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Device thereof with a hollow fiber and a thermocouple and using

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DE10241786B4
DE10241786B4 DE2002141786 DE10241786A DE10241786B4 DE 10241786 B4 DE10241786 B4 DE 10241786B4 DE 2002141786 DE2002141786 DE 2002141786 DE 10241786 A DE10241786 A DE 10241786A DE 10241786 B4 DE10241786 B4 DE 10241786B4
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DE
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DE2002141786
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Patentinhaber gleich
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Klaus Rennebeck
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L35/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. exhibiting Seebeck or Peltier effect with or without other thermoelectric effects or thermomagnetic effects; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L35/28Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. exhibiting Seebeck or Peltier effect with or without other thermoelectric effects or thermomagnetic effects; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof operating with Peltier or Seebeck effect only
    • H01L35/32Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. exhibiting Seebeck or Peltier effect with or without other thermoelectric effects or thermomagnetic effects; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof operating with Peltier or Seebeck effect only characterised by the structure or configuration of the cell or thermo-couple forming the device including details about, e.g., housing, insulation, geometry, module

Abstract

Vorrichtung mit einer Hohlfaser (1) und einem Thermoelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement auf einer Hohlfaser oder sowohl in als auch auf einer Hohlfaser (1) angeordnet ist und dass die Hohlfaser (1) zweischalig ausgebildet ist, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser (1) verlaufen. Device with a hollow fiber (1) and a thermocouple, characterized in that the thermocouple is arranged on a hollow fiber or both in and on a hollow fiber (1) and that the hollow fiber (1) is formed of two shells, the longitudinal seams of the two shells extend parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber (1).

Description

  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Hohlfaser und einem Thermoelement, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie dessen Verwendung. The invention relates to a device with a hollow fiber and a thermocouple having the features of the preamble of claim 1 and its use.
  • [0002] [0002]
    Bekannt sind – neben normalen Thermoelementen – Halbleiter-Thermoelemente. are known - in addition to normal thermocouples - Semiconductor thermocouples. Bei diesen wird, wie bei den normalen Thermoelementen, der Seebeck-Effekt ausgenutzt. In these, as in the normal thermocouples the Seebeck effect is exploited. Dies ist ein thermoelektrischer Effekt, bei dem in einem Stromkreis aus zwei Leitern bzw. Halbleitern die Stelle zwischen den Leitern erwärmt wird. This is a thermoelectric effect, in which in a circuit of two conductors or semiconductors, the point is heated between the conductors. Bei diesem Vorgang entsteht eine elektromotorische Kraft (abgekürzt: EMK), die beim Schließen des Stromkreises einen messbaren elektrischen Strom verursacht. In this process, an electromotive force is generated (abbreviated EMF), which causes a measurable electric current when closing the circuit. Diese EMK, oder auch einfach ausgedrückt elektrische Spannung, ist temperaturabhängig und wird von der chemischen und physikalischen Zusammensetzung der Leiter bestimmt. This EMF, or simply expressed electric voltage is temperature dependent and is determined by the chemical and physical composition of the conductor. Eine schematische Darstellung hierzu zeigt shows a schematic representation of this 1 1 . , Neben den Halbleiter-Thermoelementen gibt es auch Halbleiter-Kühlelemente (Peltier-Elemente). In addition to the semiconductor thermocouples are also semiconductor cooling elements (Peltier elements). Deren Funktion beruht auf dem Peltier-Effekt. Their function is based on the Peltier effect. Dieser ist die Umkehrung des Seebeck-Effekts und besteht darin, dass ein Stromfluss durch zwei Lötstellen, die zwei verschiedene Materialien miteinander verbinden, eine Abkühlung der einen und eine Erwärmung der anderen bewirkt. This is the inverse of the Seebeck effect and is that a current flow through two solder joints that connect two different materials together, a cooling of one side and heating of the other causes. Wegen der sehr geringen Kühlleistung werden Peltier-Elemente derzeit nur für Spezialzwecke eingesetzt. Because of the very low cooling performance Peltier elements are currently used only for special purposes. (Vgl. Microsoft(R) Encarta(R) Professional 2002. (c) 1993–2001 Microsoft Corporation.) (See. Microsoft (R) Encarta (R) Professional 2002. (c) 1993-2001 Microsoft Corporation.)
