DE102019114643A1 - Thermoelectric generator device with at least one spacer - Google Patents

Thermoelectric generator device with at least one spacer Download PDF

Info

Publication number
DE102019114643A1
DE102019114643A1 DE102019114643.7A DE102019114643A DE102019114643A1 DE 102019114643 A1 DE102019114643 A1 DE 102019114643A1 DE 102019114643 A DE102019114643 A DE 102019114643A DE 102019114643 A1 DE102019114643 A1 DE 102019114643A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
spacer
generator device
thermoelectric module
contact surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019114643.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Kober
Lars Heber
Felix Florian Dirschedl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102019114643.7A priority Critical patent/DE102019114643A1/en
Publication of DE102019114643A1 publication Critical patent/DE102019114643A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Generatorvorrichtung, umfassend eine Halteeinheit (12), mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager (26), mindestens einen Heiß-Wärmeübertrager (20; 22), mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung (50, 52, 54, 56), wobei der mindestens eine Kalt-Wärmeübertrager (26), der mindestens eine Heiß-Wärmeübertrager (20; 22) und die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung (50, 52, 54, 56) in einem Stapel (58) an der Halteeinheit (12) angeordnet sind, und eine Vorspanneinrichtung (62), welche eine Anpresskraft auf den Stapel (58) ausübt. Um eine derartige thermoelektrische Generatorvorrichtung bereitzustellen, bei welcher eine homogene mechanische Druckverteilung bezüglich der mindestens einen thermoelektrischen Moduleinrichtung vorliegt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Vorspanneinrichtung (62) mindestens einen Abstandshalter (64) umfasst, welcher bezogen auf eine erste Kontaktfläche (66) in einem auftretenden Verformungsbereich eine Verformung aufweist, welche im Wesentlichen spannungsunabhängig ist.The invention relates to a thermoelectric generator device, comprising a holding unit (12), at least one cold heat exchanger (26), at least one hot heat exchanger (20; 22), at least one thermoelectric module device (50, 52, 54, 56), wherein the at least one cold heat exchanger (26), the at least one hot heat exchanger (20; 22) and the at least one thermoelectric module device (50, 52, 54, 56) are arranged in a stack (58) on the holding unit (12), and a pretensioning device (62) which exerts a pressing force on the stack (58). In order to provide such a thermoelectric generator device in which there is a homogeneous mechanical pressure distribution with respect to the at least one thermoelectric module device, it is proposed according to the invention that the pretensioning device (62) comprises at least one spacer (64) which, based on a first contact surface (66), is in a occurring deformation area has a deformation which is essentially independent of stress.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Generatorvorrichtung, umfassend eine Halteeinheit, mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager, mindestens einen Heiß-Wärmeübertrager, mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung, wobei der mindestens eine Kalt-Wärmeübertrager, der mindestens eine Heiß-Wärmeübertrager und die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung in einem Stapel an der Halteeinheit angeordnet sind, und eine Vorspanneinrichtung, welche eine Anpresskraft auf den Stapel ausübt.The invention relates to a thermoelectric generator device, comprising a holding unit, at least one cold heat exchanger, at least one hot heat exchanger, at least one thermoelectric module device, the at least one cold heat exchanger, the at least one hot heat exchanger and the at least one thermoelectric module device in one Stack are arranged on the holding unit, and a pretensioning device which exerts a pressing force on the stack.

Die DE 10 2013 112 911 A1 offenbart eine thermoelektrische Generatorvorrichtung mit einem Gehäuse.The DE 10 2013 112 911 A1 discloses a thermoelectric generator device having a housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermoelektrische Generatorvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher eine homogene mechanische Druckverteilung bezüglich der mindestens einen thermoelektrischen Moduleinrichtung vorliegt.The invention is based on the object of providing a thermoelectric generator device of the type mentioned at the outset, in which there is a homogeneous mechanical pressure distribution with respect to the at least one thermoelectric module device.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten thermoelektrischen Generatorvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorspanneinrichtung mindestens einen Abstandshalter umfasst, welcher bezogen auf eine erste Kontaktfläche in einem auftretenden Verformungsbereich eine Verformung aufweist, welche im Wesentlichen spannungsunabhängig ist.This object is achieved according to the invention in the above-mentioned thermoelectric generator device in that the pretensioning device comprises at least one spacer which, in relation to a first contact surface, has a deformation in a deformation region that is essentially independent of stress.

Die Spannung ist eine mechanische Spannung, als Maß für die innere Beanspruchung eines Körpers oder die Beanspruchung einer Kontaktfläche aufgrund Belastung von außen. Sie ist eine effektive Spannung bezogen auf die erste Kontaktfläche.Tension is mechanical tension as a measure of the internal stress on a body or the stress on a contact surface due to external stress. It is an effective voltage related to the first contact area.

Durch den mindestens einen Abstandshalter lässt sich eine Ausgleichslage bereitstellen, welche aufgrund der im Wesentlichen spannungsunabhängigen Verformung in dem relevanten Verformungsbereich (und Spannungsbereich) wegunabhängig ist. Eine Verformung (insbesondere in Form einer Stauchung) an dem Abstandshalter äußert sich aufgrund der Spannungsunabhängigkeit in dem auftretenden Verformungsbereich nicht in einer inhomogenen Spannungsverteilung, sondern bezogen auf die erste Kontaktfläche in einer homogenen Spannungsverteilung.The at least one spacer makes it possible to provide a compensation layer which is path-independent due to the essentially stress-independent deformation in the relevant deformation area (and stress area). A deformation (in particular in the form of a compression) on the spacer is not expressed in an inhomogeneous stress distribution due to the stress independence in the deformation area that occurs, but rather in a homogeneous stress distribution in relation to the first contact surface.

Es lässt sich dadurch eine effektive thermische und mechanische Kopplung erreichen. Es lässt sich eine integrierte Bauweise erreichen. Aufgrund eines effektiven Wärmeübergangs durch die homogenisierte Anpresskraft lässt sich eine hohe Effizienz für die Stromwandlung der thermoelektrischen Generatorvorrichtung erreichen.An effective thermal and mechanical coupling can thereby be achieved. An integrated design can be achieved. Due to an effective heat transfer through the homogenized contact force, a high efficiency for the current conversion of the thermoelectric generator device can be achieved.

Der mindestens eine Abstandshalter vermittelt dabei insbesondere eine Kraft, die über das Gehäuse über die Vorspanneinrichtung ausgeübt wird, auf die thermoelektrischen Komponenten Wärmeübertrager und thermoelektrische Moduleinrichtung .The at least one spacer conveys in particular a force that is exerted via the housing via the pretensioning device on the thermoelectric components of the heat exchanger and the thermoelectric module device.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine Abstandshalter eine wegunabhängige Ausgleichslage bildet. Dadurch lässt sich eine flächenhomogene Anpresskraft erreichen.It is favorable if the at least one spacer forms a path-independent compensation layer. This enables a homogeneous contact force to be achieved.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der mindestens eine Abstandshalter eine zweite Kontaktfläche aufweist, welche der ersten Kontaktfläche gegenüberliegend ist und welche eine Gehäusewandung kontaktiert, wobei insbesondere die Gehäusewandung ein Gehäusedeckel oder Gehäuseboden ist. Der Abstandshalter stellt dadurch einen Abstand zwischen der entsprechenden Gehäusewandung und einem Bereich eines Wärmeübertragers, welcher die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung kontaktiert, bereit. Dadurch lässt sich eine entsprechende Ausgleichslage realisieren. It is particularly advantageous if the at least one spacer has a second contact surface which is opposite the first contact surface and which contacts a housing wall, in particular the housing wall being a housing cover or housing base. The spacer thereby provides a distance between the corresponding housing wall and an area of a heat exchanger which makes contact with the at least one thermoelectric module device. This enables a corresponding compensation position to be implemented.

Insbesondere kontaktiert die erste Kontaktfläche des mindestens einen Abstandshalters den mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager oder einen Teil des mindestens einen Kalt-Wärmeübertragers, und/oder die erste Kontaktfläche des mindestens einen Abstandshalters kontaktiert den mindestens einen Heiß-Wärmeübertrager oder einen Teil des mindestens einen Heiß-Wärmeübertragers. Dadurch lässt sich eine effektive Ausgleichslage bereitstellen.In particular, the first contact surface of the at least one spacer contacts the at least one cold heat exchanger or part of the at least one cold heat exchanger, and / or the first contact surface of the at least one spacer contacts the at least one hot heat exchanger or part of the at least one hot heat exchanger. Heat exchanger. This makes it possible to provide an effective compensation position.

Es lässt sich ein effektiver mechanischer und dadurch auch thermischer Kontakt erreichen, wenn der mindestens eine Kalt-Wärmeübertrager oder der Teil, welcher von der ersten Kontaktfläche kontaktiert ist, die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung kontaktiert, und/oder der mindestens eine Heiß-Wärmeübertrager oder der Teil, welcher von der ersten Kontaktfläche kontaktiert ist, die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung kontaktiert. Es lässt sich dadurch bei einer integrierten Bauweise eine hohe thermoelektrische Effizienz erreichen.An effective mechanical and thus also thermal contact can be achieved if the at least one cold heat exchanger or the part which is contacted by the first contact surface contacts the at least one thermoelectric module device and / or the at least one hot heat exchanger or the Part that is contacted by the first contact surface that contacts at least one thermoelectric module device. In this way, a high thermoelectric efficiency can be achieved with an integrated design.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn an der ersten Kontaktfläche in dem auftretenden Spannungsbereich ein im Wesentlichen homogener Anpressdruck vorliegt. Dadurch ergibt sich ein effektiver mechanischer und dadurch thermischer Kontakt. Es ergibt sich dadurch wiederum eine hohe thermoelektrische Effizienz.It is particularly advantageous if there is an essentially homogeneous contact pressure on the first contact surface in the stress area that occurs. This results in an effective mechanical and thus thermal contact. This in turn results in a high thermoelectric efficiency.

Bei einer Ausführungsform ist der Abstandshalter eine Drahtstruktur, oder ist eine Tellerfederanordnung, oder ist ein Metallschaum.In one embodiment, the spacer is a wire structure, or is a plate spring arrangement, or is a metal foam.

Insbesondere ist die Drahtstruktur eine 3D-Drahtstruktur und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstruktur nicht verlötete Knotenpunkte aufweist. Insbesondere liegt der auftretende Spannungsbereich im Bereich einer plastischen Verformung eines Materials der Drahtstruktur. Es lässt sich so ein im Wesentlichen konstanter Kennlinienverlauf an dem auftretenden Spannungsbereich erreichen.In particular, the wire structure is a 3D wire structure and / or characterized in that the wire structure has non-soldered nodes. In particular, the stress range that occurs lies in the range of plastic deformation of a material of the wire structure. In this way, an essentially constant course of the characteristic curve can be achieved in the voltage range that occurs.

Auch durch eine Tellerfederanordnung mit spezifischer Ausbildung lässt sich in einem auftretenden Spannungsbereich eine im Wesentlichen konstante Dehnung erreichen. Grundsätzlich ist dies auch durch einen Metallschaum möglich.An essentially constant expansion can also be achieved in a stress range that occurs by means of a plate spring arrangement with a specific design. In principle, this is also possible with a metal foam.

Insbesondere ist mindestens eines der Folgenden vorgesehen:

  • - der mindestens eine Abstandshalter ist so ausgebildet, dass er mit Fluid durchströmbar ist;
  • - der mindestens eine Abstandshalter ist als Wärmeübertragungsstruktur ausgebildet;
  • - der mindestens eine Abstandshalter ist Teil eines Wärmeübertragers oder in einen Wärmeübertrager integriert;
  • - der mindestens eine Abstandshalter kontaktiert eine Wandung eines Wärmeübertragers, wobei insbesondere diese Wandung die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung kontaktiert.
In particular, at least one of the following is provided:
  • the at least one spacer is designed such that fluid can flow through it;
  • - The at least one spacer is designed as a heat transfer structure;
  • - The at least one spacer is part of a heat exchanger or is integrated into a heat exchanger;
  • the at least one spacer contacts a wall of a heat exchanger, this wall in particular making contact with the at least one thermoelectric module device.

