DE1295042B - Thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln - Google Patents

Thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln

Info

Publication number
DE1295042B
DE1295042B DEF37028A DEF0037028A DE1295042B DE 1295042 B DE1295042 B DE 1295042B DE F37028 A DEF37028 A DE F37028A DE F0037028 A DEF0037028 A DE F0037028A DE 1295042 B DE1295042 B DE 1295042B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermocouple legs
contact bridges
thermocouple
legs
arrangement
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
DEF37028A
Other languages
English (en)
Inventor
Furukawa
Dr Tetsuya
Nitta Yoshio
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of DE1295042B publication Critical patent/DE1295042B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric 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 structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Description

  • Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln, die alternierend nebeneinander angeordnet und mit Kontaktbrücken so elektrisch leitend verbunden sind, daß alle Thermoelementschenkel elektrisch in Reihe und thermisch parallel liegen, bei der zwischen benachbarten Thermoelementschenkeln und benachbarten Kontaktbrücken je eine elektrisch isolierende Materialschicht vorgesehen ist, wobei die Kontaktbrücken durch das zwischen ihnen angeordnete isolierende Material miteinander verklebt sind, und bei der die Kontaktbrücken mit Kühlfahnen versehen sind.
  • Bei thermoelektrischen Anordnungen besteht das Problem, die über Kontaktbrücken elektrisch leitend verbundenen Thermoelementschenkel mechanisch fest und wärmeisolierend miteinander zu verbinden, um die Bruchgefahr für die aus sprödem und bruchempfindlichem Halbleitermaterial hergestellten Thermoelementschenkel zu vermindern.
  • Bekannt ist es, beispielsweise aus der britischen Patentschrift 798 882, die Kontaktbrücken der warmen und der kalten Seite der thermoelektrischen Anordnung mit einer elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Materialschicht fest zu verbinden und die Kontaktbrücken und die Thermoelementschenkel mittels eines isolierenden Klebharzes miteinander zu verkleben. Auf die elektrisch isolierende und thermisch leitende Schicht ist je ein Wärmeaustauscher aufgesetzt, über den die benötigte thermische Energie den Thermoelementschenkeln zugeleitet oder von ihnen abgeführt wird. Dabei besteht der Nachteil, daß im Wärmestromweg von der warmen zur kalten Seite der thermoelektrischen Anordnung mit den elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Materialschichten ein Wärmewiderstand eingefügt ist, der die Temperaturdifferenz zwischen den warmen und kalten Lötstellen der thermoelektrischen Anordnung, die durch die Kontaktbrükken repräsentiert sind, herabsetzt und damit den Wirkungsgrad der Anordnung erheblich vermindert. Der Wirkungsgrad wird außerdem noch durch die Klebharzschicht verkleinert, da es kaum Klebemittel gibt, die eine gute Klebfähigkeit und zugleich ein großes Wärmeisoliervermögen aufweisen und daher-einWärmestrom , zwischen den Thermoelementschenkeln existiert.
  • Ebenfalls aus der britischen Patentschrift 798 882 ist es auch bekannt, die Thermoelementschenkel mit Kontaktstücken zu verlöten, die mit Kühlfahnen versehen sind. Dabei ist zwischen benachbarten Thermoelementschenkeln und den zugehörigen Kontaktstücken eine elektrisch isolierende, nichtklebende Materialschicht, beispielsweise eine Lackschicht, vorgesehen. Die Kontaktstücke sind isoliert miteinander verschraubt und über die Kühlfahnen elektrisch leitend miteinander verbunden. Es ist bei dieser Anordnung zwar der Nachteil vermieden, daß die Thermoelementschenkel nur über die relativ kleinen Anklebeflächen ihrer Seitenflächen miteinander verbunden sind und daher leicht voneinander abbrechen können. Um aber die Kontaktstücke miteinander verschrauben zu können, ist in den Kontaktstücken ein massives Metallstück vorzusehen, das wieder als Wärmewiderstand im Wärmestromweg zwischen jeder kalten bzw. warmen Lötstelle der Anordnung und der Wärmeaustauschfläche der zugehörigen Kühlfahnen liegt. Der Wirkungsgrad dieser Anordnung ist also ebenfalls nicht optimal. Es besteht die Aufgabe, bei einer thermoelektrischen Anordnung der eingangs genannten Art den Wirkungsgrad zu optimieren unter Beibehaltung der mechanisch stabilen Befestigung und der Wärmeisolation der Thermoelementschenkel.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Kühlfahnen benachbarter Kontaktbrücken aneinandergrenzen und miteinander verklebt sind und daß die isolierende Materialschicht zwischen den Thermoelementschenkeln einer Stoffgruppe angehört, die hinsichtlich ihrer thermischen Isolationseigenschaften, z. B. durch Glasseide, Teflon, Polystyrol und Polyurethanschaum charakterisiert ist.
