WO2014001337A1 - Wärmeabschirmvorrichtung mit thermoelektrischer energienutzung - Google Patents

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WO2014001337A1
WO2014001337A1 PCT/EP2013/063283 EP2013063283W WO2014001337A1 WO 2014001337 A1 WO2014001337 A1 WO 2014001337A1 EP 2013063283 W EP2013063283 W EP 2013063283W WO 2014001337 A1 WO2014001337 A1 WO 2014001337A1
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thermoelectric
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Gerd-Sebastian BEYERLEIN
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Elringklinger Ag
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    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device for shielding heat with a device for generating energy by thermoelectric energy conversion.
  • Heat shielding elements are known. In particular, in the field of powered by internal combustion engines motor vehicles, these are used to protect in increasingly limited space in vehicles, in particular attachments of engines against ask ⁇ radiant heat, for example, exhaust manifolds or Turbola ⁇ countries.
  • Such shielding plates are mono- or multi-layer sheets made of steel or aluminum, which partly filled with multi-layered material dämmendem out ⁇ forms can be.
  • thermoelectric conversion Elements for thermoelectric conversion are also known under the abbreviation TEG (thermo electric generator). From EP 1 976 034 A2, for example, a method for producing the individual elements and a thermoelectric generator thereof is known.
  • TEG thermo electric generator
  • thermoelectric device is known, wherein the thermoelectric device or a plurality thereof is arranged in a thermoelectric generator, wherein these are arranged through the exhaust gas of an internal combustion engine successively.
  • thermoelectric element comprises a total layer stack of a comprising the first layer stack having a first electrically insulating carrier layer and a first electrically conductive functional layer and a disposed thereon second layer stack with a second electrically insulating carrier layer and a second electrically conductive functional layer and an electrically conductive connection layer, which on at least one side surface of the AlterSchichtSta ⁇ pels the first Functional layer electrically coupled to the second functional ⁇ layer, wherein the first functional layer and the second functional layer form a thermocouple.
  • thermoelectric generator From EP 2 131 406 AI a method for producing a thermoelectric generator is also known, in which case also as thermoelectric generators n- and p-doped small columns are interconnected.
  • thermoelectric component A method for producing a thermoelectric component is likewise known from DE 10 2008 005 694 A1, wherein at least one thermoelectric pair of legs is present which has an n-leg and a p-leg, wherein both legs are welded to an electrically conductive contact material, wherein the n-leg and the p-leg of the leg pair are welded in separate welding steps with the contact material, and a thermoelectric device.
  • thermoelectric Bauele ⁇ elements with thin layers are known, in which case a substrate and a layer arrangement are present, which is formed on the substrate, wherein the layer arrangement is a flat Grund ⁇ electrode a flat top electrode, planar p- doped Be ⁇ rich and planar n-doped regions has, which are arranged side by side between the base and the cover electrode and alternately connected electrically in series and a Pas- sivtechniks founded which is formed in each case between adjacent p-doped and n-doped regions areal and carried out electrically and thermally insulating.
  • This device is said to have some flexibility due to the flexible substrate.
  • thermoelectric elements From DE 10 2006 055 120 Al thermoelectric elements, processes for their preparation and their use are known, wherein the thermoelectric elements are produced in a porous matrix or a porous substrate and the matrix of an electrically insulating sufficiently thermally and chemically resistant material As low as possible thermal conductivity should exist.
  • thermoelectric generator as well as a manufacturing method is known, wherein the thermoelectric generator has at least one electrical voltage generating in response to a temperature differential thermocouple, and a first and a second poly ⁇ mersubstrat, wherein the thermocouples between the Polymersub ⁇ straten are arranged.
  • thermoelectric Before ⁇ device which includes a first metal film with a ers ⁇ th material thickness, a second metal film having a second material thickness of a clearance between the first metal foil and the second metal foil, an electric insulating coating on the first metal foil and the second metal foil toward the gap, and a plurality of first semiconductor particles and second semiconductor particles fixed in the space on the insulation coating and alternately electrically connected to each other.
  • the metal foil should have a very thin metallic wall. be for the thermoelectric device, so that the heat transfer or heat input to the semiconductor particles is particularly favorable.
  • thermoelectric element which is to be fabric-like.
  • thermoelectric ⁇ cal module is also known.
  • thermoelectric module with thin-film substrates
  • said thermoelectric should be dul flexible Mo ⁇ with a pair of flexible substrates and a plurality of electrically conductive contacts on one side of each of the flexible substrates and a plurality of p- and n-type thermoelectric elements which are electrically connected to each other, wherein the p- and n-type elements are connected in series in per se known.
  • the respective continuous substrate should be so flexible that the total ⁇ composite is slidable or flexible without, however, is specified as to how this should be realized.
  • the object of the invention is to provide a dressingabboxelement or a device for shielding heat, which has at least partially a thermo ⁇ electric generator between at least two outer the furnishedabboxelement defi ⁇ nierenden sheets.
  • a shielding device is formed with a between at least two outer, the shielding plate defining and delimiting sheets a cavity in which a circuit of thermoelectric generators or a thermoelectric generator arrangement is present.
  • thermoelectric generators or an arrangement thereof are selected, which allows high flexibility and formability ⁇ speed. Since such heat shields usually curved in particular in internal combustion engines driven motor vehicles, convex or have not only two-dimensional shape in some other way, it is notwen ⁇ dig to adjust the thermoelectric generators in this form or to adopt this form, in particular during installation.
  • thermoelectric generators for example, initially formed and installed and it can then take place a common deformation with the varnishabrate ⁇ element.
  • the invention is exemplified erläu ⁇ tert reference to a drawing, showing thereby it
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the structure of a thermoelectric generator
  • Figure 3 shows possible connector variants of the structure of Figure 2
  • FIG. 4 shows three different variants of the Anord ⁇ voltage of a thermoelectric generator of Figure 2;
  • Figure 5 shows another possible arrangement of the thermo ⁇ electric generator of Figure 2;
  • Figures 6 to 9 show various stages in the manufacture of an inventive embossed thermoplastic ⁇ electric generator
  • FIGS. 10 to 12 show a further manufacturing method for a thermoelectric generator according to the invention.
  • FIGS. 17 to 20 show a further embodiment and a further method for producing the thermoelectric generator according to the invention.
  • thermoelectric generators ⁇ rule shows the overlapping areas in thermoelectric generators ⁇ rule according to the figures 10 to 12, 13 to 16 and 17 to 20;
  • FIG. 22 shows the connection according to FIG. 20 with a connection
  • thermoelectric generator is heated both on the hot side A and on the cold side B by one substrate each. borders.