Es lässt sich so der Abstandshalter als Ausgleichslage auf einfache Weise in die thermoelektrische Generatorvorrichtung integrieren. Es lässt sich dadurch der Raumbedarf gering halten, und die Masse lässt sich gering halten. Es lässt sich auf einfache Weise eine integrierte Struktur realisieren.In this way, the spacer can be easily integrated into the thermoelectric generator device as a compensation layer. The space requirement can thereby be kept low, and the mass can be kept low. An integrated structure can be implemented in a simple manner.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind ein erster Abstandshalter, welcher eine erste Gehäusewandung kontaktiert, und ein zweiten Abstandshalter, welcher eine zweite Gehäusewandung kontaktiert, vorgesehen, wobei die zweite Gehäusewandung der ersten Gehäusewandung gegenüberliegend ist, und wobei ein Stapel mit Wärmeübertragern und mindestens einer thermoelektrischen Moduleinrichtung zwischen dem ersten Abstandshalter und dem zweiten Abstandshalter positioniert ist. Es lässt sich so eine thermoelektrische Generatorvorrichtung in Stapelbauweise realisieren. Insbesondere lässt sich diese mit hohem Symmetriegrad realisieren. Es lässt sich so die thermoelektrische Generatorvorrichtung mit relativ geringer Masse und geringem Raumbedarf realisieren.In one embodiment, a first spacer, which contacts a first housing wall, and a second spacer, which contacts a second housing wall, are provided, wherein the second housing wall is opposite the first housing wall, and wherein a stack with heat exchangers and at least one thermoelectric module device between the first spacer and the second spacer is positioned. In this way, a thermoelectric generator device can be implemented in a stacked construction. In particular, this can be implemented with a high degree of symmetry. The thermoelectric generator device can thus be implemented with a relatively low mass and little space requirement.

Insbesondere ist eine spiegelsymmetrische Anordnung von Wärmeübertragern und mindestens einer thermoelektrischen Moduleinrichtung bezüglich einer Mittelebene, welche zwischen dem ersten Abstandshalter und dem zweiten Abstandshalter liegt, vorgesehen. Es ergibt sich so eine kompakte Bauweise unter Minimierung der Masse und unter Minimierung des Raumbedarfs.In particular, a mirror-symmetrical arrangement of heat exchangers and at least one thermoelectric module device is provided with respect to a center plane, which lies between the first spacer and the second spacer. This results in a compact design while minimizing the mass and minimizing the space required.

Insbesondere liegt ein auftretender Anpressdruck der Vorspanneinrichtung (bezogen auf eine Fläche der thermoelektrischen Moduleinrichtung) im Bereich zwischen 0,1 MPa und 10 MPa, und insbesondere im Bereich zwischen 0,5 MPa und 10 MPa. Beispielsweise liegt der Anpressdruck bei mindestens 1 MPa.In particular, a contact pressure that occurs in the prestressing device (based on an area of the thermoelectric module device) is in the range between 0.1 MPa and 10 MPa, and in particular in the range between 0.5 MPa and 10 MPa. For example, the contact pressure is at least 1 MPa.

Bei einer Ausführungsform weist die Vorspannungseinrichtung mindestens einen Zugbolzen und insbesondere eine Mehrzahl von Zugbolzen auf. Es lässt sich dadurch die notwendige Anpresskraft und Spannungskraft ausüben. Über einen Zugbolzen lässt sich eine integrative Bauweise erreichen.In one embodiment, the pretensioning device has at least one tension bolt and in particular a plurality of tension bolts. The necessary contact pressure and tension force can thereby be exerted. An integrative design can be achieved using a tension bolt.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine Zugbolzen durch mindestens einen Wärmeübertrager geführt ist und insbesondere durch den mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager geführt ist. Dadurch lässt sich der mindestens eine Zugbolzen nahe oder an einer thermoelektrischen Moduleinrichtung vorbeiführen. Dadurch lässt sich bezüglich der thermoelektrischen Moduleinrichtung eine optimierte Anpresskraft erreichen. Es ergibt sich eine hochintegrative Bauweise.It is favorable if the at least one tension bolt is passed through at least one heat exchanger and in particular is passed through the at least one cold heat exchanger. As a result, the at least one tension bolt can be guided near or past a thermoelectric module device. As a result, an optimized contact pressure can be achieved with regard to the thermoelectric module device. The result is a highly integrative design.

Bei einer Ausführungsform weist mindestens ein Wärmeübertrager (und insbesondere Kalt-Wärmeübertrager) eine erste Halbschale und eine zweite Halbschale auf, wobei die erste Halbschale und die zweite Halbschale an jeweiligen Randbereichen miteinander verbunden sind und insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Der entsprechende Wärmeübertrager lässt sich dadurch auf einfache Weise herstellen. Es lässt sich auf einfache Weise eine Verformungseinrichtung als Wegspeicher für eine (elastische oder plastische) Verformbarkeit integrieren.In one embodiment, at least one heat exchanger (and in particular cold heat exchanger) has a first half-shell and a second half-shell, the first half-shell and the second half-shell being connected to one another at respective edge regions and, in particular, being connected to one another in a materially bonded manner. The corresponding heat exchanger can thus be produced in a simple manner. A deformation device can be integrated in a simple manner as a path storage device for (elastic or plastic) deformability.

Insbesondere ist in mindestens eine Halbschale eine Verformungseinrichtung integriert, über welche der entsprechende Wärmeübertrager verformbar ist. Dadurch ist es beispielsweise auf einfache Weise möglich, einen Abstandshalter wie eine 3D-Drahtstruktur zu integrieren.In particular, a deformation device via which the corresponding heat exchanger can be deformed is integrated in at least one half-shell. This makes it possible, for example, to integrate a spacer such as a 3D wire structure in a simple manner.

Bei einer Ausführungsform ist die Verformungseinrichtung durch einen Wandungsbereich in U-Form gebildet, wobei insbesondere der entsprechende Wandungsbereich mit der anderen Halbschale verbunden ist. Dieser Wandungsbereich stellt einen Wegspeicher bereit, welcher eine Verformbarkeit ermöglicht.In one embodiment, the deformation device is formed by a wall area in a U shape, in particular the corresponding wall area being connected to the other half-shell. This wall area provides a path memory which enables deformability.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine Zugbolzen durch den mindestens einen Abstandshalter geführt ist. Dadurch ergibt sich eine integrierte Bauweise.It is favorable if the at least one tension bolt is guided through the at least one spacer. This results in an integrated design.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtu ng;
  • 2(a) schematisch eine Lagenanordnung bei einem Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung;
  • 2(b) schematisch einen Abstandshalter bei unterschiedlicher Kraftausübung über eine Gehäusewandung;
  • 2(c) ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm bei elastischer Verformung;
  • 2(d) ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm mit konstantem Kennlinienbereich;
  • 3 unterschiedliche Kennlinien (schematisch) in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm;
  • 4(a) schematisch in Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung, wobei eine Verformung eines Deckels und eines Bodens eines Gehäuses angedeutet sind;
  • 4(b) eine Ausschnittsvergrößerung aus 4(a);
  • 5 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung;
  • 6 ein Ausführungsbeispiel eines Abstandshalters aus einer Drahtstruktur;
  • 7 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtu ng;
  • 8 ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragers (insbesondere Kalt-Wärmeübertragers) einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung mit Zugbolzen;
  • 9 eine Schnittansicht des Wärmeübertragers gemäß 8,
  • 10 schematisch eine Stapelanordnung an einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung zur Erläuterung des Einflusses von Zugbolzen;
  • 11 schematisch den Einfluss einer thermischen Belastung an einem Wärmeübertrager längs der Linie A-A;
  • 12(a) schematisch die Anordnung gemäß 10 mit Zugbolzen, welche außerhalb eines Wärmeübertragers angeordnet sind;
  • 12(b) den zugehörigen Verlauf einer Verformung an einem Wärmeübertrager bei der Anordnung von Zugbolzen gemäß 12(a);
  • 13(a) einen Wärmeübertrager gemäß 10 mit Zugbolzen, welche durch den Wärmeübertrager verlaufen;
  • 13(b) schematisch den Verlauf der Verformung an dem Wärmeübertrager in der Richtung B-B bei der Anordnung von Zugbolzen gemäß 13(a);
  • 14 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer thermoelektrischen Moduleinrichtung;
  • 15 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung mit einem Gehäuse als Halteeinheit; und
  • 16 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung mit einer Verspannungseinrichtung als Halteeinheit.
The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawings to explain the invention in greater detail. Show it:
  • 1 a schematic sectional view of a first embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention;
  • 2 (a) schematically, a layer arrangement in an embodiment of a thermoelectric generator device;
  • 2 B) schematically, a spacer with different force exertion over a housing wall;
  • 2 (c) a stress-strain diagram with elastic deformation;
  • 2 (d) a stress-strain diagram with a constant range of characteristics;
  • 3 different characteristics (schematic) in a stress-strain diagram;
  • 4 (a) a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention, a deformation of a cover and a base of a housing being indicated;
  • 4 (b) an enlarged section 4 (a) ;
  • 5 a sectional view of a further embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention;
  • 6th an embodiment of a spacer made of a wire structure;
  • 7th a schematic sectional view of a further embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention;
  • 8th an embodiment of a heat exchanger (in particular cold heat exchanger) of a thermoelectric generator device with tension bolts;
  • 9 a sectional view of the heat exchanger according to 8th ,
  • 10 schematically, a stack arrangement on a thermoelectric generator device to explain the influence of tension bolts;
  • 11 schematically the influence of a thermal load on a heat exchanger along the line AA;
  • 12 (a) schematically the arrangement according to 10 with tension bolts which are arranged outside of a heat exchanger;
  • 12 (b) the associated course of a deformation on a heat exchanger with the arrangement of tension bolts according to FIG 12 (a) ;
  • 13 (a) a heat exchanger according to 10 with tension bolts which run through the heat exchanger;
  • 13 (b) schematically the course of the deformation on the heat exchanger in the direction BB with the arrangement of tension bolts according to FIG 13 (a) ;
  • 14th a schematic sectional view of an embodiment of a thermoelectric module device;
  • 15th a schematic sectional view of an embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention with a housing as a holding unit; and
  • 16 a schematic sectional view of a further embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention with a tensioning device as a holding unit.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung, welches in 1 schematisch gezeigt und mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Halteeinheit 12. Diese ist als Gehäuse 12' ausgebildet und hat einen Gehäusedeckel 14 und einen Gehäuseboden 16. Der Gehäusedeckel 14 bildet eine erste Gehäusewandung, und der Gehäuseboden 16 bildet eine zweite Gehäusewandung. Der Gehäusedeckel 14 und der Gehäuseboden 16 sind beabstandet zueinander. Zwischen ihnen ist eine weitere Gehäusewandung angeordnet, welche in 1 mit 18 angedeutet ist.An embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention, which is shown in 1 shown schematically and denoted by 10, comprises a holding unit 12 . This is as a housing 12 ' formed and has a housing cover 14th and a case back 16 . The housing cover 14th forms a first housing wall, and the housing bottom 16 forms a second housing wall. The housing cover 14th and the case back 16 are spaced from each other. Another housing wall is arranged between them, which in 1 is indicated at 18.

In dem Gehäuse 12' sind zwischen dem Gehäusedeckel 14 und dem Gehäuseboden 16 ein erster Heiß-Wärmeübertrager 20 und beabstandet zu diesem ein zweiter Heiß-Wärmeübertrager 22 angeordnet.In the case 12 ' are between the housing cover 14th and the case back 16 a first hot heat exchanger 20th and a second hot heat exchanger at a distance from it 22nd arranged.

Bei dem Betrieb der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 werden der erste Heiß-Wärmeübertrager 20 und der zweite Heiß-Wärmeübertrager 22 durch ein Heißfluid und insbesondere Heißgas wie beispielsweise ein heißes Abgas durchströmt. Die Durchströmungsrichtung ist in 1 mit dem Bezugszeichen 24 angedeutet. Sie liegt quer und insbesondere senkrecht zur Zeichenebene.During the operation of the thermoelectric generator device 10 become the first hot heat exchanger 20th and the second hot heat exchanger 22nd flows through a hot fluid and in particular hot gas such as a hot exhaust gas. The direction of flow is in 1 with the reference number 24 indicated. It lies transversely and in particular perpendicular to the plane of the drawing.

In dem Gehäuse 12' ist weiter ein Kalt-Wärmeübertrager 26 angeordnet. Im Betrieb der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 ist der Kalt-Wärmeübertrager 26 durch ein Kühlfluid durchströmt.In the case 12 ' is also a cold heat exchanger 26th arranged. In operation of the thermoelectric generator device 10 is the cold heat exchanger 26th flowed through by a cooling fluid.

Bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 ist der Kalt-Wärmeübertrager 26 mäanderförmig ausgebildet. Er weist einen ersten Kanal 28 auf, welcher parallel zu den Heiß-Wärmeübertragern 20, 22 ausgerichtet ist. Eine Haupt-Durchströmungsrichtung in dem ersten Kanal 28, welche in 1 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 30 angedeutet ist, liegt quer und insbesondere senkrecht zu der Durchströmungsrichtung 24 der Heiß-Wärmeübertrager 20, 22.In the case of the thermoelectric generator device 10 is the cold heat exchanger 26th meander-shaped. He shows a first channel 28 which is parallel to the hot heat exchangers 20th , 22nd is aligned. A main flow direction in the first channel 28 , what a 1 by an arrow with the reference number 30th is indicated, lies transversely and in particular perpendicular to the direction of flow 24 the hot heat exchanger 20th , 22nd .

Der erste Kanal 28 ist zwischen dem ersten Heiß-Wärmeübertrager 20 und dem Gehäusedeckel 14 positioniert. Er weist eine Wandung 32 auf.The first channel 28 is between the first hot heat exchanger 20th and the housing cover 14th positioned. He has a wall 32 on.

Der Kalt-Wärmeübertrager 26 umfasst ferner einen zweiten Kanal 34. Dieser zweite Kanal 34 ist parallel zu dem ersten Kanal 28 ausgerichtet und ist zwischen dem ersten Heiß-Wärmeübertrager 20 und dem zweiten Heiß-Wärmeübertrager 22 positioniert. Eine Haupt-Durchströmungsrichtung 36 für Kaltfluid in dem zweiten Kanal 34 ist entgegengerichtet zu der Haupt-Durchströmungsrichtung 30 in dem ersten Kanal 28.The cold heat exchanger 26th further comprises a second channel 34 . This second channel 34 is parallel to the first channel 28 aligned and is between the first hot heat exchanger 20th and the second hot heat exchanger 22nd positioned. One main direction of flow 36 for cold fluid in the second channel 34 is opposite to the main flow direction 30th in the first channel 28 .

Kaltfluid strömt im ersten Kanal 28 und im zweiten Kanal 34 in Gegenströmung.Cold fluid flows in the first channel 28 and in the second channel 34 in countercurrent.

Ein dritter Kanal 38 verbindet den ersten Kanal 28 mit dem zweiten Kanal 34. Dieser dritte Kanal 38 ist als Umlenkungskanal ausgebildet und ist quer jeweils zu dem ersten Kanal 28 und dem zweiten Kanal 34 orientiert. Eine Durchströmungsrichtung im dritten Kanal 38 liegt quer und insbesondere senkrecht zu den Durchströmungsrichtungen 30, 36.A third channel 38 connects the first channel 28 with the second channel 34 . This third channel 38 is designed as a deflection channel and is transverse to the first channel 28 and the second channel 34 oriented. One direction of flow in the third channel 38 lies transversely and in particular perpendicular to the flow directions 30th , 36 .

Der Kalt-Wärmeübertrager 26 weist ferner einen vierten Kanal 40 auf. Dieser vierte Kanal 40 ist zwischen dem zweiten Heiß-Wärmeübertrager 22 und dem Gehäuseboden 16 orientiert. Er ist parallel zu dem zweiten Kanal 34 bzw. dem ersten Kanal 28 ausgerichtet.The cold heat exchanger 26th also has a fourth channel 40 on. This fourth channel 40 is between the second hot heat exchanger 22nd and the case back 16 oriented. It is parallel to the second channel 34 or the first channel 28 aligned.

Eine Haupt-Durchströmungsrichtung 42 für Kaltfluid in dem vierten Kanal 40 ist parallel zu der Durchströmungsrichtung 30.One main direction of flow 42 for cold fluid in the fourth channel 40 is parallel to the direction of flow 30th .

Ein fünfter Kanal 44, welcher parallel zu dem dritten Kanal 38 ist, verbindet den vierten Kanal 40 und den fünften Kanal 44.A fifth channel 44 which is parallel to the third channel 38 is, connects the fourth channel 40 and the fifth channel 44 .

Durch die Kanalstruktur mit dem ersten Kanal 28, dem darauf folgenden (in Strömungsrichtung gesehen) dritten Kanal 38, dem darauf folgenden zweiten Kanal 34, dem darauf folgenden fünften Kanal 44 und dem darauf folgenden vierten Kanal 40 ist wie oben erwähnt mäanderförmig ausgebildet, um eine Durchströmung mit Kaltfluid zu ermöglichen.Through the channel structure with the first channel 28 , the following (seen in the direction of flow) third channel 38 , the following second channel 34 , the following fifth channel 44 and the following fourth channel 40 As mentioned above, it is designed in a meandering shape to allow cold fluid to flow through it.

Insbesondere ist ein Eingangsanschluss 46 für Kaltfluid an dem Kalt-Wärmeübertrager 26 an dem ersten Kanal 28 angeordnet. Ein Ausgangsanschluss 48 des Kalt-Wärmeübertragers 26 ist an dem vierten Kanal 40 angeordnet.In particular, there is an input port 46 for cold fluid on the cold heat exchanger 26th on the first channel 28 arranged. An output port 48 of the cold heat exchanger 26th is on the fourth channel 40 arranged.

Die Kanäle 28, 34 und 40 können auch als jeweiliger Kalt-Wärmeübertrager angesehen werden.The channels 28 , 34 and 40 can also be viewed as the respective cold heat exchanger.

Zwischen dem ersten Kanal 28 und dabei seiner Wandung 32 und dem ersten Heiß-Wärmeübertrager 20 ist eine erste thermoelektrische Moduleinrichtung 50 angeordnet. Zwischen dem ersten Heiß-Wärmeübertrager 20 und dem zweiten Kanal 34 ist eine zweite thermoelektrische Moduleinrichtung 52 angeordnet. Zwischen dem zweiten Kanal 34 und dem zweiten Heiß-Wärmeübertrager 22 ist eine dritte thermoelektrische Moduleinrichtung 54 angeordnet. Zwischen dem zweiten Heiß-Wärmeübertrager 22 und dem vierten Kanal 40 ist eine vierte thermoelektrische Moduleinrichtung 56 angeordnet.Between the first channel 28 and at the same time its wall 32 and the first hot heat exchanger 20th is a first thermoelectric module device 50 arranged. Between the first hot heat exchanger 20th and the second channel 34 is a second thermoelectric module device 52 arranged. Between the second channel 34 and the second hot heat exchanger 22nd is a third thermoelectric module device 54 arranged. Between the second hot heat exchanger 22nd and the fourth channel 40 is a fourth thermoelectric module device 56 arranged.

Die thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 stehen dabei jeweils in mechanischem Kontakt und in thermischem Kontakt mit den benachbarten Komponenten, so dass ein Wärmestrom, welcher aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Kalt-Wärmeübertrager 26 und Heiß-Wärmeübertrager 20 bzw. 22 entsteht, die jeweilige thermoelektrische Moduleinrichtung 50, 52, 54, 56 zur Erzeugung eines elektrischen Stroms beaufschlägt.The thermoelectric module devices 50 , 52 , 54 , 56 are in mechanical contact and in thermal contact with the neighboring components, so that a heat flow, which due to the temperature difference between the cold heat exchanger 26th and hot heat exchangers 20th or. 22nd arises, the respective thermoelectric module device 50 , 52 , 54 , 56 applied to generate an electric current.

Es kann auch vorgesehen sein, dass eine (oder mehrere) thermische Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 einseitig oder zweiseitig stoffschlüssig mit dem jeweiligen Heiß-Wärmeübertrager 20 bzw. 22 verbunden sind.It can also be provided that one (or more) thermal module devices 50 , 52 , 54 , 56 one-sided or two-sided cohesive with the respective hot heat exchanger 20th or. 22nd are connected.

Die Komponenten Kalt-Wärmeübertrager 26 (mit seinen Kanälen 28, 34, 40), die thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 und die Heiß-Wärmeübertrager 20, 22 sind in einem Stapel 58, d.h. in Stapelbauweise, zwischen dem Gehäusedeckel 14 und dem Gehäuseboden 16 in dem Gehäuse 12' angeordnet. Für die Stapelbauweise können auch die Kanäle 28, 34, 40 als eigene Kalt-Wärmeübertrager angesehen werden. In dem Stapel 58 folgen die entsprechenden Komponenten in einer Höhenrichtung 60, welche eine Abstandsrichtung zwischen dem Gehäuseboden 16 und dem Gehäusedeckel 14 ist, sukzessive aufeinander.The cold heat exchanger components 26th (with its channels 28 , 34 , 40 ), the thermoelectric module devices 50 , 52 , 54 , 56 and the hot heat exchangers 20th , 22nd are in a pile 58 , ie in a stacked construction, between the housing cover 14th and the case back 16 in the case 12 ' arranged. The ducts can also be used for stacking 28 , 34 , 40 be viewed as their own cold heat exchanger. In the pile 58 the corresponding components follow in a height direction 60 , which is a distance direction between the case bottom 16 and the housing cover 14th is, successively on top of one another.

Um die Komponenten in dem Stapel 58 aneinander zu pressen, und entsprechend einen mechanischen Kontakt und thermischen Kontakt zu erzeugen, ist eine Vorspanneinrichtung 62 vorgesehen.To get the components in the stack 58 Pressing against each other and producing mechanical contact and thermal contact accordingly is a pretensioning device 62 intended.

Die Vorspanneinrichtung 62 umfasst einen ersten Abstandshalter 64, welcher zwischen dem ersten Kanal 28 und dem Gehäusedeckel 14 angeordnet ist. Dieser erste Abstandshalter 64 hat eine erste Kontaktfläche 66, mittels welcher er den ersten Kanal 28 (und dabei seine Wandung 32) kontaktiert. Mit einer zweiten Kontaktfläche 68 kontaktiert er eine Innenseite des Gehäusedeckels 14.The pretensioner 62 includes a first spacer 64 which is between the first channel 28 and the housing cover 14th is arranged. This first spacer 64 has a first contact area 66 by means of which he opened the first channel 28 (and at the same time its wall 32 ) contacted. With a second contact area 68 he contacts an inside of the housing cover 14th .

Die Vorspanneinrichtung 62 umfasst ferner einen zweiten Abstandshalter 70. Dieser kontaktiert mit einer ersten Kontaktfläche 72 eine Wandung des vierten Kanals 40. Mit einer der ersten Kontaktfläche 72 gegenüberliegenden Kontaktfläche 74 kontaktiert dieser zweite Abstandshalter 70 eine Innenseite des Gehäusebodens 16.The pretensioner 62 further comprises a second spacer 70 . This makes contact with a first contact surface 72 a wall of the fourth channel 40 . With one of the first contact areas 72 opposite contact surface 74 this second spacer contacted 70 an inside of the case back 16 .

Die Stapelbauweise in dem Stapel 58 bezieht sich auch auf die Abstandshalter 64, 70. Diese folgen in dem Stapel 58 sukzessive, nämlich der erste Abstandshalter 64 auf den ersten Kanal 28. Bezogen auf die Höhenrichtung 60 ist der zweite Abstandshalter 70 dem vierten Kanal 40 vorgelagert; der vierte Kanal 40 folgt in der Höhenrichtung 60 sukzessive auf den zweiten Abstandshalter 70.The stack construction in the stack 58 also refers to the spacers 64 , 70 . These follow in the stack 58 successively, namely the first spacer 64 on the first channel 28 . In relation to the height direction 60 is the second spacer 70 the fourth channel 40 upstream; the fourth channel 40 follows in the height direction 60 successively on the second spacer 70 .

Die thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 ist bezüglich ihrer Komponenten dem Stapel 58 spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene 76 ausgebildet, wobei die Mittelebene 76 in der Höhenrichtung 60 mittig zwischen dem ersten Abstandshalter 64 und dem zweiten Abstandshalter 70 liegt.The thermoelectric generator device 10 is in terms of its components the stack 58 mirror symmetry to a median plane 76 formed, the central plane 76 in the height direction 60 centrally between the first spacer 64 and the second spacer 70 lies.

Aufgrund der Stapelbauweise in dem Stapel 58 sind die Komponenten der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 in dem Gehäuse 12' lagenartig angeordnet.Due to the stack construction in the stack 58 are the components of the thermoelectric generator device 10 in the case 12 ' arranged in layers.

Wie unten noch näher erläutert wird, bilden dabei der erste Abstandshalter 64 und der zweite Abstandshalter 70 jeweilige Ausgleichslagen mit einer Wegunabhängigkeit.As will be explained in more detail below, the first spacers form 64 and the second spacer 70 respective compensation positions with a path independence.

In 2(a) ist dieser Lagenaufbau schematisch angedeutet mit dem Gehäusedeckel 14, dem ersten Abstandshalter 64, dem ersten Kanal 28 als Kalt-Wärmeübertrager bzw. Untereinheit des Kalt-Wärmeübertragers 26, und der ersten thermoelektrischen Moduleinrichtung 50.In 2 (a) this layer structure is indicated schematically with the housing cover 14th , the first spacer 64 , the first channel 28 as a cold heat exchanger or sub-unit of the cold heat exchanger 26th , and the first thermoelectric module device 50 .

