WO2014027014A1 - Thermoelektrische vorrichtung - Google Patents

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WO2014027014A1
WO2014027014A1 PCT/EP2013/066968 EP2013066968W WO2014027014A1 WO 2014027014 A1 WO2014027014 A1 WO 2014027014A1 EP 2013066968 W EP2013066968 W EP 2013066968W WO 2014027014 A1 WO2014027014 A1 WO 2014027014A1
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flat tube
walls
wall
flow channel
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Thomas Himmer
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Behr Gmbh & Co. Kg
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H—ELECTRICITY
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

  • thermoelectric device with a flat tube and a first thermoelectric module and a second thermoelectric Mo-
  • thermoelectric modules each having a housing having at least two opposite first walls, wherein between the first walls of the housing, a plurality of thermoelectric elements is arranged, wherein the thermoelectric elements having opposite surfaces, each with one of the first walls of the housing of the thermoelectric module 0 are in thermal contact.
  • thermoelectric elements having opposite surfaces, each with one of the first walls of the housing of the thermoelectric module 0 are in thermal contact.
  • thermoelectric devices have thermoelectrically active materials that allow electrical energy to be generated.
  • the thermoelectric materials must be exposed to a temperature difference.
  • the exhaust gas line offers.
  • the exhaust gas temperatures are sufficiently high over the entire exhaust line, so that a thermoelectric device can be integrated at a plurality of locations in the exhaust system.
  • a cold source offers a coolant flow of the vehicle.
  • either an already existing coolant circuit can be extended, or if necessary, a further circuit can be integrated.
  • thermoelectric Modules While EP1230475B1, EP1475532A2, WO2007026432, JP1028101A5A, JP2000282960AA, JP2004068608AA, JP2005083251AA or JP200517836AA disclose approaches using such a thermoelectric device, however, these applications are less efficient due to disadvantageous attachment of the thermoelectric Modules to a heat exchanger.
  • thermoelectric elements within the thermoelectric modules are particularly advantageously connected to the fluids.
  • a low heat transfer coefficient is advantageous in order to generate the maximum benefit from the temperature difference of the two fluids, or to realize an effective heat pump as possible in an alternative embodiment with the lowest possible power consumption.
  • a disadvantage of the prior art is in particular the connection of the thermoelectric modules to the fluids, in particular with regard to the lowest possible thermal resistance between the fluids and the thermoelectrically active materials.
  • the resistance to thermal stresses in the bonding material, or the thermoelectric modules themselves is not optimally solved.
  • the integrability of the thermoelectric modules for example in a heat exchanger so far not optimally solved.
  • thermoelectric device which generates the lowest possible thermal resistance between the fluids and the thermoelectric elements, further as insensitive to thermal stresses and is easy to integrate into a heat exchanger.
  • thermoelectric device having the features according to claim 1.
  • An embodiment of the invention relates to a thermoelectric device having a flat tube and at least one first thermoelectric module, wherein the thermoelectric module comprises a housing having at least two opposite first walls, wherein between the first walls of the housing a plurality of thermoelectric elements is arranged, wherein the thermoelectric see elements having opposite surfaces which are each in thermal contact with one of the first walls of the housing of the thermoelectric module, wherein the flat tube has at least two opposite second walls, wherein the thermoelectric module is disposed in the interior of the flat tube, and with one of its first walls is in thermal contact with a second wall of the flat tube and the thermoelectric module is connected via side walls with a second wall, wherein a flow channel between see the housing of the thermoelectric module and the side walls and the second wall is formed, which is traversed by a first fluid.
  • thermoelectric device having a flat tube and a first thermoelectric module and a second thermoelectric module, the thermoelectric modules each having a housing having at least two opposite first walls, wherein between the first walls of the housing a plurality of thermoelectric elements is arranged, wherein the thermoelectric elements have opposite surfaces which are each in thermal contact with one of the first walls of the housing of the thermoelectric module, wherein the flat tube has at least two opposite second walls, wherein the thermoelectric modules are arranged in the interior of the flat tube , and are in thermal contact with one of their first walls, each having a second wall of the flat tube, and the thermoelectric modules are connected to one another via side walls, wherein they engage en flow channel between the housings of the thermoelectric modules and the side walls form, which is traversed by a first fluid.
  • thermoelectric elements By combining the thermoelectric elements in a housing and the electrical interconnection of the elements with each other to form a thermoelectric module, it is particularly easy to use a plurality of thermoelectric elements together and subject them to a temperature gradient. Furthermore, the arrangement of the thermoelectric elements within the housing provides additional protection of the thermoelectric elements against damaging external influences, such as impacts or corrosive media.
  • thermoelectric module or the thermoelectric modules within the flat tube also provides protection of the thermoelectric modules themselves from damaging external influences.
  • first fluid within the flow channel has a high temperature
  • this can lead to an increased load of joints.
  • thermoelectric modules are in contact with the second walls of the flat tube via the first walls facing away from the flow channel, a relatively large distance is achieved between the hot first fluid and the connection point. This leads to a relief of the joints between the thermoelectric modules and the flat tube.
  • a flow channel facing the first wall of the housing of a thermoelectric module has a recess, wherein the recess is sealed fluid-tight by means of a sealing element,
  • Such a recess can be advantageous in particular for compensating occurring thermal stresses. These thermal stresses arise essentially from the temperature gradient between a first fluid within the flow channel and a second fluid flowing outside the thermoelectric device.
  • thermoelectric module facing the flow channel has a flow resistance which projects into the flow channel.
  • the side walls form a thermal decoupling element.
  • thermoelectric elements are connected in series via wire bridges, wherein the wire bridges between the thermoelectric elements and the first walls of the housing are arranged.
  • a series connection of the thermoelectric elements increases the efficiency of the thermoelectric device, since the electrical energy obtained, consists of an addition of the recovered electrical energy to the individual thermoelectric elements, the connection of the thermoelectric elements via the conductor bridges to the first walls is advantageous because the wire bridges as Intermediate medium act, which can partially absorb any voltages and thus relieve the sensitive thermoelectric elements.
