DE1881564U - Thermoelektrisches element. - Google Patents

Description

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dr. w. Schalk · dipl.-ing. peter Wirth

DIPL.-ING.G. E.M.DANNENBERG · DR. V. SCH M I ED-KOWARZI K

FRANKFURT AM MAIN

GR. ESCHENHEIMER STR. 39 g Λ -] O7S/21b

20. 9. 1963

Societe Alsacienne de Constructions Meoaniques irulhouse, Haut-Khin, !Frankreich

Thermoelektrisch.es Element

Die Erfindung betrifft thermoelektrische Elemente für thermoelektrische Geräte, die nach, dem Seebeckeffekt oder dem Peltiereffekt arbeiten.

Bekanntermaßen ist es zur Herstellung solcher Geräte notv/endig, eine große Zahl von thermoelektrischen Elementen miteinander zu verbinden, die zum Beispiel aus Stäben zweier Halbleitermaterialien η xind. ρ hergestellt sind, in denen der durch das Gerät fließende elektrische Strom abwechselnd durch die Stäbe η und ρ fließt, welche au diesem Zweck in geeigneten Stellungen zueinander liegen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermoelektrisches Element au schaffen, in dem auf absolut sichere Weise derartige Stäbe abwechselnd in der Reihenfolge ρ und η angeordnet sind und das auch bei sehr großer Anzahl der Stäbe einen besonders kompakten Aufbau zeigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß "bei einem thermoelektrische^. Element mit wechselweise angeordneten Körpern aus unterschiedlichem, elektrisch leitendem Material des Typs ρ und des Typs η die einzelnen Körper schachbrettartig wechselnd und mit Abstand voneinander angeordnete Parallelepipede sind, deren Zwischenräume eine elektrisch isolierende Vergußmasse enthalten.

Die einzelnen Stäbe können durch Zerschneiden oder Zerteilen von Blöcken thermoelektrischer Körper des Typs ρ und des Typs η gewonnen sein.

Die Stäbe können jedoch beispielsweise auch durch G-uß, ausgehend von einer Flüssigkeit oder einem Pulver, geformt sein.

Zum besseren Yerständnis ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Ss zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bei der Erfindung verwendeten Stabes;

Pig. 2 mehrere nebeneinandergelegte Stäbe in ihrer relativen lage zueinander;

Pig. 3 eine G-ußform, die zum Verbinden der Stäbe dient;

Fig. 5 mehrere nebeneinandergestellte Platten in ihrer relativen Lage zueinander, und

-D-

Fig. 6 schematisch einen Block nach der Erfindung.

Zum "besseren Verständnis der Erfindung sei zunächst angenommen, daß Blöcke aus thermoelektrische!! Material des Typs ρ und des Typs η vorliegen und daß davon mit Hilfe einer Diamantscheibe, einer Frässäge oder eines entsprechenden G-erätes parallelepipede Stäbe in den Größen a χ b χ c für den Typ ρ und a^! χ b¹ χ c¹ für den Typ η geschnitten oder abgetrennt werden.

Zur Vereinfachung kann a = To und a¹ = b¹ sein, aber dies ist nicht unbedingt notwendig.

Ebenso ist es wünschenswert, aber nicht notwendig, daß a = a¹, b = b¹ und c=c' ist. Auf jeden Fall sollten die Größenordnungen der Stabdimensionen relativ zueinander die folgenden sein:

a, a¹, b und b' ähnlich einer Größe d, c und c¹ ähnlich einer Größe e,

wobei e groß gegenüber d ist, beispielsweise e = 10 d.

Für d=3 mm betrüge dann beispielsweise e = 30 mm.

Each der Erfindung werden die Stäbe 1 und 1* abwechselnd nebeneinander in einer Gußform so angeordnet, daß zwischen ihnen ein Zwischenraum g (Pig. 2) frei bleibt. Da zweckmäßig

die Stäbe 1 und 1' parallel angeordnet v/erden, ist der Boden der (xußform 3 (I¹Ig. 3) mit parallelen Sippen oder Trennwänden 4 versehen, deren Stärke gleich dem Zwischenraum g ist, der zwischen den Stäben aufrechterhalten werden soll. Die Höhe h der Rippen oder Trennwände 4 sollte immer geringer sein als die Dicke a oder a¹ der Stäbe.