Diese folgen sukzessive in der Höhenrichtung 60 aufeinander.These follow successively in the height direction 60 on each other.

Durch die Vorspanneinrichtung 62 erfährt grundsätzlich das Gehäuse 12' der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 eine Verformung. Dies ist in 2(a) durch das Bezugszeichen 14' angedeutet. 14' entspricht einem verformten Gehäusedeckel 14 aufgrund der durch die Vorspanneinrichtung 62 ausgeübten Kräfte.By the pretensioning device 62 basically experiences the housing 12 ' the thermoelectric generator device 10 a deformation. This is in 2 (a) by the reference number 14 ' indicated. 14 ' corresponds to a deformed housing cover 14th due to the biasing device 62 forces exercised.

In der Regel ist diese Verformung nicht räumlich homogen, wie in 2(a) durch eine Durchbiegung angedeutet.As a rule, this deformation is not spatially homogeneous, as in 2 (a) indicated by a deflection.

Der Gehäusedeckel 14 übt über seine Verformung (Gehäusedeckel 14') entsprechende Spannungskräfte auf den Abstandshalter 64 auf. Über den Abstandshalter 64 wiederum werden Kräfte auf den ersten Kanal 28 und die thermoelektrische Moduleinrichtung 50 in dem Stapel 58 übertragen. The housing cover 14th exercises over its deformation (housing cover 14 ' ) corresponding tension forces on the spacer 64 on. About the spacer 64 in turn, forces are applied to the first channel 28 and the thermoelectric module device 50 in the pile 58 transfer.

Grundsätzlich erfährt der erste Abstandshalter 64 eine Stauchung, wie in 2(b) angedeutet, wobei an unterschiedlichen Stellen die Stauchung unterschiedlich sein kann. Die entsprechende Verformung ist in 2(b) durch x1 und x2 angedeutet. Bei einer Durchbiegung des Gehäuses 12' von einem mittleren Bereich aus ist x1 an einem Randbereich des ersten Abstandshalters 64 größer als in einem mittleren Bereich.Basically, the first spacer experiences 64 a compression, as in 2 B) indicated, wherein the compression can be different at different points. The corresponding deformation is in 2 B) indicated by x 1 and x 2 . If the housing sags 12 ' from a central area, x is 1 at an edge area of the first spacer 64 larger than in a middle area.

An dem ersten Abstandshalter 64 ist bezogen auf die erste Kontaktfläche 66 eine Druckspannung anliegend, welche grundsätzlich abhängig sein kann von der Verformung des Gehäusedeckels 14. In 2(c) ist ein nicht unter die Erfindung fallender Fall angedeutet, bei dem die mechanische Spannung σ in Abhängigkeit von der entsprechenden Dehnung (als Dehnungsstauchung) ε linear abhängig ist. Dies bedeutet, dass die Spannung σ abhängig ist von x.At the first spacer 64 is related to the first contact area 66 a compressive stress is applied, which can in principle be dependent on the deformation of the housing cover 14th . In 2 (c) a case not falling under the invention is indicated in which the mechanical stress σ is linearly dependent on the corresponding elongation (as elongation compression) ε. This means that the stress σ depends on x.

In 2(d) ist der erfindungsgemäße Fall angedeutet, bei dem der erste Abstandshalter 64 (und der zweite Abstandshalter 70) so ausgebildet sind, dass in einem auftretenden Spannungsbereich (bzw. in einem auftretenden Bereich von x, d.h. in dem auftretenden Stauchungsbereich) die Kennlinie im Spannungs-Dehnungs-Diagramm in einem entsprechenden Bereich 78 im Wesentlichen konstant ist. Dies bedeutet, dass dann an der ersten Kontaktfläche 66 unabhängig von der Dehnung (als Stauchung) x die gleiche Spannung herrscht. Dadurch herrscht an der ersten Kontaktfläche 66 homogen über die Fläche ein im Wesentlichen gleicher Anpressdruck, welcher die entsprechenden Komponenten in dem Stapel 58 zusammenpresst. Dadurch herrscht eine im Wesentlichen homogene Anpresskraft des ersten Kanals 28 an die erste thermoelektrische Moduleinrichtung 50 (und damit wiederum der ersten thermoelektrische Moduleinrichtung 50 an den ersten Heiß-Wärmeübertrager 20 usw.).In 2 (d) the case according to the invention is indicated in which the first spacer 64 (and the second spacer 70 ) are designed so that in an occurring stress range (or in an occurring range of x, ie in the occurring compression range) the characteristic curve in the stress-strain diagram in a corresponding range 78 is essentially constant. This means that then on the first contact surface 66 independent of the elongation (as compression) x the same tension prevails. This gives rise to the first contact area 66 homogeneously over the surface an essentially equal contact pressure that the corresponding components in the stack 58 pressed together. As a result, there is an essentially homogeneous contact pressure of the first channel 28 to the first thermoelectric module device 50 (and thus in turn the first thermoelectric module device 50 to the first hot heat exchanger 20th etc.).

Es wird dadurch auch bei Vorspannung durch die Vorspannungseinrichtung 62 eine homogene Anpresskraft bezüglich der thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50 usw. erreicht. Dadurch wird ein hoher Wärmekontakt erzeugt. It is thereby also in the case of pre-tensioning by the pre-tensioning device 62 a homogeneous contact pressure with respect to the thermoelectric module devices 50 etc. achieved. This creates a high level of thermal contact.

Dadurch wiederum lässt sich effektiv die entsprechende thermoelektrische Moduleinrichtung 50 usw. mit einem Wärmestrom beaufschlagen. Es lässt sich im Wesentlichen ein planes Anliegen der Komponenten erreichen; eine Durchbiegung des Gehäusedeckels 14 und/oder entsprechend des Gehäusebodens 16 (Gehäusedeckel 14' in 2(a)) wird durch die Abstandshalter 64, 70 ausgeglichen. Die Abstandshalter 64, 70 sorgen für eine Homogenisierung des Anpressdrucks.This in turn enables the corresponding thermoelectric module device to be effectively implemented 50 etc. apply a heat flow. Essentially, the components can be made planar; a deflection of the housing cover 14th and / or according to the case bottom 16 (Housing cover 14 ' in 2 (a) ) is through the spacers 64 , 70 balanced. The spacers 64 , 70 ensure that the contact pressure is homogenized.

Diese Homogenisierung wird erreicht durch den im Wesentlichen konstanten Kennlinienbereich 78.This homogenization is achieved through the essentially constant range of characteristics 78 .

Bei einem Ausführungsbeispiel sind der erste Abstandshalter 64 und der zweite Abstandshalter 70 jeweils durch eine Drahtstruktur 80 (vergleiche 6) gebildet, welche eine 3D-Drahtstruktur ist. Diese umfasst Bögen 82, wobei Knotenpunkte zwischen Bögen nicht verlötet sind.In one embodiment, the first are spacers 64 and the second spacer 70 each by a wire structure 80 (compare 6th ), which is a 3D wire structure. This includes arches 82 , with nodes between arches not soldered.

Eine solche Drahtstruktur weist eine Kennlinie 84 im Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf (vergleiche 3), welche einen entsprechenden Bereich 78 mit im Wesentlichen konstanter Kennlinie (d.h. Unabhängigkeit der Spannung σ von der Verformung ε) hat. Es erfolgt hier eine plastische Verformung des Drahtmaterials. Die Verformung kann dabei eine Dehnung oder Stauchung sein.Such a wire structure has a characteristic 84 in the stress-strain diagram (compare 3 ), which has a corresponding area 78 with an essentially constant characteristic (ie independence of the stress σ from the deformation ε). There is a plastic deformation of the wire material here. The deformation can be an expansion or compression.

Im Vergleich dazu ist in 3 eine Kennlinie 86 für elastische Verformung eingezeichnet.In comparison, in 3 a characteristic 86 shown for elastic deformation.

Die Kennlinie 84 der Drahtstruktur 80 stellt dann eben diesen Bereich 78 bereit, durch welchen sich eine wegunabhängige Ausgleichslage erreichen lässt, und sich durch Biegung dergleichen, welche durch die Vorspanneinrichtung 62 hervorgerufen werden, ausgleichen lassen bzw. homogenisieren lassen.The characteristic 84 the wire structure 80 then represents this area 78 ready, through which a path-independent compensation position can be achieved, and by bending the like, which by the pretensioning device 62 caused, can be compensated or homogenized.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung 88, welche in den 4(a) und 4(b) schematisch in einer Schnittansicht gezeigt ist, umfasst einen Heiß-Wärmeübertrager 90. Dieser ist in einem Gehäuse zwischen einem Gehäusedeckel 92 (als erste Gehäusewandung) und einem Gehäuseboden 94 (als zweite Gehäusewandung) positioniert. Ein erster Abstandshalter 96 (beispielsweise in Form einer Drahtstruktur 80), kontaktiert den Gehäusedeckel 92 mit einer zweiten Kontaktfläche 98. Eine erste Kontaktfläche 100 des ersten Abstandshalters 96 kontaktiert eine Wandung 102. Diese Wandung 102 ist Teil eines ersten Kalt-Wärmeübertragers 104. Dieser weist einen Kanal 106 auf, welcher durch die Wandung 102 begrenzt ist. Der erste Abstandshalter 96 ist in dem Kanal 106 positioniert und kann als Teil des ersten Kalt-Wärmeübertragers 104 angesehen werden.Another embodiment of a thermoelectric generator device 88 , which in the 4 (a) and 4 (b) is shown schematically in a sectional view, comprises a hot heat exchanger 90 . This is in a housing between a housing cover 92 (as the first housing wall) and a housing base 94 (as the second housing wall). A first spacer 96 (for example in the form of a wire structure 80 ), contacts the housing cover 92 with a second contact surface 98 . A first contact area 100 of the first spacer 96 contacts a wall 102 . This wall 102 is part of a first cold heat exchanger 104 . This has a channel 106 on, which through the wall 102 is limited. The first spacer 96 is in the canal 106 positioned and can be used as part of the first cold heat exchanger 104 be considered.

Beim Ausführungsbeispiel ist der erste Abstandshalter 96 durchströmbar ausgebildet, d.h. er kann mit Kaltfluid durchströmt werden. Dies ist beispielsweise bei der Drahtstruktur 80 der Fall.In the exemplary embodiment, the first spacer is 96 Designed to be flowable, ie cold fluid can flow through it. This is for example the wire structure 80 the case.

Zwischen der Wandung 102 und dem Heiß-Wärmeübertrager 90 ist Eintrittsebene erste thermoelektrische Moduleinrichtung 108 angeordnet.Between the wall 102 and the hot heat exchanger 90 is the entry level first thermoelectric module facility 108 arranged.

Entsprechend ist ein zweiter Abstandshalter 110 vorgesehen, welcher mit einer zweiten Kontaktfläche den Gehäuseboden 94 kontaktiert. Mit einer ersten Kontaktfläche kontaktiert er eine Wandung eines zweiten Kalt-Wärmeübertragers 114.A second spacer is accordingly 110 provided, which with a second contact surface the housing base 94 contacted. It makes contact with a wall of a second cold heat exchanger with a first contact surface 114 .

Entsprechend ist der zweite Abstandshalter 110, der wie der erste Abstandshalter 96 in den ersten Kalt-Wärmeübertrager 104 integriert ist, in den zweiten Kalt-Wärmeübertrager 114 integriert.The second spacer is corresponding 110 that like the first spacer 96 into the first cold heat exchanger 104 is integrated into the second cold heat exchanger 114 integrated.

Zwischen der Wandung 112 und dem Heiß-Wärmeübertrager 90 ist eine zweite thermoelektrische Moduleinrichtung 116 angeordnet.Between the wall 112 and the hot heat exchanger 90 is a second thermoelectric module device 116 arranged.

Es liegt eine Stapelbauweise in einer Höhenrichtung 118 vor. Die Komponenten zweiter Kalt-Wärmeübertrager 114 (mit integriertem zweiten Abstandshalter 110), zweite thermoelektrische Moduleinrichtung 116, Heiß-Wärmeübertrager 90, erste thermoelektrische Moduleinrichtung 108 und erster Kalt-Wärmeübertrager 104 (mit integriertem ersten Abstandshalter 96) folgen sukzessive in der Höhenrichtung 118 aufeinander.There is a stack construction in one height direction 118 in front. The components of the second cold heat exchanger 114 (with integrated second spacer 110 ), second thermoelectric module device 116 , Hot heat exchanger 90 , first thermoelectric module device 108 and first cold heat exchanger 104 (with integrated first spacer 96 ) follow successively in the height direction 118 on each other.