  • thermo legs 3, 4 are arranged within the substrates necessary for operating the thermoelectric generator.
  • the thermo legs 3, 4 semiconductor elements which are for example formed like a column, wherein each of the thermo leg 3, for example, a p-doped semiconductor and each of the thermo leg is an n-doped semiconductor.
  • thermo legs are arranged with respect to their longitudinal extent transversely to the longitudinal extent of the substrates 2 and thus arranged parallel to each other, wherein p- and n-doped semiconductor or thermo legs 3, 4 alter ⁇ nierend, alternately arranged successively.
  • thermo legs 3, 4 are connected via kausele ⁇ elements 5 with each other electrically conductive.
  • the connecting elements are formed alternately such that each thermo leg is connected at one end face 3a with the neigh ⁇ th thermo leg on the end face 3a and with the opposite end 3b with the first thermo leg opposite thermo leg.
  • an electrical insulation layer 6 is arranged ⁇ , which electrically isolates the substrates against the connection ⁇ elements, wherein between the connecting elements and the insulating layer depending on a solder layer 7 is provided for attachment.
  • Between the electrical insulation layers 6 and the respective thermo legs 3, 4 may be any kind of matrix 8 z. B. be made of plastic foams.
  • thermo legs 3, 4 are angular, it is also advisable to adapt the recess 11 in accordance with the angular shape (FIG. 3).
  • the end connectors 10 are in particular coated with barrier layers in order to prevent metal ions from being able to diffuse or invert into the doped material of the thermal legs 3, 4.
  • a suitable barrier layer is, for example, a nickel coating.
  • thermoelectric generators or the chain can be laid according to the arrangement in Figure 5 within the cavity, the chain is placed in loops and thus at the ends of the entire chain is connected.
  • the chain is shortened considerably this Darge ⁇ is in accordance with the expansion of the cavity itself can ⁇ course, a plurality of the arrangements shown in Figure 5 according to a) or offset in the Figure 4, but also b) or c) or any other entangled arrangement possible and sense ⁇ be full.
  • the rows of chains can be spaced apart with spacer elements such as foam strips or the like, or be inserted into a corresponding matrix.
  • thermocouple legs are columnar, but formed staircase-like, flake-form, wherein the thermocouple wires are first punched in accordance with Figure 6 from a Langge ⁇ stretched p- or n-doped semiconductor plate, if necessary in the heated state and formed Deviating from the shaping can also take place in casting processes, powder injection molding or similar methods which produce a thin layer. Is the shaping and the punching of a semiconductor sheet or a semiconductor film, a skeleton remains, with which the corresponding thermo legs can be positioned (Figure 7), depending ⁇ Weil a free end 15 of the n- or p-doped legs 16, 17 lie flat against each other come. These surfaces are then soldered or glued together, wherein in these areas still separating layers may be present to prevent diffusion of the doping elements in the respective other thermo legs 16, 17. In particular, this may be a thin nickel coating.
  • thermoelectric generator assembly of Figure 9 which is arranged on a substrate 19.
  • Such an arrangement can be adapted according to a corresponding curvature due to this corresponding shape and an existing residual flexibility of the individual stair-step-like elements.
  • a corresponding curvature can be realized already during the forming.
  • this arrangement may also be arranged between two substrates 19, which in principle are the same as in the first embodiment of the thermoelectric Abut elements or generators and are accordingly insulated. Also in this case, a matrix 8 may be present in the voids that results between the substrates.
  • the p- and n-doped regions by entspre ⁇ sponding 3D printing process are printed as the particular L-shaped elements 20 on a substrate corresponding to the 21st This z. B. first, the n-doped regions 20 printed on the Sub ⁇ strate 21 and then the p-doped regions 22 ( Figure 11).
  • the corresponding L-shaped regions 20, 22 are in this case alternately arranged such that always a front ⁇ side 23 of a long L-leg on a short L-leg 24 of each adjacent element 20, 22 is applied. Again, electrically conductive barrier layers can be realized.
  • sintering of the ge ⁇ printed materials is then z. B. laser sintering or after the further processing described below in the installed state completely z. B. in an oven. For some procedures, e.g. B. inject pressure sintering may be omitted if necessary. Subsequently, the thus printed film upright or relative to the substrate 21 can be erected upright and rolled up or are also inserted in tracks in the corresponding cavity of the shielding.
  • the film or the substrate 21 already has in high canter orientation, a curvature or a radius or a curvature corresponding to the installation situation, in which already accordingly be is ⁇ prints in the printing process, this film or substrate 21, so that there is a high flexibility in terms of shaping.
  • thermoelectric layer is masked, using a corresponding further mask 34 which leaves free the region of a first thermoelectric layer and then exchanging the mask, so that the masking corresponds to the second thermoelectric layer and then the second thermoelectric layer
  • a laser sintering method is used instead of a printing or sputtering method.
  • a substrate 40 is initially provided as in the other methods.
  • a first powder layer 41 be applied ⁇ and this first layer of powder 41 then in the areas in which L-shaped doped leg 42 ( Figure 14) should arise, sintered by means of a laser beam.
  • the second thermoelectric Mate ⁇ rial is applied flat as a second powder layer 43 and at ⁇ closing so laser sintered that the second L-shaped Be ⁇ rich 44 arise, which in turn are already arranged in the manner described at the other L-shaped areas.
  • this substrate can then be placed upright ⁇ who, of course, in this process with the cutting of the substrate 40 and the corresponding Anpas ⁇ solution of the shape of the laser-sintered elements 42, 44 can be discussed on curvatures.
  • thermoelectric elements are rather brittle, winding up is not absolutely necessary or possible, but instead the substrates are laid in rows, the back side 45 of a substrate also resting on the elements 42, 44 and these against each other or the rows against each other isolated. As a result, as in the other methods, a favorable high packing density can be achieved.
  • the correspond ⁇ row ends are then again alternately electrically connected to each other to bring about a series connection.
  • thermo-electric material is applied not in the form of powder but in the form ei ⁇ ner cast film or a film-casting method, and then laser-sintered according to the figures 13 to 16 and then passes through a further Folieng discern Kunststoff in which the other material is applied and laser sintered. Residual material is also ent ⁇ removed and can be reused.
