DE19833180C2 - Fertigungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten - Google Patents
Fertigungsverfahren für thermoelektrische EnergiewandlerkettenInfo
- Publication number
- DE19833180C2 DE19833180C2 DE19833180A DE19833180A DE19833180C2 DE 19833180 C2 DE19833180 C2 DE 19833180C2 DE 19833180 A DE19833180 A DE 19833180A DE 19833180 A DE19833180 A DE 19833180A DE 19833180 C2 DE19833180 C2 DE 19833180C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- energy converter
- manufacturing
- thermoelectric energy
- wire
- converter chains
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric 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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric 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 heat-exchanging means at the junction
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung hocheffektiver
Energiewandlerketten.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, um die Effektivität von
thermoelektrischen Materialien dadurch zu verbessern, dass den Schenkeln zumindest
bereichsweise über ihre Länge elektrisch gut leitfähige Materialien parallelgeschaltet
werden, so dass der Innenwiderstand der entsprechenden Thermogeneratoranordnung
entscheidend abgesenkt wird (WO 89/07836 A1; DE 19 01 442 A; Landecker, K., Some
Further Remarks on the Improvement of Peltier Junctions for Thermoelectric Cooling, in:
Energy Conversion, Vol. 14, S. 21-33, Pergamon Press 1974).
Insbesondere sind in älteren Anmeldungen bereits Lösungen zur Erhöhung der
Effektivität von flächenhaften bzw. drahtförmigen thermoelektrischen Materialien durch
Aufbringung von fingerartigen oder streifenförmigen Strukturen bzw. das Einlegen von
Drahtseelen aus jeweils elektrisch gut leitfähigem Material angegeben worden (WO 98/35392 A1,
DE 197 04 944 A1), wobei jedoch keine Aussagen über die Verarbeitung
derartiger Drähte zu Energiewandleranordnungen oder dergleichen getroffen wurden.
Da die von einem einzelnen Thermoelement erzeugte Thermokraft gering ist, macht es
sich erforderlich, viele davon nach wirtschaftlicher Herstellungsweise als lange Ketten in
Reihe zu schalten. Hierzu werden gemäß des Standes der Technik zB nach WO 80/01438 A1
und DE 10 27 749 B Thermoelementleiter aus unterschiedlichen
Materialien kreuzweise übereinander gelegt, an den Kreuzungsstellen zu einer
Maschendrahtzaun ähnlichen Anordnung verknüpft und anschließend in einzelne
Thermoketten aufgetrennt. Die so verbundenen Thermoketten weisen jedoch einen
relativ hohen Innenwiderstand auf und sind daher wenig effektiv.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verknüpfung einer kostengünstigen und
einfachen Herstellungstechnik für thermoelektrische Energiewandlerketten mit einer
hohen Effektivität derselben.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Es wird auf die bekannte Drahtzaun-Herstellungstechnik zur Thermokettenherstellung
zurückgegriffen. Während bei dem bekannten Verfahren jedoch gleichartige
Einzeldrähte verwendet werden, kommen nun aufgrund der Erfindung wechselweise je
ein p- und n-Drahtbündel mit innenliegendem Effektivitätsverstärker zur Verwendung,
wodurch die thermoelektrische Effektivität vergrößert wird.
Durch diese Kombination - bekannte Fertigungsverfahren mit neuartigen p- und n-
Leiterdrähten - entsteht eine Vielzahl automatisch verketteter p/n-Thermoelemente und
die seitherigen aufwendigen Verfahren zur notwendigen Hintereinanderschaltung von
Einzelelementen entfallen. Damit ist auch die fertigungstechnische Voraussetzung für
ein breites Einsatzspektrum der neuen thermoelektrischen Energiewandlerketten
geschaffen.
Voraussetzung und neu bei diesem Verfahren ist weiterhin, dass neben der
Anpassungsmöglichkeit an die Einsatzbedingungen auch die Umsetzung der für einen
guten Wirkungsgrad der Thermoelemente notwendigen Kriterien möglich ist. Diese sind:
- 1. Intensiver und in langer Ausführung möglicher p/n-Kontaktbereich in der Heißzone durch Schweiß-/Walztechnik, ohne dass die innenliegenden Leiterdrähte sich kontaktieren.