Wie oben bereits im Zusammenhang mit der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 erwähnt, kann das Gehäuse mit dem Gehäusedeckel 92 und dem Gehäuseboden 94 eine Verformung erfahren. Dies ist in 4 durch eine Durchbiegung 120a, 120b angedeutet. Diese Durchbiegung 120a, 120b äußert sich darin, dass der jeweilige Abstandshalter (in 4(b) von dem ersten Abstandshalter 96 angedeutet) ausgehend von der zweiten Kontaktfläche 98 unterschiedliche Stauchungen erfährt.As above in connection with the thermoelectric generator device 10 mentioned, the housing can with the housing cover 92 and the case back 94 experience a deformation. This is in 4th by a deflection 120a , 120b indicated. This deflection 120a , 120b is expressed in the fact that the respective spacer (in 4 (b) from the first spacer 96 indicated) starting from the second contact surface 98 experiences different upsets.

Durch den Bereich 78 in der Kennlinie wird diese unterschiedliche Stauchung bezüglich der ersten Kontaktfläche 100 homogenisiert. Die auftretende Druckspannung, welche beispielsweise der erste Abstandshalter 96 in Richtung der entsprechenden ersten thermoelektrischen Moduleinrichtung 108 und des Heiß-Wärmeübertragers 90 ausübt, ist im Wesentlichen unabhängig von der Stauchung.Through the area 78 This different compression with respect to the first contact surface is shown in the characteristic curve 100 homogenized. The compressive stress that occurs, for example the first spacer 96 in the direction of the corresponding first thermoelectric module device 108 and the hot heat exchanger 90 is essentially independent of the compression.

Bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 88 sind die Komponenten in Stapelbauweise spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene 122 angeordnet, welche in der Höhenrichtung 118 mittig zwischen dem ersten Abstandshalter 96 und dem zweiten Abstandshalter 110 liegt.In the case of the thermoelectric generator device 88 the stacked components are mirror-symmetrical to a center plane 122 arranged which in the height direction 118 centrally between the first spacer 96 and the second spacer 110 lies.

Bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 88 können der erste Kalt-Wärmeübertrager 104 und der zweite Kalt-Wärmeübertrager 114 fluiddicht voneinander getrennt sind und insbesondere einen jeweiligen eigenen Eingangsanschluss und einen jeweiligen eigenen Ausgangsanschluss aufweisen. Sie können auch Untereinheiten eines einzigen Kalt-Wärmeübertragers sein und insbesondere kann eine Strömung von Kaltfluid zwischen dem ersten Kalt-Wärmeübertrager 104 und dem zweiten Kalt-Wärmeübertrager 114 über entsprechende Kanäle möglich sein.In the case of the thermoelectric generator device 88 can the first cold heat exchanger 104 and the second cold heat exchanger 114 are separated from one another in a fluid-tight manner and in particular have a respective separate input connection and a respective separate output connection. They can also be sub-units of a single cold heat exchanger and, in particular, a flow of cold fluid between the first cold heat exchanger 104 and the second cold heat exchanger 114 be possible via appropriate channels.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung, welche in 5 schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt und mit 124 bezeichnet ist, ist ähnlich aufgebaut wie die thermoelektrische Generatorvorrichtung 88. Sie unterscheidet sich dadurch, dass entsprechende Abstandshalter 126, 128 nicht im Kalt-Wärmeübertrager 130, 132 integriert sind, sondern getrennt von diesen sind. Insbesondere werden diese Abstandshalter 126, 128 auch nicht von Kaltfluid durchströmt.Another embodiment of a thermoelectric generator device according to the invention, which is shown in 5 Shown schematically in a sectional view and denoted by 124, is constructed similarly to the thermoelectric generator device 88 . It differs in that it has corresponding spacers 126 , 128 not in the cold heat exchanger 130 , 132 are integrated, but are separate from them. In particular, these spacers 126 , 128 also not flowed through by cold fluid.

Es ergibt sich dann eine Stapelbauweise, in welcher der Abstandshalter 128 (zweiter Abstandshalter), der zweite Kalt-Wärmeübertrager 130, die zweite thermoelektrische Moduleinrichtung 116 (für gleiche Elemente wie bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 88 werden gleiche Bezugszeichen verwendet), der Heiß-Wärmeübertrager 90, die erste thermoelektrische Moduleinrichtung 108, der erste Kalt-Wärmeübertrager 130, und der erste Abstandshalter 126 sukzessive in einer Höhenrichtung 134 aufeinander folgen.This then results in a stacked construction in which the spacer 128 (second spacer), the second cold heat exchanger 130 , the second thermoelectric module device 116 (for the same elements as in the thermoelectric generator device 88 the same reference numerals are used), the hot heat exchanger 90 , the first modular thermoelectric device 108 , the first cold heat exchanger 130 , and the first spacer 126 successively in one height direction 134 follow one another.

Wie oben erwähnt sind bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 88 die Abstandshalter in den zugeordneten Kalt-Wärmeübertrager integriert.As mentioned above, in the thermoelectric generator device 88 the spacers are integrated into the associated cold heat exchanger.

Eine erfindungsgemäße thermoelektrische Generatorvorrichtung funktioniert wie folgt, wobei die Funktionsweise anhand der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 erläutert wird:

  • Im Betrieb der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 durchströmt Kaltfluid wie beispielsweise Kühlwasser den Kalt-Wärmeübertrager 26. Heißfluid wie beispielsweise ein heißes Abgas durchströmt den ersten Heiß-Wärmeübertrager 20 und den zweiten Heiß-Wärmeübertrager 22. Insbesondere liegt die Haupt-Durchströmungsrichtung von Kaltfluid und Heißfluid quer zueinander.
A thermoelectric generator device according to the invention functions as follows, the mode of operation using the thermoelectric generator device 10 is explained:
  • In operation of the thermoelectric generator device 10 Cold fluid such as cooling water flows through the cold heat exchanger 26th . Hot fluid such as hot exhaust gas flows through the first hot heat exchanger 20th and the second hot heat exchanger 22nd . In particular, the main flow direction of cold fluid and hot fluid is perpendicular to one another.

Die jeweiligen thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 sind zwischen jeweils Heißfluid-führenden und Kaltfluid-führenden Bereichen angeordnet. Aufgrund des entsprechenden Temperaturgradienten beaufschlagt ein Wärmestrom die entsprechende thermoelektrische Moduleinrichtung 50, 52, 54, 56.The respective thermoelectric module devices 50 , 52 , 54 , 56 are arranged between hot-fluid-carrying and cold-fluid-carrying areas. Due to the corresponding temperature gradient, a heat flow acts on the corresponding thermoelectric module device 50 , 52 , 54 , 56 .

Eine thermoelektrische Moduleinrichtung (wie beispielsweise die erste thermoelektrische Moduleinrichtung 50), umfasst (vergleiche 14) ein erstes Gehäuseelement 292 und ein gegenüberliegendes zweites Gehäuseelement 294. Das erste Gehäuseelement 292 kontaktiert flächig eine Wandung des entsprechenden Heiß-Wärmeübertragers wie beispielsweise des ersten Heiß-Wärmeübertragers 20. Das zweite Gehäuseelement 294 kontaktiert flächig eine Wandung des Kalt-Wärmeübertragers 26 wie beispielsweise die Wandung 32.A module thermoelectric device (such as the first module thermoelectric device 50 ), includes (compare 14th ) a first housing element 292 and an opposing second housing element 294 . The first housing element 292 makes flat contact with a wall of the corresponding hot heat exchanger such as the first hot heat exchanger 20th . The second housing element 294 makes flat contact with a wall of the cold heat exchanger 26th such as the wall 32 .

Das erste Gehäuseelement 292 und das zweite Gehäuseelement 294 sind aus einem Material mit hoher und insbesondere metallischer Wärmeleitfähigkeit gebildet.The first housing element 292 and the second housing element 294 are made of a material with high and in particular metallic thermal conductivity.

Das erste Gehäuseelement 292 und das zweite Gehäuseelement 294 weisen insbesondere ebene Seiten auf (zumindest in einem Betriebspunkt oder Betriebspunktbereich der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10).The first housing element 292 and the second housing element 294 in particular have flat sides (at least in one operating point or operating point range of the thermoelectric generator device 10 ).

Das erste Gehäuseelement 292 und das zweite Gehäuseelement 294 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt bzw. in einem Innenraum 296 zwischen dem ersten Gehäuseelement 292 und dem zweiten Gehäuseelement 294 ist eine elektrische Isolierung angeordnet.The first housing element 292 and the second housing element 294 are made of an electrically insulating material or in an interior 296 between the first housing element 292 and the second housing element 294 electrical insulation is arranged.

In dem Innenraum 296 sind beispielsweise alternierend n-Leiter 298 und p-Leiter 300 positioniert, wobei benachbarte n-Leiter 298 und p-Leiter 300 über eine elektrisch leitende Brücke 302 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Brücke 302 ist beispielsweise aus einem metallischen Material hergestellt. In the interior 296 are for example alternating n-conductors 298 and p-conductor 300 positioned, with adjacent n-conductors 298 and p-conductors 300 via an electrically conductive bridge 302 are electrically connected to each other. The bridge 302 is made of a metallic material, for example.

Zwischen dem Heiß-Wärmeübertrager 20 und dem Kalt-Wärmeübertrager 26 entsteht im Betrieb ein Wärmestrom 304. Dieser Wärmestrom 304 liegt an der thermoelektrischen Moduleinrichtung 50 an. Der Wärmestrom 304 liegt auch zwischen dem ersten Gehäuseelement 292 und dem zweiten Gehäuseelement 294. Über den Seebeck-Effekt kann daraus ein nutzbarer elektrischer Strom generiert werden.Between the hot heat exchanger 20th and the cold heat exchanger 26th a heat flow is generated during operation 304 . This heat flow 304 is due to the thermoelectric module device 50 at. The heat flow 304 also lies between the first housing element 292 and the second housing element 294 . A usable electrical current can be generated from this via the Seebeck effect.

Die thermoelektrische Moduleinrichtung 50 umfasst eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen, welche insbesondere seriell geschaltet sind.The thermoelectric module device 50 comprises a plurality of thermoelectric modules, which are in particular connected in series.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass thermoelektrische Module in einem separaten Träger angeordnet sind, oder sie sind direkt zwischen dem Kalt-Wärmeübertrager 26 und dem Heiß-Wärmeübertrager 20 angeordnet.It can be provided that thermoelectric modules are arranged in a separate carrier, or they are directly between the cold heat exchanger 26th and the hot heat exchanger 20th arranged.

Durch die Vorspanneinrichtung 62 werden die unterschiedlichen Komponenten in dem Stapel 58 miteinander verspannt. Es erfolgt dabei eine Anbindung der thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50 usw. sowohl bezüglich thermischer Kopplung als auch mechanischer Fixierung an die wärmeübertragenden Komponenten 26, 20, 22. Die Vorspanneinrichtung 62 erzeugt einen Anpressdruck. Durch die Abstandshalter 64, 66 lässt sich eine Ausgleichslage bereitstellen, welche an der jeweiligen ersten Kontaktfläche 66, 72 für eine Homogenisierung des Anpressdrucks sorgt. Es ergibt sich eine hochintegrierte Lösung bezüglich der Funktion der Aufbringung der Vorspannung, der gleichmäßigen Verteilung der entsprechenden Druckkraft über die Fläche auch der thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50 und der Funktion als Ausgleichselement bezüglich thermischer Spannungen und Bauteiltoleranzen.By the pretensioning device 62 become the different components in the stack 58 braced together. The thermoelectric module devices are connected 50 etc. both in terms of thermal coupling and mechanical fixation to the heat transferring components 26th , 20th , 22nd . The pretensioner 62 creates a contact pressure. Through the spacers 64 , 66 a compensation layer can be provided, which is on the respective first contact surface 66 , 72 ensures a homogenization of the contact pressure. The result is a highly integrated solution with regard to the function of applying the preload, the uniform distribution of the corresponding compressive force over the surface of the thermoelectric module devices as well 50 and the function as a compensation element with regard to thermal stresses and component tolerances.

Diese Funktionen lassen sich grundsätzlich mit einem einzigen Element, nämlich dem entsprechenden Abstandshalter 64 bzw. 70 erreichen. Es ergibt sich eine optimierte homogene Verteilung von Druckflächen über eine entsprechende Kontaktfläche zwischen Komponenten.These functions can basically be achieved with a single element, namely the corresponding spacer 64 or. 70 to reach. The result is an optimized, homogeneous distribution of pressure areas over a corresponding contact area between components.

