DE202006003595U1

DE202006003595U1 - Method for preparing thermal element, especially for level indication of fluids in tanks, has inner conductor and segmented outer conductors embedded in insulating layer

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Publication number: DE202006003595U1
Application number: DE200620003595
Authority: DE
Original assignee: IsabellenHuette Heusler GmbH and Co KG; Isabellen Huette GmbH
Current assignee: IsabellenHuette Heusler GmbH and Co KG; Isabellen Huette GmbH
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2016-03-08

Abstract

A method for preparing a thermal element, especially for fluid level monitoring, has a wire construction with an inner conducting core (2) and with outer conducting layers (3) in segmented array for subsequent coating with an insulating layer. An alternate process uses a double layer wire with inner and outer conductors and with selective removal of the outer conductor, e.g. by sputtering. The prepared wire is then coated with an insulating layer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Thermosäule, insbesondere für eine Spannungsversorgungseinrichtung oder einen Füllstandssensor.The Invention relates to a thermopile, especially for a power supply or a level sensor.

Ferner betrifft die Erfindung einen kompletten Füllstandssensor sowie eine Spannungsversorgungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Thermosäule.Further The invention relates to a complete level sensor and a voltage supply device with a thermopile according to the invention.

Von verschiedenen Herstellern sind Füllstandssensoren auf Thermoelementbasis bekannt, die beispielsweise eingesetzt werden können, um den Füllstand des Kraftstoffs in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs zu messen. Diese bekannten Füllstandssensoren auf Thermoelementbasis weisen eine Vielzahl von Thermoelementen auf, die elektrisch hintereinander in Reihe geschaltet sind und eine langgestreckte, streifenförmige Thermosäule bilden, wobei die heißen Kontaktstellen in einer Reihe übereinander auf der einen Seite der Thermosäule angeordnet sind, während die kalten Kontaktstellen der Thermoelemente ebenfalls in einer Reihe auf der gegenüberliegenden Seite der Thermosäule angeordnet sind. Die einzelnen, jeweils parallel zur Flüssigkeitsoberfläche liegenden Thermoelemente sind hierbei auf ein Trägermaterial aufgebracht, wobei es sich beispielsweise um eine Kunststoff-Folie (z.B. aus Kapton) handeln kann. Darüber hinaus weisen die bekannten Füllstandssensoren auf Thermoelementbasis einen Heizleiter auf, der sich neben oder über der Reihe von heißen Kontaktstellen der Thermoelemente erstreckt und eine elektrische Erhitzung der heißen Kontaktstellen ermöglicht. Bei einer Bestromung des Heizleiters erwärmen sich die Thermoelemente unterhalb und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels unterschiedlich.From Various manufacturers are level sensors thermocouple known, which are used for example can, around the level of the fuel in a fuel tank of a motor vehicle measure up. These known level sensors Thermocouple based have a variety of thermocouples on, which are electrically connected in series and one elongated, strip-shaped Thermopile form, being the hot ones Contact points in a row one above the other on one side of the thermopile are arranged while the cold contact points of the thermocouples also in one Row on the opposite Side of the thermopile are arranged. The individual, each lying parallel to the liquid surface thermocouples are here on a carrier material applied, for example, a plastic film (e.g. from Kapton). About that In addition, the known fill level sensors thermocouple on a heat conductor on, next to or above the Row of hot ones Contact points of the thermocouples extends and an electrical Heating the hot Contact points allows. When energizing the heating element, the thermocouples heat up below and above the liquid level differently.

So führt die Erhitzung durch den Heizleiter bei den in die Flüssigkeit eingetauchten Thermoelementen zu einer relativ geringen Temperaturdifferenz zwischen den heißen und kalten Kontaktstellen, da die von dem Heizleiter erzeugte Wärme dort über die gut wärmeleitfähige Flüssigkeit weitestgehend abgeführt wird.So leads the Heating by the heating element at the immersed in the liquid thermocouples to a relatively small temperature difference between the hot and cold contact points, since the heat generated by the heating conductor there over the well thermally conductive liquid largely dissipated becomes.

Bei den Thermoelementen, die sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden, wird dagegen nur ein geringer Teil der von dem Heizleiter erzeugten Wärme abgeführt, was zu einer entsprechend größeren Temperaturdifferenz zwischen den heißen und kalten Kontaktstellen führt.at the thermocouples, which are located above the liquid level, On the other hand, only a small part of the heat generated by the heat conductor is dissipated, which to a correspondingly larger temperature difference between the hot ones and cold contact points leads.

Die bekannten Füllstandssensoren auf Thermoelementbasis erzeugen also im vollständig eingetauchten Zustand, d.h. bei vollem Tank, eine minimale Thermospannung, wohingegen die erzeugte Thermospannung bei leerem Tank maximal ist. Aus der von dem Füllstandssensor erzeugten elektrischen Spannung lässt sich deshalb in einfacher Weise der Füllstand berechnen.The known level sensors thermocouple-based so in the fully immersed state, i.e. with a full tank, a minimum thermoelectric voltage, whereas the generated thermoelectric voltage is the maximum when the tank is empty. From the of the level sensor generated electrical voltage can therefore be in a simple Way the level to calculate.

Besonders vorteilhaft an diesen Füllstandssensoren auf Thermoelementbasis ist die automatische Kompensation von Schwan kungen der Umgebungstemperatur, da die einzelnen Thermoelemente jeweils nur die Differenztemperatur zwischen kalter und warmer Kontaktstelle messen, so dass eine Änderung der Umgebungstemperatur in gleicher Weise auf die heißen und kalten Kontaktstellen wirkt und deshalb messtechnisch keinen Einfluss hat.Especially advantageous to these level sensors Thermocouple-based is the automatic compensation of fluctuations kung the ambient temperature, since the individual thermocouples respectively only the difference temperature between cold and warm contact point measure, making a change the ambient temperature in the same way on the hot and cold contact points and therefore has no influence metrologically Has.

Nachteilig an den vorstehend beschriebenen bekannten Thermosäulen für Füllstandssensoren ist der komplexe Aufbau und der damit verbundene vergleichsweise hohe Preis.adversely on the known thermopile for level sensors described above is the complex structure and the associated comparatively high price.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen bekannten Thermosäulen entsprechend zu verbessern.Of the The invention is therefore based on the object described above known thermopiles to improve accordingly.

Diese Aufgabe wird durch eine Thermosäule gemäß Anspruch 1 gelöst.These Task is by a thermopile according to claim 1 solved.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, dass das Trägerelement für die einzelnen Thermoelemente die Form eines langgestreckten Strangs aufweist. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Strangs ist allgemein zu verstehen und umfasst beispielsweise Drähte, Litzen, Filamente, Fasern, Fäden und ähnliche langgestreckte Gebilde.The Invention includes the general technical teaching that the carrier element for the individual thermocouples in the form of an elongated strand having. The term used in the invention of a strand is generally understood and includes, for example, wires, strands, Filaments, fibers, threads and similar elongated structures.

Vorzugsweise weist das strangförmige Trägerelement einen runden Querschnitt auf, der vorzugsweise kreisrund ist. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Querschnitts des Trägerelements nicht auf runde Querschnitte beschränkt, sondern beispielsweise auch mit mehreckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitten des Trägerelements realisierbar.Preferably has the string-shaped support element a round cross-section, which is preferably circular. The However, the invention is in terms of the cross section of the carrier element not limited to round cross sections, but for example also with polygonal, in particular rectangular cross-sections of support element realizable.

