dem Einbau des thermoelektrischen Moduls in eine Wärmetauschereinheit in Kontakt mit dem Wärmetauschermedium. Demgegenüber kann die erste Schicht aus Polyamid auf der zum zumindest einen thermoelektrischen Element gerichteten Seite des Folienelements positioniert werden, insbesondere auf der Innenseite eines als Tasche ausgebildeten Folienelements. Die Schicht aus Polyamid kann thermisch geschweißt werden. Ebenfalls ist es möglich, eine klebende Folie anstelle einer schweißbaren zu verwenden.The at least one film element can be designed, for example, as a permeation-proof laminated multilayer film. In particular, at least one of the layers can consist of at least one metal. The at least one metal layer can act as a diffusion layer against the penetration of steam from the fluid side, that is, from the side on which the heat exchange medium flows to which serve at least one thermoelectric element. For example, the film element can be designed as a 5-layer film, one of the layers consisting of a metal, such as aluminum. An exemplary structure of such a five-layer film element can be a first layer made of polyamide or polyethylene, a second layer above it as an adhesive layer made of polyester-polyurethane, a third layer made of aluminum foil above it, a fourth layer as an adhesive layer made of urethane-free adhesive and a fifth layer made of polypropylene exhibit. The fifth layer of polypropylene is in contact with the heat exchanger medium after the film element has been installed and the thermoelectric module has been installed in a heat exchanger unit. In contrast, the first layer of polyamide can be positioned on the side of the film element facing the at least one thermoelectric element, in particular on the inside of a film element designed as a pocket. The polyamide layer can be thermally welded. It is also possible to use an adhesive film instead of a weldable one.
Bei der Ausbildung des Folienelements als Mehrschichtfolie, wie vorstehend beschrieben, kann beispielsweise die erste Schicht aus Polyamid oder alternativ Polyethylen eine Schichtdicke von 0,025 mm mit einer Toleranz von +/- 0,0025 mm aufweisen, die mittlere bzw. dritte Schicht aus Aluminiumfolie eine Schichtdicke von 0,040 mm mit einer Toleranz von +/- 0,004 mm und die fünfte Schicht aus Polypropylen eine Schichtdicke von 0,040 mm mit einer Toleranz von +/- 0,004 mm aufweisen. Die zweite Schicht, also die Polyester-/Polyurethan-Haftschicht zwischen der ersten und dritten Schicht kann beispielsweise ein Flächengewicht von 4-5 g/m2 aufweisen, während die urethanfreie Haftschicht als vierte Schicht zwischen der Aluminiumfolie und der fünften Schicht aus Polypropylen, beispielsweise ein Flächengewicht von 2-3 g/m2 aufweisen kann. Die gesamte Mehrschichtfolie bzw. das gesamte Folienelement kann beispielsweise eine Dicke von 115 µm +/- 5% Toleranz aufweisen. Bei einem anderen Schichtaufbau bzw. einer anderen Anzahl von Schichten kann das Folienelement selbstverständlich auch einerseits eine andere Gesamthöhe und andererseits andere Schichtdicken aufweisen. Das Folienelement ist jedoch stets so ausgebildet, dass es thermisch leitend, dünn und reißfest ausgebildet ist, um die dichtende Ummantelung des zumindest einen Rahmenelements und des zumindest einen thermoelektrischen Elements sowie den Wärmetransport durch das Folienelement hindurch zu ermöglichen.When the film element is designed as a multilayer film, as described above, the first layer made of polyamide or alternatively polyethylene can have a layer thickness of 0.025 mm with a tolerance of +/- 0.0025 mm, the middle or third layer made of aluminum foil can have a layer thickness of 0.040 mm with a tolerance of +/- 0.004 mm and the fifth layer of polypropylene has a layer thickness of 0.040 mm with a tolerance of +/- 0.004 mm. The second layer, i.e. the polyester / polyurethane adhesive layer between the first and third layers, can have, for example, a basis weight of 4-5 g / m 2 , while the urethane-free adhesive layer as the fourth layer between the aluminum foil and the fifth layer made of polypropylene, for example can have a weight per unit area of 2-3 g / m 2 . The entire multilayer film or the entire film element can, for example, have a thickness of 115 μm +/- 5% tolerance. With a different layer structure or a different number of layers, the film element can of course also have a different overall height on the one hand and different layer thicknesses on the other hand. However, the film element is always designed such that it is thermally conductive, thin and tear-resistant in order to enable the sealing sheathing of the at least one frame element and the at least one thermoelectric element and the heat transport through the film element.