  • [0003] [0003]
    Ferner sind in der Zeitschrift Elektronik Journal, Heft August 2002, S. 99, Silizium-Thßermogeneratoren als Flächengebilde beschrieben. Furthermore, in the journal Electronic Journal, Bulletin August 2002, p 99 are described silicon Thßermogeneratoren as fabrics. Ein derartiger Thermogenerator besteht aus einer Vielzahl von Thermoelementen, wobei dieselben mäanderförmig räumlich angeordnet sind, um die Fläche effizient auszunutzen. Such a thermoelectric generator consists of a plurality of thermal elements, wherein they are arranged in meandering fashion in space in order to utilize the space efficiently. Ein derartiger Thermogenerator erreicht eine Spannung von fünf Volt pro Quadratzentimeter Chipfläche. Such a thermal generator reaches a voltage of five volts per square centimeter chip area. Der Thermogenerator ist zwischen zwei versilberten oder vergoldeten Kupfer-Plättchen, dh einer Außen-Platte (kalte Seite) und einer Innen-Platte (warme Seite), angeordnet, um das Temperaturgefälle zwischen der Außen- und der Innenseite, beispielsweise von Kleidung, auszunutzen. The thermal generator is between two silver-plated or gold-plated copper plate, that is, an outer plate (cold side) and an inner plate (hot side), arranged to take advantage of the temperature gradient between the outside and the inside, for example, clothing. Der Thermogenerator ist dabei mittels Kontakten mit einem leitenden Drahtgeflecht verbunden, das in einem die Kleidung bildenden Stoff angeordnet ist. The thermoelectric generator is connected by means of contacts with a conductive wire mesh in a clothes forming material is disposed. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um Vitaldaten, wie die Körpertemperatur oder die Herzfrequenz, aufzuzeichnen oder um Hörgeräte mit Strom zu versorgen. Such a device can for example be used to vital data such as the body temperature or heart rate to be recorded, or to supply hearing aid with power.
  • [0004] [0004]
    Hohlfasern mit einem Außendurchmesser von bis zu minimal 0,28 mm und Wandstärken von bis zu minimal 0,41 μm sind beispielsweise aus der auf den selben Anmelder zurückgehenden Hollow fibers having an outer diameter of up to a minimum of 0.28 mm and wall thicknesses of up to a minimum of 0.41 microns are known for example from going back to the same Applicant WO 00/10938 WO 00/10938 bekannt. known. Hierin wird auch ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Hohlfasern aus Folien, welche auch mehrschichtig aufgebaut und/oder beschichtet sein können, mittels Wickeln beschrieben. Also described herein is a method for producing such hollow fibers made of films, which may also be constructed in multiple layers and / or coated as described by coiling. In C. Lauterbach et al.: „Smart Clothes Self-Powered by Body Heat”, Proc. In C. Lauterbach et al .: "smart clothes Self-Powered by Body Heat", Proc. Avantex Symposium 115. bis 15.5. Avantex Symposium 115 to 15.5. 2002, Frankfurt am Main, ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein Thermoelement in einem Hohlkörper angeordnet ist. 2002 Frankfurt am Main, is described a device in which a thermocouple is arranged in a hollow body.
  • [0005] [0005]
    Die eingangs genannten Thermoelemente lassen jedoch noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf den Tragekomfort bei Körperkontakt. However, the thermocouples mentioned leave nothing to be desired, especially with regard to the wearing comfort on contact.
  • [0006] [0006]
    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Thermogenerator der eingangs genannten Art zu verbessern. The invention is therefore based on the object of improving a thermal generator of the type mentioned.
  • [0007] [0007]
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This object is inventively achieved by a device having the features of claim 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments are the subject matter of the claims.
  • [0008] [0008]
    Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung, ist das Thermoelement auf einer Hohlfaser oder sowohl in als auch auf einer Hohlfaser angeordnet und die Hohlfaser ist zweischalig ausgebildet, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser verlaufen, wobei es sich bei der Faser um eine Faser mit einem etwa kreisförmigen Vollprofil, aber auch um eine Faser mit einem teilweise offenen Profil, dh einem C-förmigen oder U-förmigen Profil, handeln kann. In the inventive embodiment of the apparatus, the thermocouple is arranged on a hollow fiber or both in and on a hollow fiber and the hollow fiber is formed of two shells, the longitudinal seams of the two shells parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber, wherein the fiber is a fiber with an approximately circular full profile, but also to a fiber with a partially open profile, that a C-shaped or U-shaped profile, can act. Dabei weist die Hohlfaser textile Eigenschaften auf. Here, the hollow fiber textile properties.
  • [0009] [0009]
    Zwischen den Isolationen befindet sich das oder die Thermoelemente und die sonstige Installation mit einer Höhe von vorzugsweise bis zu ca. μm (Wandstärke). Between the insulation is the or the thermocouples and the other installation with a height of preferably up to about microns (thickness). Vorzugsweise ist die Nano- oder Mikro-Röhrchen Ausformung mit Höhen von vorzugsweise bis zu 100 μm aus zwei parallel nebeneinander gelegter, zu zwei Halbschalen geformter und dann zu einem Nano- oder Mikro-Röhrchen zusammengefügter Hohlfasern gebildet. Preferably, the nano- or micro-tube shape with a height of preferably up to 100 microns of two adjacent specified parallel, molded in two half-shells and then of assembled to a nano- or micro-tubes hollow fibers is formed. Insbesondere sind hierbei zwei Serien-Thermoelemente vorgesehen, wobei der Durchmesser einem hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von ca. 70 μm entspricht und immer noch textile Eigenschaften aufweist. In particular, two series of thermocouples are provided in this case wherein the diameter corresponds to a hydraulically equivalent diameter of about 70 microns and still has textile properties.
  • [0010] [0010]
    Die menschliche Hautoberflächen-Temperatur wird durch Direktkontaktauflage gefühlt und mit der distanzierten Folientemperatur verglichen. Human skin surface temperature is sensed by direct contact base and compared with the detached film temperature. Als Ergebnis der Temperaturdifferenz fließt in Folge des Seebeck-Effekts ein elektrischer Strom. As a result, the temperature difference due to the Seebeck effect an electric current flows. Mit dem Stand der Technik für Folien-Thermogeneratoren ist eine derartig große Ladungsdichte auf dem kleinen Raum nicht erreichbar und damit die textile erfindungsgemäße Ausführung eine wesentliche Verbesserung. With the prior art for films thermal generators such a large charge density on the small room can not be reached and therefore the textile inventive design a significant improvement. Ferner behindert die isolierenden Folien gemäß dem Stand der Technik, direkt auf der menschlichen Haut angelegt, die Aspiration und ist für den Träger unangenehm. Further, the insulating films hindered according to the state of the art, directly applied on human skin, the aspiration and is unpleasant for the wearer. Durch einen aus erfindungsgemäßen Hohlfasern hergestellten Stoff, insbesondere ein Gewebe, kann die Haut jedoch atmen und der Tragekomfort wird deutlich erhöht, so dass auch großflächige Textilien mit entsprechend höherer elektrischer Leistung ohne Störung des Komforts möglich sind. However, by the present invention made of hollow fibers material, in particular a woven fabric, the skin can breathe and the wearing comfort is increased considerably, so that large-area textiles with a correspondingly higher electric power without interfering with the comfort are possible. Die Thermogeneratoren gehören zu den besonders ökologischen Elektrostromerzeugern, ohne jede Emission. The thermoelectric generators are among the most ecological, electric power generators, without any issues. Das Halbleitermaterial, vorzugsweise Silizium, kommt nach Sauerstoff in der Erdrinde am zweithäufigsten vor und ist deshalb günstig. The semiconductor material, preferably silicon, oxygen comes into the earth's crust second most frequently before and is therefore low. Silizium als Rein-Silizium weist einen besonders großen Seebeck-Koeffizienten auf, der bei der Thermogenerator-Nutzung wünschenswert ist. Silicon as pure silicon has a particularly large Seebeck coefficient, which is desirable in the thermal generator usage.
  • [0011] [0011]
    Durch Umkehrung, dh durch die Anlegung einer entsprechenden elektrischen Spannung, lassen sich gezielt Flächen eines Stoffes erwärmen oder aber abkühlen (Thermoelement). By reversing, that is, by the application of a corresponding electrical voltage, can be targeted areas of a substance to warm or cool (thermocouple).
  • [0012] [0012]
    Mit Temperaturdifferenzen-Elektrostromgewinnung liegt die Thermogenerator-Technologie bei einem Tausendstel der heutigen spezifischen Feststoffelektrolyten der Brennstoffzellentechnologie-Oberfläche, wobei die Brennstoffzelle ca. 10 000 bis 15 000 Watt/m2 liefert und durch C n H m -Aufoxidation auch Luft als Betriebsstoff benötigt. With temperature differences electric power generation, the thermal generator technology is one thousandth of today's specific solid electrolyte fuel cell technology interface, wherein the fuel cell supplies about 10,000 to 15,000 watts / m2 and also requires air through C n H m -Aufoxidation as fuel. Im Vergleich hierzu liefert beispielsweise ein Quadratmeter Silizium Thermogenerator-Oberfläche 10 bis 15 Watt, bei einer Temperaturdifferenz von ca. 5 Kelvin. In comparison, a square silicon thermal generator surface, for example, delivers 10 to 15 watts at a temperature difference of about 5 Kelvin.
  • [0013] [0013]
    Vorzugsweise werden auf elektrisch isolierenden Konfektions-Textilien n- und pdotierte Thermogeneratoren an- bzw. aufgebracht und elektrisch in der textilen Struktur verschaltet. Preferably n on electrically insulating Konfektions textiles and subsequent p-type thermoelectric generators or applied and electrically connected in the textile structure. Vorzugsweise werden auf Synthese-Filament-Faser-Oberflächen die Hohlfilamentfasern angebracht, die aus anorganischen oder auch organischen Werkstoffen bestehen. Preferably, the hollow-filament fibers are attached to synthetic filament fiber surfaces, which consist of inorganic or organic materials. Nano-, Mikro-Hohlfasern aus Nitritkeramik, Glas, Oxidkeramik und sterilisierbaren Polymeren sind bevorzugt. Nano-, micro hollow fibers of nitride ceramics, glass, oxide ceramic and sterilizable polymers are preferred.
  • [0014] [0014]
    Vorzugsweise werden für die Thermogeneratoren Silizium und andere geeignete Halbleiterwerkstoffe als Nano- oder Mikrofasern mit Voll-, C- oder Uförmigem Profil oder Hohlprofil eingesetzt. Preferably silicon or other suitable semiconductor materials are used as a nano- or micro-fibers with solid, C- or U-shaped profile or hollow profile for thermal generators.
  • [0015] [0015]
    Die Textilien sind vorzugsweise hydrophil sensibilisiert um die Differenzen der aspirationspsychometrischen Daten von Trockenkugel- und Feuchtkugel-Temperaturen am Thermogenerator für die Elektrostromgewinnung mit verwerten zu können. The fabrics are preferably hydrophilic sensitized to the differences in the data of aspirationspsychometrischen dry bulb and wet bulb temperatures of the thermal generator for electrical power generation with to be able to exploit. So ist auch die Nutzung des Ambiente-Wärmeinhalt (Enthalpie) aus der Luft nach den h – x Diagrammdifferenzen zur Elektro-Gleichstromgewinnung möglich. As well as the use of ambient heat content (enthalpy) from the air by the h - x diagram differences to electric-current extraction possible.
  • [0016] [0016]
    Vorzugsweis werden Silber oder Messing in Filamentfaserform als Elektrostrom-Ausleiter mit geeigneten physiologischen und hygienischen Eigenschaften an die Thermogeneratoren geführt. Weis preferably silver or brass in Filamentfaserform operate as electric current Ausleiter with appropriate physiological and hygienic properties of the thermoelectric generators. Silber und Messing haben fungizide, bakterizide und viruzide Eigenschaften, bei guter menschlicher Hautverträglichkeit. Silver and brass have fungicidal, bactericidal and virucidal properties with good human skin compatibility.
  • [0017] [0017]
    Vorzugsweise werden die n- und p-dotierten Thermogeneratoren in den Lumen, dh in das Innere, von Nano- oder Mikro-Hohlfasern eingebracht, wobei die Hohlfaser-Aussenumfangsflächen die Isolierung der Thermogeneratoren im Filamentfaserlumen bilden, bei voller textiler Eigenschaft der Hohlfaser. Preferably, the n- and p-type thermoelectric generators in the lumen, that is introduced into the interior of nano- or micro hollow fibers, the hollow fiber outer circumferential surfaces form the isolation of the thermoelectric generators in Filamentfaserlumen, at full textile property of the hollow fiber.
  • [0018] [0018]
    Vorzugsweise kann der elektrische Ausleiter auch durch die Faserwandung durchgeleitet werden, vorzugsweise mit Silber- oder Messing-Filamenten im Nano- oder Mikro-Isolationsfilament-Hohlfaserlumen. Preferably, the electrical Ausleiter can be also passed through the fiber wall, preferably with silver or brass filaments in the nano- or micro-Isolationsfilament hollow fiber lumen. Auch andere geeignete, elektrisch leitenden Werkstoffe sind möglich. Other suitable electrically conductive materials are possible.
  • [0019] [0019]
    Vorzugsweise ist der Nano- oder Mikro-Hohlfaser-Umfang in zwei Umfangoberflächen, vorzugsweise in Richtung der Längsachse, aufgeteilt. Preferably, the nano- or micro hollow fiber circumference in two circumferential surfaces, preferably divided in the direction of the longitudinal axis. Dabei bilden geometrische Längsverstärkungen die Wandungsverdickungen und beeinflussen so die Wärmeleitung. In this geometrical longitudinal reinforcements forming the Wandungsverdickungen and thus affect the heat conduction. Auf diese Art und Weise wird die warme und kalte Seite am Isolationsumfang aufgeteilt. In this way, the hot and cold side is divided on isolation scope. Vorzugsweise ist eine Streifenversteifung am Umfang vorgesehen, die, vorzugsweise um 180° versetzt, parallel verstärkend als Längsstreifen aufgetragen oder ausgebildet ist, zur Aufteilung des Umfangs in eine kalte und eine warme Hälfte. Preferably, a stiffening strip is provided on the circumference, which, preferably offset by 180 °, is parallel reinforcing applied as a longitudinal stripe or formed to divide the circumference in a cold and a hot half. Dies erfolgt vorzugsweise durch zwei Ausstülpungen der Hohlfaserwandung. This is preferably done by two protrusions of Hohlfaserwandung.
  • [0020] [0020]
    Vorzugsweise wird der Laterale Lumenraum auch als Isolationsraum angesehen. Preferably, the lateral lumen space is regarded as insulation space. Die Leistungsdichte ist unter 10 µm Höhe des Flächengebildes vorzugsweise größer als 10 Watt je Quadratmeter. The power density is preferably greater than 10 watts per square meter of less than 10 microns height of the sheet. Vorzugsweise ist die Thermogenerator-Ladungsdichte von 20 bis 80 µm Durchmesser im Lumen von Textilhohlfasern in vorzugsweise Serienschaltung auf- oder eingezogen, beispielsweise wie ein Paternoster. Preferably, the thermal generator charge density of 20 to 80 microns in diameter in the lumen of textile hollow fibers is up, preferably in series connection or retracted, for example as a paternoster. Besonders bevorzugt sind 0,5 bis 4 µm Durchmesser und sensibilisierte Wandungsstärken von 0,01 bis 1 µm Dicke. Especially preferred are 0.5 to 4 microns in diameter and sensitized wall thicknesses of 0.01 to 1 microns thick. Dünne Wandungen haben dabei eine günstigere Alpha-Zahl und bessere Wärmeleitungswerte. Thin walls have a more favorable alpha number and better heat conduction values.
  • [0021] [0021]
    Vorzugsweise werden als Trägeroberflächen für die n- und p-dotierten Thermogeneratoren vorzugsweise Materialien aus Silizium in/an Polyvinyl-, Alkoholate-, Zellulose-, Styrol-, Viskose-, Acryl-, Gelatine-, Gel-, Solgel- und Proteine-Nano- und Mikro-Hohlfasern eingesetzt. Preferably used as support surfaces for the n- and p-type thermoelectric generators preferably made of silicon materials in / on polyvinyl, Alkoholate-, cellulose, styrene, viscose, acrylic, gelatin, gel, sol gel and proteins nano - and micro hollow fibers. Als Trägerwerkstoffe sind Zirkoniumoxid mit anderen Oxiden besonders geeignet, sowie Aluminiumoxide und Mischoxide, Glas und Spinelle, und als elektrische Leiter auch Graphit, Russ und Eisenbestandteile. As support materials zirconia with other oxides are particularly suitable, as well as aluminum oxides and mixed oxides, glass and spinels, and as electrical conductors, graphite, carbon black and iron components.
  • [0022] [0022]
    Vorzugsweise wird der Thermogenerator in Verbindung mit der Exhalation der Atemluft und/oder mit Fingerdruckberührung vorgesehen, beispielsweise in Verbindung mit einer Personenüberprüfung für die Aktivierung von Berechtigungsüberprüfungen und Zugangsaktivierungen, gegebenenfalls mit zusätzlichem Spracherkennungssystemen. Preferably, the thermal generator is provided in connection with the exhalation of the respiratory air and / or with finger pressure contact, for example in connection with a passenger checking for the activation of permission checks and access activations, optionally with additional speech recognition systems.
  • [0023] [0023]
    Gemäß einer anderen Verwendung wird der Thermogenerator zur Erzeugung von Energie für Implantate, z. According to another use of the thermoelectric generator is used to generate energy for implants, z. B. Hör- oder Sehhilfen, vorgesehen. B. hearing or visual aids, are provided.
  • [0024] [0024]
    Der Thermogenerator kann mit Betriebsstoff-Medien um- oder durchströmt werden, z. The thermal generator can environmentally with fuel-media or flow through such. B. wie ein Wärmetauscher, um die kalte und warme Seite des Thermogenerators zu beeinflussen oder zu regeln in Hinblick auf die Strom- und Spannungserzeugung. Example, as a heat exchanger in order to influence the hot and cold side of the thermal generator or to regulate in view of the current and voltage generation. Damit kann auch eine Funktions- und Betriebsüberwachung bzw. -sicherung erfolgen. In order to have a functional and operational monitoring and assurance.
  • [0025] [0025]
    Vorzugsweise werden entsprechend ausgebildete Folien, auf welche Thermogeneratoren aufgebracht und in Serie verschaltet sind, zu Röhrchen ausgeformt, insbesondere zu textilen Nano-Röhrchen gewickelt, bspw. wendelförmig oder entlang der Längsachse gerollt, wobei gemäss der vorliegenden Erfindung – je nach Ausgestaltung – gegebenenfalls die Naht die kalte und warme Seite distanziert. Preferably correspondingly formed films are described in which thermal generators applied and connected in series, formed into tubes wrapped in particular to textile nano-tubes, for example helical or rolled along the longitudinal axis, according to the present invention -. Depending on the embodiment - where appropriate, the seam distancing the cold and warm side.
  • [0026] [0026]
    Das Thermoelement ist in seiner Länge vorzugsweise aufwickelbar und somit quasi unendlich, bei Serienschaltung, bei gleichzeitig höchster Ladungsdichte, lateral ausgebildet. The thermocouple is preferably wound up and therefore virtually infinite in length, in series circuit with the highest charge density, formed laterally. Die Distanzen und Höhen von n und p legen die Abstände von kalter und warmer Seite fest, gegebenenfalls zuzüglich der Naht. The distances and heights of n and p lay the distances of cold and warm side, as appropriate, plus the seam.
  • [0027] [0027]
    Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, näher erläutert. In the following the invention with reference to embodiments, some with reference to the accompanying drawing, be explained. Es zeigen Show it
  • [0028] [0028]
    1 1 eine schematisch Darstellung des Seebeck-Effekts, a schematic representation of the Seebeck effect,
  • [0029] [0029]
    2 2 einen stark schematisch dargestellten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hohlfaser, a section very schematically shown by a hollow fiber according to the invention,
  • [0030] [0030]
    3 3 eine stark schematisierte, geschnitten und aufgerollt dargestellte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, und a highly schematic, cut and rolled illustrated view of a second embodiment, and
  • [0031] [0031]
    4 4 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel. a section through a third embodiment.
  • [0032] [0032]
    1 1 zeigt einen Leiterkreis aus zwei verschiedenen Metallen oder Halbleitern, wobei die Temperatur an den beiden Lötstellen oder Übergängen verschieden groß ist, so dass in Folge des Seeback-Effektes ein Strom fließt. shows a conductor circuit of two different metals or semiconductors, wherein the temperature at the two solder joints or junctions is different in size, so that in consequence of the Seeback effect a current flows. Hierbei kann die Thermospannung am Übergang durchaus größenmäßig 100 Mikrovolt je Kelvin betragen. Here, the thermal stress at the transition may well be sized 100 microvolts per Kelvin.
  • [0033] [0033]
    2 2 zeigt eine Hohlfaser shows a hollow fiber 1 1 , welche aus zwei halbschalenförmigen Teilen Which consists of two shell-shaped parts 2 2 zusammengesetzt ist, die mittels zweier Klebenähte is assembled by means of two adhesive seams 3 3 miteinander verbunden sind. are connected together. Hierbei wirkt die eine der Klebenähte Here, one of the glued seams acts 3 3 als warmer Übergang. as warm transition. Die zweite Klebenaht The second adhesive seam 4 4 dient, entsprechend der Darstellung von is used, as shown by 1 1 , als Isolation I, wobei im Bereich der Klebenaht As insulation I, wherein in the region of the glued seam 4 4 auch der kalte Übergang vorgesehen ist, wozu jeder der halbschalenförmigen Teile and the cold junction is provided, to which each of the half-shell-shaped parts 2 2 mit einem elektrischen Leiter with an electrical conductor 5 5 verbunden ist und diese Leiter connected and these leaders 5 5 durch eine Isolation I im Bereich der Hohlfaser I by an insulation in the region of the hollow fiber 1 1 voneinander elektrisch getrennt sind. are electrically separated from each other. Ferner ist an der Außen- und Innenfläche jeweils eine Isolation I vorgesehen. Further, in each case one insulation I is provided on the outer and inner surfaces.
  • [0034] [0034]
    Die Leiter The ladder 5 5 führen zu weiteren Leitern, die, ausgehend von anderen Hohlfasern, in einer Serienschaltung verschaltet sind und zu einem elektrischen Verbraucher (nicht dargestellt) führen, wobei es sich hierbei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Hörgerät handelt, zu dessen Stromversorgung die durch den Seebeck-Effekt gewonnene Energie infolge der Temperaturdifferenz zwischen Körpertemperatur und Umgebungstemperatur verwendet wird. lead to other conductors, which lead from the other hollow fibers are connected in a series circuit and an electrical load (not shown), wherein it is in this case according to the present embodiment, a hearing aid to the power supply by the Seebeck effect energy obtained is used due to the temperature difference between body temperature and ambient temperature.
  • [0035] [0035]
    Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Hohlfasern miteinander zu einem Stoff verstrickt. According to the present embodiment, the individual hollow fibers are entangled into a fabric.
  • [0036] [0036]
    Gemäß dem im Folgenden beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Silizium-Hohlfaser mit p- und n-dotierten Bereichen versehen, wie in Following the procedure described in the following second embodiment, a silicon hollow fiber is provided with p- and n-doped regions, as shown in 3 3 schematisch als Draufsicht auf die Innenmantelfläche dargestellt, wobei p- bzw. n-dotierte Bereiche (p bzw. n) jeweils miteinander fluchtend in Längsrichtung der Hohlfaser voneinander beabstandet angeordnet sind. shown schematically as a top view of the inner shell surface, wherein the p- and n-doped regions (p or n) are each arranged in alignment with each other in the longitudinal direction of the hollow fiber spaced from each other. Die Isolation ist nicht näher dargestellt, wie auch in den weiteren nachfolgenden Ausführungsbeispielen. The insulation is not shown in detail, as well as in the other embodiments described below. Auf Grund der Kontaktierungen K ergibt sich eine Serienschaltung mit einem mäanderförmigen Verlauf. Due to the contact-K results in a series circuit with a meandering course. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier derartige Mäander über die Innenmantelfläche verteilt angeordnet. According to the present embodiment, four such meanders are arranged distributed over the inner lateral surface.
  • [0037] [0037]
    Gemäß einem dritten, in According to a third, in 4 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Silizium-Hohlfaser mit p- und n-dotierten Bereichen versehen. Embodiment shown is provided a silicon hollow fiber having p- and n-doped regions. Eine Kontaktierung der Bereiche erfolgt an der Außenmantelfläche und der Innenmantelfläche, so dass wiederum ein mäanderförmiger Verlauf über die Längsrichtung der Hohlfaser hinweg vorgesehen ist. Contacting of the areas takes place on the outer surface and the inner surface, so that again a meandering course along the longitudinal direction of the hollow fiber is provided away. Eine derartige Hohlfaser ist beispielsweise zur Messung sehr kleiner Temperaturdifferenzen auf sehr kleinem Raum, beispielsweise zur Erkennung von Krebszellen, geeignet. Such a hollow fiber is, for example, suitable for measuring very small temperature differences in a very small space, for example for the detection of cancer cells.
  • [0038] [0038]
    Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei ineinandergeschobene Hohlfasern vorgesehen, wobei jede Hohlfaser dotierte Bereiche aufweist, die äußere Hohlfaser auf ihrer Innenmantelfläche und die innere Hohlfaser (oder Vollfaser) auf ihrer Außenmantelfläche. According to a further, not shown in the figure embodiment, two telescoped hollow fibers are provided, each hollow fiber doped regions having the outer hollow fiber on its inner circumferential surface and the inner hollow fiber (or full fiber) on its outer lateral surface. Die Kontaktierung erfolgt durch Kontakte zwischen den beiden Hohlfasern, sie kann durch eine sägezahnartige Ausgestaltung, entsprechend einem abknickbaren Trinkhalm, einer der Hohlfasern unterstützt werden, wobei die sägezahnartige Ausgestaltung außerdem die textilen Eigenschaften unterstützt. The contacting is effected by contacts between the two hollow fibers, they can be supported by a sawtooth-like configuration, according to an articulatable straw, one of the hollow fibers, wherein the sawtooth-like configuration also supports the textile properties.
  • [0039] [0039]
    Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Hohlfaser durch zwei Hohlfaserhälften gebildet, wobei jede Hohlfaserhälfte eine mäanderförmige Anordnung von Thermoelementen aufweist. According to a further, not shown in the figure, the hollow fiber is formed by two hollow fiber halves, each half hollow fiber has a meander-shaped arrangement of thermocouples.

Claims (17)

  1. Vorrichtung mit einer Hohlfaser ( Device with a hollow fiber ( 1 1 ) und einem Thermoelement, dadurch gekennzeichnet , dass das Thermoelement auf einer Hohlfaser oder sowohl in als auch auf einer Hohlfaser ( ) And a thermocouple, characterized in that the thermocouple (on a hollow fiber or both in and on a hollow fiber 1 1 ) angeordnet ist und dass die Hohlfaser ( ) And that the hollow fiber ( 1 1 ) zweischalig ausgebildet ist, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser ( ) Is formed of two shells, the longitudinal seams of the two shells (parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber 1 1 ) verlaufen. ) Run.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser ( Device according to claim 1, characterized in that the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) textile Eigenschaften aufweist. has) textile properties.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser ( Device according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) einen hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von maximal 100 µm aufweist. ) Has a hydraulic equivalent diameter of a maximum of 100 microns.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser ( Device according to claim 3, characterized in that the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) einen hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von 3 bis 80 µm aufweist. ) Has a hydraulic equivalent diameter of 3 to 80 microns.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the hollow fiber ( 1 1 ) eine Dicke von maximal 100 µm aufweist. ) Has a maximum thickness of 100 microns.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Wandung der Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting wall of the hollow fiber ( 1 1 ) eine Dicke von 0,01 bis 10 µm aufweist. ) Has a thickness of 0.01 to 10 microns.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n-dotierte und p-dotierte Elemente des Thermoelements in Serienschaltung angeordnet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that n-doped and p-doped elements of the thermocouple are arranged in series.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n-dotierte und p-dotierte Elemente des Thermoelements in Serienschaltung mäanderförmig in Längsrichtung angeordnet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that n-doped and p-doped elements of the thermocouple are arranged in series meandering in the longitudinal direction.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber ( 1 1 ) auf ihrer Innenfläche einen n-dotierten oder p-dotierten Bereich und auf ihrer Außenseite den hierzu entgegengesetzt dotierten Bereich aufweist, wobei eine Kontaktierung vorgesehen ist. ) Has the purpose oppositely doped region on its inner surface an n-doped or p-doped region and on its outer side, wherein a contact is provided.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweischalig ausgebildete Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the two shells formed hollow fiber ( 1 1 ) in ihrer einen Hälfte auf der Innenseite einen pdotierten Bereich und/oder auf der Außenseite einen n-dotierten Bereich, in ihrer anderen Hälfte auf der Innenseite einen n-dotierten Bereich und/oder auf der Außenseite einen p-dotierten Bereich aufweist. ) In their other half on the inside has in its one half on the inside of a p-doped region and / or an n-doped region on the outside of an n-doped region and / or on the outside of a p-doped area.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolation der äußeren Oberfläche der Faser oder Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that an insulation of the outer surface of the fiber or hollow fiber ( 1 1 ) vorgesehen ist. ) is provided.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Hohlfaser die Isolation der Faser oder Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that a further hollow fiber (the insulation of the fiber or hollow fiber 1 1 ) bildet. ) Forms.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser zumindest bereichsweise eine faltenbalg- oder sägezahnartige Struktur zur Verbesserung der textilen Eigenschaften aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber in regions, has a bellows or sawtooth-like structure to improve the textile properties at least.
  14. Stoff, gekennzeichnet durch die Verwendung von Fasern und/oder Hohlfasern ( Fabric, characterized by the use of fibers and / or hollow fibers ( 1 1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. ) According to one of the preceding claims.
  15. Stoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und/oder Hohlfasern ( Fabric according to claim 14, characterized in that the fibers and / or hollow fibers ( 1 1 ) miteinander verwoben sind. ) Are interwoven.
  16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eines Stoffes ( Use of a device according to any one of claims 1 to 13 or of a substance ( 7 7 ) nach einem der Ansprüche 14 oder 15 als Thermogenerator zur Energieversorgung von Implantaten, zur Funktions- und/oder Betriebsüberwachung und/oder Funktionssicherung. ) According to one of claims 14 or 15 as a thermal generator for supplying energy to implants for function and / or monitoring operation and / or function control.
  17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eines Stoffes ( Use of a device according to any one of claims 1 to 13 or of a substance ( 7 7 ) nach einem der Ansprüche 14 oder 15 zur Wärmeerzeugung. ) According to one of claims 14 or 15 to generate heat.
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