Weiterhin kann das Trägerelement wahlweise aus einem Leitermaterial oder aus einem Isoliermaterial bestehen.Farther can the carrier element optionally made of a conductor material or of an insulating material consist.

Ein elektrisch leitfähiges Trägerelement ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der eine Schenkel der einzelnen Thermoelemente jeweils ganz oder teilweise durch das Trägerelement gebildet wird, während der andere Schenkel der einzelnen Thermoelemente durch eine Kombination (d.h. eine Parallelschaltung) aus dem Trägerelement und einer darauf aufgebrachten partiellen Leiterschicht besteht.One electrically conductive support element is particularly useful if the one leg of the individual Thermocouples in whole or in part by the support element is formed while the other leg of the individual thermocouples by a combination (i.e., a parallel circuit) from the support member and one thereon applied partial conductor layer consists.

Das Trägerelement kann dann massiv aus einem Leitermaterial bestehen. Bei einer Fertigung des Trägerelements aus einem Isoliermaterial kann die elektrische Leitfähigkeit jedoch auch dadurch erreicht werden, dass das Trägerelement an seiner Mantelfläche mit einer Leiterschicht beschichtet ist.The carrier element can then consist of a solid conductor material. In a production of the carrier element of an insulating material can However, the electrical conductivity can also be achieved in that the carrier element is coated on its lateral surface with a conductor layer.

Ein elektrisch isolierendes Trägerelement ist dagegen sinnvoll, wenn das Trägerelement die Thermoelemente lediglich mechanisch trägt, ohne selbst Bestandteil der Thermoelemente zu sein. Die Schenkel der einzelnen Thermoelemente werden dann jeweils durch partielle Leiterschichten gebildet, die auf die Mantelfläche des Trägerelements aufgebracht sind und in Axialrichtung unmittelbar aneinander angrenzen und dadurch eine Reihenschaltung bilden.One electrically insulating carrier element on the other hand makes sense if the carrier element, the thermocouples only mechanical, without being part of the thermocouples themselves. The thigh The individual thermocouples are then each by partial Conductor layers formed, which are applied to the lateral surface of the carrier element and in the axial direction directly adjacent to each other and thereby form a series connection.

Das Trägerelement besteht dann vorzugsweise massiv aus einem Isoliermaterial. Bei einer Fertigung des Trägerelements aus einem Leitermaterial kann die elektrische Isolationswirkung jedoch auch dadurch erreicht werden, dass das Trägerelement an seiner Mantelfläche mit einer Isolierschicht beschichtet ist.The support element is then preferably made of an insulating material. at a production of the support element From a conductor material, the electrical insulation effect However, also be achieved in that the support element on its lateral surface with an insulating layer is coated.

Sowohl bei einem elektrisch leitfähigen Trägerelement als auch bei einem elektrisch isolierenden Trägerelement kann das Trägerelement also wahlweise massiv oder hohl sein. Beispielsweise kann das Trägerelement ein Rohr oder eine Hohlfaser sein.Either in an electrically conductive support element as well as in an electrically insulating carrier element, the carrier element So either solid or hollow. For example, the carrier element a tube or a hollow fiber.

Die einzelnen Thermoelemente erstrecken sich bei der erfindungsgemäßen Thermosäule jeweils in Längsrichtung des Trägerelements, wobei die beiden Schenkel der einzelnen Thermoelemente jeweils in Längsrichtung aufeinander folgen.The individual thermocouples extend in the inventive thermopile respectively longitudinal the support element, wherein the two legs of the individual thermocouples each in longitudinal direction follow one another.

In einer Variante der Erfindung sind auf die leitfähige Mantelfläche des Trägerelements mehrere partielle Leiterschichten aufgebracht, die axial hintereinander liegen und in Axialrichtung voneinander getrennt sind. Diese partiellen Leiterschichten bestehen vorzugsweise aus einem anderen Leitermaterial als das Trägerelement selbst oder die auf das Trägerelement aufgebrachte Leiterschicht. In dieser Variante wird also ein Schenkel der einzelnen Thermoelemente jeweils durch das elektrisch leitfähige Trägerelement bzw. durch die auf das Thermoelement aufgebrachte Leiterschicht gebildet, während der jeweils andere Schenkel der Thermoelemente durch die Kombination aus der partiellen Leiterschicht und dem Trägerelement bzw. der darauf aufgebrachten Leiterschicht gebildet wird. Die partielle Leiterschicht auf dem Trägerelement bildet hierbei also mit dem Trägerelement eine Parallelschaltung, die jeweils einen Schenkel der Thermoelemente bildet.In A variant of the invention are on the conductive surface of the support element applied several partial conductor layers, the axially one behind the other lie and are separated from each other in the axial direction. These partial Conductor layers are preferably made of a different conductor material as the carrier element itself or the on the support element applied conductor layer. In this variant, so is a leg the individual thermocouples each by the electrically conductive support element or by the applied to the thermocouple conductor layer formed while the other leg of the thermocouples by the combination from the partial conductor layer and the carrier element or the thereto applied conductor layer is formed. The partial conductor layer on the carrier element in this case forms with the carrier element a parallel circuit, each one leg of the thermocouples forms.

In einer anderen Variante der Erfindung sind auf die vorzugsweise isolierende Mantelfläche des Trägerelements dagegen mehrere partielle Leiterschichten aufgebracht, die axial hintereinander liegen und elektrisch miteinander verbunden sind, so dass die einzelnen partiellen Leiterschichten eine Reihenschaltung bilden. Vorzugsweise wird die elektrische Verbin dung zwischen den aufeinander folgenden partiellen Leiterschichten dadurch erreicht, dass diese unmittelbar aneinander angrenzen und einander berühren. In dieser Variante der Erfindung bilden die einzelnen partiellen Leiterschichten also jeweils einen Schenkel eines Thermoelements.In another variant of the invention are on the preferably insulating lateral surface the carrier element In contrast, several partial conductor layers applied, the axial lie behind each other and are electrically connected to each other, so that the individual partial conductor layers are connected in series form. Preferably, the electrical connection between the achieved by successive partial conductor layers, that they are immediately adjacent and touching each other. In This variant of the invention form the individual partial conductor layers So each one leg of a thermocouple.

In beiden Varianten der Erfindung weist die erfindungsgemäße Thermosäule vorzugsweise noch eine außenliegende Isolierschicht auf, welche die einzelnen partiellen Leiterschichten und ggf, die dazwischen liegenden unbedeckten Abschnitte des Trägerelements abdeckt und dadurch elektrisch isoliert.In two variants of the invention, the inventive thermopile preferably another outside Insulating layer on which the individual partial conductor layers and optionally, the intermediate uncovered portions of the support member covering and thereby electrically isolated.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Thermosäule mit den in Axialrichtung hintereinander angeordneten und voneinander getrennten partiellen Leiterschichten kann wahlweise additiv oder subtraktiv erfolgen, wie im Folgenden beschrieben wird.The Production of the thermopile according to the invention with arranged one behind the other in the axial direction and from each other Separate partial conductor layers may optionally be additive or subtractive, as described below.

Bei der subtraktiven Herstellung der erfindungsgemäßen Thermosäule wird ein Manteldraht bereit gestellt, der aus einem innen liegenden Draht aus einem ersten Leitermaterial und einer umgebenden Leiterschicht aus einem zweiten Leitermaterial besteht, wobei die beiden Leitermaterialien unterschiedlich sind, um ein Thermoelement bilden zu können.at the subtractive production of the thermopile according to the invention is a jacket wire ready made of an inner wire of a first conductor material and a surrounding conductor layer consists of a second conductor material, wherein the two conductor materials are different to one To be able to form a thermocouple.