Anstelle des Vorsehens einer Mehrschichtfolie kann das zumindest eine Folienelement zum Überspannen des Rahmenelements auch als Metallfolie und/oder dünnes Blech ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, ein zumindest teilweise oder partiell mit zumindest einer Funktionsschicht beschichtetes Blech als Folienelement vorzusehen. Eine solche Funktionsschicht kann beispielsweise eine Elastomerschicht zum Abdichten des Folienelements im Bereich des Rahmenelements sein. Ferner kann die Funktionsschicht eine Wärmekontaktschicht im Bereich des Wärmeübergangs zu dem zumindest einen thermoelektrischen Element sein. Ferner ist es möglich, eine elektrische Isolationsschicht als Funktionsschicht im Bereich der Kontaktierung im Inneren des Rahmenelementes und der Leitergeometrie der elektrischen Kontaktleiter bzw. der elektrisch leitfähigen Kontaktbereiche an dem zumindest einen Rahmenelement vorzusehen. Durch das Vorsehen einer solchen elektrischen Isolationsschicht können dementsprechend die elektrisch leitfähigen Bereiche an dem zumindest einen Rahmenelement sowie die elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements gegenüber dem Blech bzw. der Metallfolie als Folienelement elektrisch isoliert werden. Um das zumindest eine Folienelement in Form einer Metallfolie oder eines dünnen Blechs mit dem zumindest einen Rahmenelement oder bei der Ausbildung als Tasche fügen zu können, kann dieses im abzudichtenden Bereich beispielsweise verpresst, geklebt oder das jeweilige dünne Blech von beiden Seiten durch Falzen, Bördeln, Löten, Kleben oder ein anderes Fügeverfahren gefügt werden. Auch beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Fügeverfahren oder alternative Fügeverfahren sind zum abdichtenden Verbinden des als Metallfolie oder dünnes Blech ausgebildeten zumindest einen Folienelements mit dem zumindest einen Rahmenelement und/oder mit sich selbst zum Ausbilden einer Tasche möglich. Instead of providing a multilayer film, the at least one film element for spanning the frame element can also be designed as a metal film and / or thin sheet metal. Furthermore, it is possible to provide a sheet metal at least partially or partially coated with at least one functional layer as the film element. Such a functional layer can be, for example, an elastomer layer for sealing the film element in the area of the frame element. Furthermore, the functional layer can be a thermal contact layer in the area of heat transfer to the at least one thermoelectric element. It is also possible to provide an electrical insulation layer as a functional layer in the area of the contacting inside the frame element and the conductor geometry of the electrical contact conductors or the electrically conductive contact areas on the at least one frame element. By providing such an electrical insulation layer, the electrically conductive areas on the at least one frame element and the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element can accordingly be electrically insulated from the sheet metal or the metal foil as a foil element. In order to be able to join the at least one foil element in the form of a metal foil or a thin sheet with the at least one frame element or in the case of a pocket, this can be pressed or glued in the area to be sealed, for example, or the respective thin sheet from both sides by folding, flanging, Soldering, gluing or another joining process. Any combinations of the above-mentioned joining methods or alternative joining methods are also possible for sealingly connecting the at least one foil element designed as a metal foil or thin sheet metal to the at least one frame element and / or with itself to form a pocket.