  • the L-shaped elements are used in a film casting process. drive generated and then cut the film according to L-shaped. This can be followed by two different processes. Either the L-shaped elements are placed on the substrate, wherein the substrate or the L-shaped elements are formed with appropriate adhesion promoters so that when laying, rolling and subsequent removal of the film only the L-shaped elements remain on the substrate. This is repeated in the same way with the L-shaped elements of the respective other doping state in a corresponding geometrical arrangement, so that the desired alternating sequence of the L-shaped elements also results in contact with one another.
  • Barrier layer 50 may be present, which also printed on ⁇ , sputtered or applied in any other way.
  • thermo legs can also be flat rectangular, ie formed without short L-leg, these flat rectangular-shaped, or täffei- or rod-shaped elements are arranged angled to each other and abut in the region of their free ends or overlapping each other, with adjacent such formed platelet-, chalkboard or rod-shaped elements include a preferably sharp Win ⁇ angle with each other.
  • such Produce elements in the manner described above in the same way as the L-shaped elements.
  • these thin films can be produced not only with the methods described above but it can also z.
  • B. partially superimposed thin films can be prepared by firstly cut out a matrix of a Schaummate ⁇ rial, in particular rigid foam material accordingly ⁇ cut or out and then the thin ⁇ layers are created with alternating doping in this matrix.
  • first thin films of a first doping, and then thin films of a second dopant can be generated with the areas of the respective walls ⁇ ren dopant are first masked.
  • a method may also be used in which these areas grow up as crystalline layers or can be deposited.
  • thermoelectric generators are produced in an effective and automatable manner, which can be used in hillsableblechen, wherein the hillsablebleche have a cavity which receives ei ⁇ ne packing from these thermoelectric generators.
  • the corresponding generator arrangements can be adapted in a simple manner to corresponding curvatures.
  • the cherriesleitbleche may have on their cold side additional means for bringing or accelerating a cooling flow from the ambient space to increase the temperature difference between hot and cold side.

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Abstract

Vorrichtung zum Wärmeabschirmen umfassend zumindest ein blechartiges flächiges Element, welches eine einer Wärme abgebenden Wärmeeinrichtung zuzuwendende Fläche und eine der Wärme abgebenden Einrichtung abzuwendende Fläche besitzt, wobei zumindest teilbereichsweise eine Schaltung von thermoelektrischen Generatoren bzw. eine thermoelektrische Generatoranordnung dann zumindest einer Fläche der Vorrichtung angeordnet ist und einen Oberflächenverlauf des flächigen Elements insbesondere einer Krümmung, einer Bombierung oder einem Radius folgend ausgebildet ist.

Description

Wärmeabschirmvorrichtung mit thermoelektrischer Energienutzung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abschirmen von Wärme mit einer Einrichtung zur Energieerzeugung durch thermo- elektrische Energieumwandlung.
Wärmeabschirmelemente sind bekannt. Insbesondere im Bereich von mit Verbrennungskraftmaschinen betriebenen Kraftfahrzeugen werden diese eingesetzt, um bei immer begrenzteren Bauräumen in Fahrzeugen insbesondere Anbauteile von Motoren gegen abge¬ strahlte Hitze beispielsweise von Abgaskrümmern oder Turbola¬ dern zu schützen. Derartige Abschirmbleche sind ein- oder mehrschichtige Bleche aus Stahlblech oder Aluminium, die zum Teil auch mehrschichtig mit dämmendem Material gefüllt ausge¬ bildet sein können.
Elemente zur thermoelektrischen Umwandlung sind unter der Ab- kürzung TEG (thermo electric generator) ebenfalls bekannt. Aus der EP 1 976 034 A2 ist beispielsweise ein Verfahren zur Her- Stellung der einzelnen Elemente und eines thermoelektrischen Generators hieraus bekannt.
Aus der WO 2010/106156 A2 ist eine thermoelektrische Vorrich- tung bekannt, wobei die thermoelektrische Vorrichtung bzw. ei- ne Mehrzahl derselben in einem thermoelektrischen Generator angeordnet ist, wobei diese vom Abgas eines Verbrennungsmotors nacheinander durchströmbar angeordnet sind.
Aus der DE 1 02 31 445 AI ist ein thermoelektrisches Element und ein Verfahren zum Herstellen desselben bekannt, wobei das thermoelektrische Element einen GesamtSchichtStapel aus einem ersten SchichtStapel mit einer ersten elektrisch isolierenden Trägerschicht und einer ersten elektrisch leitfähigen Funktionsschicht aufweist sowie einem darauf angeordnet zweiten SchichtStapel mit einer zweiten elektrisch isolierenden Trägerschicht und einer zweiten elektrisch leitfähigen Funktionsschicht und eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht, welche an mindestens einer Seitenfläche des GesamtSchichtSta¬ pels die erste Funktionsschicht mit der zweiten Funktions¬ schicht elektrisch koppelt, wobei die erste Funktionsschicht und die zweite Funktionsschicht ein Thermopaar bilden.
Aus der EP 2 131 406 AI ist ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Generators bekannt, wobei hier ebenfalls als thermoelektrische Generatoren n- und p- dotierte kleine Säulen zusammengeschaltet werden.
Aus der DE 10 2008 005 694 AI ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Bauelements bekannt, wobei zumindest ein thermoelektrisches Schenkelpaar vorhanden ist, das einen n-Schenkel und einen p-Schenkel aufweist, wobei beide Schenkel mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktmaterial verschweißt werden, wobei der n-Schenkel und der p-Schenkel des Schenkelpaares in separaten Schweißschritten mit dem Kontaktmaterial verschweißt werden, sowie ein thermoelektrisches Bauelement .
Aus der DE 10 2010 031 829 AI sind thermoelektrische Bauele¬ mente mit dünnen Schichten bekannt, wobei hier ein Substrat und eine Schichtanordnung vorhanden sind, die auf dem Substrat gebildet ist, wobei die Schichtanordnung eine flächige Grunde¬ lektrode eine flächige Deckelektrode, flächige p-dotierte Be¬ reiche und flächige n-dotierte Bereiche besitzt, die zwischen der Grund- und der Deckelektrode nebeneinander angeordnet und alternierend elektrisch in Reihe geschaltet sind und eine Pas- sivierungsstruktur , die jeweils zwischen benachbarten p- dotierten und n-dotierten Bereichen flächig gebildet und elektrisch sowie thermisch isolierend ausgeführt ist.
Dieses Bauelement soll aufgrund des flexiblen Substrats eine gewisse Flexibilität besitzen.
