DE202005004238U1 - Peltier element for electric power generation has two legs of different type semiconductors each comprising two different elements with connections across the legs - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Peltierelement mit einem ersten Halbleiterschenkel von einer ersten Art und einem zweiten Halbleiterschenkel von einer zweiten Art.The The invention relates to a Peltier element with a first semiconductor leg of a first type and a second semiconductor leg of one second kind.
Ein
derartiges Peltierelement und ein Peltierblock ist durch die
Die Aufgabe der Erfindung wird somit darin gesehen, das bekannte Peltierelement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß ein Temperaturausgleich verringert und dadurch eine gute Leistungsbilanz erzielt wird.The The object of the invention is thus seen in the known Peltier element of the type mentioned in such a way that a temperature compensation and thereby achieving a good current account.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einem Peltierelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 jeder Halbleiterschenkel aus einem ersten Schenkelelement und einem zweiten Schenkelelement besteht und zwischen jedem ersten Schenkelelement und dem zugehörigen zweiten Schenkelelement ein elektrischer Leiter vorgesehen ist.to solution This object is inventively proposed that at a Peltier element according to the preamble of claim 1 each semiconductor leg of a first leg member and a second leg member and between each first Leg member and the associated second leg member, an electrical conductor is provided.
Bei dem erfindungsgemäßen Peltierelement ist das erste Schenkelelement beispielsweise der Kaltseite und das zweite Schenkelelement beispielsweise der Warmseite zugeordnet. Die Länge des elektrischen Leiters dazwischen, welcher kein Halbleiter sondern beispielsweise ein metallischer Leiter wie ein Metalldraht aus beispielsweise Kupfer ist, bestimmt nun im wesentlichen den Abstand zwischen der Warmseite und der Kaltseite. Dieser Abstand kann durch die Wahl der Länge des elektrischen Leiters so groß gemacht werden, daß ein Temperaturausgleich durch Strahlungswärme praktisch vernachlässigbar ist und eine gute Leistungsbilanz erzielt wird. Der Innenwiderstand des Leiters kann durch Wahl eines großen Querschnitts gering gehalten werden, so daß praktisch keine Verlustleistung und damit Wärme durch den Stromfluß entsteht. Gleichzeitig gewährleistet insbesondere der große Querschnitt des Leiters den Transport des Wärmestroms von der Kaltseite zur Warmseite. Bei dem bekannten Peltierelement waren die einzelnen Halbleiterschenkel einstückig ausgebildet und definierten den Abstand zwischen der Warmseite und der Kaltseite, welcher üblicherweise etwa zwei Millimeter beträgt. Der elektrische Leiter kann beispielsweise mittels dünner Kupferschichten an den beiden Schenkelelementen befestigt werden. Die Stabilität des erfindungsgemäßen Peltierelementes kann über Abstandshalter zwischen der Warmseite und der Kaltseite erzielt werden.at the Peltier element according to the invention the first leg element, for example, the cold side and the second Leg member associated with, for example, the warm side. The length of the electric Ladder in between, which is not a semiconductor but, for example a metallic conductor such as a metal wire of, for example, copper is now determined essentially the distance between the hot side and the cold side. This distance can be determined by choosing the length of the electrical conductor made so great be that one Temperature compensation by radiant heat practically negligible and a good current account is achieved. The internal resistance of the conductor can be kept low by choosing a large cross-section be so practical no power loss and thus heat generated by the current flow. At the same time guaranteed especially the big one Cross section of the conductor transporting the heat flow from the cold side to the warm side. In the known Peltier element were the individual Semiconductor leg in one piece trained and defined the distance between the hot side and the cold side, which is usually is about two millimeters. The electrical conductor can, for example, by means of thin copper layers be attached to the two leg elements. The stability of the Peltier element according to the invention can over Spacer achieved between the hot side and the cold side become.
Für eine technisch einfache Herstellung kann das bekannte Peltierelement oder der Peltierblock verwendet und mittig so aufgeschnitten werden, daß die einzelnen Halbleiterschenkel geteilt werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, daß jeder Halbleiterschenkel geteilt ist und alle Schenkelelemente die gleiche Länge aufweisen. Zur weiteren Vermeidung eines Temperaturausgleichs durch Strahlungswärme innerhalb des Peltierelementes oder Peltierblocks sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß zwischen jedem ersten Schenkelelement und dem zugehörigen zweiten Schenkelelement ein Isolierkörper vorgesehen ist. Der Isolierkörper weist zweckmäßigerweise Ausnehmungen zur Aufnahme des elektrischen Leiters auf.For a technical simple production, the known Peltier element or the Peltier block used and cut in the middle so that the individual Semiconductor legs are shared. An embodiment of the invention therefore provides before that everyone Semiconductor leg is divided and all leg elements the same Have length. To further avoid temperature compensation by radiant heat within of the Peltier element or Peltier block provides another preferred embodiment the invention that between each first leg member and the associated second leg member an insulator is provided. The insulator has expediently Recesses for receiving the electrical conductor.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß jedes Schenkelelement druckbeaufschlagt ist. Damit wird eine flexible Lagerung der einzelnen Schenkelelemente und somit ein Lageausgleich der an die Schenkelelemente anliegenden Kupferbrücken an die daran anschließenden Kühlerflächen ermöglicht. Vorteilhafterweise erfolgt die Druckbeaufschlagung durch Druckfedern oder durch elastische Unterlagen oder durch den Isolierkörper aus elastischem Material.A sees another particularly preferred embodiment of the invention before that each Leg member is pressurized. This will be a flexible Storage of the individual leg elements and thus a position compensation the voltage applied to the leg members copper bridges allows the adjoining radiator surfaces. Advantageously, the pressurization by compression springs or by elastic documents or by the insulating body elastic material.