  • Da die Kontaktbrücken der erfindungsgemäßen Anordnung an den aneinandergrenzenden Flächen ihrer Kühlfähnen verklebt sind, erhält man ausreichend große Klebeflächen, um eine hohe mechanische Stabilität zu garantieren. Die Dicke des Teils der Kontaktbrücken, der mit Thermoelementschenkeln verlötet ist, kann daher so gewählt werden, daß ein möglichst geringer Wärmestromwiderstand im Wärmestromweg zu den warmen bzw. kalten Lötstellen gewährleistet ist. Dabei ist als untere Grenze für die Dicke dieses Teiles zu berücksichtigen, daß der elektrische Widerstand der Kontaktbrücke durch den Kontaktbrückenquerschnitt noch nicht merklich beeinflußt sein darf. Außerdem ist durch die nicht klebende Materialschicht zwischen den Thermoelementschenkeln eine gute Wärmeisolation gegeben, die .einen Wärmestrom zwischen benachbarten Thermoelementschenkeln ausschließt. Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt daher - bei entsprechender Schenkelgeometrie - einen optimalen Wirkungsgrad.
  • Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft an Hand der F i g.1 und 2 näher beschrieben.
  • F i g.1 stellt einen Schnitt durch eine thermoelektrische Anordnung dar. p- oder n-leitende Thermoelementschenkel, die beispielsweise aus verschieden dotiertem Wismuttellurid hergestellt sein können, liegen abwechselnd nebeneinander. Die Thermoelementschenkel sind durch eine gut wärmeisolierende Materialschicht 3 getrennt. Das Material dieser Schicht 3 kann Glasseide, Polystyrol, Teflon, Polyurethanschaum und ähnliches sein. Jeder Thermoelementschenkel ist an jeder seiner Stirnflächen über eine Lotschicht 2 mit einer Kontaktbrücke 1 und über diese mit einem benachbarten Thermoelementschenkel entgegengesetzter Leitfähigkeit verbunden. Das Material der Kontaktbrücken kann Kupfer sein. Die Kontaktbrücken 1 sind durch isolierendes Klebharz 4, beispielsweise durch Epoxydharz, miteinander verklebt.
  • Der F i g. 2, die eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Anordnung darstellt, ist die besondere Ausbildung der Kontaktbrücken 1 als Wärmeaustauscher zu entnehmen. Die Kontaktbrücken 1 sind mit Kühlfahnen versehen. Die Kühlfahnen benachbarter Kontaktbrücken 1 grenzen mit ihren Seitenflächen und Stirnflächen aneinander und sind an diesen Flächen über Klebharzschichten 4 miteinander verklebt. Man erhält daher ausreichend große Anklebeflächen und damit eine ausreichende mechanische Festigkeit, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Dicke des Teiles der Kontaktbrücken 1, an dem die Kontaktbrücken 1 und die Thermoelementschenkel miteinander verlötet sind, frei gewählt werden kann.
  • Abschließend ist noch zu betonen, daß wegen der mit den Kühlfahnen geschaffenen großen Anklebefiächen, die Geometrie, insbesondere die Schenkellänge der Thermoelementschenkel ohne Rücksicht auf die Anklebeflächen allein hinsichtlich ihrer thermoelektrischen Funktion bemessen werden kann. Es ist daher möglich, Schenkelmaterial einzusparen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln, die alternierend nebeneinander angeordnet und mit Kontaktbrücken so elektrisch leitend verbunden sind, daß alle Thermoelementschenkel elektrisch in Reihe und thermisch parallel liegen, bei der zwischen benachbarten Thermoelementschenkeln und benachbarten Kontaktbrücken je eine elektrisch isolierende Materialschicht vorgesehen ist, wobei die Kontaktbrücken durch das zwischen ihnen angeordnete isolierende Material miteinander verklebt sind, und bei der die Kontaktbrücken mit Kühlfahnen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfahnen benachbarter Kontaktbrücken (1) aneinandergrenzen und miteinander verklebt sind und daß die isolierende Materialschicht (3) zwischen den Thermoelementschenkeln einer Stoffgruppe angehört, die hinsichtlich ihrer thermischen Isolationseigenschaften, z. B. durch Glasseide, Teflon, Polystyrol und Polyurethanschaum charakterisiert ist.
DEF37028A 1961-06-16 1962-06-09 Thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln Pending DE1295042B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2164961 1961-06-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1295042B true DE1295042B (de) 1969-05-14