- 2. Gute elektrische Verbindung der verketteten und auch hier mit langen Schenkeln möglichen Elemente im Kaltbereich durch Tauchverzinnung/-verkupferung der innenliegenden Leiter. Der p/n-Kontaktbereich ist hier sehr klein ausgeführt,
- 3. Gute Wärmespeicherung/Isolierung der Montage-/Befestigungsfläche
- 4. Ausnutzung der Sammellinsenwirkung beim Einsatz im Solarbereich
- 5. Einfache Methode zur Aufeinanderlegung/Zusammenfügung mehrerer Ketten, d. h. möglichst viele Elemente auf engem Raum
Die nachfolgenden Abbildungen zeigen in schematischer Darstellung die Umsetzung der
bekannten Fertigungsverfahren für die Herstellung von automatisch verketteten
Thermoelementen.
Fig. 1 zeigt das Ergebnis der bekannten Drahtzauntechnik unter wechselseitiger
Verwendung von p- und n-Drahtbündeln (1, 2) und wie durch Auftrennen (4) automatisch
hintereinandergeschaltete Thermoelemente entstehen bzw. eine ganze
Energiewandlerkette entsteht. Schweiß- bzw. Walztechnik an der p/n-Kontaktfläche (3)
im Heißbereich (5) ist leicht möglich. Eine Tauchverzinnung/-verkupferung an der p/n-
Stelle (4) im Kaltbereich (6) ist leicht machbar. Die Kriterien 1 und 2 werden damit
erfüllt. Die Montage-/Befestigungsfläche (10) isoliert den Kaltbereich vom Heißbereich.
Kriterium 3 ist erfüllbar. Damit ist diese Kette z. B. in einem Abgasgenerator einsetzbar.
Fig. 2 und 3 zeigen, wie diese Thermoelementkette durch einfaches rechtwinkliges
Abknicken am Ende der p/n-Kontaktfläche (3) in einem Solarmodul unter Ausnutzung
der Sammellinsenwirkung (11) Verwendung findet. Die Kriterien 1-4 sind erfüllt.
Fig. 4 zeigt die in der WO 98/35392 A1 festgehaltenen effektivitätsverstärkenden
innenliegenden Leiter (7, 8) im p/n-Drahtbündel (1, 2). Die leichte Realisierung von
Kriterium 5, betreffend die Zusammenfügbarkeit/Aufeinanderlegung mehrerer Ketten
auf engem Raum, wurde nicht dargestellt.
Mit dieser neuartigen Kombination der bekannten Drahtzauntechnik mit den neuen
hocheffektiven p/n-Drahtbündeln entstehen einfache und doch hocheffiziente
thermoelektrische Energiewandlerketten und einige 100 Elemente lassen sich z. B. im
Abgasgenerator leicht auf einer Fläche von 1 dm2 unterbringen.
Claims (7)
1. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten, wobei eine Schar
aus parallel angeordneten drahtförmigen Elementen (1, 2) aus p-leitendem Material und
eine Schar aus parallel angeordneten drahtförmigen Elementen (1, 2) aus n-leitendem
Material einen Winkel bildend übereinandergelegt und an allen Kreuzungsstellen so
verbunden werden, dass in Querrichtung verlaufend Reihen von langgestreckten
Verbindungsstellen (3, 4) entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungsstellen (4) jeder zweiten Reihe in Querrichtung so durchtrennt werden, dass
dort kurze Verbindungsstellen (4) verbleiben und miteinander an den langen
Verbindungsstellen (3) verbundene Ketten aus in Reihe geschalteten, alternierend p-
bzw. n-leitenden drahtförmigen Thermoelementschenkeln entstehen, wobei den Reihen
der kurzen Verbindungsstellen (4) ein Kaltbereich (6) und den Reihen der langen
Verbindungsstellen (3) ein Heißbereich (5) zugeordnet ist, wobei die verwendeten
drahtförmigen Elemente Drahtbündel (1, 2) mit darin jeweils eingelegtem
hochleitfähigem Leiter (7, 8) sind, wobei die langen Verbindungsstellen (3) zur besseren
Kontaktierung der unterschiedlichen Thermoelementmaterialien gewalzt oder
geschweißt sind und wobei die in die Drahtbündel (1, 2) eingelegten Leiter (7, 8)
benachbarter p- bzw. n-Drahtbündel an den langen Verbindungsstellen (3) einander
nicht kontaktieren.
2. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Verbindungsstellen (4) der p-/n-Drahtbündel
(1, 2) zur elektrischen Kontaktierung, die die inliegenden Leiter (7, 8) einschließt,
verzinnt oder verkupfert werden.
3. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten nach Ansprüch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelementschenkel nahezu parallel
gelegt und derart verdichtet mit einer Isolations- und Befestigungsschicht (10) zwischen
Heiß- und Kaltbereich (5, 6) versehen werden.
4. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelementschenkel an den Enden der
langen Verknüpfungsstellen (3) rechtwinklig abgeknickt und eng aneinander auf einer
Isolations- und Befestigungsschicht (10) montiert und unter einer Abdeckung (11) mit
Sammellinsenwirkung angeordnet werden.
5. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten nach einem der
vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Verbindungsstellen (3)
jeweils in ihrer Mitte (9) durchtrennt werden, so dass unabhängige Ketten aus in Reihe
geschalteten, alternierend p- bzw. n-leitenden Thermoelementschenkeln entstehen.
6. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten nach einem der
vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen bzw. der
Querschnitt der p-/n-Schenkel (1, 2) im Bereich der Isolations- und Befestigungsschicht
(10) zur Reduzierung des Wärmeflusses verringert und die Verbindung von Kalt- und
Heissbereich im wesentlichen nur durch die Leiter (7, 8) gebildet wird.
7. Herstellungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten nach einem der
vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartige
Energiewandlerketten nebeneinander gelegt und durch Isolations- und
Befestigungsschichten getrennt werden, so dass aus ihnen eine flächenförmige
Anordnung entsteht.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833180A DE19833180C2 (de) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Fertigungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833180A DE19833180C2 (de) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Fertigungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19833180A1 DE19833180A1 (de) | 2000-02-24 |
| DE19833180C2 true DE19833180C2 (de) | 2003-01-02 |
Family
ID=7875065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833180A Expired - Fee Related DE19833180C2 (de) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Fertigungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19833180C2 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100997258B1 (ko) | 2008-11-20 | 2010-11-29 | 목영일 | 고 전기전도도 전선 및 이의 제조방법 |
| WO2018047882A1 (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学 | π型熱電変換素子のセル直列構造を有する機能性素子とその作製方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1027749B (de) * | 1952-12-23 | 1958-04-10 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Batterien aus Thermoelementen |
| DE1174863B (de) * | 1962-04-09 | 1964-07-30 | Atomic Energy Authority Uk | Verfahren zur Herstellung der Schenkel-kontaktstelle fuer ein Thermoelement |
| DE1901442A1 (de) * | 1969-01-13 | 1970-08-13 | Schurr Stahlecker & Grill | Spinneinrichtung |
| WO1980001438A1 (en) * | 1979-01-02 | 1980-07-10 | E Gomez | Energy production and storage apparatus |
| US4714797A (en) * | 1982-12-28 | 1987-12-22 | Toki Nagai | Composite electromotive apparatus utilizing solar energy and the like |
| WO1989007836A1 (en) * | 1988-02-22 | 1989-08-24 | Migowski Friedrich Karl | Thermogenerator |
| WO1997005663A1 (de) * | 1995-07-28 | 1997-02-13 | Seibold Hans K | Wandler zur erzeugung elektrischer energie (heiss-kalt-strom element) |
| WO1998035392A1 (de) * | 1997-02-10 | 1998-08-13 | Hans Karl Seibold | Thermoelement zur gewinnung elektrischer energie |
-
1998