Aus der DE 10 2006 055 120 AI sind thermoelektrische Elemente, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung bekannt, wobei die thermoelektrischen Elemente in einer porösen Matrix bzw. eines porösen Substrats hergestellt werden und die Matrix aus einem elektrisch isolierenden ausreichend thermisch und chemisch beständigen Material mit möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen soll.
Aus der DE 10 2008 042 592 AI ist ein thermoelektrischer Generator sowie ein Herstellungsverfahren bekannt, wobei der thermoelektrische Generator mindestens ein in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz eine elektrische Spannung erzeugendes Thermopaar besitzt sowie ein erstes und ein zweites Poly¬ mersubstrat, wobei die Thermopaare zwischen den Polymersub¬ straten angeordnet sind.
Aus der DE 10 2008 038 985 AI ist eine thermoelektrische Vor¬ richtung bekannt, welche eine erste Metallfolie mit einer ers¬ ten Materialdicke, eine zweite Metallfolie mit einer zweiten Materialdicke einen Zwischenraum zwischen der ersten Metallfolie und der zweiten Metallfolie aufweist, eine elektrische Isolationsbeschichtung auf der ersten Metallfolie und der zweiten Metallfolie hin zum Zwischenraum und eine Vielzahl von ersten Halbleiterteilchen und zweiten Halbleiterteilchen, die im Zwischenraum auf der Isolationsbeschichtung fixiert und abwechselnd miteinander elektrisch verbunden sind. Die Metallfolie soll dabei insbesondere eine sehr dünne metallische Wan- dung für die thermoelektrische Vorrichtung sein, so dass der Wärmeübergang bzw. Wärmeeinleitung hin zu den Halbleiterteilchen besonders günstig ist.
Aus der EP 2 019 438 A2 ist ebenfalls ein thermoelektrisches Element bekannt, welches gewebeartig ausgebildet sein soll.
Aus der US 2010/0269879 AI ist ebenfalls ein thermoelektri¬ sches Modul bekannt.
Aus der WO 03/007391 AI ist ein thermoelektrisches Modul mit Dünnfilmsubstraten bekannt, wobei dieses thermoelektrische Mo¬ dul flexibel sein soll mit einem Paar von flexiblen Substraten und einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontakten auf einer Seite jedes der flexiblen Substrate und einer Mehrzahl von p- und n-Typ thermoelektrischen Elementen, die elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die p- und n-Typ Elemente in an sich bekannterweise in Serie geschaltet sind. Das jeweils durchgängige Substrat soll so flexibel sein, dass der Gesamt¬ verbund ineinander verschiebbar bzw. flexibel ist ohne dass jedoch angegeben wird, wie dies realisiert sein soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wärmeabschirmelement bzw. eine Vorrichtung zum Abschirmen von Wärme zu schaffen, welche zwischen zumindest zwei äußeren das Wärmeabschirmelement defi¬ nierenden Blechen zumindest teilbereichsweise einen thermo¬ elektrischen Generator besitzt.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet . Erfindungsgemäß wird eine Abschirmvorrichtung mit einem zwischen zumindest zwei äußeren, das Abschirmblech definierenden und begrenzenden Blechen ein Hohlraum ausgebildet, in dem eine Schaltung thermoelektrischer Generatoren bzw. eine thermo- elektrische Generatorenanordnung vorhanden ist. Erfindungsgemäß werden thermoelektrische Generatoren bzw. eine Anordnung derselben gewählt, welche eine hohe Flexibilität und Formbar¬ keit ermöglicht. Da derartige Wärmeabschirmbleche insbesondere in Verbrennungskraftmaschinen getriebenen Kraftfahrzeugen üblicherweise gewölbt, bombiert oder in einer sonstigen Weise eine nicht nur zweidimensionale Form aufweisen, ist es notwen¬ dig, die thermoelektrischen Generatoren auf diese Form anzupassen oder diese Form anzunehmen, insbesondere beim Einbau.
Hierbei können die thermoelektrischen Generatoren beispielsweise zunächst eben ausgebildet und eingebaut sein und es kann anschließend eine gemeinsame Umformung mit dem Wärmeabschirm¬ element stattfinden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Zeichnung erläu¬ tert, es zeigen dabei
Figur 1 beispielhaft den Aufbau eines thermo¬ elektrischen Generators ;
Figur 2 eine erste Ausführungsform des Aufbaus ei thermoelektrischen Generators;
Figur 3 mögliche Verbindervarianten des Aufbaus nach Figur 2 ;
Figur 4 drei unterschiedliche Varianten der Anord¬ nung eines thermoelektrischen Generators nach Figur 2 ; Figur 5 eine weitere mögliche Anordnung des thermo¬ elektrischen Generators nach Figur 2 ;
Figuren 6 bis 9 verschiedene Phasen bei der Herstellung eines erfindungsgemäß geprägten thermo¬ elektrischen Generators;
Figuren 10 bis 12 ein weiteres Fertigungsverfahren für einen thermoelektrischen Generator nach der Erfindung;
Figuren 13 bis 16 eine weitere Ausführungsform eines thermo¬ elektrischen Generators und seine Herstel¬ lung nach der Erfindung;
Figuren 17 bis 20 eine weitere Ausführungsform und ein weiteres Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators;
Figur 21 die Überlappungsbereiche bei thermoelektri¬ schen Generatoren entsprechend der Figuren 10 bis 12, 13 bis 16 und 17 bis 20;
Figur 22 die Verbindung nach Figur 20 mit einer
elektrisch leitenden Verbindungsschicht.
Der grundsätzliche Aufbau eines thermoelektrischen Generators ist vereinfacht in Figur 1 dargestellt. Ein derartiger thermo- elektrischer Generator 1 besitzt eine Heißseite A und eine Kaltseite B.