Sind die Stäbe auf diese Weise in der entsprechenden Reihenfolge auf dem Boden 2 der G-ußform angeordnet, so wird in die Zwischenräume g ein Isoliermittel, zum Beispiel ein geeignetes Harz, gegossen. Die Anzahl der so ummantelten Stäbe spielt keine Rolle; ist es eine gerade Zahl, so weisen die äußeren Stäbe eine entgegengesetzte Polarität auf, was zweckmäßig ist; ist die Anzahl ungerade, so sind die äußeren Stäbe gleicher Polarität, also z.B. die äußeren Stäbe vom Typ n, und für die weiteren Verfahrensschritte muß dazu eine Platte hergestellt werden, bei der die äußeren Stäbe vom Typ ρ sind.

Ist die Ummantelung vollendet.und das Harz verfestigt, so hat man eine Platte 5» wie sie in Pig. 4 dargestellt ist.

Jetzt werden auf dem abgeteilten Boden einer G-ußform, die ähnlich der Gußform 3 ist, eine gewisse Anzahl von Platten 5 parallel angeordnet, so daß zwischen ihnen ein leerer Raum frei bleibt. Dann wird Isoliermasse bzw. Harz in die Zwischenräume g gegossen, und nach Yerfestigung desselben erhält man einen parallelepipeden Block 6 (F'ig.6).

Natürlich sind, wie ersichtlich, die Platten 5 so in der Grußform angeordnet worden, daß Stäbe vom Typ η und ρ in beiden Richtungen, d.h. in senkrechter und waagerechter Richtung, abwechseln. Bei Überprüfung einer der äußeren Seiten des Blockes 6 ergibt sich, daß diese aus einem Mosaik von Stäben besteht, in dem jeder τοη ihnen, Typ η oder p, nur von solchen Stäben des anderen Typs ρ "bzw. η umgeben ist.

Es ist wichtig, daß die Anzahl der Stäbe des Typs ρ gleich der des Typs η ist, da man andernfalls keine ganze Zahl von Thermoelementen erhält. Dafür muß eine gerade Anzahl von Stäben je Platte, oder eine gerade Anzahl von Platten, oder beides vorhanden sän.

Das erhaltene Parallelepiped 6 stellt, elektrisch verbunden, ein "chermoelektrisch.es Element nach der Erfindung dar, das in thermoelektrischen Geräten verwendet werden kann, aber es kann auch entlang der linien I - I, II - II quer zerteilt werden, um Platten kleiner Elemente des Typs η und p, die abwechselnd schachbrettartig angeordnet sind, entsprechend dem Verwendungszweck oder entsprechend der Weiterverarbeitung für diese Platten zu erhalten.

Für die Verwendung der Blöcke oder der Platten sind die Stäbe untereinander durch Leitungsbrücken verbunden, so daß sie eine Elementenreihe darstellen, die einen elektrischen Stromkreis bildet, wobei der Strom von dem einen Ende des

einen Stabes, der zum. Beispiel in einem ¥inkel, d.h. an einer Ecke des Blockes oder der Pla,tte liegt, zu einem anderen Stab, der zum Beispiel in der diagonal entgegengesetzten Ecke zum erstgenannten Stab liegt, fließt. Die Leitungsbriicken können auf den Stäben durch Yerschweißung oder ein entsprechendes anderes bekanntes Verfahren befestigt werden.

Claims (5)

-τ- RA.6OG718*21.9.1 Schutzansprüche :

1. Thermo elektrische s Element, das nach dem Seebeckeffekt oder dem Peltiereffekt arbeitet, mit wechselweise angeordneten Körpern aus unterschiedlichem, elektrisch leitendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Körper (1, 1') schachbrettartig wechselnd und mit Abstand voneinander angeordnete Parallelepipede sind, deren Zwischenräume (g) eine elektrisch isolierende Vergußmasse enthalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1, 1') durch Zerschneiden oder Zerteilen von Blöcken des betreffenden materials (p oder n) gewonnen sind.

3. Vorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1, 1¹) durch Guß, ausgehend von einer Flüssigkeit oder einem Pulver, hergestellt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelepipeden Blöcke unmittelbar in den gewünschten Verwendungsgrößen hergestellt sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelepipeden Blöcke eine solche Länge aufweisen, daß sie in Qu.errriehtung zerschnitten werden Izönneii, um Platten der gewünschten Dicke zu erhalten.

Patentanwalt :