Weiterhin lässt sich das Gewicht der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 verringern, und auch der Bauraum lässt sich verringern. Insbesondere lässt sich der entsprechende Abstandshalter 64, 70, wie anhand der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 88 mit den Abstandshaltern 96, 110 beschrieben, in den entsprechenden Kalt-Wärmeübertrager 104 bzw. 114 integrieren.Furthermore, the weight of the thermoelectric generator device 10 and the installation space can also be reduced. In particular, the corresponding spacer 64 , 70 , as using the thermoelectric generator device 88 with the spacers 96 , 110 described in the corresponding cold heat exchanger 104 or. 114 integrate.

Eine 3D-Drahtstruktur 80 als Beispiel eines Abstandshalters lässt sich auf einfache und kostengünstige Weise fertigen. Sie kann auch mit Fluid durchströmt werden.A 3D wire structure 80 as an example of a spacer can be manufactured in a simple and inexpensive manner. Fluid can also flow through it.

Durch einen homogenen Bereich in der Kennlinie lässt sich der Anpressdruck während des Vorspannens und auch während des ersten Aufheizens homogenisieren. Insbesondere lässt sich eine Durchbiegung eines Gehäusedeckels 14 und/oder eines Gehäusebodens 16 „auffangen“. Dadurch wird eine ungleichmäßige Verteilung des Flächendrucks in seiner Auswirkung auf die thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50 usw. vermieden. Es ergibt sich eine optimale Wärmeübertragung. Dadurch lässt sich eine hohe Effizienz für die thermoelektrische Generatorvorrichtung 10 erreichen.A homogeneous area in the characteristic curve allows the contact pressure to be homogenized during pretensioning and also during the first heating. In particular, it is possible for a housing cover to bend 14th and / or a housing base 16 "Catch". This results in an uneven distribution of the surface pressure in its effect on the thermoelectric module devices 50 etc. avoided. An optimal heat transfer results. This allows a high efficiency for the thermoelectric generator device 10 to reach.

Der Effekt des Abstandshalters 64 bzw. 70 als wegunabhängige Ausgleichslage mit Homogenisierung der Anpresskräfte ist auf den Bereich 78 der Kennlinie zurückzuführen. Wie erwähnt kann eine 3D-Drahtstruktur solch einen Kennlinienverlauf bereitstellen.The effect of the spacer 64 or. 70 as a path-independent compensation layer with homogenization of the contact forces is on the area 78 traced back to the characteristic. As mentioned, a 3D wire structure can provide such a characteristic curve.

Grundsätzlich ist es beispielsweise auch möglich, dass ein Metallschaum als Abstandshalter verwendet wird, welcher einen entsprechenden Kennlinienverlauf hat.In principle, it is also possible, for example, to use a metal foam as a spacer which has a corresponding characteristic curve.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung 136 (7), welches im grundsätzlichen Aufbau der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 entspricht, wobei für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden, ist als erster Abstandshalter 138 und als zweiter Abstandshalter 140 jeweils eine Tellerfederanordnung 142 vorgesehen. Diese weist wiederum eine erste Kontaktfläche 144 und eine zweite Kontaktfläche 146 auf.In a further exemplary embodiment of a thermoelectric generator device 136 ( 7th ), which in the basic structure of the thermoelectric generator device 10 corresponds, where the same reference numerals are used for the same elements, is as the first spacer 138 and as a second spacer 140 each a disc spring arrangement 142 intended. This in turn has a first contact surface 144 and a second contact surface 146 on.

Ansonsten ist der Aufbau wie oben anhand der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 beschrieben.Otherwise, the structure is as above using the thermoelectric generator device 10 described.

Bei entsprechender Auswahl und Dimensionierung von Tellerfedern lässt sich eine Kennlinie 148 realisieren (vergleiche 3), welche einen Bereich 150 aufweist, in welchem die Kennlinie konstant ist, d.h. die Spannung unabhängig von der Dehnung ist.With the appropriate selection and dimensioning of disc springs, a characteristic curve 148 realize (compare 3 ), which is an area 150 in which the characteristic curve is constant, ie the stress is independent of the strain.

Bei dem entsprechenden Spannungsbereich bzw. Dehnungsbereich lässt sich die erwähnte Homogenisierung erreichen.The aforementioned homogenization can be achieved with the corresponding stress range or expansion range.

Entsprechende Tellerfedern sind beispielsweise in der Veröffentlichung „Tellerfedern — Theorie und Praxis“ der Christian Bauer GmbH + Co. KG, 7636 Welzheim, www.christianbauer.com beschrieben. Beispielsweise ist unter Punkt 2.6.2.1 dort eine Tellerfedersäule mit Tellerfedern unterschiedlicher maximaler Federkraft beschrieben, mit einem mindestens näherungsweise in einem Bereich von der Federkraft unabhängigen Federweg. Durch entsprechende Anordnung und Dimensionierung lässt sich der Bereich 150 einstehen (vergleiche beispielsweise dazu auch Bild 34 unter Punkt 2.10.3 in der genannten Druckschrift).Corresponding disc springs are described, for example, in the publication "Disc springs - theory and practice" by Christian Bauer GmbH + Co. KG, 7636 Welzheim, www.christianbauer.com. For example, under point 2.6.2.1 There a disc spring column with disc springs of different maximum spring force is described, with a spring travel that is at least approximately independent of the spring force in one area. The area can be arranged and dimensioned accordingly 150 stand up (compare for example also picture 34 under point 2.10.3 in the mentioned publication).

Bei einem Ausführungsbeispiel (8 bis 13(b)) umfasst die Vorspannungseinrichtung 62 eine Mehrzahl von Zugbolzen 152 (vergleiche 8). Über diese Zugbolzen 152 lässt sich eine Vorspannung zur Verspannung der Komponenten einstellen.In one embodiment ( 8th to 13 (b) ) includes the pretensioning device 62 a plurality of tie bolts 152 (compare 8th ). About these draw bolts 152 a preload can be set for tensioning the components.

Über die Zugbolzen 152 lässt sich durch das Gehäuse 12' hindurch eine Komponentenverspannung in dem Stapel 58 erreichen.About the draw bolts 152 can be through the housing 12 ' through a component tension in the stack 58 to reach.

Es ist dabei vorgesehen, dass die Zugbolzen 152 durch einen Wärmeübertrager 154 durchgehen. Der Wärmeübertrager 154 ist beispielsweise ein Kalt-Wärmeübertrager wie der Kalt-Wärmeübertrager 26.It is provided that the tension bolts 152 through a heat exchanger 154 go through. The heat exchanger 154 is for example a cold heat exchanger like the cold heat exchanger 26th .

Insbesondere verlaufen die Zugbolzen 152 durch einen entsprechenden Abstandshalter 64 wie eine 3D-Drahtstruktur.In particular, the tension bolts run 152 by means of an appropriate spacer 64 like a 3D wire structure.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Wärmeübertrager 154 eine erste Halbschale 156 und eine zweite Halbschale 158. Die erste Halbschale 156 und die zweite Halbschale 158 bilden Gehäusewandungen.In one embodiment, the heat exchanger comprises 154 a first half-shell 156 and a second half-shell 158 . The first half-shell 156 and the second half-shell 158 form housing walls.

Die erste Halbschale 156 hat einen ersten Randbereich 160. Die zweite Halbschale 158 hat einen zweiten Randbereich 162. Die erste Halbschale 156 ist mit der zweiten Halbschale 158 verbunden, wobei der erste Randbereich 160 und der zweite Randbereich 162 insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sind.The first half-shell 156 has a first edge area 160 . The second half-shell 158 has a second border area 162 . The first half-shell 156 is with the second half-shell 158 connected, the first edge region 160 and the second edge area 162 in particular are cohesively connected to one another.

Der Wärmeübertrager 154 weist dadurch zwischen der ersten Halbschale 156 und der zweiten Halbschale 158 einen Innenraum 164 auf. In diesem Innenraum 164 ist der entsprechende Abstandshalter wie der Abstandshalter 64 angeordnet.The heat exchanger 154 thereby points between the first half-shell 156 and the second half-shell 158 an interior 164 on. In this interior 164 is the corresponding spacer like the spacer 64 arranged.

Die erste Halbschale 156 und die zweite Halbschale 158 weisen fluchtende Öffnungen 166, 168 auf, durch welche dann entsprechende Zugbolzen 152 durchgetaucht sind.The first half-shell 156 and the second half-shell 158 have aligned openings 166 , 168 through which then corresponding tension bolts 152 are submerged.

Die Zugbolzen 152 sind insbesondere parallel zu der Höhenrichtung 60 orientiert.The draw bolts 152 are in particular parallel to the height direction 60 oriented.

An den Öffnungen 166, 168 sitzen jeweilige Dichtungselemente 170, um einen fluiddichten Abschluss zu erzielen.At the openings 166 , 168 respective sealing elements sit 170 to achieve a fluid-tight seal.

Der Wärmeübertrager 154 ist zusätzlich zu der inhärenten Elastizität des Materials, aus dem er hergestellt ist, mit geringer Steifigkeit (elastisch und/oder plastisch) verformbar ausgebildet.The heat exchanger 154 is, in addition to the inherent elasticity of the material from which it is made, designed to be deformable with low rigidity (elastic and / or plastic).

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die zweite Halbschale 158 eine entsprechende Verformungseinrichtung 172 auf, welche eine Verformung der zweiten Halbschale 158 ermöglicht.In the embodiment shown, the second half-shell 158 a corresponding deformation device 172 on which a deformation of the second half-shell 158 enables.

Die Verformungseinrichtung 172 ist dadurch gebildet, dass die zweite Halbschale 158 an dem zweiten Randbereich 162 einen U-förmigen Bereich 174 hat. Dieser U-förmige Bereich hat eine Wandung 176, welche mit dem ersten Randbereich 160 der ersten Halbschale 156 verbunden ist und insbesondere stoffschlüssig verbunden ist.The deformation device 172 is formed in that the second half-shell 158 at the second edge area 162 a U-shaped area 174 Has. This U-shaped area has a wall 176 which with the first margin area 160 the first half-shell 156 is connected and in particular is firmly connected.

Der U-förmige Bereich 174 stellt einen Wegspeicher für die zweite Halbschale 158 bereit, welcher eine entsprechende Verformung ermöglicht.The U-shaped area 174 provides a path memory for the second half-shell 158 ready, which enables a corresponding deformation.

Die Zugbolzen 152 ermöglichen das Aufbringen eines Anpressdrucks durch Vorpressen und Verspannung. Sie sind, wie erwähnt, durch den Wärmeübertrager 154 geführt. Dadurch lässt sich eine hochintegrierte Bauweise erreichen. Ein Bolzenabstand zu den thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 lässt sich gering halten. (Insbesondere sind die Zugbolzen 152 nicht durch thermoelektrische Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 durchgeführt.)The draw bolts 152 enable the application of contact pressure by pre-pressing and bracing. As mentioned, they are through the heat exchanger 154 guided. This enables a highly integrated design to be achieved. A bolt distance to the thermoelectric module devices 50 , 52 , 54 , 56 can be kept low. (In particular are the draw bolts 152 not through thermoelectric module devices 50 , 52 , 54 , 56 carried out.)

Damit die Ausgleichslage über die Abstandshalter 64, 70 ihre Funktion erfüllen kann, d.h., um die kommunizierenden Eigenschaften nutzen zu können, ist der Wärmeübertrager 154 über die U-förmigen Bereiche 174, d.h. über die Verformungseinrichtung 172, verformbar ausgelegt. Die Verformungseinrichtung 172 sorgt für eine Verbindung.So that the compensation layer over the spacers 64 , 70 can fulfill its function, ie, in order to be able to use the communicating properties, is the heat exchanger 154 over the U-shaped areas 174 , ie via the deformation device 172 designed to be deformable. The deformation device 172 creates a connection.

Die Integration der Zugbolzen 152 in den Wärmeübertrager 154 sorgt dafür, dass Druckkräfte, welche den Anpressdruck bereitstellen, räumlich näher an den thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 wirken können; vergleiche dazu 1, in der schematisch der Verlauf eines Zugbolzens 152 durch den Wärmeübertrager 26 in unmittelbarer Nachbarschaft zu den thermoelektrischen Moduleinrichtungen 50, 52, 54, 56 angedeutet ist.The integration of the draw bolts 152 in the heat exchanger 154 ensures that pressure forces, which provide the contact pressure, are spatially closer to the thermoelectric module devices 50 , 52 , 54 , 56 can work; compare to 1 , in the schematic the course of a tension bolt 152 through the heat exchanger 26th in the immediate vicinity of the thermoelectric module facilities 50 , 52 , 54 , 56 is indicated.