Der thermoelektrische Generator wird sowohl auf der Heißseite A als auch auf der Kaltseite B von je einem Substrat zwei be- grenzt. Innerhalb der Substrate sind die zum Betreiben des thermoelektrischen Generators notwendigen sogenannten Thermoschenkel 3, 4 angeordnet. Hierbei sind die Thermoschenkel 3, 4 Halbleiterelemente, die beispielsweise säulenartig ausgebildet sind, wobei jeder der Thermoschenkel 3 beispielsweise ein p- dotierter Halbleiter ist und jeder der Thermoschenkel ein n- dotierter Halbleiter ist. Diese Thermoschenkel sind bezüglich ihrer Längserstreckung quer zur Längserstreckung der Substrate 2 angeordnet und somit parallel zueinander angeordnet, wobei p- und n-dotierte Halbleiter bzw. Thermoschenkel 3, 4 alter¬ nierend, wechselnd abfolgend angeordnet sind. Jeweils zwei En¬ den benachbarter Thermoschenkel 3, 4 sind über Verbindungsele¬ mente 5 miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungselemente sind dabei derart alternierend ausgebildet, dass jeder Thermoschenkel an einer Stirnseite 3a mit dem benachbar¬ ten Thermoschenkel an dessen Stirnseite 3a verbunden ist und mit der gegenüberliegenden Stirnseite 3b mit dem erstgenannten Thermoschenkel gegenüberliegenden Thermoschenkel. Zu einer an der Innenseite der Substrate 2 zugewandten Seite der Verbindungselemente ist eine elektrische Isolationsschicht 6 ange¬ ordnet, welche die Substrate elektrisch gegen die Verbindungs¬ elemente isoliert, wobei zwischen den Verbindungselementen und der Isolationsschicht je eine Lotschicht 7 zur Befestigung vorhanden ist. Zwischen den elektrischen Isolationsschichten 6 und den jeweiligen Thermoschenkeln 3, 4 kann eine wie auch immer geartete Matrix 8 z. B. aus Kunststoffschäumen vorhanden sein .
Bei einer Ausführungsform der Erfindung (Figuren 2, 3) sind die Thermoschenkel (3, 4) nach Art einer Kette miteinander verbunden, wobei im Bereich freier Enden 9 der Thermoschenkel 3, 4 Endverbinder 10 vorhanden sind, wobei diese Endverbinder 10 entsprechend auch der Figur 1 alternierend an den freien Enden 9 der Thermoschenkel angeordnet sind. Hierbei können die Endverbinder 10 beispielsweise aus Metallblechen wie Kupferblechen gefertigt sein, wobei diese Metallbleche vorzugsweise formschlüssig weiter bevorzugt mit einer leichten Presspassung auf den freien Enden 9 der Thermoschenkel 3, 4 so angeordnet sind, dass eine Beweglichkeit um die Längsachse eines jeden Thermoschenkels 3, 4 besteht. Dies ist selbstverständlich nur dann möglich, wenn die Umfangsform des Thermoschenkels 3, 4 (in Figur 2 kreisrund) mit Ausnehmungen 11 in dem Endverbinder übereinstimmt. Sind die Thermoschenkel 3, 4 eckig ausgebildet, bietet es sich an auch die Ausnehmung 11 entsprechend der eckigen Form anzupassen (Figur 3) . Die Endverbinder 10 sind insbesondere mit Sperrschichten beschichtet um zu verhindern, dass Metallionen in das dotierte Material der Thermoschenkel 3, 4 diffundieren kann bzw. umkehrt. Eine geeignete Sperrschicht ist beispielsweise eine Nickelbeschichtung.
In Figur 2 erkennt man, dass eine Biegung der gesamten Kettenanordnung jeweils um die Querachse der Verbindungselemente 10 möglich ist. Selbstverständlich ist auch eine Biegung bzw. Krümmung um die Längsachsen der Schenkel möglich, da eine Verformbarkeit jedoch um die Querachse der Verbindungselemente 10 notwendig ist, um eine Anpassung an eine Wölbung des Abschirmbleches zu erreichen, ist der Spielraum, den die Kettenanord¬ nung hierfür hat, entscheidend. Um die Biegbarkeit bzw. Beweg¬ lichkeit in diese entsprechende Richtung, d. h. um die Quer¬ achsen der Verbinderelemente 10 zu ermöglichen bzw. zu verbes¬ sern, kann es sinnvoll sein, eine Verschränkung der Kettenanordnung um die Längsachse der Thermoschenkel 3, 4 vorzunehmen. Solche Verschränkungsmöglichkeiten sind in Figur 4 gezeigt, wobei die Linien in dieser Figur die vereinfachten Endverbinder 10 und die Punkte, die Schenkel 3, 4 darstellen. Aufgrund derartiger Verschränkungen kommt es bei Verbiegung auf der Druckseite nicht dazu, dass sich die Endverbinder 10 mit
Stirnflächen berühren, was einen Kurzschluss hervorrufen wür- de. Um eine Biegung zum Zwecke der Radienverfolgung im Hohlraum eines Abschirmelements in einer zusätzlichen Achse zu er¬ möglichen können in den Endverbindern 10 zusätzliche Sollknickstellen vorhanden sein, welche diese Biegung ermöglichen.
Um den Hohlraum in einem Wärmeabgleitblech auszufüllen, können die entsprechenden thermoelektrischen Generatoren bzw. die Kette entsprechend der Anordnung in Figur 5 innerhalb des Hohlraums verlegt werden, wobei die Kette in Schleifen gelegt wird und an den Enden somit die gesamte Kette verbunden ist. In Figur 5 ist die Kette hierfür erheblich verkürzt darge¬ stellt entsprechend der Ausdehnung des Hohlraumes kann selbst¬ verständlich eine Mehrzahl der in Figur 5 gezeigten Anordnungen gemäß a) in der Figur 4, aber auch b) oder c) oder jede andere versetzte bzw. verschränkte Anordnung möglich und sinn¬ voll sein.
Bei einer Biegung der Kettenanordnung um die Querachsen der Endverbinder 10 bzw. Verbindungselemente 10 wird hierbei ver¬ mieden, dass sich die Endverbinder berühren. Um eine zusätzliche Fixierung zwischen den einzelnen Kettenreihen zu erreichen, können die Kettenreihen mit Abstandshalteelementen wie Schaumstoffstreifen oder Ähnlichem beabstandet sein oder in eine entsprechende Matrix eingelegt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figuren 7 bis 9) sind die Thermoschenkel nicht säulenartig, sondern treppenstufenartig plättchenförmig ausgebildet, wobei die Thermoschenkel entsprechend Figur 6 zunächst aus einem langge¬ streckten p- oder n-dotierten Halbleiterblech bei Bedarf im erwärmten Zustand gestanzt und umgeformt werden, wobei die Formgebung abweichend auch in Gussverfahren, Pulver-In ection- Molding-Verfahren oder vergleichbaren Verfahren erfolgen kann, welche eine dünne Schicht erzeugen. Erfolgt die Formgebung und das Stanzen aus einem Halbleiterblech bzw. einer Halbleiterfolie, verbleibt ein Restgitter, mit welchem die entsprechenden Thermoschenkel positioniert werden können (Figur 7), wobei je¬ weils ein freies Ende 15 des n- oder p-dotierten Schenkels 16, 17 flächig aufeinander zu liegen kommen. Diese Flächen werden dann miteinander verlötet oder verklebt, wobei in diesen Bereichen noch Trennschichten vorhanden sein können, um eine Diffusion der Dotierungselemente in den jeweils anderen Thermoschenkel 16, 17 zu verhindern. Insbesondere kann dies eine dünne Nickelbeschichtung sein.