Anschließend werden dann partiell Abschnitte aus der Leiterschicht entfernt, so dass mehrere partielle Leiterschichten stehen bleiben, die in Axialrichtung hintereinander angeordnet und voneinander getrennt sind, wie vorstehend bereits beschrieben wurde.Then be then partially removed sections from the conductor layer, so that several partial conductor layers remain in the axial direction arranged one behind the other and separated from each other, as above already described.

Die partielle Entfernung der Leiterschicht von dem Manteldraht kann bei dem subtraktiven Herstellungsverfahren beispielsweise durch selektives chemisches Ätzen erfolgen, je doch kann die Leiterschicht auch in anderer Weise partiell entfernt werden.The partial removal of the conductor layer from the cladding wire can in the subtractive manufacturing process, for example by selective chemical etching However, the conductor layer can also be partial in some other way be removed.

Bei einer partiellen Entfernung der Leiterschicht im Rahmen der subtraktiven Herstellungsmethode können die zu erhaltenden Abschnitte der Leiterschicht beispielsweise durch eine partielle Schutzschicht geschützt werden. Diese Schutzschicht kann beispielsweise durch Bedrucken, Besprühen oder Rollen auf den Draht bzw. die umgebende Leiterschicht aufgebracht werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Schutzschicht eine galvanisch aufgebracht Schutzschicht ist, die beispielsweise aus Zinn oder Gold bestehen kann. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Verfahren zum Aufbringen der Schutzschicht nicht auf die vorstehend genannten Verfahren beschränkt, sondern auch in anderer Weise realisierbar.With a partial removal of the conductor layer in the context of the subtractive production method, the portions of the conductor layer to be obtained can be protected, for example, by a partial protective layer. This protective layer can be applied for example by printing, spraying or rolling on the wire or the surrounding conductor layer. Alternatively, there is the possibility that the protective layer is a galvanically applied protective layer, which may consist of tin or gold, for example. However, the invention is not limited to the above-mentioned methods in terms of the methods for applying the protective layer, but also in other Wei realizable.

Darüber hinaus wird bei auch bei dem subtraktiven Herstellungsverfahren vorzugsweise im Rahmen eines abschließenden Bearbeitungsschrittes eine äußere Isolierschicht auf den Draht aufgebracht, wobei die Isolierschicht ggf. auch den hohlzylinderförmigen Leerraum zwischen den aufeinander folgenden partiellen Leiterschichten und den darauf aufgebrachten Schutzschichten ausfüllt.Furthermore is preferred even in the subtractive production method as part of a final Processing step an outer insulating layer applied to the wire, wherein the insulating layer, if necessary, the hollow cylindrical White space between successive partial conductor layers and fills the protective layers applied thereto.

Bei der additiven Herstellung der erfindungsgemäßen Thermosäule wird die Leiterschicht dagegen bereits partiell auf den Draht aufgebracht, wodurch der zusätzliche Arbeitsschritt der partiellen Entfernung der Leiterschicht wie bei der subtraktiven Herstellung entfällt.at the additive production of the thermopile according to the invention becomes the conductor layer in contrast, already partially applied to the wire, causing the additional Step of partial removal of the conductor layer as in the subtractive production is eliminated.

Bei dem additiven Herstellungsverfahren wird vorzugsweise zunächst ein Strang (z.B. ein Draht, eine Litze, ein Filament, eine Faser oder ein Faden) bereit gestellt, der eine vollständige Schutzschicht aufweist.at the additive manufacturing process is preferably first Strand (e.g., a wire, a strand, a filament, a fiber or a thread) provided with a complete protective layer.

Anschließend erfolgt dann vorzugsweise eine partielle Entfernung der Schutzschicht in mehreren axial hintereinander liegenden und voneinander getrennten Abschnitten. Die partielle Entfernung der Schutzschicht kann beispielsweise durch eine Laserbestrahlung, durch Abschleifen, durch Abbrennen oder durch Entwickeln erfolgen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Entfernung der Schutzschicht nicht auf die vorstehend genannten Verfahren beschränkt, sondern auch mit anderen Verfahren realisierbar.Then done then preferably a partial removal of the protective layer in several axially behind the other and separated Sections. The partial removal of the protective layer can, for example by a laser irradiation, by grinding, by burning or done by developing. However, the invention is in terms of the removal of the protective layer not on the above Limited procedure but also feasible with other methods.

In den axialen Abschnitten, in denen die Schutzschicht partiell entfernt worden ist, wird dann vorzugsweise eine partielle Leiterschicht aufgebracht. Das Aufbringen der Leiterschicht kann beispielsweise durch galvanische Verfahren, durch Bedrucken, Besprühen, Sputtern oder durch PVD-Verfahren (PVD : Physical Vapour Deposition) oder CVD-Verfahren (CVD Chemical Vapour Deposition) erfolgen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Aufbringung der Leiterschicht nicht auf die vorstehend genannten Verfahren beschränkt, sondern auch mit anderen Verfahren realisierbar.In the axial sections where the protective layer is partially removed is then preferably a partial conductor layer applied. The application of the conductor layer can, for example by electroplating, by printing, spraying, sputtering or by PVD (Physical Vapor Deposition) methods or CVD methods (CVD Chemical Vapor Deposition). However, the invention is with regard to the application of the conductor layer not to the above Limited procedure but also feasible with other methods.

Nach dem Aufbringen der partiellen Leiterschichten wird dann vorzugsweise wieder eine äußere Isolierschicht aufgebracht.To the application of the partial conductor layers is then preferably again an outer insulating layer applied.

Bei der erfindungsgemäßen Thermosäule kann die Anzahl der Thermoelemente größer als 100, 250, 500, 750, 1000 oder sogar größer als 5000 sein, was durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht wird.at the thermopile of the invention can the number of thermocouples greater than 100, 250, 500, 750, 1000, or even greater than 5000, resulting in the production process according to the invention allows becomes.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Trägerelement bei der erfindungsgemäßen Thermosäule vorzugsweise wickelfähig ist. Das Trägerelement ist deshalb vorzugsweise plastisch oder elastisch verformbar. Auf diese Weise ist es möglich, das langge streckte, strangförmige Trägerelement mit den Thermoelementen auf einen Wicklungsträger aufzuwickeln, wobei der Wicklungsträger beispielsweise zylindrisch, trommelförmig oder kartenförmig sein kann. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Form des Wicklungsträgers nicht auf die vorstehend genannten Formen beschränkt, sondern auch mit anderen Formgebungen realisierbar.Farther is to mention that the carrier element in the thermopile according to the invention preferably winding capable is. The carrier element is therefore preferably plastically or elastically deformable. On this way it is possible the elongated, string-shaped support element Wind with the thermocouples on a winding support, wherein the winding support for example, be cylindrical, drum-shaped or card-shaped can. However, the invention is not in terms of the shape of the winding support limited to the above forms, but also with other shapes realizable.