  • first wall facing away from the flow channel of the housing and a second wall of the flat tube are formed separately from each other and are in thermal contact with each other or facing away from the flow channel first wall of the housing and the second wall of the flat tube are formed as a unit ,
  • thermoelectric device in the case of a separate embodiment, a thermal contact between the walls is particularly advantageous since the thermal efficiency of the thermoelectric device can be increased by the best possible thermal contact,
  • the thermal connection is even more advantageous since the thermal resistance is generally lower than it is in an arrangement of two walls which are in thermal contact with each other. It is also preferable if a second wall of the flat tube has a recess.
  • thermoelectric module can be directly overflowed by a second fluid which flows around the flat tube.
  • the thermal resistance is thereby advantageously reduced because the heat transfer does not have to take place through an additional wall.
  • a recess can also lead to a relief in terms of thermal stresses.
  • the flat tube is formed in one piece.
  • a one-piece flat tube is easy and inexpensive to produce with the currently available production means. Furthermore, an egg-shaped tube has the advantage that the number of joints is low and so the likelihood of leakage at one of the joints is lower.
  • the flat tube is formed from a plurality of substantially plate-like elements in stack construction.
  • a multi-part design is advantageous, inter alia, with regard to the assembly of the elements arranged in the flat tube. It can only be mounted in the flat tube elements are mounted before the flat tube is completed.
  • substantially plate-like elements are meant elements which have a plate-like surface dominating in relation to the overall dimension. It is quite conceivable that adjoin these plate-like surfaces angled edge regions, or connected to the plate-like surface flange area.
  • a diffuser is arranged, which introduces the fluid flow into the flow channel and / or leads out.
  • the first fluid flowing through the flow channel can be concentrated prior to entry into the flow channel and fanned out again after exiting the flow channel.
  • the diffuser forms for this inlet slopes.
  • the diffuser still provides a thermal insulation of the lateral regions of the thermoelectric modules with respect to the first fluid.
  • An optimum effect of the thermoelectric module is achieved when between the first wall, which faces the flow channel and the first wall, which faces away from the flow channel as large a temperature difference is achieved. Exposure of the lateral regions of the thermoelectric module to the first fluid can lead to a reduction in the maximum possible temperature difference, which reduces the efficiency of the thermoelectric device.
  • a diffuser prevents direct contact of the first fluid with the junction between the thermoelectric module and the flat tube, which is beneficial to the durability of the connection.
  • An embodiment of the invention relates to an arrangement of one or more thermoelectric Vorrichtronned in a heat exchanger, wherein the Strö- Flow channel is traversed by a first fluid and the flat tube at its outer, remote from the flow channel, boundary surfaces of a second fluid flows around.
  • the thermoelectric devices can be accommodated with their flat tubes in a tube plate of a heat exchanger, similar to ordinary tubes.
  • a first fluid through collecting boxes, which are connected to the tube sheets, flow into the flow channels of the thermoelectric devices.
  • the outer surfaces of the thermoelectric devices can be flowed around by a second fluid.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a two-part flat tube with two thermoelectric modules arranged therebetween
  • FIG. 2 shows a perspective view of the elements shown in FIG. 1 in the mounted state, with side walls arranged between the thermoelectric modules,
  • thermoelectric device 3 shows a diffuser, as seen in the flow direction before and / or after the thermoelectric modules can be arranged on the thermoelectric device, in two perspective views, 4 shows a thermoelectric device as shown in FIG. 2 with inserted diffusers, as shown in FIG. 3, FIG.
  • thermoelectric device 5 shows a section through the median plane along the flow channel in a thermoelectric device as shown in FIG. 4,
  • thermoelectric device 6 is a perspective view of an alternative embodiment of a thermoelectric device having thermoelectric elements connected to lead bridges and disposed on an inner surface of a two-piece flat tube.
  • thermoelectric device 7 shows a development of the thermoelectric device shown in Figure 6, with a lid which forms the housing of a thermoelectric module with the lower part of the flat raw rs,
  • thermoelectric device 8 shows an alternative embodiment of the thermoelectric device from FIG. 7, wherein the cover has a recess in its wall directed towards the middle of the flat tube,
  • thermoelectric device 10 shows a development of the thermoelectric device from FIGS. 6 to 9 with the upper part of the flat tube and covers which do not have a recess towards the flow channel
  • Fig. 1 1 shows a development of the thermoelectric device of Figure 10, wherein within the flow channel flow resistance elements are arranged, and 12 shows a section through the center plane of the flow channel of a thermoelectric device, as shown in Figure 1 1.
  • thermoelectric device 1 shows an Exptosionsdar ein a thermoelectric device 1, this thermoelectric device 1 consists essentially of a flat tube 8, which is formed of two U-shaped flat tube pieces 3. Between these U-shaped Flachrohr Federationen 3 two thermoelectric modules 2 are arranged. The thermoelectric modules essentially have two mutually parallel first walls 6, 7. The two walls 7 of the thermoelectric modules 2 are in this case facing each other. The respective other walls 6 of the thermoelectric modules 2 are facing away from each other to the outside of the thermoelectric device. 1
  • the two U-shaped flat tube pieces 3 each have a recess 5, which is introduced into the wall 4 of the U-shaped flat tube piece 3.
  • the walls 6 of the thermoelectric module 2 are in thermally conductive connection with the wall 4 of the U-shaped flat tube section 3.
  • methods such as welding, gluing or soldering can be used.
  • FIG. 2 shows the elements of FIG. 1 now in final assembled state. It can be seen that the two U-shaped flat tube pieces 3 are placed on each other on their thighs. At the junction between the upper and lower U-shaped flat tube piece 3, the two elements are connected together. The two Fiachrohr Federatione 3 together form the flat tube. 8
  • thermoelectric modules 2 are fertilized with their walls 6 on the walls 4, which respectively form the bottom area of the U-shaped flat tube pieces 3.