Nachdem die Elemente in dieser Weise aufeinander gesetzt und miteinander verbunden wurden, werden die verbliebenen Gitter bzw. Rahmen 18 abgetrennt und es verbleibt treppenstufenartig alternierend die thermoelektrische Generatoranordnung gemäß Figur 9, welche auf einem Substrat 19 angeordnet ist. Eine solche Anordnung kann aufgrund dieser entsprechenden Ausformung und einer bestehenden Restflexibilität der einzelnen treppenstufenartigen Elementen entsprechend an eine Wölbung angepasst werden.
Alternativ kann bereits bei der Umformung eine entsprechende Wölbung realisiert werden.
Eine derartige Anordnung ist jedoch nicht in Schleifen verleg¬ bar, so dass bei einer derartigen Anordnung Reihen entsprechend Figur 9 nebeneinander voneinander mit Zwischenlagen isoliert im Hohlraum des Abschirmbleches verlegt werden und die Enden alternierend elektrisch verbunden werden, um eine Reihenschaltung zu erzielen.
Diese Anordnung kann insbesondere ebenfalls zwischen zwei Substraten 19 angeordnet sein, welche im Prinzip gleicherweise wie bei der ersten Ausführungsform an den thermoelektrischen Elementen bzw. Generatoren anliegen und dementsprechend isoliert sind. Auch in diesem Fall kann in den Hohlräumen, die sich zwischen den Substraten ergibt, eine Matrix 8 vorhanden sein .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figuren 10 bis 12) werden die p- und n-dotierten Bereiche durch entspre¬ chende 3D-Druckverfahren als insbesondere L-förmige Elemente 20 auf ein entsprechendes Substrat 21 aufgedruckt. Hierbei werden z. B. zunächst die n-dotierten Bereiche 20 auf das Sub¬ strat 21 aufgedruckt und sodann die p-dotierten Bereiche 22 (Figur 11) . Die entsprechenden L-förmigen Bereiche 20, 22 sind hierbei alternierend derart angeordnet, dass immer eine Stirn¬ seite 23 eines langen L-Schenkels auf einem kurzen L-Schenkel 24 des jeweils angrenzenden Elements 20, 22 anliegt. Auch hier können elektrisch leitende Sperrschichten realisiert sein. Wenn es aufgrund des für die Thermoschenkel verwendeten Mate¬ rials sinnvoll und nötig ist, erfolgt eine Sinterung der ge¬ druckten Materialien dann über z. B. Lasersintern oder nach der nachfolgend beschriebenen Weiterverarbeitung im Einbauzustand komplett z. B. in einem Ofen. Bei einigen Verfahren, z. B. Injekt-Druck kann ein Sintern ggf. entfallen. Anschließend kann die derart bedruckte Folie aufrecht bzw. bezogen auf das Substrat 21 hochkant aufgestellt werden und aufgerollt werden oder ebenfalls in Bahnen in dem entsprechenden Hohlraum des Abschirmblechs eingelegt werden. Hierbei ist es zudem möglich, dass die Folie bzw. das Substrat 21 in hochkanter Orientierung bereits eine Krümmung bzw. einen Radius oder eine Biegung aufweist, die der Einbausituation entspricht, wobei bereits beim Druckverfahren diese Folie bzw. Substrat 21 entsprechend be¬ druckt wird, so dass hierbei eine hohe Flexibilität bezüglich der Formgebung besteht. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ebenfalls auf ein vorzugsweise folienartiges Substrat 30 die ent¬ sprechende Struktur aus L-förmigen n-dotierten und p-dotierten Bereichen 31, 32 mit einem Sputterverfahren, z. B. einem PVD- Verfahren abgeschieden. Die L-förmigen Bereiche entsprechend hierbei in etwa den Bereichen aus der zuvor beschriebenen Ausführungsform, wobei zum Abscheiden das Substrat zunächst derart vorbehandelt wird, dass das Substrat mit einer isolieren¬ den Maske ausgebildet wird, welche die zu beschichtenden Be¬ reiche freilässt (Figur 17). Dann wird eine thermoelektrische Schicht maskiert, wobei eine entsprechende weitere Maske 34 verwendet wird, welche den Bereich einer ersten thermoelektri- schen Schicht frei lässt und anschließend die Maske getauscht, so dass die Maskierung der zweiten thermoelektrischen Schicht entspricht und anschließend die zweite thermoelektrische
Schicht gesputtert und dann die Maske entfernt, so dass die entsprechenden L-förmigen Bereiche 31, 32 auf dem Substrat 30 vorhanden sind (Figur 19) . Auch dieses Substrat 30 kann anschließend hochkant gestellt und aufgerollt und entsprechend eingebaut werden, wobei sowohl beim Drucken als auch beim Sputtern selbstverständlich entsprechende Krümmungen die benötigt werden, um der Krümmung eines Hohlraumes in einem Abschirmblech zu folgen, bereits beim Zuschneiden des Substrates berücksichtigt werden können und dementsprechend auch die Mas¬ ke und damit das Sputterergebnis an die Krümmung angepasst werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figuren 13 bis 16) wird anstelle eines Druck- oder Sputterverfahrens ein Lasersinterverfahren verwendet. Hierzu wird zunächst wie in den anderen Verfahren auch ein Substrat 40 bereitgestellt. Auf dieses Substrat 40 wird eine erste Pulverschicht 41 aufge¬ bracht und diese erste Pulverschicht 41 anschließend in den Bereichen, in denen L-förmige dotierte Schenkel 42 (Figur 14) entstehen sollen, mittels eines Laserstrahls gesintert. An¬ schließend wird das Restpulver entfernt, beispielsweise