Für eine Verwendung der erfindungsgemäßen Thermosäule als Spannungsversorgungseinrichtung sind der Wicklungsumfang und die axiale Länge der partiellen Leiterschichten vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass sich die partiellen Leiterschichten im aufgewickelten Zustand abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des Wicklungsträgers befinden. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die heißen Kontaktstellen und die kalten Kontaktstellen der Thermoelemente jeweils auf gegenüber liegenden Seiten des Wicklungsträgers befinden und deshalb und deshalb gezielt unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden können.For a use the thermopile according to the invention as Voltage supply device are the winding circumference and the axial length the partial conductor layers are preferably matched to one another, that the partial conductor layers in the wound state alternately on opposite Sides of the winding carrier are located. In this way it is achieved that the hot contact points and the cold contact points of the thermocouples each on opposite Sides of the winding carrier located and therefore and therefore specifically different temperatures can be suspended.

Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Wicklungsumfang des Wicklungsträgers im Wesentlichen doppelt so groß ist wie die Schenkellänge der einzelnen Thermoelemente bzw. die axiale Länge der einzelnen partiellen Leiterschichten. Falls nun ein radialer Temperaturgradient zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Wicklungsträgers besteht, bewirkt dieser Temperaturgradient die Erzeugung einer Thermospannung in den einzelnen Thermoelementen, wobei sich die Thermospannungen der einzelnen Thermoelemente aufgrund der Reihenschaltung addieren, was zu einer entsprechend großen Ausgangsspannung führt.For this it is advantageous if the winding circumference of the winding carrier in Is essentially twice as big like the leg length the individual thermocouples or the axial length of the individual partial Conductor layers. If now a radial temperature gradient between the opposite one Sides of the winding carrier exists, this temperature gradient causes the generation of a thermoelectric voltage in the individual thermocouples, whereby the thermovoltages of the individual thermocouples due to series connection, what a correspondingly large Output voltage leads.

Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Thermosäule als Füllstandssensor ist diese Abstimmung von Wicklungsumfang des Wicklungsträgers und Schenkellänge der Thermoelemente dagegen nicht zwingend erforderlich. In diesem Fall kann die Temperaturdifferenz zwischen den heißen und kalten Kontaktstellen der Thermoelemente nämlich auch durch eine Bestromung der Thermosäule entsprechend dem Peltier-Effekt erzielt werden, wobei die Bestromung entsprechend dem Seebeck-Effekt einen thermischen Effekt hervorruft.at a use of the thermopile according to the invention as a level sensor is this vote of winding circumference of the winding carrier and leg length of the On the other hand, thermocouples are not mandatory. In this case can the temperature difference between the hot and cold contact points namely the thermocouples by energizing the thermopile according to the Peltier effect be achieved, the energization according to the Seebeck effect a causes thermal effect.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer partiellen Leiter-, Schutz- bzw. Isolierschicht bedeutet lediglich, dass die jeweilige Schicht in axialer Richtung des Trägerelements begrenzt ist. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen entspricht die Länge der einzelnen partiellen Schichten der Schenkellänge der einzelnen Thermoelemente.Of the term used in the context of the invention a partial ladder, Protective or insulating layer only means that the respective Layer is limited in the axial direction of the support member. In the preferred embodiments corresponds to the length the individual partial layers of the leg length of the individual thermocouples.

Der ebenfalls verwendete Begriff einer kompletten oder vollständigen Leiter-, Schutz- bzw. Isolierschicht bedeutet dagegen, dass sich die jeweilige Schicht in Längsrichtung des Trägerelements über mehrere Thermoelemente hinweg erstreckt und vorzugsweise über die gesamte Länge der Thermosäule durchgeht.Of the also used term of complete or complete ladder, Protective or insulating layer, however, means that the respective layer longitudinal the carrier element over several Thermocouples extends and preferably over the whole length goes through the thermopile.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass sich die einzelnen partiellen Schichten nicht notwendigerweise über den gesamten Umfang des Trägerelements erstrecken müssen. Vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass sich die partiellen Schichten nur über einen Teilbereich des Umfangs erstrecken.Farther is to mention that the individual partial layers are not necessarily above the entire circumference of the support element must extend. Rather, it is within the scope of the invention also possible that the partial Layers only over extend a portion of the circumference.

Darüber hinaus können die einzelnen partiellen Leiter-, Schutz- und Isolierschichten wahlweise unterschiedlich lang sein oder die gleiche Länge aufweisen. Ferner kann der axiale Abstand zwischen den partiellen Leiter-, Isolier- oder Schutzschichten konstant oder unterschiedlich sein.Furthermore can the individual partial conductor, protective and insulating layers optionally different be long or the same length exhibit. Furthermore, the axial distance between the partial Conductor, insulating or protective layers constant or different be.

Ferner umfasst die Erfindung einen Füllstandssensor mit einer derartigen Thermosäule. Der erfindungsgemäße Füllstandssensor kann beispielsweise eingesetzt werden, um einen Füllstand einer Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs zu messen. Beispielsweise kann mit dem erfindungsgemäßen Füllstandssensor der Füllstand des Motoröls, des Kraftstoffs, der Kühlflüssigkeit oder der Bremsflüssigkeit gemessen werden.Further The invention includes a level sensor with such a thermopile. The fill level sensor according to the invention can be used, for example, to fill a level a working fluid of a motor vehicle. For example, with the level sensor according to the invention the level the engine oil, of the fuel, the coolant or the brake fluid be measured.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung der erfindungsgemäßen Thermosäule in einer Spannungsversorgungseinrichtung als Spannungsquelle. Die Reihenschaltung einer Vielzahl von Thermoelementen ermöglicht hierbei eine Ausgangsspannung von mehr als 1 V, 2 V, 5 V oder sogar mehr als 10 V.Especially However, the use of the thermopile according to the invention in a voltage supply device is advantageous as a voltage source. The series connection of a large number of thermocouples allows Here, an output voltage of more than 1 V, 2 V, 5 V or even more than 10 V.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Spannungsversorgungseinrichtung ist hierbei nicht auf idealisierte Spannungsquellen beschränkt, deren Innenwiderstand Null ist. Vielmehr umfasst dieser Begriff auch reale Spannungs- und Stromquellen.Of the Concept of a voltage supply device used in the context of the invention is not limited to idealized voltage sources whose Internal resistance is zero. Rather, this term also includes real Voltage and current sources.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be discussed below together with the description of the preferred Embodiments of the Invention with reference to the figures explained. Show it:

1a eine teilweise Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Thermosäule ohne eine äußere Isolierschicht, 1a a partial cross-sectional view of a thermopile according to the invention without an outer insulating layer,

1b die Darstellung aus 1a mit einer äußeren Isolierschicht, 1b the presentation 1a with an outer insulating layer,

1c ein einfaches additives Herstellungsverfahren für die Thermosäule gemäß den 1a und 1b als Flussdiagramm, 1c a simple additive manufacturing method for the thermopile according to the 1a and 1b as a flowchart,

2a–2d teilweise Querschnittsdarstellungen einer erfindungsgemäßen Thermosäule in verschiedenen Stadien eines additiven Herstellungsverfahrens, 2a - 2d partial cross-sectional views of a thermopile according to the invention in various stages of an additive manufacturing process,

2e ein Ausführungsbeispiel eines additiven Herstellungsverfahrens für die erfindungsgemäße Thermosäule gemäß den 2a–2d als Flussdiagramm, 2e an embodiment of an additive manufacturing method for the inventive thermopile according to the 2a - 2d as a flowchart,

2f eine Abwandlung des additiven Herstellungsverfahrens gemäß 2e in Form eines Flussdiagramms, 2f a modification of the additive manufacturing method according to 2e in the form of a flowchart,