  • the two thermoelectric mo- Dule 2 are in this case laterally interconnected by side walls 9.
  • the side walls 9 are formed by U-shaped curved elements. These side walls 9 space the two thermoelectric modules 2 apart from one another.
  • fluid-tight connections of the two thermoelectric modules 2 are produced by the side walls 9, whereby the resulting between the thermoelectric modules 2 and the side walls 9 flow channel 10 is formed.
  • thermoelectric modules 2 Left and right of the thermoelectric modules 2 arise between the thermoelectric modules 2 and the inner surfaces of the flat tube 8 cavities. These cavities form a thermal insulation to the outside, so that the heat radiation is reduced to the environment of the thermoelectric device 1.
  • thermoelectric device 1 if the fluid which is passed through the flow channel 10, a high-temperature fluid "is a thermal insulation towards the outside wishes worth to obtain a very low temperature loss within the thermoelectric device 1 and thus to achieve a high efficiency.
  • the flat tube 8 may be formed, for example, of metallic or ceramic materials. In alternative embodiments, a one-piece design of the flat tube is also feasible.
  • thermoelectric device 1 of Figure 2 is applied for use according to the invention with a temperature difference.
  • a first fluid is passed through the flow channel 10 and a second fluid flows around the thermoelectric device 1 and in particular the wall 4, which has the recess 5.
  • the second fluid thus flows directly over the wall 6 of the thermoelectric module. 2
  • the first fluid and the second fluid preferably have the largest possible temperature difference.
  • the fluid which flows through the stream mungskanal 10 flows at a higher temperature than the second fluid.
  • the connection points of the thermoelectric modules 2 with the flat tube 8 are not acted upon directly by the hot fluid, which contributes to the durability of the connections.
  • FIG. 3 shows two perspective views of a diffuser 12.
  • this diffuser 12 is a deep-drawn element.
  • the diffuser 12 has a tapered cross-sectional shape, which results in either a fluid flowing through the diffuser 12 is either concentrated or fanned out.
  • the use of such a diffuser 12 is particularly helpful in reducing pressure drops when a fluid flows into the thermoelectric device 1. In this case, in particular, the goal is to produce the most uniform and continuous connection between the cross section of the flat tube 8 and the cross section of the flow channel 10.
  • thermoelectric device 1 can not reach the lateral walls of the thermoelectric modules 2, since the diffuser transfers the fluid directly into the flow channel 10.
  • the use of a diffuser 12 creates a cavity between the diffuser and the end faces of the thermoelectric modules 2, which lie in the flow direction of the fluid. The cavity has an additional thermal insulation effect.
  • thermoelectric modules 2 Since the efficiency of the thermoelectric modules 2 in particular depends on the temperature difference which prevails between the wall 6 and the wall 7 of a thermoelectric module 2, it is particularly advantageous if no additional heat input occurs on the side surfaces of the thermoelectric module 2.
  • FIG. 4 shows the thermoelectric device 1 already shown in FIG.
  • the diffuser 12 is inserted into the flat tube 8 upstream of the thermoelectric modules 2 in the flow direction.
  • the fluid in the Inflow into the thermoelectric device 1 is directed into the flow channel 10 in a targeted manner.
  • FIG. 4 shows a second diffuser 12 at the outflow region of the flow channel.
  • FIG. 5 shows a section through a center plane of the thermoelectric device 1. In Figure 5, the cavity 13 can be seen, which results between the diffuser 12 and the thermoelectric module 2 in the inflow region. This cavity 13 generates a thermal insulation of the thermoelectric module 2 against the temperature of the fluid flowing through the flow channel 10.
  • thermoelectric elements are arranged, which are electrically interconnected via cable bridges and are each in thermal contact with the opposing walls 6 and 7 of the thermoelectric modules 2. These thermoelectric elements and their lead bridges are not shown in FIG.
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment of a thermoelectric device.
  • the structure of the thermoelectric device 1 is shown in Figure 6 is still incomplete. In the following figures, the structure is completed step by step and supplemented by alternative embodiments.
  • the flat tube 38 of the embodiment shown below is also formed by two U-shaped flat pipe pieces 24 which are placed on each other and are connected to each other at the junction of their legs.
  • the U-shaped flat tube piece 24 has a bottom region 23, which is formed by the wall 25. On this wall 25, a plurality of thermoelectric elements 20 is arranged. These are electrically interconnected with cable bridges 21.
  • the number of thermoelectric elements shown in FIG. 8 is exemplary, deviations of the number upwards and downwards are likewise conceivable in alternative embodiments,
  • thermoelectric module 39 is now not a separate element from the flat tube 38.
  • the thermoelectric module 39 is rather an integral part of the flat tube 38.
  • the exact structure of the thermoelectric modules 39 will be described in the following figures.
  • the side walls 22 are connected to the inner surface of the legs of the U-shaped flat tube piece 24 with this and form in the final assembled state, the lateral boundary of the flow channel 40, the side walls 22 are shaped so that they flow before and after the arrangement of the thermoelectric elements 20th form lateral inlet slopes 28a.
  • FIG. 7 shows a development of the thermoelectric device 1 of FIG. 8.
  • a cover 27 is now placed over the arrangement of the thermoelectric elements 20 and connected to the U-shaped flat tubular piece 24.
  • the lid 27 is formed by a box-shaped in the direction of the wall 25 open element.
  • the cover 27 On its region facing the wall 25, the cover 27 has a circumferential flange region 30, which forms the contact surface with the wall 25. Furthermore, the cover 27 has a conical cross section, which tapers starting from the wall 25 to the wall 31, which forms the bottom of the lid 27 and later in the upper or lower boundary of the flow channel 40. For this purpose, the cover 27 has obliquely attached side walls. The oblique side walls of the cover 27, which lie in the flow direction of the flow channel 40, form the upper or lower inlet bevel 28b. Together with the running slopes 28a of the side walls 22, the side walls of the lid 27 form a diffuser, which is similar to the diffuser 12 of Figures 3 to 5.