Das thermoelektrische Modul kann zusätzlich zu dem Vorsehen zumindest eines Rahmenelements und zumindest eines thermoelektrischen Elements dahingehend ausgebildet sein, dass das zumindest eine thermoelektrische Element mit elektrischen Kotaktleitern versehen und das zumindest eine Rahmenelement zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist durch Vorsehen zumindest eines metallischen Einlegers zum Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements. Der zumindest eine metallische Einleger kann mit zumindest einem Crimpbereich versehen sein oder werden zum Verbinden der elektrischen Kontaktleiter mit dem metallischen Einleger durch Crimpen. Es ist somit möglich, die elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements mit Kontaktbereichen des zumindest einen Rahmenelements, das zumindest einen metallischen Einleger umfasst, durch eine Crimpverbindung zu verbinden. Hierbei können die zum Crimpen vorgesehenen Bereiche beim Ausstanzen des zumindest einen metallischen Einlegers vorgeformt werden. Diese Crimpbereiche des metallischen Einlegers werden sodann auf dem zumindest einen Rahmenelement als Widerlager mit den elektrischen Kontaktleitern des zumindest einen thermoelektrischen Elements verpresst. Eine solche Art einer Crimpverbindung von elektrischen Kontaktleitern von thermoelektrischen Elementen und zumindest einem metallischen Einleger zumindest eines Rahmenelements eines thermoelektrischen Moduls kann auch ohne Vorsehen eines Folienelements zum Abdichten der Verbindung von Rahmenelement und thermoelektrischen Elementen verwendet werden.In addition to the provision of at least one frame element and at least one thermoelectric element, the thermoelectric module can be designed such that the at least one thermoelectric element is provided with electrical contact conductors and the at least one frame element is at least partially electrically conductive by providing at least one metallic insert for contacting the electrical contact conductor of the at least one thermoelectric element. The at least one metallic insert can be provided with at least one crimp area or can be used to connect the electrical contact conductors to the metallic insert by crimping. It is thus possible to connect the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element to contact areas of the at least one frame element, which comprises at least one metallic insert, by means of a crimp connection. The areas provided for crimping can be preformed when the at least one metallic insert is punched out. These crimp areas of the metallic Inserts are then pressed onto the at least one frame element as an abutment with the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element. Such a type of crimp connection of electrical contact conductors of thermoelectric elements and at least one metallic insert of at least one frame element of a thermoelectric module can also be used without sealing a foil element to seal the connection of frame element and thermoelectric elements.
Anstelle lediglich eines thermoelektrischen Elements, insbesondere Peltier-Elements, können in dem zumindest einen Rahmenelement des thermoelektrischen Moduls deutlich mehr, beispielsweise bis zu 16 thermoelektrische Elemente, insbesondere Peltier-Elemente, angeordnet und sogar in der Höhe und nicht lediglich in der Fläche gestapelt werden. Hierbei können durch das bereits erwähnte Anpassen der jeweiligen Öffnungen im Rahmenelement zur Aufnahme des bzw. der thermoelektrischen Elemente darin eine axiale Führung für das zumindest eine thermoelektrische Element vorgesehen werden und ein hierdurch erzielter besonders sicherer Halt.Instead of just one thermoelectric element, in particular Peltier element, significantly more, for example up to 16 thermoelectric elements, in particular Peltier elements, can be arranged in the at least one frame element of the thermoelectric module and even stacked in height and not only in area. Through the already mentioned adaptation of the respective openings in the frame element for receiving the thermoelectric element or elements therein, an axial guide for the at least one thermoelectric element can be provided and a particularly secure hold achieved thereby.