- 1998-07-23 DE DE19833180A patent/DE19833180C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1027749B (de) * | 1952-12-23 | 1958-04-10 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Batterien aus Thermoelementen |
| DE1174863B (de) * | 1962-04-09 | 1964-07-30 | Atomic Energy Authority Uk | Verfahren zur Herstellung der Schenkel-kontaktstelle fuer ein Thermoelement |
| DE1901442A1 (de) * | 1969-01-13 | 1970-08-13 | Schurr Stahlecker & Grill | Spinneinrichtung |
| WO1980001438A1 (en) * | 1979-01-02 | 1980-07-10 | E Gomez | Energy production and storage apparatus |
| US4714797A (en) * | 1982-12-28 | 1987-12-22 | Toki Nagai | Composite electromotive apparatus utilizing solar energy and the like |
| WO1989007836A1 (en) * | 1988-02-22 | 1989-08-24 | Migowski Friedrich Karl | Thermogenerator |
| WO1997005663A1 (de) * | 1995-07-28 | 1997-02-13 | Seibold Hans K | Wandler zur erzeugung elektrischer energie (heiss-kalt-strom element) |
| WO1998035392A1 (de) * | 1997-02-10 | 1998-08-13 | Hans Karl Seibold | Thermoelement zur gewinnung elektrischer energie |
| DE19704944A1 (de) * | 1997-02-10 | 1998-08-20 | Hans K Seibold | Effektivitätsverstärker für thermoelektrische Energiewandler |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| in: Energy-Conversion, Vol. 14, S. 21-33, Pergamon Press 1974 * |
| LANDECKER, K.: Some further remarks on the Improvement of Peltier Junctions for thermoelec- tric cooling * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19833180A1 (de) | 2000-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112016003768B4 (de) | Sonnenkollektor | |
| DE69103969T2 (de) | Induktionsheizspule. | |
| EP1515376A2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie | |
| DE2602735A1 (de) | Supraleiter | |
| EP2080232A2 (de) | Zellverbinder zur elektrischen kontaktierung von flächigen stromquellen sowie verwendung | |
| DE102006035626A1 (de) | Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle | |
| DE112012002511T5 (de) | Photovoltaik-System und Konnektor für eine Photovoltaik-Zelle mit ineinander greifenden Kontakten | |
| DE102007003682A1 (de) | Verschaltung von Rückseitenkontaktsolarzellen mit Lötstoplack und Metalldrähten | |
| EP2933577B1 (de) | Elektrische Heizvorrichtung | |
| AT522004B1 (de) | Kontaktierungsvorrichtung zum parallelen und seriellen Kontaktieren von zu einem Modul zusammengesetzten Batteriezellen | |
| EP0055804B1 (de) | Kabelförmiger, stabilisierter Supraleiter für Wechselfelder | |
| DE19833180C2 (de) | Fertigungsverfahren für thermoelektrische Energiewandlerketten | |
| DE69601875T2 (de) | Elektrische leiter und kabel | |
| WO2009156086A2 (de) | Solarzelle und verfahren zur herstellung einer solarzelle | |
| DE1539309A1 (de) | Thermoelektrische Anordnung aus mehreren Thermoelement-Paaren und Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung | |
| DE3635266A1 (de) | Zuleitungsdurchfuehrung fuer supraleitende vorrichtung | |
| EP2317577B1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Seebeckschenkelmoduls | |
| DE102009032906A1 (de) | Modul mit mehreren thermoelektrischen Elementen | |
| DE10225935C5 (de) | Vorrichtung zum Leiten von Strom | |
| DE19910677B4 (de) | Muffenlose elektrische Verbindung | |
| DE112016006453B4 (de) | Thermoelektrisches umwandlungsmodul und verfahren zum herstellen desselben | |
| EP0773600B1 (de) | Elektrische Schaltung | |
| DE1489287C3 (de) | Thermoelektrische Anordnung und Verfahren zum Herstellen | |
| DE19880127B4 (de) | Thermoelement zur Gewinnung elektrischer Energie und Anordnung mit einem Thermoelement und einem Fotoelement | |
| DE69735517T2 (de) | Heitzleiterverbindungsstück |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: RIEDLINGER, CHRISTIAN OLAF, DE Free format text: FORMER OWNER: SEIBOLD, HANS K., 78234 ENGEN, DE Effective date: 20120328 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140201 |