  • thermoelectric elements 20 and the lead bridges 21 are in thermal contact with the wall 31 of the lid 27 and the wall 25 of the U-shaped flat tubular piece 24.
  • the wall 31 has electrical connection points 29, via which the thermoelectric elements 20 can be contacted electrically.
  • thermoelectric module 39 is thus formed by the wall 25 of the U-shaped Flachrohr Industriess, the lid 27 and the interposed thermoelectric elements 20 and wire bridges 21.
  • the side walls 22 now form a cavity 26 between the erected leg of the U-shaped flat tubular piece 24 on the one side and the side wall 22 and the cover 27 on the other side.
  • This cavity 26 later serves in the final assembled state for thermal isolation of the flow channel to the outside. And reduces the heat radiation losses of the thermoelectric device 1.
  • the side walls 22 further form with the lid 27 inlet slopes 28a, 28b, which concentrate the fluid flow in the inflow region of the thermoelectric device 1 in the flow channel and fanned out in the outflow.
  • the formation of the cover 27 and the side wall 22 thus creates a diffuser which reduces pressure losses in the inflow and outflow regions and additionally forms a thermal insulation of the side surfaces of the thermoelectric elements 20 from the inflowing fluid.
  • FIG. 8 shows a structure analogous to FIG. 7.
  • the wall 31 of the cover 27 now additionally has a recess 32.
  • the recess 32 serves here to absorb forces that may arise in the wall 31 due to thermal stresses. This serves in particular to relieve the thermoelectric elements 20 which are arranged between the cover 27 and the wall 25 and are in thermal contact with the cover 27 and the wall 25.
  • thermoelectric elements 20 and their cable bridges 21 are particularly sensitive to mechanical loads. Therefore, it is advantageous to protect the thermoelectric elements 20 as far as possible from mechanical effects.
  • the damage of the thermoelectric device 1 may be e.g. be positively influenced by an advantageous size dimensioning.
  • thermoelectric device 1 In addition to the limitation of the dimensions of the thermoelectric device 1 and the use of appropriate materials can be used as a third possibility, the above-described introduction of recesses or expansion joints, so partial interruption of the housing of the thermoelectric modules 2, 39.
  • FIG. 9 shows a further development of the thermoelectric device as shown in FIG.
  • a sealing element 33 is applied to the wall 31, which seals the thermal electrical elements 20 before the fluid, which will later flow through the flow channel 40, to protect.
  • the sealing element 33 is preferably made of a thin-walled material, so that it can both close the recess 32 in a fluid-tight manner and still retain a sufficiently high degree of flexibility in order to be able to reduce occurring thermal stresses.
  • the sealing element 33 is shown in FIG. 9 by a deep-drawn sheet metal part. In alternative embodiments, the use of, for example, thin metal foils is providable.
  • the sealing element may also be mounted on the side facing away from the flow channel 39 of the wall 31.
  • thermoelectric device 10 shows a further development of the thermoelectric device 1.
  • a second U-shaped flat tube piece 24 is placed from above on the already known from Figures 7 to 9 construction.
  • the U-shaped flat tube pieces 24 are connected to one another at their joints and thus form the flat tube
  • the upper U-shaped flat tube piece 24 also has, on its wall 25, an arrangement of thermoelectric elements 20, which are connected to one another via cable bridges 21. Also on the upper U-shaped flat tube piece 24, a cover 27 is placed, which together with the U-shaped flat tube piece 24 forms the housing for the thermoelectric elements 20.
  • the structure of the upper U-shaped flat tube piece 24 and the lower U-shaped flat tube piece 24 correspond to each other entirely.
  • thermoelectric device 1 With the upper U-shaped flat tube piece 24 and the lower U-shaped flat tube piece 24, the side walls 22 now form a complete diffuser from inlet slopes 28a, 28b both in the inflow region and in the outflow region of the thermoelectric device 1.
  • the flat tube 38 of the thermoelectric device 1 of Figure 10 is thus at the same time a part of the housing of the two thermoelectric modules 39, which are formed by the cover 27 and the walls 25 in addition to the outer boundary of the thermoelectric device.
  • the elements cover 27, U-shaped flat tube piece 24 and side wall 22 are mainly made of the same material and can be connected to each other via methods such as welding, gluing or soldering.
  • thermoelectric device can then be flowed around by a second medium deviating in temperature from the first fluid. In this way, a temperature gradient is created between the upper and lower walls 31 of the flow channel 40 and the outer boundary surfaces of the wall 25 of the thermoelectric device 1.
  • FIG. 11 shows a further development of the thermoelectric device 1 already shown in FIG.
  • flow resistance elements 34 are now introduced in the flow channel 40.
  • These flow resistance elements 34 consist in the form shown in Figure 1 1 of strips of material from which tongues 35 are bent. The edge regions of the material stiffener are likewise set up and protrude into the flow channel 40 in this way. These material strips are applied to the surface of the wall 31 facing the flow channel 40 and thus protrude into the flow channel 40.
  • conventional rib structures can also be used. When using an alternative rib structure care should be taken to ensure the lowest possible thermal resistance between the fluid within the flow channel. Nals 40 and the thermoelectric elements 20 below the lid 27 to produce.
  • FIG. 12 shows a section through a median plane along the flow channel 40 through the thermoelectric device 1 already shown in FIG. 11.
  • the stacked structure of the thermoelectric device 1 can be seen particularly well.
  • the thermoelectric elements are in thermally conductive contact with the outer wall 25 of the U-shaped flat tubular piece 24.