Das zumindest eine Rahmenelement kann im Bereich zwischen den thermoelektrischen Elementen mit zumindest einem vorstehenden Verbindungselement, insbesondere angeformten Noppen, versehen sein, mit denen das bzw. die thermoelektrischen Elemente ineinandergreifen. Insbesondere weisen die thermoelektrischen Elemente, wie Peltier-Elemente, zwischen ihren Keramikflächen zumindest einen Hinterschnitt auf, der zum Ineinandergreifen mit den vorstehenden Verbindungselementen an dem zumindest einen Rahmenelement dienen kann. Derartige Verbindungselemente, insbesondere angeformte vorstehende Elemente, wie Noppen, können einer federnden Einrastfunktion und Fixierung der thermoelektrischen Elemente im Rahmenelement dienen. Diese werden somit nicht nur für die Positionierung der thermoelektrischen Elemente im zumindest einen Rahmenelement genutzt, sondern ermöglichen auch ein federndes Einrasten der thermoelektrischen Elemente an den vorstehenden Verbindungselementen an dem zumindest einen Rahmenelement.The at least one frame element can be provided in the area between the thermoelectric elements with at least one projecting connecting element, in particular molded-on knobs, with which the thermoelectric element (s) interlock. In particular, the thermoelectric elements, such as Peltier elements, have at least one undercut between their ceramic surfaces, which can serve for interlocking with the above connecting elements on the at least one frame element. Such connecting elements, in particular molded-on protruding elements, such as knobs, can serve a resilient snap-in function and fix the thermoelectric elements in the frame element. These are therefore not only used for the positioning of the thermoelectric elements in the at least one frame element, but also enable the thermoelectric elements to be snapped into place on the projecting connecting elements on the at least one frame element.
Die zumindest eine Wärmetauschereinheit weist zumindest ein Gehäuse auf, in dem das zumindest eine thermoelektrische Modul aufgenommen wird, wobei benachbart zu diesem Strömungskanäle ausgebildet sind innerhalb des zumindest einen Gehäuses der Wärmetauschereinheit, durch die Wärmetauschermedium strömt. Dementsprechend sind vorteilhaft Dichtungen zum Abdichten des oder der thermoelektrischen Module im Gehäuse der Wärmetauschereinheit vorgesehen, um einen Austritt von Wärmetauschermedium im Bereich der Aufnahme des oder der thermoelektrischen Module im Gehäuse der Wärmetauschereinheit sicher zu vermeiden. Zum Ein- und Austritt von Wärmetauschermedium in bzw. aus dem Gehäuse der Wärmetauschereinheit sind vorteilhaft Anschlüsse bzw. Medienanschlüsse vorgesehen, die an einen Mediumrücklauf einer Wärmequelle oder -senke und einen Mediumvorlauf einer solchen Wärmequelle oder -senke angeschlossen werden können. Die Kontaktelemente am thermoelektrischen Modul ragen zum Kontaktieren der thermoelektrischen Elemente innerhalb von diesen, also insbesondere der Peltier-Elemente, auf die Außenseite des Gehäuses der Wärmetauschereinheit, so dass geschützt vor Wärmetauschermedium dort ein Kontaktieren der entsprechenden Kontaktelemente erfolgen kann.The at least one heat exchanger unit has at least one housing in which the at least one thermoelectric module is accommodated, flow channels being formed adjacent to this within the at least one housing of the heat exchanger unit through which the heat exchange medium flows. Accordingly, seals are advantageously provided for sealing the thermoelectric module or modules in the housing of the heat exchanger unit in order to reliably prevent the heat exchanger medium from escaping in the region of the receptacle of the thermoelectric module or modules in the housing of the heat exchanger unit. For the entry and exit of heat exchange medium in or out of the housing of the heat exchanger unit, connections or media connections are advantageously provided which can be connected to a medium return of a heat source or sink and a medium flow of such a heat source or sink. The contact elements on the thermoelectric module protrude to contact the thermoelectric elements within them, in particular the Peltier elements, on the outside of the housing of the heat exchanger unit, so that contact with the corresponding contact elements can take place there, protected from the heat exchange medium.