durch Abblasen. Anschließend wird das zweite thermoelektrische Mate¬ rial flächig als zweite Pulverschicht 43 aufgebracht und an¬ schließend so lasergesintert, dass die zweiten L-förmigen Be¬ reiche 44 entstehen, welche wiederum in bereits beschriebener Weise an den anderen L-förmigen Bereichen angeordnet sind. Auch dieses Substrat kann anschließend hochkant gestellt wer¬ den, wobei selbstverständlich auch bei diesem Verfahren mit dem Zuschnitt des Substrats 40 und der entsprechenden Anpas¬ sung der Form der lasergesinterten Elemente 42, 44 auf Krümmungen eingegangen werden kann. Wenn die thermoelektrischen Elemente eher spröde sind, ist hierbei ein Aufwickeln nicht unbedingt erforderlich oder möglich, sondern die Substrate werden entsprechend in Reihen verlegt, wobei die Rückseite 45 eines Substrats zudem auch auf den Elementen 42, 44 aufliegt und diese gegeneinander bzw. die Reihen gegeneinander isoliert. Hierdurch kann wie bei den anderen Verfahren auch eine günstige hohe Packungsdichte erreicht werden. Die entsprechen¬ den Reihenenden werden dann wieder alternierend elektrisch leitend miteinander verbunden, um eine Reihenschaltung herbeizuführen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) wird entsprechend der Figuren 13 bis 16 das thermo- elektrische Material nicht in Pulverform, sondern in Form ei¬ ner Gießfolie bzw. eines Foliengießverfahrens aufgebracht und anschließend lasergesintert und durchläuft dann einen weiteren Foliengießschritt , in dem das andere Material aufgebracht und lasergesintert wird. Verbliebenes Material wird ebenfalls ent¬ fernt und kann wiederverwendet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) werden die L-förmigen Elemente in einem Foliengießver- fahren erzeugt und anschließend die Folie entsprechend L- förmig geschnitten. Hieran können sich zwei unterschiedliche Prozesse anschließen. Entweder die L-förmigen Elemente werden auf das Substrat gebracht, wobei das Substrat oder die L- förmigen Elemente mit entsprechenden Haftvermittlern so ausgebildet sind, dass beim Auflegen, Anwalzen und anschließenden Abziehen der Folie nur die L-förmigen Elemente auf dem Substrat verbleiben. Dies wird in gleicher Weise mit den L- förmigen Elementen des jeweils anderen Dotierunszustandes in entsprechender geometrischer Anordnung so wiederholt, dass sich ebenfalls die gewünschte alternierende Abfolge der L- förmigen Elemente mit Kontakt zueinander ergibt.
Um die Kontaktfläche zu vergrößern, ist es möglich, die L- förmigen Elemente überlappend auszubilden (Figuren 20, 21) in dem sowohl beim Lasersinterverfahren mit Pulver, aber auch mittels Folienverfahren die entsprechenden Kontaktflächen der zuerst aufgebrachten Elemente mit einer Stufe versehen werden, so dass das Material des jeweils anderen dotierten Materials in diese stufenförmigen Bereiche überlappend aufgebracht wer¬ den kann, wobei zwischen beiden Materialien p und n eine
Sperrschicht 50 vorhanden sein kann, welche ebenfalls aufge¬ druckt, aufgesputtert oder in sonstiger Weise aufgebracht ist.
Anstelle von L-förmigen n- und p-dotierten Bereichen bzw.
Thermoschenkeln können diese auch flach rechteckig, d. h. ohne kurzen L-Schenkel ausgebildet sein, wobei diese flach recht- eckförmigen, bzw. täffei- oder stäbchenförmigen Elemente zueinander gewinkelt angeordnet sind und im Bereich ihrer freien Enden aneinanderstoßen oder überlappend aufeinander gelegt sind, wobei benachbarte derart ausgebildete plättchen-, tafel- oder stäbchenförmige Elemente einen vorzugsweise spitzen Win¬ kel miteinander einschließen. Im Übrigen lassen sich derartige Elemente auf die vorbeschriebenen Weisen in gleicher Weise herstellen wie die L-förmigen Elemente.
Darüber hinaus lassen sich diese Dünnschichten nicht nur mit den vorbeschriebenen Verfahren herstellen sondern es können auch z. B. teilweise überlagerte Dünnschichten dadurch hergestellt werden, dass zunächst eine Matrix aus einem Schaummate¬ rial, insbesondere Hartschaummaterial entsprechend ausge¬ schnitten oder ausgebrandt wird und anschließend die Dünn¬ schichten mit wechselnder Dotierung in dieser Matrix erstellt werden. Hierbei können wiederum zunächst Dünnschichten einer ersten Dotierung und anschließend Dünnschichten einer zweiten Dotierung erzeugt wurden wobei die Bereiche der jeweils ande¬ ren Dotierung zunächst maskiert werden. Hierbei kann insbesondere auch ein Verfahren zur Anwendung kommen, bei dem diese Bereiche als kristaline Schichten aufwachsen bzw. sich abscheiden gelassen werden.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass auf eine effektive und automatisierbare Weise thermoelektrische Generatoren erzeugt werden, die in Wärmeabschirmblechen eingesetzt werden können, wobei die Wärmeabschirmbleche einen Hohlraum besitzen, der ei¬ ne Packung aus diesen thermoelektrischen Generatoren aufnimmt. Hierbei können die entsprechenden Generatorenanordnungen in einfacher Weise an entsprechende Krümmungen angepasst werden.