  • the upper boundary of the thermoelectric elements is formed by the cover 27, or via the wall 31 of the lid 27, which is connected via its peripheral flange portion 30 with the wall 25 of the bottom portion of the U-shaped flat tube piece 24.
  • thermoelectric device Analogous to the lower part, the upper portion of the thermoelectric device shown in FIG. 12 is constructed.
  • flow channel 40 which is formed between the walls 31 and the side walls 22, flow ungswider- standing elements 34 are arranged, as they have already been shown in Figure 1 1.

Abstract

Thermoelektrische Vorrichtung (1) mit einem Flachrohr (8, 38) und einem ersten thermoelektrischen Modul (2, 39) und einem zweiten thermoelektrischen Modul (2, 39), wobei die thermoelektrischen Module (2, 39) jeweils ein Gehäuse mit zumindest zwei gegenüberliegenden ersten Wandungen (6, 7, 25, 31) aufweisen, wobei zwischen den ersten Wandungen (6, 7, 25, 31) des Gehäuses eine Mehrzahl thermoelektrischer Elemente (20) angeordnet ist, wobei die thermoelektrischen Elemente (20) gegenüberliegende Flächen aufweisen, die jeweils mit einer der ersten Wandungen (6, 7, 25, 31) des Gehäuses des thermoelektrischen Moduls (2, 39) in thermischen Kontakt stehen.

Description

Thermoelektrische Vorrichtung
Beschreibung
I C)
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Vorrichtung mit einem Flachrohr und einem ersten thermoelektrischen Modul und einem zweiten thermoelektrischen Mo-
1 5 dul, wobei die thermoelektrischen Module jeweils ein Gehäuse mit zumindest zwei gegenüberliegenden ersten Wandungen aufweisen, wobei zwischen den ersten Wandungen des Gehäuses eine Mehrzahl thermoelektrischer Elemente angeordnet ist, wobei die thermoelektrischen Elemente gegenüberliegende Flächen aufweisen, die jeweils mit einer der ersten Wandungen des Gehäuses des thermoelektrischen 0 Moduls in thermischen Kontakt stehen. Außerdem eine Anordnung einer thermoelektrischen Vorrichtung in einem Wärmeübertrager.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen wird ein Großteil der im Brennstoff gebunden Energie in Wärme umgesetzt. Diese wird neben der Nutzung zur Erwärmung, zum Beispiel des Innenraums, auch teilweise ungenutzt durch das Abgas wieder abgegeben. Dies beeinflusst den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs negativ. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen und damit die C02-Emissionen im Betrieb zu senken ist es erstrebenswert die im Abgas gebundene Energie nutzbar zu machen.
Um dies zu erreichen ist der Einsatz von thermoelektrischen Vorrichtungen notwen- dig. Diese thermoelektrischen Vorrichtungen weisen thermoelektrisch aktive Materialien auf, die es erlauben elektrische Energie zu erzeugen. Hierzu müssen die thermoelektrischen Materialien einer Temperaturdifferenz ausgesetzt werden.
Als heiße Quelle bietet sich insbesondere im Kraftfahrzeug der Abgasstrang an. Die Abgastemperaturen liegen über den gesamten Abgasstrang genügend hoch, so dass eine thermoelektrische Vorrichtung an einer Vielzahl von Stellen in den Abgasstrang integriert werden kann.
Als kalte Quelle bietet sich zum Beispiel ein Kühlmittelstrom des Fahrzeuges an. Hierzu kann entweder ein bereits vorhandener Kühlmittelkreislauf erweitert werden, oder nötigenfalls ein weiterer Kreislauf integriert werden.
Die Druckschriften EP 1230475B1 , EP 1475532A2, WO 2007026432, JP 1028101 5AA, JP 2000282960AA, JP 2004068608AA, JP 2005083251 AA oder JP 2005 17836AA offenbaren zwar Ansätze unter Verwendung einer solchen Thermoelektrischen Vorrichtung, jedoch sind diese Anwendungen wenig effizient auf Grund nachteiliger Anbindung der thermoelektrischen Module an einen Wärmeübertrager.
Um einen besonders effizienten Einsatz einer thermoelektrischen Vorrichtung zu ge- währleisten ist es von großer Bedeutung, dass die thermoelektrischen Elemente innerhalb der thermoelektrischen Module besonders vorteilhaft an die Fluide angeschlossen sind. Insbesondere ist ein niedriger Wärmeübergangskoeffizient vorteilhaft um den maximalen Nutzen aus der Temperaturdifferenz der zwei Fluide generieren zu können, oder in einer alternativen Ausführung mit einem möglichst geringen Stromverbrauch eine möglichst effektive Wärmepumpe zu realisieren. Nachteilhaft im Stand der Technik ist insbesondere die Anbindung der thermoelektrischen Module an die Fluide, insbesondere hinsichtlich eines möglichst geringen thermischen Widerstands zwischen den Fluiden und den thermoelektrisch aktiven Materialien. Außerdem ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Spannungen im Verbindungsmaterial, oder den thermoelektrischen Modulen selbst nicht optimal gelöst. Des Weiteren ist die Integrierbarkeit der thermoelektrischen Module beispielsweise in einen Wärmeübertrager bisher nicht optimal gelöst.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe. Lösung. Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine thermoelektrische Vorrichtung bereitzustellen, die einen möglichst geringen thermischen Widerstand zwischen den Fluiden und den thermoelektrischen Elementen erzeugt, weiterhin möglichst unempfindlich gegenüber thermischen Spannungen ist und einfach in einen Wärme- Übertrager integrierbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine thermoelektrische Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung betrifft eine thermoelektrische Vorrichtung mit einem Flachrohr und zumindest einem ersten thermoelektrischen Modul, wobei das thermoelektrische Modul ein Gehäuse mit zumindest zwei gegenüberliegenden ersten Wandungen aufweist, wobei zwischen den ersten Wandungen des Gehäuses eine Mehrzahl thermoelektrischer Elemente angeordnet ist, wobei die thermoelektri- sehen Elemente gegenüberliegende Flächen aufweisen, die jeweils mit einer der ersten Wandungen des Gehäuses des thermoelektrischen Moduls in thermischen Kontakt stehen, wobei das Flachrohr zumindest zwei gegenüberliegende zweite Wandungen aufweist, wobei das thermoelektrische Modul im Inneren des Flachrohrs angeordnet ist, und mit einer seiner ersten Wandungen mit einer zweiten Wandung des Flachrohrs in thermischen Kontakt steht und das thermoelektrische Modul über Seitenwände mit einer zweiten Wandung verbunden ist, wobei ein Strömungskanal zwi- sehen dem Gehäuse des thermoelektrischen Moduls und den Seitenwandungen und der zweiten Wandung ausgebildet ist, der von einem ersten Fluid durchströmbar ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrifft eine thermoelektrische Vorrichtung mit einem Flachrohr und einem ersten thermoelektrischen Modul und einem zweiten thermoelektrischen Modul, wobei die thermoelektrischen Module jeweils ein Gehäuse mit zumindest zwei gegenüberliegenden ersten Wandungen aufweisen, wobei zwischen den ersten Wandungen des Gehäuses eine Mehrzahl thermoelektri- scher Elemente angeordnet ist, wobei die thermoelektrischen Elemente gegenüberliegende Flächen aufweisen, die jeweils mit einer der ersten Wandungen des Ge- häuses des thermoelektrischen Moduls in thermischen Kontakt stehen, wobei das Flachrohr zumindest zwei gegenüberliegende zweite Wandungen aufweist, wobei die thermoelektrischen Module im Inneren des Flachrohrs angeordnet sind, und mit einer ihrer ersten Wandungen mit jeweils einer zweiten Wandung des Flachrohrs in thermischen Kontakt stehen und die thermoelektrischen Module über Seitenwände mit- einander verbunden sind , wobei sie einen Strömungskanal zwischen den Gehäusen der thermoelektrischen Module und den Seitenwandungen ausbilden, der von einem ersten Fluid durchströmbar ist.
Durch das Zusammenfassen der thermoelektrischen Elemente in einem Gehäuse und die elektrische Verschaltung der Elemente untereinander zu einem thermoelektrischen Modul ist es besonders einfach eine Vielzahl von thermoelektrischen Elementen zusammen einzusetzen und diese einem Temperaturgefälle auszusetzen. Weiterhin bietet die Anordnung der thermoelektrischen Elemente innerhalb des Gehäuses einen zusätzlichen Schutz der thermoelektrischen Elemente gegen schädi- gende Einflüsse von außen, wie etwa Stoßeinwirkungen oder korrosive Medien.
Die Anordnung des thermoelektrischen Moduls oder der thermoelektrischen Module innerhalb des Flachrohres bietet zudem einen Schutz der thermoelektrischen Module selbst vor schädigenden äußeren Einflüssen. Insbesondere, wenn das erste Fluid innerhalb des Strömungskanals eine hohe Temperatur aufweist, kann dies zu einer erhöhten Belastung von Verbindungsstellen führen. Dadurch, dass die thermoelektrischen Module über die ersten, dem Strömungskanal abgewandten, Wandungen mit den zweiten Wandungen des Flachrohres in Kontakt stehen, ist ein relativ große Abstand zwischen dem heißen ersten Fluid und der Verbindungsstelle erreicht. Dies führt zu einer Entlastung der Verbindungsstellen zwischen den thermoelektrischen Modulen und dem Flachrohr.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine dem Strömungskanal zugewandte erste Wandung des Gehäuses eines thermoelektrischen Moduls eine Aussparung aufweist, wobei die Aussparung mittels eines Abdichtelementes fluiddicht verschlossen ist,
Eine solche Aussparung kann insbesondere zum Ausgleich von auftretenden thermischen Spannungen vorteilhaft sein. Diese thermischen Spannungen entstehen im Wesentlichen durch das Temperaturgefälle zwischen einem ersten Fluid innerhalb des Strömungskanals und einem zweiten Fluid, welches außerhalb der thermoelektrischen Vorrichtung strömt.
Auch ist es zweckmäßig, wenn eine dem Strömungskanal zugewandte erste Wandung des Gehäuses eines thermoelektrischen Moduls Strö mungswid erstand sei e- mente aufweist, die in den Strömungskanal hineinragen.
Durch die Anordnung von Strömungswiderstandelementen an einer der Grenzflächen des Strömungskanals, wird die, dem Fluid ausgesetzte Fläche der Grenzfläche vergrößert, was zu einem verbesserten Wärmeübergang führt,
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es zu bevorzugen, wenn die Seitenwandungen ein thermisches Entkopplungselement bilden.
Durch ein thermisches Entkopplungselement kann der Wärmeverlust nach außen hin reduziert werden. Ein Entkopplungselement kann hierbei im einfachsten Falle durch einen luftgefüllten Hohlraum realisiert werden. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die thermoelektrischen Elemente über Leitungsbrücken in Serie geschaltet sind, wobei die Leitungsbrücken zwischen den thermoelektrischen Elementen und den ersten Wandungen des Gehäuses angeordnet sind. Eine Serienschaltung der thermoelektrischen Elemente erhöht den Wirkungsgrad der thermoelektrischen Vorrichtung, da die gewonnene elektrische Energie, aus einer Addition der gewonnen elektrischen Energie an den einzelnen thermoelektrischen Elementen besteht, Die Anbindung der thermoelektrischen Elemente über Leitungsbrücken an die ersten Wandungen ist vorteilhaft, da die Leitungsbrücken als Zwischenmedium fungieren, die eventuell auftretende Spannungen teilweise aufnehmen können und so die empfindlichen thermoelektrischen Elemente entlasten. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die vom Strömungskanal abgewandte erste Wandung des Gehäuses und eine zweite Wandung des Flachrohrs getrennt voneinander ausgebildet sind und in thermischen Kontakt zueinander stehen oder die vom Strömungskanal abgewandte erste Wandung des Gehäuses und die zweite Wandung des Flachrohrs als eine Einheit ausgebildet sind.