Das zumindest eine thermoelektrische Modul kann in das zumindest eine Gehäuse der Wärmetauschereinheit beispielsweise auch eingeschweißt werden oder sein, wobei dann das Vorsehen von zusätzlichen Dichtungselementen im Übergangsbereich vom zumindest einen thermoelektrischen Modul zu dem Gehäuse der Wärmetauschereinheit entfallen kann.The at least one thermoelectric module can, for example, also be or be welded into the at least one housing of the heat exchanger unit, in which case the provision of additional sealing elements in the transition region from the at least one thermoelectric module to the housing of the heat exchanger unit can be omitted.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
-
1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls mit Rahmenelement und acht darin aufgenommenen thermoelektrischen Elementen sowie einseitiger Kontaktierung von diesen auf dem Rahmenelement, -
1a eine Querschnittsansicht durch das thermoelektrische Modul gemäß1 entlang der LinieA-A , -
2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls mit Rahmenelement und acht darin aufgenommenen thermoelektrischen Elementen mit bezüglich des Rahmenelements beidseitiger Kontaktierung der thermoelektrischen Elemente auf diesem, -
2a eine Querschnittsansicht durch das thermoelektrische Modul gemäß2 entlang der LinieB-B , -
3 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls mit Rahmenelement und acht darin aufgenommenen thermoelektrischen Elementen mit innerhalb des Rahmenelements liegender Kontaktierung von diesen, -
3a eine Querschnittsansicht des thermoelektrischen Moduls gemäß3 entlang der LinieC-C , -
3b eine zweite Querschnittsansicht durch das thermoelektrische Modul gemäß3 entlang der LinieD-D , -
4 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls mit Rahmenelement und darin aufgenommenem thermoelektrischen Element sowie einem auf dem Rahmenelement aufgeschweißten Folienelement, -
4a eine Querschnittsansicht durch das thermoelektrische Modul gemäß4 entlang der LinieE-E , -
5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit mit einem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Modul gemäß4 und4a , -
6 eine Draufsicht als Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls, wobei das Rahmenelement des thermoelektrischen Moduls im Bereich zwischen dessen thermoelektrischen Elementen mit vorstehenden Verbindungselementen versehen ist, und -
6a eine Querschnittsansicht des thermoelektrischen Moduls gemäß6 entlang der LinieF-F .
-
1 1 shows a top view of a first embodiment of a thermoelectric module according to the invention with a frame element and eight thermoelectric elements accommodated therein and one-sided contacting thereof on the frame element, -
1a a cross-sectional view through the thermoelectric module according to1 along the lineAA , -
2nd 2 shows a plan view of a second embodiment of a thermoelectric module according to the invention with a frame element and eight thermoelectric elements accommodated therein with the thermoelectric elements being contacted on both sides of the frame element, -
2a a cross-sectional view through the thermoelectric module according to2nd along the lineBB , -
3rd 2 shows a top view of a third embodiment of a thermoelectric module according to the invention with a frame element and eight thermoelectric elements accommodated therein with contacting of the latter lying within the frame element, -
3a a cross-sectional view of the thermoelectric module according to3rd along the lineCC , -
3b a second cross-sectional view through the thermoelectric module according to3rd along the lineDD , -
4th 2 shows a plan view of a fourth embodiment of a thermoelectric module according to the invention with a frame element and a thermoelectric element accommodated therein and a film element welded onto the frame element, -
4a a cross-sectional view through the thermoelectric module according to4th along the lineEE , -
5 a plan view of a heat exchanger unit according to the invention with a thermoelectric module according to the invention4th and4a , -
6 a plan view as a detailed view of a further embodiment of a thermoelectric module according to the invention, the frame element of the thermoelectric module being provided with projecting connecting elements in the area between its thermoelectric elements, and -
6a a cross-sectional view of the thermoelectric module according to6 along the lineFF .