Es ergibt sich eine gleichmäßige Kraftverteilung und damit eine geringere Verformung der Komponenten.The result is an even distribution of force and thus less deformation of the components.

In 10 ist schematisch ein Stapel 58 gezeigt mit Schnittebenen A-A und B-B.In 10 is schematically a stack 58 shown with section planes AA and BB.

Für die entsprechenden Elemente werden die Bezugszeichen der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 verwendet.The reference numerals of the thermoelectric generator device are used for the corresponding elements 10 used.

In 11 ist bei entsprechender Vorspannungskraft ein Kraftverlauf in der Schnittebene A-A angedeutet. Dies ist im Wesentlichen unabhängig von einer Anordnung der Zugbolzen 152.In 11 a force profile is indicated in the sectional plane AA with a corresponding preload force. This is essentially independent of an arrangement of the tension bolts 152 .

In 12(b) ist ein entsprechender Kraftverlauf in der Schnittebene B-B angezeigt, wenn entsprechende Zugbolzen 152 (vergleiche 12(a)) außerhalb des Wärmeübertragers 154 liegen.In 12 (b) a corresponding force curve is displayed in the section plane BB if the corresponding tension bolts 152 (compare 12 (a) ) outside the heat exchanger 154 lie.

In 13(b) ist der Kraftverlauf in der Schnittebene B-B angedeutet, wenn, wie oben erwähnt, die Zugbolzen 152 durch den Wärmeübertrager 154 verlaufen.In 13 (b) the force curve is indicated in the section plane BB when, as mentioned above, the tension bolts 152 through the heat exchanger 154 run away.

Es ergibt sich gemäß 13(b) eine gleichmäßigere Druckverteilung, wenn die Zugbolzen 152 durch den Wärmeübertrager 154 verlaufen, als wenn diese außerhalb liegen (12(a) und 12(b)).It results according to 13 (b) a more even pressure distribution when the tension bolts 152 through the heat exchanger 154 run as if they are outside ( 12 (a) and 12 (b) ).

Insbesondere lässt sich eine hohe Integration erreichen, wenn Abstandshalter mit einem Kennlinienbereich 78 verwendet werden, und Zugbolzen 152 verwendet werden, welche durch den Wärmeübertrager 154 und insbesondere Kalt-Wärmeübertrager 26 verlaufen.In particular, a high level of integration can be achieved if spacers with a range of characteristics 78 used, and draw bolts 152 used by the heat exchanger 154 and especially cold heat exchangers 26th run away.

Das Durchführen von Zugbolzen 152 durch den Kalt-Wärmeübertrager 26 lässt sich auch für die Ausführungsbeispiele 88, 124 und 136 einsetzen.Passing through draw bolts 152 through the cold heat exchanger 26th can also be used for the exemplary embodiments 88 , 124 and 136 deploy.

Erfindungsgemäß wird eine thermoelektrische Generatorvorrichtung bereitgestellt, welche eine Funktionsintegration aufweist. Es ergibt sich eine gleichmäßige Druckverteilung der vom Wärmeübertrager zur Wärmeleitung kontaktierten Komponenten. Dadurch ist für eine optimierte thermische Ankopplung gesorgt. Dadurch wiederum ergibt sich eine Effizienzmaximierung.According to the invention, a thermoelectric generator device is provided which has a function integration. The result is a uniform pressure distribution of the components contacted by the heat exchanger for heat conduction. This ensures an optimized thermal coupling. This in turn results in an efficiency maximization.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Halteeinheit 12 als Gehäuse 12' ausgebildet.In the embodiment according to 1 is the holding unit 12 as a housing 12 ' educated.

Eine solche Ausführungsform ist in 15 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. In einem geschlossenen Gehäuse 12' sind Heiß-Wärmeübertrager 310 sowie Kalt-Wärmeübertrager 312 in Stapelbauweise angeordnet. Zwischen Heiß-Wärmeübertrager 310 und Kalt-Wärmeübertrager 312 sind thermoelektrische Moduleinrichtungen angeordnet (in 15 nicht gezeigt). Ferner sind Abstandshalter wie oben beschrieben in dem Gehäuse 12' positioniert (in 15 ebenfalls nicht gezeigt).Such an embodiment is in 15th shown in a schematic sectional view. In a closed case 12 ' are hot heat exchangers 310 as well as cold heat exchangers 312 arranged in stack construction. Between the hot heat exchanger 310 and cold heat exchanger 312 thermoelectric module devices are arranged (in 15th Not shown). Furthermore, spacers as described above are in the housing 12 ' positioned (in 15th also not shown).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halteeinheit 12 ist in 16 gezeigt. Diese Halteeinheit 12 ist dort kein Gehäuse, sondern eine Verspannungseinrichtung 314. Wiederum sind Heiß-Wärmeübertrager 310, Kalt-Wärmeübertrager 312, thermoelektrische Moduleinrichtungen und mindestens ein Abstandshalter in Stapelbauweise an der Verspannungseinrichtung 314 als Halteeinheit 12 angeordnet. Mittels der Verspannungseinrichtung 314 werden die genannten Komponenten miteinander verspannt und dadurch an der Halteeinheit 12 gehalten. Die Halteeinheit 12 (die Verspannungseinrichtung 314) ist offen ausgebildet.Another embodiment of a holding unit 12 is in 16 shown. This holding unit 12 there is no housing, but a tensioning device 314 . Again are hot heat exchangers 310 , Cold heat exchanger 312 , thermoelectric module devices and at least one spacer in stack design on the bracing device 314 as a holding unit 12 arranged. By means of the bracing device 314 the named components are clamped together and thereby on the holding unit 12 held. The holding unit 12 (the bracing device 314 ) is open.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
thermoelektrische Generatorvorrichtung (erstes Ausführungsbeispiel)thermoelectric generator device (first embodiment)
1212
HalteeinheitHolding unit
12'12 '
Gehäusecasing
1414th
Gehäusedeckel (erste Gehäusewandung)Housing cover (first housing wall)
14'14 '
GehäusedeckelHousing cover
1616
Gehäuseboden (zweite Gehäusewandung)Case back (second case wall)
1818th
GehäusewandungHousing wall
2020th
erster Heiß-Wärmeübertragerfirst hot heat exchanger
2222nd
zweiter Heiß-Wärmeübertragersecond hot heat exchanger
2424
DurchtrittsöffnungPassage opening
2626th
Kalt-WärmeübertragerCold heat exchanger
2828
erster Kanalfirst channel
3030th
DurchströmungsrichtungDirection of flow
3232
WandungWall
3434
zweiter Kanalsecond channel
3636
DurchströmungsrichtungDirection of flow
3838
dritter Kanalthird channel
4040
vierter Kanalfourth channel
4242
DurchströmungsrichtungDirection of flow
4444
fünfter Kanalfifth channel
4646
EingangsanschlussInput connector
4848
AusgangsanschlussOutput connector
5050
erste thermoelektrische Moduleinrichtungfirst thermoelectric module device
5252
zweite thermoelektrische Moduleinrichtungsecond thermoelectric module device
5454
dritte thermoelektrische Moduleinrichtungthird thermoelectric module device
5656
vierte thermoelektrische Moduleinrichtungfourth thermoelectric module device
5858
Stapelstack
6060
HöhenrichtungHeight direction
6262
VorspanneinrichtungPretensioning device
6464
erster Abstandshalterfirst spacer
6666
erste Kontaktflächefirst contact surface
6868
zweite Kontaktflächesecond contact surface
7070
zweiter Abstandshaltersecond spacer
7272
erste Kontaktflächefirst contact surface
7474
zweite Kontaktflächesecond contact surface
7676
MittelebeneMiddle plane
7878
BereichArea
8080
DrahtstrukturWire structure
8282
Bogenbow
8484
Kennlinie DrahtstrukturWire structure characteristic
8686
Kennlinie für elastische VerformungCharacteristic curve for elastic deformation
8888
thermoelektrische Generatorvorrichtung (zweites Ausführungsbeispiel)thermoelectric generator device (second embodiment)
9090
Heiß-WärmeübertragerHot heat exchanger
9292
GehäusedeckelHousing cover
9494
GehäusebodenCase back
9696
erster Abstandshalterfirst spacer
9898
zweite Kontaktflächesecond contact surface
100100
erste Kontaktflächefirst contact surface
102102
WandungWall
104104
erster Kalt-Wärmeübertragerfirst cold heat exchanger
106106
Kanalchannel
108108
erste thermoelektrische Moduleinrichtungfirst thermoelectric module device
110110
zweiter Abstandshaltersecond spacer
112112
WandungWall
114114
zweiter Kalt-Wärmeübertragersecond cold heat exchanger
116116
zweite thermoelektrische Moduleinrichtungsecond thermoelectric module device
118118
HöhenrichtungHeight direction
120a120a
DurchbiegungDeflection
120b120b
DurchbiegungDeflection
122122
MittelebeneMiddle plane
124124
thermoelektrische Generatorvorrichtung (drittes Ausführungsbeispiel)thermoelectric generator device (third embodiment)
126126
erster Abstandshalterfirst spacer
128128
zweiter Abstandshaltersecond spacer
130130
erster Kalt-Wärmeübertragerfirst cold heat exchanger
132132
zweiter Kalt-Wärmeübertragersecond cold heat exchanger
134134
HöhenrichtungHeight direction
136136
thermoelektrische Generatorvorrichtung (viertes Ausführungsbeispiel)thermoelectric generator device (fourth embodiment)
138138
erster Abstandshalterfirst spacer
140140
zweiter Abstandshaltersecond spacer
142142
TellerfederanordnungDisc spring arrangement
144144
erste Kontaktflächefirst contact surface
146146
zweite Kontaktflächesecond contact surface
148148
Kennliniecurve
150150
BereichArea
152152
ZugbolzenDraw bolt
154154
WärmeübertragerHeat exchanger
156156
erste Halbschalefirst half-shell
158158
zweite Halbschalesecond half-shell
160160
erster Randbereichfirst edge area
162162
zweiter Randbereichsecond border area
164164
Innenrauminner space
166166
Öffnungopening
168168
Öffnungopening
170170
DichtungselementeSealing elements
172172
VerformungseinrichtungDeformation device
174174
U-förmiger BereichU-shaped area
176176
WandungWall
292292
erstes Gehäuseelementfirst housing element
294294
zweites Gehäuseelementsecond housing element
296296
Innenrauminner space
298298
n-Leitern-conductor
300300
p-Leiterp-conductor
302302
Brückebridge
304304
WärmestromHeat flow
310310
Heiß-WärmeübertragerHot heat exchanger
312312
Kalt-WärmeübertragerCold heat exchanger
314314
VerspannungseinrichtungBracing device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102013112911 A1 [0002]DE 102013112911 A1 [0002]

Claims (18)