Im Falle einer getrennten Ausführung ist ein thermischer Kontakt zwischen den Wandungen besonders vorteilhaft, da durch einen möglichst optimalen thermischen Kontakt der thermische Wirkungsgrad der thermoelektrischen Vorrichtung erhöht werden kann,
Bei einer Ausführung der ersten Wandung und der zweiten Wandung als Einheit ist die thermische Anbindung noch vorteilhafter, da der thermische Widerstand hierbei in der Regel geringer ist, als er es bei einer Anordnung zweier Wandungen die im thermischen Kontakt miteinander stehen ist. Auch ist es zu bevorzugen, wenn eine zweite Wandung des Flachrohrs eine Aussparung aufweist.
Über eine solche Aussparung in der zweiten Wandung kann das thermoelektrische Modul direkt von einem zweiten Fluid, welches das Flachrohr umströmt, überströmt werden. Der thermische Widerstand ist dadurch vorteilhaft reduziert, da der Wärmeübergang nicht durch eine zusätzliche Wandung stattfinden muss. Außerdem kann eine Aussparung auch zu einer Entlastung hinsichtlich thermischer Spannungen führen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Flachrohr einteilig ausgebildet ist.
Ein einteiliges Flachrohr ist mit den aktuell zur Verfügung stehenden Produktionsmitteln leicht und kostengünstig zu erzeugen. Weiterhin bietet ein eiteiliges Rohr den Vorteil, dass die Anzahl an Fügesteilen niedrig ist und so die Wahrscheinlichkeit einer Undichtigkeit an einer der Fügestellen geringer ist.
Außerdem ist es zweckmäßig, wenn das Flachrohr aus einer Mehrzahl im Wesentlichen plattenartiger Elemente in Stapelbauweise gebildet ist.
Eine mehrteilige Ausführung ist unter anderem hinsichtlich der Montage der im Flachrohr angeordneten Elemente vorteilhaft. Es können erst die im Flachrohr angeordneten Elemente montiert werden, bevor das Flachrohr fertiggestellt wird. Mit der Formulierung im Wesentlichen plattenartige Elemente sind Elemente gemeint, die eine im Verhältnis zur Gesamtausdehnung dominierende plattenartige Fläche aufweisen. Es ist durchaus vorsehbar, dass sich an diese plattenartige Flächen abgewinkelte Randbereiche anschließen, oder ein an die plattenartige Fläche angeschlossener Flanschbereich. Gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist es zu bevorzugen, wenn in Strömungsrichtung des Strömungskanals gesehen vor und/oder nach den thermo- elektrischen Modulen ein Diffusor angeordnet ist, der den Fluidstrom in den Strömungskanal einleitet und/oder hinausleitet.
Durch die Anordnung eines Diffusors vor und/oder nach den thermoelektrischen Modulen, kann das durch den Strömungskanal strömende erste Fluid vor dem Eintritt in den Strömungskanal konzentriert werden und nach dem Austritt aus dem Strömungskanal wieder aufgefächert werden. Der Diffusor bildet dafür Einlaufschrägen aus.
Durch den Diffusor können ebenfalls Druckverluste im Fluid vermindert werden, da durch den Diffusor ein kontinuierlicher absatzfreier Übergang vom Querschnitt des Flachrohres auf den Querschnitt des Strömungskanals gewährleistet ist.
Zusätzlich schafft der Diffusor noch eine thermisch Isolation der seitlichen Bereiche der thermoelektrischen Module gegenüber dem ersten Fluid. Eine optimale Wirkung des thermoelektrischen Moduls wird dann erreicht, wenn zwischen der ersten Wandung, welche dem Strömungskanal zugewandt ist und der ersten Wandung, welche dem Strömungskanal abgewandt ist eine möglichst große Temperaturdifferenz erreicht wird. Eine Exposition der seitlichen Bereiche des thermoelektrischen Moduls mit dem ersten Fluid kann zu einer Verringerung der maximal möglichen Tempera- turdifferenz führen, was den Wirkungsgrad der thermoelektrischen Vorrichtung herabsetzt.
Weiterhin verhindert ein Diffusor einen direkten Kontakt des ersten Fluids mit der Verbindungsstelle zwischen dem thermoelektrischen Modul und dem Flachrohr, was der Dauerhaltbarkeit der Verbindung zuträglich ist.
Die Aufgabe der Anordnung wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Anordnung eines oder mehrerer thermoelektrischen Vorrichtrungen in einem Wärmeübertrager, wobei der Strö- mungskanal von einem ersten Fluid durchströmt wird und das Flachrohr an seinen äußeren, vom Strömungskanal abgewandten, Grenzflächen von einem zweiten Fluid umströmt ist.
