DE1934173U

DE1934173U - Thermoelektrische anordnung.

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Publication number: DE1934173U
Application number: DE1964S0048711
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1964-04-30
Filing date: 1964-04-30
Publication date: 1966-03-10

Description

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SIEMENS

siEMENS-scHUCKERTWERKE pla 64/1236 Schö/Κη

"^{TIENSESELISCHAFT} Aktz. S 48 711/421 GM

Thermoelektrische Anordnung

Die Neuerung betrifft eine thermoelektrische Anordnung mit wenigstens einem aus zwei Schenkeln bestehenden Thermopaar, dessen kalte und/oder warme Verbindungsstelle über eine gut wärmeleitende Keramikschicht mit einer Metallplatte verbunden ist,

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Es sind bereits thermoelektrische Anordnungen dieser Art bekannt. Bei ihnen sind die Thermoschenkel zwischen zwei keramischen Platten eingelötet. Die keramischen Platten bilden die Wärmeübertragungsflächen. Sie sind auf den Außenseiten verzinnt und können auf Metallplatten, beispielsweise auf die Kühlfahne eines Wärmetausehers, aufgelötet werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Vereinfachung und Verbesserung derartiger thermoelektrischer Anordnungen.

Gemäß der Erfindung sind die heißen und kalten Verbindungsstellen über eine gut wärmeleitende als dünner Film auf die entsprechende Metallplatte aufgespritzte Keramikschicht mit dieser Metallplatte verbunden.

Während bei den bekannten thermoelektrischen Anordnungen die keramische Schicht zugleich als Träger dient und deshalb und auch aus Herstellungsgründen nicht dünner als 2/10 bis 3/10 mm gemacht werden kann, ist bei der Anordnung nach der Erfindung die Dicke der keramischen Schicht verringerbar bis auf wenige Mikrometer. So werden die WärmeübertragungsVerluste der keramischen Schicht

1mm herabgesetzt. Die Schichtdicke kann im Bereich von etwa 5 /um bis/ beliebig gewählt werden. Hierdurch ist eine Anpassung der Keramikschicht an den thermischen Arbeitsbereich, in dem das Element verwendet werden soll, und das Metall des Wärmetauschers möglich. Schließlich ist der Zusammenbau der thermoelektrischen Anordnung nach der Erfindung einfacher als bei den bekannten Anordnungen, da die gesonderte Befestigung der Keramikschicht an

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der Metallplatte entfällt. Bei den "bekannten Anordnungen wird zunächst die Keramikschicht hergestellt und später wird sie an einer Metallplatte befestigt. Bei der Anordnung nach der Neuerung wird durch das besondere Herstellungsverfahren der keramischen Schicht diese beim Herstellungsprozeß automatisch fest mit der Metallplatte verbunden.

Die Neuerung wi:'d durch zwei Ausführungsbeispiele anhand der Pig. 1 bis 4 näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 stellen eine thermoelektrische Anordnun-g bzw. Teile davon in verschiedenen Ansichten dar. Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der eine der Metallplatten als Flüssigkeitsverdampfer ausgebildet ist.

Die thermoelektrische Anordnung nach Fig. 2 besteht aus mehreren Thermopaaren 1, deren elektrische Verbindungsstellen 2/3 über gut wärmeleitende Keramikschichten 4/5 mit Metallplatten 6/7 verbunden sind. Die elektrische Schaltung der Thermopaare ist aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, die die Metallplatten und 7 einschließlich der die einzelnen Thermoschenkel elektrisch verbindenden Elemencbrücken darstellen. Fig. 1 ist durch Aufklappen der linken Metallplatte 6 von Fig. 2 und Fig. 3 durch Aufklappen der rechten Metallplatte 7 von Fig. 2 entstanden.

Fig. 1 läßt neben dem aufgespritzten Belag der keramischen Schicht 4 und den elektrischen Zuleitungen 8 und 9 erkennen,

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daß die Element "brücken mäanderf örmig angeordnet sind. Die elektrische Verbindung auf der anderen Seite der Thermopaare geht aus Pig. 3 hervor. Es entsteht so beim Zusammenklappen der beiden Platten eine Thermobatterie mit einer Reihenschaltung der einzelnen Thermoschenkel.