Thermoelektrische Generatorvorrichtung, umfassend eine Halteeinheit (12), mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager (26; 104, 114; 130, 132; 154), mindestens einen Heiß-Wärmeübertrager (20; 22; 90), mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung (50, 52, 54, 56; 108, 116), wobei der mindestens eine Kalt-Wärmeübertrager (26; 104, 114; 130, 132; 154), der mindestens eine Heiß-Wärmeübertrager (20; 22; 90) und die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung (50, 52, 54, 56; 108, 116) in einem Stapel (58) an der Halteeinheit (12) angeordnet sind, und eine Vorspanneinrichtung (62), welche eine Anpresskraft auf den Stapel (58) ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (62) mindestens einen Abstandshalter (64, 70; 96, 110; 126, 128; 138, 140) umfasst, welcher bezogen auf eine erste Kontaktfläche (66; 72; 100; 144) in einem auftretenden Verformungsbereich eine Verformung aufweist, welche im Wesentlichen spannungsunabhängig ist.Thermoelectric generator device, comprising a holding unit (12), at least one cold heat exchanger (26; 104, 114; 130, 132; 154), at least one hot heat exchanger (20; 22; 90), at least one thermoelectric module device (50, 52 , 54, 56; 108, 116), the at least one cold heat exchanger (26; 104, 114; 130, 132; 154), the at least one hot heat exchanger (20; 22; 90) and the at least one thermoelectric module device (50, 52, 54, 56; 108, 116) are arranged in a stack (58) on the holding unit (12), and a pretensioning device (62) which exerts a pressing force on the stack (58), characterized in that the pretensioning device (62) comprises at least one spacer (64, 70; 96, 110; 126, 128; 138, 140) which has a deformation in relation to a first contact surface (66; 72; 100; 144) in a deformation area that occurs, which is essentially voltage independent. Generatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abstandshalter (64, 70; 96, 110; 126, 128; 138, 140) eine wegunabhängige Ausgleichslage bildet.Generator device according to Claim 1 , characterized in that the at least one spacer (64, 70; 96, 110; 126, 128; 138, 140) forms a path-independent compensation layer. Generatorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abstandshalter (64, 70; 96, 110; 126, 128; 138, 140) eine zweite Kontaktfläche (74; 98; 146) aufweist, welche der ersten Kontaktfläche (66; 72; 100; 144) gegenüberliegend ist und welche eine Gehäusewandung kontaktiert, wobei insbesondere die Gehäusewandung ein Gehäusedeckel (14) oder Gehäuseboden (16) ist.Generator device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one spacer (64, 70; 96, 110; 126, 128; 138, 140) has a second contact surface (74; 98; 146) which is the first contact surface (66; 72; 100; 144 ) is opposite and which contacts a housing wall, in particular the housing wall being a housing cover (14) or housing base (16). Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (72; 100) des mindestens einen Abstandshalters (64; 96) den mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager (26) oder einen Teil (102) des mindestens einen Kalt-Wärmeübertragers (104) kontaktiert, und/oder dass die erste Kontaktfläche des mindestens einen Abstandshalters den mindestens einen Heiß-Wärmeübertrager oder einen Teil des mindestens einen Heiß-Wärmeübertragers kontaktiert.Generator device according to one of the preceding claims, characterized in that the first contact surface (72; 100) of the at least one spacer (64; 96) the at least one cold heat exchanger (26) or a part (102) of the at least one cold heat exchanger ( 104) and / or that the first contact surface of the at least one spacer contacts the at least one hot heat exchanger or a part of the at least one hot heat exchanger. Generatorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kalt-Wärmeübertrager (26) oder der Teil (102), welcher von der ersten Kontaktfläche (100) kontaktiert ist, die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung (50) kontaktiert, und/oder der mindestens eine Heiß-Wärmeübertrager oder der Teil, welcher von der ersten Kontaktfläche kontaktiert ist, die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung kontaktiert.Generator device according to Claim 4 , characterized in that the at least one cold heat exchanger (26) or the part (102) which is contacted by the first contact surface (100) contacts the at least one thermoelectric module device (50), and / or the at least one hot Heat exchanger or the part which is contacted by the first contact surface which makes contact with at least one thermoelectric module device. Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Kontaktfläche (66; 72; 100; 144) in dem auftretenden Spannungsbereich ein im Wesentlichen homogener Anpressdruck vorliegt.Generator device according to one of the preceding claims, characterized in that an essentially homogeneous contact pressure is present on the first contact surface (66; 72; 100; 144) in the stress area that occurs. Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (64) eine Drahtstruktur (80) ist, oder eine Tellerfederanordnung (142) ist, oder ein Metallschaum ist.Generator device according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer (64) is a wire structure (80), or is a disc spring arrangement (142), or is a metal foam. Generatorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstruktur (80) eine 3D-Drahtstruktur ist und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstruktur (80) nicht verlötete Knotenpunkte aufweist.Generator device according to Claim 7 , characterized in that the wire structure (80) is a 3D wire structure and / or characterized in that the wire structure (80) has non-soldered nodes. Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines der Folgenden: - der mindestens eine Abstandshalter (96) ist so ausgebildet, dass er mit Fluid durchströmbar ist; - der mindestens eine Abstandshalter (96) ist als Wärmeübertragungsstruktur ausgebildet; - der mindestens eine Abstandshalter (96) ist Teil eines Wärmeübertragers (104) oder in einen Wärmeübertrager (104) integriert; - der mindestens eine Abstandshalter (96) kontaktiert eine Wandung (102) eines Wärmeübertragers (104), wobei insbesondere diese Wandung (102) die mindestens eine thermoelektrische Moduleinrichtung (108) kontaktiert.Generator device according to one of the preceding claims, characterized by at least one of the following: - the at least one spacer (96) is designed in such a way that fluid can flow through it; - The at least one spacer (96) is designed as a heat transfer structure; - The at least one spacer (96) is part of a heat exchanger (104) or is integrated into a heat exchanger (104); - The at least one spacer (96) contacts a wall (102) of a heat exchanger (104), this wall (102) in particular making contact with the at least one thermoelectric module device (108). Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Abstandshalter (64), welcher eine erste Gehäusewandung (14) kontaktiert, und einen zweiten Abstandshalter (70), welcher eine zweite Gehäusewandung (16) kontaktiert, wobei die zweite Gehäusewandung (16) der ersten Gehäusewandung (14) gegenüberliegend ist, und wobei ein Stapel (58) mit Wärmeübertragern (26, 20, 22) und mindestens einer thermoelektrischen Moduleinrichtung (50, 52, 54, 56) zwischen dem ersten Abstandshalter (64) und dem zweiten Abstandshalter (70) positioniert ist.Generator device according to one of the preceding claims, characterized by a first spacer (64) which contacts a first housing wall (14), and a second spacer (70) which contacts a second housing wall (16), the second housing wall (16) being the first housing wall (14) is opposite, and wherein a stack (58) with heat exchangers (26, 20, 22) and at least one thermoelectric module device (50, 52, 54, 56) between the first spacer (64) and the second spacer ( 70) is positioned. Generatorvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine spiegelsymmetrische Anordnung von Wärmeübertragern (26, 20, 22) und mindestens einer thermoelektrischen Moduleinrichtung (50, 52, 54, 56) bezüglich einer Mittelebene (76), welche zwischen dem ersten Abstandshalter (64) und dem zweiten Abstandshalter (70) liegt.Generator device according to Claim 10 , characterized by a mirror-symmetrical arrangement of heat exchangers (26, 20, 22) and at least one thermoelectric module device (50, 52, 54, 56) with respect to a center plane (76) which lies between the first spacer (64) and the second spacer (70 ) lies. Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auftretender Anpressdruck der Vorspanneinrichtung (62) im Bereich zwischen 0,1 MPa und 10 MPa liegt, und insbesondere im Bereich zwischen 0,5 MPa und 10 Mpa liegt.Generator device according to one of the preceding claims, characterized in that a contact pressure of the prestressing device (62) in the range between 0.1 MPa and 10 MPa and in particular is in the range between 0.5 MPa and 10 Mpa. Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungseinrichtung (62) mindestens einen Zugbolzen (152) und insbesondere eine Mehrzahl von Zugbolzen (152) umfasst.Generator device according to one of the preceding claims, characterized in that the pretensioning device (62) comprises at least one tension bolt (152) and in particular a plurality of tension bolts (152). Generatorvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zugbolzen (152) durch mindestens einen Wärmeübertrager (154) geführt ist und insbesondere durch den mindestens einen Kalt-Wärmeübertrager (154) geführt ist.Generator device according to Claim 13 , characterized in that the at least one tension bolt (152) is guided through at least one heat exchanger (154) and in particular is guided through the at least one cold heat exchanger (154). Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmeübertrager (154) eine erste Halbschale (156) und eine zweite Halbschale (158) aufweist, wobei die erste Halbschale (156) und die zweite Halbschale (158) an jeweiligen Randbereichen (160, 162) miteinander verbunden sind und insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sind.Generator device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one heat exchanger (154) has a first half-shell (156) and a second half-shell (158), the first half-shell (156) and the second half-shell (158) at respective edge regions ( 160, 162) are connected to one another and in particular are connected to one another in a materially bonded manner. Generatorvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens eine Halbschale (156; 158) eine Verformungseinrichtung (172) integriert ist, über welche der entsprechende Wärmeübertrager (154) elastisch verformbar ist.Generator device according to Claim 15 , characterized in that a deformation device (172) is integrated into at least one half-shell (156; 158), via which the corresponding heat exchanger (154) can be elastically deformed. Generatorvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungseinrichtung (172) durch einen Wandungsbereich (174) in U-Form gebildet ist, wobei insbesondere der entsprechende Wandungsbereich (174) mit der anderen Halbschale (158) verbunden ist.Generator device according to Claim 16 , characterized in that the deformation device (172) is formed by a wall area (174) in U-shape, in particular the corresponding wall area (174) being connected to the other half-shell (158). Generatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zugbolzen (152) durch den mindestens einen Abstandshalter (64) geführt ist.Generator device according to one of the Claims 14 to 17th , characterized in that the at least one tension bolt (152) is guided through the at least one spacer (64).
DE102019114643.7A 2019-05-31 2019-05-31 Thermoelectric generator device with at least one spacer Pending DE102019114643A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019114643.7A DE102019114643A1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Thermoelectric generator device with at least one spacer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019114643.7A DE102019114643A1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Thermoelectric generator device with at least one spacer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019114643A1 true DE102019114643A1 (en) 2020-12-03

Family

ID=73264808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019114643.7A Pending DE102019114643A1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Thermoelectric generator device with at least one spacer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019114643A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3197343A (en) * 1962-07-05 1965-07-27 Carrier Corp Thermoelectric panels
DE1539271A1 (en) * 1966-10-13 1969-12-04 Messerschmitt Boelkow Blohm Device for the elastic and heat-conducting connection of the cold ends of thermocouples of a thermogenerator with a radiator
WO2003071198A1 (en) * 2002-02-22 2003-08-28 Varmaraf Ehf. A heat transfer apparatus
WO2007026432A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-08 Hitachi, Ltd. Egr gas power generator
DE102010001536A1 (en) * 2010-02-03 2011-08-04 Robert Bosch GmbH, 70469 Thermoelectric generator with integrated preloaded bearing
DE102013112911A1 (en) * 2013-11-22 2015-06-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermoelectric generator apparatus and method of manufacturing a thermoelectric generator apparatus
US20180261749A1 (en) * 2014-12-16 2018-09-13 Titanx Holding Ab Energy recovering assembly and a method of providing the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3197343A (en) * 1962-07-05 1965-07-27 Carrier Corp Thermoelectric panels
DE1539271A1 (en) * 1966-10-13 1969-12-04 Messerschmitt Boelkow Blohm Device for the elastic and heat-conducting connection of the cold ends of thermocouples of a thermogenerator with a radiator
WO2003071198A1 (en) * 2002-02-22 2003-08-28 Varmaraf Ehf. A heat transfer apparatus
WO2007026432A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-08 Hitachi, Ltd. Egr gas power generator
DE102010001536A1 (en) * 2010-02-03 2011-08-04 Robert Bosch GmbH, 70469 Thermoelectric generator with integrated preloaded bearing
DE102013112911A1 (en) * 2013-11-22 2015-06-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Thermoelectric generator apparatus and method of manufacturing a thermoelectric generator apparatus
US20180261749A1 (en) * 2014-12-16 2018-09-13 Titanx Holding Ab Energy recovering assembly and a method of providing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHRISTIAN BAUER GmbH + Co. KG: Tellerfedern - Theorie und Praxis : Das Produkt aus Kraft mal Weg. In: cb Tellerfedern : Technische Datensammlung. Welzheim, 2006. 40 S. - Firmenschrift. URL: https://www.christianbauer.com/de/img-cust/Katalog_D_2TheoriePraxis.pdf [abgerufen am 2019-11-15] *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2531705B1 (en) Thermoelectric generator with integrated preloaded mounting
EP3079442B1 (en) Electrical heating device and frame for same
DE202010018101U1 (en) Thermoelectric generator device
DE10042245B4 (en) Hydrogen storage device and hydrogen storage system
DE202010018541U1 (en) Cooling device and vehicle battery assembly
EP2132822B1 (en) Sealing device for a fuel cell arrangement
DE102014106954A1 (en) Device for heating and cooling a battery pack
DE102010054070B4 (en) Thermoelectric device and thermoelectric module
DE102010013002A1 (en) Battery with a cell stack
DE102018221477A1 (en) Battery module comprising a plurality of battery cells
DE102016113177A1 (en) battery assembly
DE102013112911A1 (en) Thermoelectric generator apparatus and method of manufacturing a thermoelectric generator apparatus
WO2018234098A1 (en) Battery housing for a vehicle battery
EP3411913B1 (en) Battery module having a plurality of battery cells, method for the production thereof, and battery
DE102020125498B3 (en) Cooling segment for temperature control of a battery module of a motor vehicle battery
WO2017102348A1 (en) Energy storage module
DE102007044634B4 (en) High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (HT-PEMFC) including devices for cooling same
DE202021102441U1 (en) Temperature control device for individual battery cells combined to form a module
DE102012214702A1 (en) Thermoelectric device
WO2014027011A1 (en) Thermoelectric module
DE102019114643A1 (en) Thermoelectric generator device with at least one spacer
DE102012207995B4 (en) Cooling device and energy storage device with a cooling device
DE102016206507A1 (en) Thermoelectric module
DE102018117059A1 (en) Battery module for a traction battery of an electrically drivable motor vehicle
DE2826538A1 (en) CLOSING VALVE

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication