DE1145681B - Verfahren zum Herstellen einer Thermo- oder Peltiersaeule - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung von Thermo- oder Peltiersäulen, die aus einer Anzahl in Reihe geschalteter elektrischer Thermo- bzw. Peltierelemente bestehen. Die ungleichartigen Schenkel dieser Elemente sind dabei abwechselnd in einem durch zwei parallele Ebenen begrenzten flachen Raum rechteckiger Grundfläche angeordnet und mit HiKe elektrisch leitender metallischer Überbrückungsglieder miteinander verbunden, und zwar in der Weise, daß diese Überbrückungsglieder abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten der Grundfläche angeordnet sind, während die Heiß- und Kaltkontaktflächen der Schenkel in den den Raum begrenzenden Ebenen liegen.

Es ist bereits bekannt, Thermoelemente dieser Bauart als Kühleinheiten für thermoelektrische Kühlgeräte zu verwenden. Zu diesem Zwecke ist es nun aber erforderlich, für die thermoelektrischen Elemente Halbleitermaterial mit P- und N-Leitfähigkeitseigenschaften zu verwenden. Die Erfahrungen haben immer wieder gezeigt, daß es zufolge der solchen Elementen eigenen Kleinheit ungemein schwierig ist, für die einzelnen Halbleiter wirksam elektrische Verbindungen herzustellen, mit deren Hilfe nun auch die zu fordernde gedrängte Anordnung sich realisieren läßt. Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht demgegenüber nun in einem neuartigen Herstellverfahren, bei dem es nicht unbedingt erforderlich ist, die Thermoelemente aus einem Halbleitermaterial bestehen zu lassen. Vielmehr können dabei auch aus Wismut und Antimon bestehende Elemente verwendet werden.

Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nun in der Weise, daß die mit P- und N-Leitfähigkeit behafteten Schenkel der Thermo- bzw. Peltierelemente und die Überbrückungsglieder in einer Montagevorrichtung eingebaut werden, die aus einem rechteckigen Muster von Zellen oder Taschen besteht, in das dann die Schenkel mit Abstand hineinpassen, wobei die Überbrückungsglieder während dieses Montagezustandes mit den Schenkeln verbunden werden.

Die Überbrückungsglieder sind zweckmäßig an die Thermo- oder Peltierelemente angelötet, was durch eine Erwärmung der zusammengebauten Anordnung geschieht, wodurch auch gleichzeitig die Lötstellen gebildet werden. Die Montagevorrichtung besteht vorzugsweise aus sich kreuzenden Streifen oder Bändern, die aus der zusammengebauten Anordnung herausgezogen werden können, nachdem die Überbrückungsglieder mit den Elementen verbunden worden sind.

Verfahren zum Herstellen einer Thermo-
oder Peltiersäule

Anmelder:

The General Electric Company Limited,
London

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin-Grunewald, Auguste-Viktoria-Str. 65

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Februar 1958

Roy Claydon, Wembley, Middlesex (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

Das Verfahren zur Herstellung einer Thermo- oder Peltiersäule nach der Erfindung soll nun an Hand eines zeichnerischen Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in einer auseinandergezogenen Darstellung, und zwar die thermoelektrischen Elemente, die Montagevorrichtung und Überbrückungsglieder, während

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen der Bänder oder Streifen darstellen, aus denen die Montagevorrichtung besteht.

Die für den Zusammenbau der einzelnen Thermoelemente verwendete Montagevorrichtung besteht aus einer Anzahl sich miteinander kreuzender Stege 2 und 3, die ein rechtwinkliges Muster von Zellen oder Taschen bilden. Ein solcher Steg 2 ist in Fig. 2 dargestellt. Er besteht aus einem Streifen aus Isolierstoff mit senkrechten Schlitzen 4 abwechselnd an seiner oberen und unteren Kante, während der in Fig. 3 dargestellte Steg ein Band bzw. Streifen aus Isoherstoff mit senkrechten Schlitzen 5 ist, wobei seine Schlitze in Abständen entlang der unteren Kante verlaufen. Die Montagevorrichtung setzt sich aus neun Stegen 2 und zehn Stegen 3 zusammen, deren Schlitze ineinandergreifen und das in Fig. 1 dargestellte Muster ergeben. In jeder der einzelnen Zellen ist ein Thermoelement 6 angeordnet, das aus Halbleitermaterial, etwa Wismuttellurid, bestehen kann. Diese Elemente bilden eine rechteckige Grundfläche, wobei in jeder Reihe Elemente mit P- und N-Leitfähigkeit