Um die thermoelektrische Effektivität zu erhöhen, können die Wärmeleitbleche auf ihre kalten Seite zusätzlich Einrichtungen zum Heranführen oder beschleunigen einer kühlenden Anströmung aus dem Umgebungsraum besitzen, um die Temperaturdifferenz zwischen Heiß- und Kaltseite zu erhöhen. Bezugszeichenliste
2 Substrate
3 Thermoschenkel
3a Stirnseite
3b Stirnseite
4 Thermoschenkel
6 IsolationsSchicht
7 LotSchicht
8 Matrix
9 freie Enden
10 Endverbinder
15 freies Ende
16 Thermoschenkel
17 Thermoschenkel
18 Rahmen
19 Substrat
20 Elemente
21 Substrat
22 Bereich
23 Stirnseite
24 L-Schenkel
30 Substrat
31 n-dotierter Bereich
32 p-dotierter Bereich
40 Substrat /Matrix
41 Pulverschicht
42 L-förmig dotierter Schenkel
43 Pulverschicht
44 L-förmiger Bereich
45 Rückseite
50 Sperrschicht
A Heißseite
B Kaltseite

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Wärmeabschirmen umfassend zumindest ein blechartiges flächiges Element, welches eine einer Wärme abgebenden Wärmeeinrichtung zuzuwendende Fläche und eine der Wärme abgebenden Einrichtung abzuwendende Fläche be¬ sitzt, wobei zumindest teilbereichsweise eine Schaltung von thermoelektrischen Generatoren bzw. eine thermoelekt- rische Generatoranordnung dann zumindest einer Fläche der Vorrichtung angeordnet ist und einen Oberflächenverlauf des flächigen Elements insbesondere einer Krümmung, einer Bombierung oder einem Radius folgend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei blechartige flächige Elemente vorhanden sind, wobei die Elemente zwischen je zwei zugewandten Flä chen einen Hohlraum begrenzen der teilbereichsweise oder vollständig geschlossen ist, in welchem die thermoelektri sehen Generatoren bzw. die thermoelektrische Generatorena nordnung aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrische Genera torenanordnung in sich flexibel oder formbar ist, um an einen Oberflächenverlauf anpassbar zu sein oder entspre¬ chend der Oberfläche geformt hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrische Genera torenanordnung aus zumindest einem Paar von Thermoschenkeln 3, 4 ausgebildet wird, von denen ein Thermoschenkel (3) ein n-dotierter Halbleiter und der andere Thermoschen kel (4) ein p-dotierter Halbleiter ist, wobei der n- dotierte und der p-dotierte Thermoschenkel (3, 4) an einem Ende elektrisch leitend verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (3, 4) nach Art einer Kette miteinander verbunden sind, wobei im Bereich freier Enden (9) der Thermoschenkel (3, 4) Endverbinder (10) vorhanden sind, wobei diese Endverbinder alternierend an den freien Enden (9) der Thermoschenkel (3, 4) angeordnet sind, so dass die Thermoschenkel (3, 4) in Reihe geschaltet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Thermoschenkel (3, 4) nach Art einer Kette in eine flexible Matrix, insbesondere eine Matrix aus Schaumstoff oder dergleichen eingesetzt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Endverbinder (10) aus Me¬ tallblechen wie Kupferblechen, verkupferten oder vernickelten Blechen gefertigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (10) formschlüssig oder mit einer leich¬ ten Presspassung auf den freien Enden (9) der Thermoschenkel (3, 4) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Querschnitt die kreisrunden Thermoschenkeln (3, 4) die Endverbinder (10) so angeordnet sind, dass eine Beweglichkeit um die Längsachse eines jeden Thermoschen¬ kels (3, 4) besteht.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung aus Thermos¬ chenkeln (3, 4) und Endverbindern (10) derart in Reihen bzw. Schlaufen in dem Hohlraum der Vorrichtung angeordnet ist, dass um die Längsachse der Thermoschenkel (3, 4) eine Verschränkung derart vorhanden ist, dass bei einer Biegung um die Querachse der Endverbinder (10) die Thermoschenkel die von dem Endverbinder verbunden werden, ohne sich zu berühren, verschwenkbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (3, 4) treppenstu¬ fenartig plättchenförmig ausgebildet sind, wobei die Ther¬ moschenkel aus einem Halbleiterblech bzw. einer Halbleiterfolie, welche die entsprechende Dotierung aufweist ausgestanzt und verformt, insbesondere warmverformt sind, wobei jeweils ein freies Ende (15) des n- oder p-dotierten Schenkels (16, 17) flächig aufeinander zu liegen kommt und diese Flächen miteinander verlötet, verklebt oder versintert sind und gegebenenfalls zwischen den freien Enden (15) Trennschichten vorhanden sind, um eine Diffusion der Dotierungselemente zu verhindern.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die p- und n-dotierten Bereiche durch 3D-Druckverfahren und/oder Sieb- oder Offsetdruckverfahren und/oder Ink etverfahren auf einer Substratfolie aufgebracht sind und anschließend versintert sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (20, 22) L-förmig mit einem langen und einem kurzen L-Schenkel ausgebildet sind, wobei die ent¬ sprechenden L-förmigen Bereiche (20, 22) alternierend derart angeordnet sind, dass immer eine Stirnseite (23) eines langen L-Schenkels eines Elements (20) auf bzw. an einem kurzen L-Schenkel (24) des jeweils angrenzenden anderen L- förmigen Elements (22) anliegt, wobei zur Anordnung eines thermoelektrischen Generators in dem Hohlraum die Folie bzw. das Substrat (21) aufrecht gestellt und gerollt und anschließend oder davor gesintert wird, wobei das Substrat 21 in hochkanter Orientierung bereits eine Krümmung bzw. einen Radius oder eine Biegung aufweist, die der Einbausi¬ tuation entspricht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel mit einem Sputter- verfahren wie einem PVD-Verfahren auf einem folienartigen Substrat (30) abgeschieden sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel mittels Lasersinter- Verfahren hergestellte Thermoschenkel sind, wobei auf ein Substrat eine erste Pulverschicht aufgebracht ist, welche mittels Lasersintern in der entsprechenden gewünschten Form der ersten Thermoschenkel (42) entsprechend der ge¬ wünschten Form gesintert ist, und anschließend ein zweites Pulver aufgebracht wird, welches die zweiten L-förmigen Bereiche bildet, welche ebenfalls durch selektives Laser¬ sintern erzeugt werden, an den Stellen, an denen die L- förmigen Bereiche (44) vorhanden sein sollen und anschließend das Pulver entfernt wird.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Materi¬ al in Form einer Gießfolie bzw. eines Foliengießverfahrens aufgebracht und anschließend lasergesintert ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel in einem Foliengießverfahren erzeugt sind und entsprechend aus ei¬ ner durch Folienguss erzeugten Folie in der gewünschten Form ausgeschnitten sind und anschließend auf ein Substrat aufgeklebt wurden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der Kontakt¬ fläche bei aneinander liegenden Thermoschenkeln und insbesondere L-förmigen Thermoschenkeln die L-förmigen Elemente überlappend ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Be¬ reiche der L-förmigen Schenkel mit einer Stufe derart ver¬ sehen sind, dass die Stufe des jeweils anderen L-Schenkels den ersteren in diesem Bereich überlappt und in die Stufe eingreift .
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (3, 4) mit flexiblen elektrischen Leiterverbindungen verbunden sind und/oder in den Bereichen in denen die Thermoschenkel (3, 4) aufeinanderliegen zur Herstellung der elektrischen Leitung Carbon Nanotubes oder elektrisch leitende, vorzugs¬ weise flexible Aerogele angeordnet sind.
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