3a–3d teilweise Querschnittsdarstellungen einer erfindungsgemäßen Thermosäule in verschiedenen Stadien eines subtraktiven Herstellungsverfahrens, 3a - 3d partial cross-sectional representations of a thermopile according to the invention in various stages of a subtractive production process,

3e ein subtraktives Herstellungsverfahren für die Thermosäule gemäß den 3a–3d in Form eines Flussdiagramms, 3e a subtractive manufacturing method for the thermopile according to the 3a - 3d in the form of a flowchart,

3f eine Abwandlung des subtraktiven Herstellungsverfahrens gemäß 3e in Form eines Flussdiagramms, 3f a modification of the subtractive manufacturing method according to 3e in the form of a flowchart,

4a eine teilweise Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Thermosäule mit einem Draht aus einem elektrisch isolierenden Material als Trägerelement, 4a a partial cross-sectional view of a thermopile according to the invention with a wire of an electrically insulating material as a carrier element,

4b eine Abwandlung der Querschnittsdarstellung aus 4a mit einem elektrisch leitfähigen Draht als Trägerelement, der jedoch mit einer Isolierschicht bedeckt ist, 4b a modification of the cross-sectional view 4a with an electrically conductive wire as a carrier element, but which is covered with an insulating layer,

5a, 5b verschiedene Darstellungen einer erfindungsgemäßen Thermosäule, die auf einen Wicklungsträger aufgewickelt ist, 5a . 5b various representations of a thermopile according to the invention, which is wound on a winding support,

6a, 6b perspektivische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungseinrichtung, 6a . 6b perspective views of a voltage supply device according to the invention,

7, 8 Querschnittsdarstellungen von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Thermosäule mit einem elektrisch isolierenden bzw. isolierend beschichteten Trägerelement, 7 . 8th Cross-sectional views of exemplary embodiments of a thermopile according to the invention with an electrically insulating or insulating coated carrier element,

9, 10 Querschnittsdarstellungen von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Thermosäule mit einem elektrisch leitenden Trägerelement, 9 . 10 Cross-sectional views of embodiments of a thermopile according to the invention with an electrically conductive support member,

11 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungseinrichtung mit einer Thermosäule zur Spannungserzeugung. 11 An embodiment of a voltage supply device according to the invention with a thermopile for voltage generation.

Die 1a und 1b zeigen teilweise Querschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Thermosäule 1, die durch ein additives Herstellungsverfahren gemäß 1c hergestellt wird, wobei 1a ein Zwischenstadium zeigt, während 1b die fertige Thermosäule 1 zeigt.The 1a and 1b show partial cross-sectional views of a thermopile according to the invention 1 produced by an additive manufacturing method according to 1c is produced, wherein 1a an intermediate stage shows while 1b the finished thermopile 1 shows.

In den Zeichnungen werden Leitermaterialien durch einfache schräge Schraffuren dargestellt, wobei unterschiedliche Leitermaterialien durch verschiedene Schraffurrichtungen wiedergegeben werden. Isoliermaterialien werden dagegen in den Zeichnungen durch gekreuzte Diagonalschraffuren dargestellt. Schließlich werden Schutzschichten (z.B. für ätztechnische Verfahren) in den Zeichnungen durch gekreuzte waagerechte bzw. senkrechte Schraffuren dargestellt.In The drawings become conductor materials by simple oblique hatching represented, wherein different conductor materials by different Hatching directions are reproduced. Be insulating materials In contrast, in the drawings represented by crossed diagonal hatching. After all For example, protective coatings (e.g., for etch Method) in the drawings by crossed horizontal or vertical Hatching shown.

Die Thermosäule 1 weist ein Trägerelement 2 auf, das als langgestreckter Draht aus einem Leitermaterial und mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet ist.The thermopile 1 has a carrier element 2 on, which is designed as an elongated wire made of a conductor material and with a circular cross-section.

Auf die Mantelfläche des Trägerelements 2 sind mehrere partielle Leiterschichten 3, 4 aufgebracht, die in Längsrichtung des Trägerelements 2 hintereinander angeordnet und voneinander getrennt sind. Zur Vereinfachung sind hierbei nur die beiden partiellen Leiterschichten 3, 4 dargestellt, jedoch schließen sich in Längsrichtung davor und dahinter weitere partielle Leiterschichten an.On the lateral surface of the support element 2 are several partial conductor layers 3 . 4 applied in the longitudinal direction of the support element 2 arranged one behind the other and separated from each other. For simplicity, here are only the two partial conductor layers 3 . 4 shown, but close in the longitudinal direction in front and behind more partial conductor layers.

Bei der weiteren Fertigung der Thermosäule 1 wird eine komplette Isolierschicht 5 aufgebracht, welche die Thermosäule 1 nach außen elektrisch isoliert, wobei die Isolierschicht 5 auch einen Zwischenraum 6 ausfüllt, der jeweils axial zwischen den aufeinander folgenden partiellen Leiterschichten 3, 4 liegt.In the further production of the thermopile 1 becomes a complete insulating layer 5 applied, which is the thermopile 1 electrically insulated from the outside, wherein the insulating layer 5 also a gap 6 fills, each axially between the successive partial conductor layers 3 . 4 lies.

Die Thermosäule 1 weist eine Vielzahl von Thermoelementen mit jeweils zwei Schenkeln auf. Der eine Schenkel der einzelnen Thermoelemente wird hierbei jeweils durch den Abschnitt des elektrisch leitfähigen Trägerelements 2 gebildet, der axial zwischen den aufeinander folgenden partiellen Leiterschichten 3, 4 liegt. Der andere Schenkel der einzelnen Thermoelemente wird dagegen jeweils durch die Kombination aus der partiellen Leiterschicht 3 bzw. 4 und dem darunter befindlichen elektrisch leitfähigen Trägerelement 2 gebildet.The thermopile 1 has a plurality of thermocouples, each with two legs. The one leg of the individual thermocouples is in each case by the portion of the electrically conductive support member 2 formed axially between the successive partial conductor layers 3 . 4 lies. The other leg of the individual thermocouples, however, each by the combination of the partial conductor layer 3 respectively. 4 and the underlying electrically conductive support member 2 educated.

Die 2a bis 2d zeigen verschiedene Stadien eines Herstellungsverfahrens für eine erfindungsgemäße Thermosäule 1, wobei das zugehörige additive Herstellungsverfahren in 2e in Form eines Flussdiagramms dargestellt ist.The 2a to 2d show various stages of a manufacturing process for a thermopile according to the invention 1 , wherein the associated additive manufacturing method in 2e is shown in the form of a flow chart.

Dieses Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile die selben Bezugszeichen verwendet werden.This embodiment is largely consistent with that described above and in the 1a and 1b illustrated embodiment, so that reference is made to avoid repetition largely to the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding components.

In dem in 2a dargestellten Stadium des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird zunächst das Trägerelement 2 in Form eines Drahts aus einem Leitermaterial bereit gestellt, wobei das Trägerelement 2 vollständig mit einer Schutzschicht 7 bedeckt ist.In the in 2a illustrated stage of the manufacturing process according to the invention is first the carrier element 2 provided in the form of a wire of a conductor material, wherein the carrier element 2 completely with a protective layer 7 is covered.