Family

ID=12060883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEF37028A Pending DE1295042B (de) 1961-06-16 1962-06-09 Thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1295042B (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798882A (en) * 1955-08-12 1958-07-30 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric cooling units
GB811755A (en) * 1956-09-20 1959-04-08 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric devices
GB817077A (en) * 1956-08-22 1959-07-22 Gen Electric Improvements in or relating to thermoelectric cooling units
GB817076A (en) * 1956-08-22 1959-07-22 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric cooling units
US2980746A (en) * 1958-02-20 1961-04-18 Gen Electric Co Ltd Manufacture of thermoelectric devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798882A (en) * 1955-08-12 1958-07-30 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric cooling units
GB817077A (en) * 1956-08-22 1959-07-22 Gen Electric Improvements in or relating to thermoelectric cooling units
GB817076A (en) * 1956-08-22 1959-07-22 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric cooling units
GB811755A (en) * 1956-09-20 1959-04-08 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to thermoelectric devices
US2980746A (en) * 1958-02-20 1961-04-18 Gen Electric Co Ltd Manufacture of thermoelectric devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1515376A2 (de) Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie
DE1113222B (de) Elektro-thermische Kuehlvorrichtung
DE1145681B (de) Verfahren zum Herstellen einer Thermo- oder Peltiersaeule
DE69918644T2 (de) Elektronisches Leistungselement mit Kühlvorrichtung
DE2417031A1 (de) Thyristorsaeule
DE2002197A1 (de) Miniaturisierte Spannungsquelle
DE1059939B (de) Elektrothermisches System
CH621435A5 (en) Semiconductor module
DE102015224020B4 (de) Thermoelektrisches Modul
DE1295042B (de) Thermoelektrische Anordnung mit p- und n-leitenden Thermoelementschenkeln
DE3937130A1 (de) Dosenkuehlvorrichtung
DE1514551C3 (de) Kühleinrichtung für Gleichrichterzellen für hohe Ströme
DE6930259U (de) Peltier-kuehlblock
CH677421A5 (en) Thermoelectric generator structure using P and N elements
DE2347457A1 (de) Stabfoermige anordnung von thermoelementpaaren
DE1915314A1 (de) Thermoelektrische Anordnung in Form einer Saeule
DE692643C (de) Mehrpoliger elektrischer Schalter mit aus der Isoliergrundplatte hochgezogenen Trennwaenden
DE1932927C3 (de) Thermogenerator
DE4105786A1 (de) Anordnung mit fluessigkeitsgekuehltem, elektrischem leistungswiderstand und verfahren zu ihrer herstellung
DE1539335B2 (de) Thermogenerator und verfahren zu seiner herstellung
DE1896154U (de) Thermoelektrisches bauelement.
DE2428768B2 (de) Thermoelektrische Anordnung, bestehend aus einer Anzahl abwechselnd, p-leitender und n-leitender Halbleiterschenkel
DE1122969B (de) Thermoelektrisches Element
CH393383A (de) Kleinkühlgerät mit elektrothermischen Kühlelementen
DE1539274C (de) Thermogenerator