Zur Herstellung einer derartigen thermoelektrischen Anordnung werden zwei Metallplatten 6 und 9> die beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder Molybdän bestehen können, in bekannter Weise durch Sandstrahlen oder Ätzen gereinigt. Mit Hilfe eines Hochtemperaturgeläses, z. B. Wasserstoff/Sauerstoff oder Azetylen/Sauerstoff und Druckluft wird bei einer Temperatur von etwa 3000° G eine Keramikschicht hoher Wärmeleitfähigkeit auf je eine Seite der Metallplatten gespritzt. Als Keramikschicht kann Aluminium-Oxyd oder ein anderes gut wärmeleitendes Oxyd, Karbid, Silikat oder ein Gemisch davon verwendet werden. Die Keramikschicht wird in der gewünschten Dichte und Dicke aufgespritzt. Anschließend werden mittels Schablonen die Elementbrücken 2/3, die beispielsweise aus Kupfer, Nickel oder Silber bestehen können, aufgespritzt. Nach dem Schleifen dieser Brücken bis zu einer ebenen G-esamtoberfläche werden die Thermoschenkel, die beispielsweise aus Halbleitermaterial bestehen können, zwischen die beiden Platten eingelötet. Daraufhin werden die Anschlüsse 8 und 9 angebracht.

Bei häufigem Temperaturwechsel der thermoelektrischen Anordnung, wie er beispielsweise bä. einem intermittierenden Betrieb

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von Kühlschränken auftreten kann, empfiehlt es sich, die Keramikschicht nicht unmittelbar auf die Metallplatte aufzuspritzen, sondern eine elastische Zwischenschicht vorzusehen» Dies wird "beispielsweise dadurch erreicht, daß auf die Metallplatte vor dem Aufspritzen der Keramikschicht eine Schicht aus Weichlot aufgebracht wird. Diese kann dann einen großen Teil der Wärmespannung aufnehmen, die sonst eventuell zu einer Beschädigung der Thermoelemente führen könnte. In gleicher Weise kann es ratsam sein, zwischen den Elementbrücken und der keramischen Schicht eine elastische Zwischenschicht vorzusehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 ist die eine Metallplatte als Flüssigkeitsverdampfer 10 ausgebildet. Hierdurch soll angedeutet werden, daß es ohne weitere Befestigungsteile möglich ist, die Thermoelemente an dem Gegenstand anzubringen, an dem sie ihre Aufgabe erfüllen sollen.

Als thermoelektrische Elemente können Elemente verwendet werden, bei denen irgendein thermoelektrischer Effekt, vorzugsweise der Peltiereffekt ausgenutzt wird.

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Claims

6610B6*17.1ZB5 PIA 64/1236 Schutzansprüehe

1. Thermoelektrische Anordnung mit wenigstens einem aus zwei
Schenkeln bestehenden Thermopaar, das zwischen zwei Metallplatten (6, 7) gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen oder kalten Verbindungsstellen (2, 3) über je eine gut wärmeleitende als dünner Film auf die entsprechende Metallplatte aufgespritzte Keramikschicht (4, 5) mit dieser Metallplatte verbunden ist.

2. Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte unter der Keramikschicht eine elastische Deckschicht aus Weichlot besitzt.

3. Thermoelektrische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Keramiksehieht Elementbrücken (2), vorzugsweise aus Kupfer, gebracht sind.

4. Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elementbrücken und der keramischen Schicht eine elastische Zwischenschicht, vorzugsweise Weichlot vorgesehen ist.

5. Thermoelektrische Anordnung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoschenkel (1) auf die abgeschliffenen Kupferbrüeken gelötet sind.

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6. Thermoelektrische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Metallplatte als Wärmeaustauschelement, z.B. als eine Kühlfahne, ausgebildet ist

7. Thermoelektrische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallplatte zur Wand eines Flüssigkeitsverdampfers (10) ausgebildet ist (fig. 4).

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