In den
Jedes der thermoelektrischen Elemente
Wie insbesondere der Querschnittsansicht entlang der Linie
Das mit den thermoelektrischen Elementen
Wie den
Wie
Um den thermischen Kontakt zwischen den thermoelektrischen Elementen
Die Höhe
In den
Bei dem in
Die
Umlaufend um das Rahmenelement
In
Wie auch bei den anderen Ausführungsvarianten sind die, in
Die
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsvarianten von thermoelektrischen Modulen mit zumindest einem Rahmenelement und zumindest einen thermoelektrischen Element mit elektrischen Kontaktleitern sowie Wärmetauschereinheiten mit zumindest einem solchen thermoelektrischen Modul können noch zahlreiche weitere gebildet werden, auch beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Merkmale von diesen, wobei das zumindest eine Rahmenelement des thermoelektrischen Moduls zumindest teilweise mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Kontaktbereich versehen bzw. zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist zum Kontaktieren der elektrischen Kontaktleiter des zumindest einen thermoelektrischen Elements, und zumindest ein Folienelement zum Abdichten des zumindest einen thermoelektrischen Elements nach außen vorgesehen ist, bzw. wobei zumindest ein Gehäuse der Wärmetauschereinheit vorgesehen ist, in dem das zumindest eine thermoelektrische Modul aufgenommen wird oder ist und zumindest ein Strömungsraum oder Strömungskanal zum Strömen von Wärmetauschermedium über zumindest eine der beiden Außenseiten des thermoelektrischen Moduls zum Wärmetausch mit diesem vorgesehen ist.In addition to the design variants of thermoelectric modules with at least one frame element and at least one thermoelectric element with electrical contact conductors, as well as heat exchanger units with at least one such thermoelectric module, as described above and shown in the figures, numerous other types can also be formed, including any combinations of the features mentioned above , wherein the at least one frame element of the thermoelectric module is at least partially provided with at least one electrically conductive contact area or at least partially electrically conductive for contacting the electrical contact conductors of the at least one thermoelectric element, and at least one film element for sealing the at least one thermoelectric element to the outside is provided, or at least one housing of the heat exchanger unit is provided, in which the at least one thermoelectric Module is or is received and at least one flow space or flow channel is provided for the flow of heat exchange medium over at least one of the two outer sides of the thermoelectric module for heat exchange with the latter.
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- thermoelektrisches Modulthermoelectric module
- 22nd
- RahmenelementFrame element
- 33rd
- thermoelektrisches Element/Peltier-Elementthermoelectric element / Peltier element
- 44th
- Kontaktelement (Pluspol)Contact element (positive pole)
- 55
- Kontaktelement (Minuspol)Contact element (negative pole)
- 66
- FolienelementFoil element
- 1010th
- AußenseiteOutside
- 1111
- AußenseiteOutside
- 2020th
- Öffnungopening
- 2121
- elektrisch leitfähiger Kontaktbereich (Pluspol)electrically conductive contact area (positive pole)
- 2222
- elektrisch leitfähiger Kontaktbereich (Minuspol)electrically conductive contact area (negative pole)
- 2323
- NutGroove
- 2424th
- NutGroove
- 2525th
- AußenseiteOutside
- 2626
- AußenseiteOutside
- 2727
- elektrisch leitfähiger Kontaktbereich (Pluspol)electrically conductive contact area (positive pole)
- 2828
- elektrisch leitfähiger Kontaktbereich (Minuspol)electrically conductive contact area (negative pole)
- 2929
- vorstehendes Verbindungselementprotruding connecting element
- 3030th
- KontaktleiterContact manager
- 3131
- KontaktleiterContact manager
- 3232
- AußenseiteOutside
- 3333
- AußenseiteOutside
- 3434
- NutGroove
- 3535
- KeramikelementCeramic element
- 3636
- KeramikelementCeramic element
- 3737
- ZwischenschichtIntermediate layer
- 6060
- VerschweißungsbereichWelding area
- 6161
- SchweißnahtWeld
- 6262
- SchweißnahtWeld
- 100100
- WärmetauschereinheitHeat exchanger unit
- 101101
- Gehäusecasing
- 102102
- StrömungsraumFlow space
- 103103
- StrömungsraumFlow space
- 104104
- Anschlussconnection
- 105105
- Anschlussconnection
- 106106
- Anschlussconnection
- 107107
- Anschlussconnection
- 108108
- DichtelementSealing element
- 109109
- DichtelementSealing element
- 120120
- RahmenunterteilLower frame
- 121121
- RahmenoberteilFrame top
- 122122
- elektrisch leitfähiger Kontaktbereich (Pluspol)electrically conductive contact area (positive pole)
- 123123
- elektrisch leitfähiger Kontaktbereich (Minuspol)electrically conductive contact area (negative pole)
Claims (14)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102018004928.1A DE102018004928B4 (en) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Thermoelectric module and heat exchanger unit with at least one such thermoelectric module |
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2018
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