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miteinander abwechseln. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung der einzelnen Thermoelemente dienen U-förmige Uberbrückungsglieder 7 aus Aluminium. Dabei sind die Überbrückungsglieder derart in die Zellen eingefügt, daß ihre beiden Schenkel in benachbarte Thermoelemente entgegengesetzter Leitfähigkeit eingreifen. Den Abschluß bilden besondere Endanschlußblöcke 8.

Vor Einfügung der verbindenden Überbrückungsglieder werden diese an ihren Enden vernickelt und verzinnt.

Nach dem Zusammenbau wird ein entsprechendes Gewicht auf die obere Fläche aufgelegt und die gesamte Anordnung so weit erwärmt, bis jedes. Element mit den verbindenden Überbrückungsgliedern verlötet ist und dadurch eine elektrische Reihenschaltung der Thermoelemente erreicht ist.

Danach wird die Montagevorrichtung aus der zusammengebauten Anordnung in der Weise entfernt, daß man jeden Streifen zwischen zwei Reihen Elementen und Verbindungsgliedern herauszieht. Zum Schluß taucht man die Anordnung in einen Behälter mit wärmeisolierendem flüssigem Harz und füllt dadurch die zwischen benachbarten Elementen und Verbindungsgliedern bestehenden Zwischenräume aus. Die Heiß- und Kaltkontaktflächen der Vorrichtung werden plan bearbeitet, so daß daran Wärmeaustauschelemente leicht angepaßt werden können.

Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der die Streifen in ihrer Lage zwischen den Elementen verbleiben, nachdem die elektrische Verbindung zwischen den Elementen und den Überbrückungsgliedern hergestellt worden ist.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 35

1. Verfahren zum Herstellen einer Thermo- oder Peltiersäule, die mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Thermo- bzw. Peltierelemente aufweist, in der die ungleichartigen Schenkel der Thermo- bzw. Peltierelemente abwechselnd in einem durch zwei parallele Ebenen begrenzten flachen Raum von rechteckiger Grundfläche angeordnet sind und durch starre, elektrisch leitende metallische Überbrückungsglieder kontaktiert sind, wobei die Überbrückungsgüeder abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten der Grundfläche angeordnet sind, während die Heiß- und Kaltkontaktflächen der Schenkel in den den Raum begrenzenden Ebenen liegen, dadurch gekenn zeichnet, daß die mit P- und N-Leitfahigkeit behafteten Schenkel und die Überbrückungsglieder (7) in eine Montagevorrichtung eingebaut werden, die ein rechteckiges Muster von Zellen oder Taschen bildet, in das die Schenkel mit Abstand hineinpassen, und daß weiterhin die Überbrückungsglieder während dieses Montagezustandes mit den Schenkeln verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsglieder mit den Schenkeln durch Löten verbunden werden, wobei die Montageanordnung einschließlich der von ihr gehaltenen Teile erwärmt wird, um ein gleichzeitiges Verlöten der Schenkel mit den Überbrückungsgliedern zu ermöglichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung aus ineinanderfügbaren, mit Seiteneinschnitten versehenen Bändern oder Streifen (2; 3) zusammengesetzt wird, die so gestaltet sind, daß sie aus der fertig verlöteten Säule zwischen den Reihen der Schenkel herausgezogen werden können.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen benachbarten Überbrückungsgliedern und Schenkeln nach Entnahme der Bänder bzw. Streifen verbleibenden Spalte mit Isolierstoff gefüllt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsglieder Unförmige Verbindungsglieder sind, die so ausgebildet sind, daß ihre offenen Stirnflächen mit den Stirnflächen zweier benachbarter, in der Montagevorrichtung eingebauter Schenkel zur Deckung kommen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 105 170;
britische Patentschriften Nr. 587 490, 798 882;
USA.-Patentschriften Nr. 1 848 655, 2 289 152.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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