Anschließend erfolgt dann eine partielle Entfernung der Schutzschicht 7 in mehreren Abschnitten 8, 9, wobei die entfernten Abschnitte 8, 9 in Längsrichtung des Trägerelements 2 hintereinander liegen und voneinander getrennt sind. Es bleibt deshalb lediglich eine partielle Schutzschicht in mehreren Abschnitten 10, 11, 12 übrig, wobei die stehen gebliebenen Abschnitte 10, 1, 12 der Schutzschicht 7 in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind und durch die Abschnitte 8, 9 voneinander getrennt sind. Die partielle Entfernung der Schutzschicht 7 in den Abschnitten 8, 9 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel wahlweise durch Laserbestrahlung, Abschleifen, Abbrennen oder Entwickeln.Subsequently, a partial removal of the protective layer then takes place 7 in several sections 8th . 9 , with the removed sections 8th . 9 in the longitudinal direction of the carrier element 2 lie one behind the other and are separated from each other. It therefore remains only a partial protective layer in several sections 10 . 11 . 12 left, with the stagnant sections 10 . 1 . 12 the protective layer 7 are arranged one behind the other in the longitudinal direction and through the sections 8th . 9 are separated from each other. The partial removal of the protective layer 7 in the sections 8th . 9 takes place in this embodiment optionally by laser irradiation, grinding, burning or developing.

Nach der partiellen Entfernung der Schutzschicht 7 in den Abschnitten 8, 9 werden dann in den Abschnitten 8, 9 partielle Leiterschichten 13, 14 auf das Trägerelement 2 aufgebracht, wobei die Beschichtung des Trägerelements 2 mit den partiellen Leiterschichten 13, 14 beispielsweise durch ein galvanisches Verfahren, durch Bedrucken, durch Besprühen oder durch Sputtern erfolgen kann. Die stehen gebliebenen Abschnitte 10, 11, 12 der Schutzschicht 7 bewirken hierbei eine axiale Begrenzung der partiellen Leiterschichten 13, 14.After the partial removal of the protective layer 7 in the sections 8th . 9 then be in the sections 8th . 9 partial conductor layers 13 . 14 on the carrier element 2 applied, wherein the coating of the carrier element 2 with the partial conductor layers 13 . 14 for example, by a galvanic process, by printing, by spraying or by sputtering can be done. The stopped sections 10 . 11 . 12 the protective layer 7 cause an axial limitation of the partial conductor layers 13 . 14 ,

Schließlich wird dann noch eine äußere Isolierschicht 15 aufgebracht, welche die Thermosäule 1 nach außen elektrisch isoliert, wobei die Isolierschicht 15 beispielsweise durch Besprühen aufgebracht werden kann.Finally, then an outer insulating layer 15 applied, which is the thermopile 1 electrically insulated from the outside, wherein the insulating layer 15 can be applied for example by spraying.

2f zeigt eine Abwandlung des Herstellungsverfahrens gemäß 2e, bei dem die gestrichelt umrandeten Bearbeitungsschritte zusammen gefasst sind, indem die Abschnitte 10, 11, 12 der Schutzschicht 7 sofort partiell aufgebracht werden, so dass auf die anschließende partielle Entfernung der Schutzschicht 7 in den Abschnitten 8, 9 verzichtet werden kann. Ansonsten stimmt das Herstellungsverfahren gemäß 2f mit dem Herstellungsverfahren gemäß 2e überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. 2f shows a modification of the manufacturing method according to 2e in which the processing steps outlined by dashed lines are combined by the sections 10 . 11 . 12 the protective layer 7 be applied immediately partially, so that on the subsequent partial removal of the protective layer 7 in the sections 8th . 9 can be waived. Otherwise, the manufacturing process is correct according to 2f with the manufacturing method according to 2e agree so that to avoid reference to the above description.

Die 3a–3d zeigen verschiedene Stadien eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Thermosäule 1, die entsprechend dem in 3e dargestellten Herstellungsverfahren hergestellt wird.The 3a - 3d show various stages of another embodiment of the thermopile according to the invention 1 , which correspond to the in 3e produced manufacturing method is produced.

Zu Beginn wird zunächst das Trägerelement 2 in Form eines Drahts aus einem Leitermaterial bereit gestellt, der dann komplett mit einer Leiterschicht 16 beschichtet wird, wobei das Trägerelement 2 und die Leiterschicht 16 aus unterschiedlichen Leitermaterialien bestehen, um die Bildung von Thermoelementen zu ermöglichen.At the beginning, the carrier element is first 2 provided in the form of a wire of a conductor material, which is then complete with a conductor layer 16 is coated, wherein the carrier element 2 and the conductor layer 16 consist of different conductor materials to allow the formation of thermocouples.

Anschließend werden dann auf den aus dem Trägerelement 2 und der Leiterschicht 16 bestehenden Manteldraht partielle Schutzschichten 17, 18 aufgebracht, was durch Bedrucken, Besprühen oder Rollen erfolgen kann. Die partiellen Schutzschichten 17, 18 sind hierbei in Axialrichtung des Trägerelements 2 hintereinander angeordnet und durch einen Zwischenraum 19 voneinander getrennt, wie aus 3b ersichtlich ist.Then are then on the from the support element 2 and the conductor layer 16 existing sheathed wire partial protective layers 17 . 18 applied, which can be done by printing, spraying or rolling. The partial protective layers 17 . 18 are here in the axial direction of the carrier element 2 arranged one behind the other and through a gap 19 separated from each other, as from 3b is apparent.

In dem Zwischenraum 19 wird dann die Leiterschicht 16 partiell entfernt, was beispielsweise durch Ätzen erfolgen kann. Auf diese Weise erhält man die in 3c dargestellte Anordnung.In the gap 19 then becomes the conductor layer 16 partially removed, which can be done for example by etching. In this way you get the in 3c illustrated arrangement.

Schließlich wird dann die äußere Isolierschicht 15 aufgebracht, um die Thermosäule 1 außen elektrisch zu isolieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet das Trägerelement 2 zwischen den partiellen Leiterschichten 13, 14 einen Schenkel eines Thermoelements, während die Kombination aus den partiellen Leiterschichten 13, 14 und dem darunter befindlichen Trägerelement 2 den anderen Schenkel des jeweiligen Thermoelements bildet.Finally, then the outer insulating layer 15 applied to the thermopile 1 electrically isolate the outside. In this embodiment, the support member forms 2 between the partial conductor layers 13 . 14 a leg of a thermocouple, while the combination of the partial conductor layers 13 . 14 and the underlying support element 2 forms the other leg of the respective thermocouple.

3f zeigt eine Abwandlung des Herstellungsverfahrens gemäß 3e, bei dem die partiellen Schutzschichten 17, 18 im Rahmen eines subtraktiven Herstellungsverfahrens aufgebracht werden. 3f shows a modification of the manufacturing method according to 3e in which the partial protective layers 17 . 18 be applied in a subtractive manufacturing process.

4a zeigt eine andere Variante einer erfindungsgemäßen Thermosäule 1, die teilweise mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden. 4a shows another variant of a thermopile according to the invention 1 , which partially corresponds to the embodiments described above, so reference is made to avoid repetition of the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding components in the following.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Trägerelement 2 hierbei nicht aus einem Leitermaterial besteht, sondern aus einem Isoliermaterial.A special feature of this embodiment is that the carrier element 2 this is not made of a conductor material, but of an insulating material.

Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass auf die Leiterfläche des Trägerelements 2 axial hintereinander mehrere partielle Leiterschichten 20, 21, 22 aufgebracht sind, wobei die partiellen Leiterschichten 20, 21, 22 jeweils unmittelbar aneinander angrenzen und eine Reihenschaltung bilden. Darüber hinaus bestehen die partiellen Leiterschichten 20, 21, 22 hierbei abwechselnd aus unterschiedlichen Leitermaterialien, so dass zwei aufeinander folgende partielle Leiterschichten jeweils ein Thermoelement bilden.Another special feature of this embodiment is that on the conductor surface of the support element 2 axially behind each other several partial conductor layers 20 . 21 . 22 are applied, wherein the partial conductor layers 20 . 21 . 22 each directly adjacent to each other and form a series circuit. In addition, the partial conductor layers exist 20 . 21 . 22 in this case alternately from different conductor materials, so that two successive partial conductor layers each form a thermocouple.

Das in 4b dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in 4a dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.This in 4b illustrated embodiment is partly true with that described above and in 4a illustrated embodiment, so reference is made to avoid repetition of the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding components.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 4a besteht darin, dass das Trägerelement 2 hier wiederum aus einem Draht aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Auf die Mantelfläche des Trägerelements 2 ist hierbei eine komplette, in Längsrichtung durchgehende Isolierschicht 23 aufgebracht. Auf die Mantelfläche der Isolierschicht 23 sind dann die partiellen Leiterschichten 20, 21, 22 aufgebracht, wie vorstehend beschrieben wurde.A special feature of this embodiment over the embodiment according to 4a is that the carrier element 2 Here again consists of a wire of an electrically conductive material. On the lateral surface of the support element 2 Here is a complete, continuous in the longitudinal direction insulating layer 23 applied. On the lateral surface of the insulating layer 23 are then the partial conductor layers 20 . 21 . 22 applied as described above.

Die 5a und 5b zeigen verschiedene Ansichten eines Wicklungskörpers 24, auf dessen Mantelfläche die erfindungsgemäße drahtförmige Thermosäule 1 in spiralförmigen Bahnen aufgewickelt ist.The 5a and 5b show different views of a winding body 24 on whose lateral surface the wire-shaped thermopile according to the invention 1 is wound in spiral tracks.

Darüber hinaus weist diese Anordnung zwei Spannungsabgriffe 25, 26 auf, an denen eine Thermospannung U_TH abgegriffen werden kann.In addition, this arrangement has two voltage taps 25 . 26 on, where a thermoelectric voltage U _TH can be tapped.

Aus der Aufsichtsdarstellung in 5a ist weiterhin ersichtlich, dass die Thermosäule 1 auf der einen Seite des Wicklungskörpers 24 jeweils eine partielle Leiterschicht 27 und auf der gegenüberliegenden Seite des Wicklungskörpers jeweils einen Zwischenraum 28 zwischen zwei aufeinanderfolgenden partiellen Leiterschichten 27 aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4a und 4b entspricht der Zwischenraum 28 dagegen jeweils dem anderen Leitermaterial.From the supervisory view in 5a it can also be seen that the thermopile 1 on one side of the winding body 24 each a partial conductor layer 27 and on the opposite side of the winding body each have a gap 28 between two successive partial conductor layers 27 having. In the embodiment according to the 4a and 4b corresponds to the gap 28 but in each case the other conductor material.

Der Wicklungsumfang des Wicklungskörpers 24 ist deshalb so auf die axiale Länge der partiellen Leiterschichten 27 abgestimmt, dass die partiellen Leiterschichten 27 jeweils auf derselben Seite des Wicklungskörpers 24 liegen. Dies ist der Fall, wenn der Wicklungsumfang des Wicklungskörpers 24 doppelt so groß ist wie die axiale Länge der partiellen Leiterschichten 27.The winding circumference of the winding body 24 is therefore so on the axial length of the partial conductor layers 27 matched that partial conductor layers 27 each on the same side of the winding body 24 lie. This is the case when the winding circumference of the winding body 24 dop pelt is as large as the axial length of the partial conductor layers 27 ,

Bei einem Temperaturgradienten ΔT zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Wicklungskörpers 24 entsteht dann in Abhängigkeit von dem Temperaturgradienten ΔT die Thermospannung U_TH At a temperature gradient ΔT between the opposite sides of the winding body 24 then arises as a function of the temperature gradient .DELTA.T the thermoelectric voltage U _TH

Die 6a und 6b zeigen eine erfindungsgemäße Spannungsversorgungseinrichtung 29 mit einer erfindungsgemäßen Thermosäule 30, wobei die Thermosäule 30 in 6b dargestellt ist und in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt werden kann.The 6a and 6b show a voltage supply device according to the invention 29 with a thermopile according to the invention 30 , where the thermopile 30 in 6b is shown and can be prepared in the manner described above.

Die Thermosäule 30 ist hierbei in einem Gehäuse 31 angeordnet, wobei die Thermosäule 30 in dem Gehäuse 31 vergossen sein kann.The thermopile 30 is here in a housing 31 arranged, with the thermopile 30 in the case 31 can be shed.

Die elektrische Kontaktierung der Thermosäule 30 erfolgt durch zwei Anschlüsse 32, 33, die aus dem Gehäuse 31 herausgeführt sind und durch die Enden der abgelängten Thermosäule 30 gebildet werden.The electrical contacting of the thermopile 30 done by two connections 32 . 33 coming out of the case 31 led out and through the ends of the thermocouple cut to length 30 be formed.

Die Thermosäule 30 ist hierbei in dem Gehäuse 31 mäanderförmig geführt, so dass sich an der Oberseite jeweils heiße Kontaktstellen 34 und an der Unterseite kalte Kontaktstellen 35 der Thermoelemente befinden. Bei einer Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Oberseite und der Unterseite der Spannungsversorgungseinrichtung 29 entsteht dann zwischen den Anschlüssen 32, 33 eine Thermospannung, die sich aus der Summe der Thermospannungen der einzelnen Thermoelemente der Thermosäule 30 ergibt.The thermopile 30 is here in the case 31 Guided meandering, so that at the top of each hot contact points 34 and at the bottom cold contact points 35 the thermocouples are located. At a temperature difference .DELTA.T between the top and the bottom of the power supply device 29 arises then between the connections 32 . 33 a thermoelectric voltage, which is the sum of the thermoelectric voltages of the individual thermocouples of the thermopile 30 results.

Ferner zeigen die 7 und 8 Querschnittsansichten weiterer Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Thermosäule, bei denen das Trägerelement elektrisch isolierend (vgl. 8) oder zumindest mit einer isolierenden Beschichtung versehen ist (vgl. 7). Das Trägerelement bzw. dessen leitfähige Beschichtung bildet hierbei also selbst keinen Schenkel der einzelnen Thermoelemente.Furthermore, the show 7 and 8th Cross-sectional views of further embodiments of a thermopile according to the invention, in which the carrier element is electrically insulating (see. 8th ) or at least provided with an insulating coating (see. 7 ). The carrier element or its conductive coating does not form a limb of the individual thermocouples.

Weiterhin zeigen die 9 und 10 Querschnittsansichten weiterer Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Thermosäule, bei denen das Trägerelement elektrisch leitfähig ist, so dass das Trägerelement selbst einen Schenkel der einzelnen Thermoelemente bildet.Furthermore, the show 9 and 10 Cross-sectional views of further embodiments of a thermopile according to the invention, in which the carrier element is electrically conductive, so that the carrier element itself forms a leg of the individual thermocouples.