Der elektrische Leiter sollte einen großen Querschnitt für beispielsweise mehr als 5 Ampere Stromstärke haben, damit der ohmsche Widerstand möglichst niedrig gehalten wird und praktisch keine Wärme zwischen den Schenkelelementen innerhalb des Peltierelementes erzeugt wird.Of the electrical conductor should be a big cross section for example more than 5 amperes of current have, so that the ohmic resistance is kept as low as possible and virtually no heat generated between the leg elements within the Peltier element becomes.
Um die nach außen gewandte Fläche der Kupferbrücken zusätzlich zu isolieren, sieht eine weitere Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Kupferbrücken, welche die Halbleiterschenkel elektrisch verbinden, mit einer isolierenden Schutzschicht überzogen sind.In order to additionally insulate the outwardly facing surface of the copper bridges, a further embodiment of the invention provides that the Copper bridges, which electrically connect the semiconductor legs, are coated with an insulating protective layer.
Das Peltierelement hat bei normaler Betriebsweise keinen Verschleiß, allerdings kann sich auf der Kaltseite Kondenswasser bilden, wenn der Taupunkt unterschritten wird. Als Folge davon vermindert die Kondenssationswärme den Wirkungsgrad und durch die Wirkung des Gleichstromes entsteht ein elektrolytischer Zerstörungsprozeß. Um beides zu vermeiden, wurde bisher das bekannte Peltierelement mit säurefreiem Silikonkautschuk abgedichtet oder mit geschlossenporigem PU-Schaum zwischen den Kühlerflächen ausgeschäumt. Dies erfordert einen relativ hohen Fertigungsaufwand. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, daß eine luftdichte Kunststoffumhüllung vorgesehen ist.The Peltier element has no wear during normal operation, however can form condensate on the cold side when the dew point is fallen short of. As a result, the heat of condensation decreases Efficiency and by the effect of direct current arises electrolytic destruction process. To both To avoid, was previously known Peltier element with acid-free Silicone rubber sealed or with closed-pore PU foam between foamed up the radiator surfaces. This requires a relatively high production cost. Another special preferred embodiment The invention therefore provides that an airtight plastic sheath provided is.
Das Peltierelement oder auch ein Peltierblock bestehend aus einer Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Peltierelementen befindet sich nun innerhalb der luftdichten Kunststoffumhüllung und ist dadurch geschützt. In der Kunststoffumhüllung herrscht vorteilhafterweise ein Unterdruck. Vor dem luftdichten Verschließen der Kunststoffumhüllung wird deren Inhalt so stark erwärmt, daß keine schädliche Restfeuchte verbleibt, die innerhalb des Peltierelementes wirksam werden kann. Die Kunststoffumhüllung dient weiterhin als elektrischer Isolator. Zusätzlich gleicht die Kunststoffumhüllung Unebenheiten beim Anliegen der Kupferbrücken an die Kühlerflächen aus. Aus der Kunststoffumhüllung treten flexible Anschlußleitungen für Stromstärken bis über 5 Ampere heraus, welche vorteilhafterweise am Isolierkörper befestigt sind. Damit ist ein Bruch an den Lötstellen ausgeschlossen.The Peltier element or a Peltier block consisting of a number of Peltier elements electrically connected in series is now within the airtight plastic wrap and is protected thereby. In the plastic sheath there is advantageously a negative pressure. Before the airtight close the plastic sheath whose contents are heated so much, that no harmful residual moisture remains, which can be effective within the Peltier elementes. The plastic wrap continues to serve as an electrical insulator. In addition, the plastic cladding resembles bumps at the concern of the copper bridges to the radiator surfaces. From the plastic wrap connect flexible connecting cables for currents up to more than 5 amps out, which are advantageously attached to the insulating body. In order to is a break at the solder joints locked out.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Hierbei stellen dar:The Invention will be explained below with reference to the drawing. The Drawing shows exemplary embodiments the invention. Here are represent:
Damit
ein guter thermischer Kontakt der Kupferbrücken
Die
Druckbeaufschlagung der Schenkelelemente
Der
Leiter
Claims (11)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200520004238 DE202005004238U1 (en) | 2005-03-16 | 2005-03-16 | Peltier element for electric power generation has two legs of different type semiconductors each comprising two different elements with connections across the legs |
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DE202005004238U1 true DE202005004238U1 (en) | 2005-05-25 |
Family
ID=34626187
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DE200520004238 Expired - Lifetime DE202005004238U1 (en) | 2005-03-16 | 2005-03-16 | Peltier element for electric power generation has two legs of different type semiconductors each comprising two different elements with connections across the legs |
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DE (1) | DE202005004238U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006032654A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Ees Gmbh | Thermoelectric element |
-
2005
- 2005-03-16 DE DE200520004238 patent/DE202005004238U1/en not_active Expired - Lifetime
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DE102006032654A1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Ees Gmbh | Thermoelectric element |
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