Schließlich zeigt 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungseinrichtung 36 mit einer Thermosäule 37, die in einem flachen Gehäuse 38 mäanderförmig angeordnet ist, wobei sich die heißen Kontaktstellen der einzelnen Thermoelemente auf der linken Seite befinden, während sich die kalten Kontaktstellen der Thermoelemente auf der rechten Seite der Spannungsversorgungseinrichtung 36 befinden.Finally shows 11 a further embodiment of a voltage supply device according to the invention 36 with a thermopile 37 in a flat housing 38 is arranged meander-shaped, wherein the hot contact points of the individual thermocouples are on the left side, while the cold contact points of the thermocouples on the right side of the power supply device 36 are located.

Zur thermischen Kontaktierung der heißen bzw. kalten Kontaktstellen weist die Spannungsversorgungseinrichtung 36 beidseitig Gehäuseteile 39, 40 auf, die über eine gute thermische Leitfähigkeit verfügen.For thermal contacting of the hot or cold contact points, the power supply device 36 housing parts on both sides 39 . 40 on, which have a good thermal conductivity.

Das Gehäuse 38 zwischen den Gehäuseteilen 39, 40 besteht dagegen aus einem thermisch isolierenden Material, um keinen thermischen Kurzschluss zwischen den heißen und kalten Kontaktstellen der Thermoelemente zu bewirken.The housing 38 between the housing parts 39 . 40 On the other hand, it consists of a thermally insulating material so as not to cause a thermal short circuit between the hot and cold contact points of the thermocouples.

Die Enden der Thermosäule 37 sind über zwei Anschlüsse 41, 42 aus den Gehäuseteilen 39, 40 herausgeführt, wobei zwischen den Anschlüssen 41, 42 eine Thermospannung U_THERMO abfällt, die von der Temperaturdifferenz ΔT zwischen den Gehäuseteilen 39, 40 bzw. zwischen den heißen und kalten Kontaktstellen der Thermoelemente abhängt.The ends of the thermopile 37 are over two connections 41 . 42 from the housing parts 39 . 40 led out, being between the terminals 41 . 42 a thermal voltage U _THERMO drops, which _depends on the temperature difference .DELTA.T between the housing parts 39 . 40 or between the hot and cold contact points of the thermocouples depends.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten von Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The The invention is not limited to the above preferred embodiments limited. Rather, a variety of variants of modifications is possible, the also make use of the idea of the invention and therefore fall into the scope.

11: Thermosäulethermopile
22: Trägerelementsupport element
33: Partielle Leiterschichtpartial conductor layer
44: Partielle Leiterschichtpartial conductor layer
55: Isolierschichtinsulating
66: Zwischenraumgap
77: Schutzschichtprotective layer
8,98.9: Entfernte Abschnitte der SchutzschichtDeleted Sections of the protective layer
10–1210-12: Stehen gebliebene Abschnitte der SchutzschichtStand remaining sections of the protective layer
13,1413.14: Partielle Leiterschichtenpartial conductor layers
1515: Isolierschichtinsulating
1616: Leiterschichtconductor layer
17,1817.18: Partielle Schutzschichtenpartial protective coatings
1919: Zwischenraumgap
20–2220-22: Partielle Leiterschichtenpartial conductor layers
2323: Isolierschichtinsulating
2424: Wicklungskörperwinding body
25,2625.26: Spannungsabgriffevoltage taps
2727: Partielle Leiterschichtpartial conductor layer
2828: Zwischenraumgap
2929: SpannungsversorgungseinrichtungPower supply means
3030: Thermosäulethermopile
3131: Gehäusecasing
32,3332.33: Anschlüsseconnections
3434: heiße Kontaktstellenhot contact points
3535: Kalte KontaktstellenCold contact points
3636: SpannungsversorgungseinrichtungPower supply means
3737: Thermosäulethermopile
3838: Gehäusecasing
39,4039.40: Gehäuseteilehousing parts
41,4241.42: Anschlüsseconnections

Claims

Thermopile ( 1 ), in particular for a voltage supply device or a fill level sensor, with a) an elongate carrier element ( 2 ) and b) a plurality of thermocouples, which are electrically connected in series one behind the other and on the carrier element ( 2 ), characterized in that c) the carrier element ( 2 ) has the shape of an elongated strand.

Thermopile ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the carrier element ( 2 ) consists of a conductor material.

Thermopile ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the carrier element ( 2 ) consists of an insulating material and at least partially with a conductor layer ( 3 . 4 . 16 . 20 - 22 . 27 ) is coated.

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 2 ) has a round cross section, in particular a circular cross section, or an angular, in particular a rectangular or square cross section.

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the individual thermocouples each in the longitudinal direction of the carrier element ( 2 ).

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 2 ) is a wire.

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a) a plurality of partial conductor layers ( 3 . 4 . 13 . 14 ) of a conductor material on the carrier element ( 2 b) that the individual thermoelements each have two legs made of different conductor materials, c) that one limb of the individual thermocouples is in each case separated by a section of the carrier element ( 2 ) between the partial conductor layers ( 3 . 4 . 13 . 14 ) is formed, d) that the other leg of the individual thermocouples each by a portion of the support element ( 2 ) with one of the partial conductor layers ( 3 . 4 . 13 . 14 ) is formed.

Thermopile ( 1 ) according to claim 7, characterized by an outer insulating layer ( 5 . 15 ).

Thermopile ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that in the axial direction between the partial conductor layers ( 3 . 4 ) each have a partial protective layer ( 10 . 11 . 12 ) on the carrier element ( 2 ) is applied.

Thermopile ( 1 ) according to one of claims 8 to 9, characterized in that in the radial direction between the partial conductor layers ( 13 . 14 ) and the outer insulating layer ( 15 ) each have a partial protective layer ( 10 . 11 . 12 ) is arranged.

Thermopile ( 1 ) according to claim 8, characterized in that in the axial direction between the pairs of partial conductor layers ( 13 . 14 ) and the partial protective layers ( 17 . 18 ) each have a partial insulating layer ( 11 ) is arranged.

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the carrier element ( 2 ) consists of an insulating material, b) that on the carrier element ( 2 ) several partial conductor layers ( 20 . 21 . 22 ) are applied axially one behind the other and connected to one another, c) that the partial conductor layers ( 20 . 21 . 22 ) consist alternately in the axial direction of different conductor materials.

Thermopile ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that a) that the carrier element ( 2 ) consists of a conductor material, b) that the carrier element ( 2 ) complete with an insulating layer ( 23 ), c) that on the insulating layer ( 23 ) several partial conductor layers ( 20 . 21 . 22 ) are applied axially one after the other and adjacent to one another, d) that the partial conductor layers ( 20 . 21 . 22 ) consist alternately in the axial direction of different conductor materials.

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the number of thermocouples is greater than 100, 250, 500, 750, 1000 or even greater than 5000.

Thermopile ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 2 ) is windable with the thermocouples.

Thermopile ( 1 ) according to claim 15, characterized in that the elongate strand with the thermocouples on a winding support ( 24 ) is wound up.

Thermopile according to claim 16, characterized in that a) that the individual thermocouples each have legs with a predetermined leg length, b) that the winding carrier ( 24 ) has a predetermined winding circumference, c) that the winding circumference of the winding carrier ( 24 ) is substantially twice as large as the leg length of the individual thermocouples.

Level sensor, in particular for measuring a filling level of a working fluid of a motor vehicle in a storage container, characterized by at least one thermopile ( 1 ) according to any one of the preceding claims.

Power supply device, characterized by at least one thermopile ( 1 ) according to one of claims 1 to 17.

Power supply device according to claim 19, characterized by an output voltage of more 1V, 2V, 5V or more than 10V.