Die Anordnung der thermoelektrischen Vorrichtungen in einem Wärmeübertrager stellt eine besonders einfache Nutzungsweise dar. Die thermoelektrischen Vorrichtungen können ähnlich gewöhnlicher Rohre mit ihren Flachrohren in einen Rohrboden eines Wärmeübertragers aufgenommen werden. Dabei kann ein erstes Fluid durch Sammelkästen, welche mit den Rohrböden verbunden sind, in die Strömungskanäle der thermoelektrischen Vorrichtungen strömen. Die Außenflächen der ther- moelektrischen Vorrichtungen können dabei von einem zweiten Fluid umströmt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung beschrieben,
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug- nähme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen;
Fig.1 eine Explosionsdarstellung eines zweiteiligen Flachrohrs mit zwei dazwischen angeordneten thermoelektrischen Modulen, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Figur 1 gezeigten Elemente in montiertem Zustand, mit zwischen den thermoelektrischen Modulen angeordneten Seitenwänden,
Fig. 3 einen Diffusor, wie er in Strömungsrichtung gesehen vor und/oder nach den thermoelektrischen Modulen an der thermoelektrischen Vorrichtung angeordnet werden kann, in zwei perspektivischen Ansichten, Fig. 4 eine thermoelektrische Vorrichtung wie sie in Figur 2 gezeigt sind mit eingesetzten Diffusoren, wie sie in Figur 3 gezeigt sind,
Fig. 5 einen Schnitt durch die Mittelebene entlang des Strömungskanals in einer thermoelektrischen Vorrichtung wie in Figur 4 gezeigt,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, einer alternativen Ausführungsform einer thermoelektrischen Vorrichtung, mit thermoelektrischen Elementen, die mit Leitungsbrücken verbunden sind und auf einer Innenfläche eines zweiteiligen Flachrohrs angeordnet sind,
Fig. 7 eine Weiterbildung der in Figur 6 gezeigten thermoelektrischen Vorrichtung, mit einem Deckel, welcher mit dem unteren Teil des Flach roh rs das Gehäuse eines thermoelektrischen Moduls bildet,
Fig. 8 eine alternative Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung aus Figur 7, wobei der Deckel in seiner zur Mitte des Flachrohres gerichteten Wandung eine Aussparung aufweist,
Fig. 9 eine Fortbildung der Ausführungsform aus Figur 8, wobei die Aussparung mit einem Abdichtelement fluiddicht verschlossen ist,
Fig. 10 eine Fortbildung der thermoelektrischen Vorrichtung aus den Figuren 6 bis 9 mit dem oberen Teil des Flachrohres und Deckeln, die keine Aussparung zum Strömungskanal hin aufweisen,
Fig. 1 1 zeigt eine Fortbildung der thermoelektrischen Vorrichtung aus Figur 10, wobei innerhalb des Strömungskanals Strömungswiderstandelemente angeordnet sind, und Fig. 12 einen Schnitt durch die Mittelebene des Strömungskanals einer thermoelektrischen Vorrichtung, wie sie in Figur 1 1 gezeigt ist.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine Exptosionsdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung 1 , Diese thermoelektrische Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Flachrohr 8, welches aus zwei u-förmigen Flachrohrstücken 3 gebildet ist. Zwischen diesen u- förmigen Flachrohrstücken 3 sind zwei thermoelektrische Module 2 angeordnet. Die thermoelektrischen Module weisen im Wesentlichen zwei zueinander parallel liegende erste Wandungen 6, 7 auf. Die beiden Wandungen 7 der thermoelektrischen Module 2 sind hierbei einander zugewandt. Die jeweils anderen Wandungen 6 der thermoelektrischen Module 2 sind voneinander abgewandt zur Außenseite der thermoelektrischen Vorrichtung 1 .
Die beiden u-förmigen Flachrohrstücke 3 weisen jeweils eine Aussparung 5 auf, welche in der Wandung 4 des u-förmigen Flachrohrstücks 3 eingebracht ist. Im montierten Zustand stehen jeweils die Wandungen 6 des thermoelektrischen Moduls 2 mit der Wandung 4 des u-förmigen Flachrohrstücks 3 in thermisch leitender Verbindung. Zur Verbindung des thermoelektrischen Moduls 2 mit dem u-förmigen Flachrohrstück 3 können Verfahren, wie Schweißen, Kleben oder Löten angewendet werden.
Die Figur 2 zeigt die Elemente der Figur 1 nun in endmontiertem Zustand. Es ist zu erkennen, dass die beiden u-förmigen Flachrohrstücke 3 an ihren Schenkeln aufei- nander aufgesetzt sind. An der Stoßstelle zwischen dem oberen und dem unteren u- förmigen Flachrohrstück 3 werden die beiden Elemente miteinander verbunden. Die beiden Fiachrohrstücke 3 bilden zusammen das Flachrohr 8.
Im Inneren des Flachrohrs 8 sind die thermoelektrischen Module 2 mit ihren Wan- düngen 6 jeweils an den Wandungen 4, welche jeweils den Bodenbereich der u- förmigen Flachrohrstücke 3 bilden, angeordnet. Die beiden thermoelektrischen Mo- dule 2 sind hierbei seitlich durch Seitenwandungen 9 miteinander verbunden. Im Falle der Ausführungsform der Figur 2 sind die Seitenwandungen 9 durch u-förmig gebogene Elemente gebildet. Diese Seitenwandungen 9 beabstanden die beiden ther- moelektrischen Module 2 voneinander. Außerdem werden durch die Seitenwandungen 9 fluiddichte Verbindungen der beiden thermoelektrischen Module 2 erzeugt, wodurch der zwischen den thermoelektrischen Modulen 2 und den Seitenwandungen 9 entstehende Strömungskanal 10 entsteht.
Links und rechts von den thermoelektrischen Modulen 2 entstehen zwischen den thermoelektrischen Modulen 2 und den Innenflächen des Flachrohrs 8 Hohlräume. Diese Hohlräume bilden eine thermische Isolation nach außen hin, so dass die Wär- meabstrahlung zur Umgebung der thermoelektrische Vorrichtung 1 reduziert wird.
Insbesondere wenn das Fluid, welches durch den Strömungskanal 10 geleitet wird, ein Fluid hoher Temperatur ist» ist eine thermische Isolation nach außen hin wün- sehenswert, um einen möglichst geringen Temperaturverlust innerhalb der thermoelektrischen Vorrichtung 1 zu erhalten und so einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
Das Flachrohr 8 kann beispielsweise aus metallischen oder keramischen Materialien gebildet sein. In alternativen Ausführungsformen ist ebenso eine einteilige Ausführung des Flachrohrs realisierbar.
Die thermoelektrische Vorrichtung 1 der Figur 2 wird zur erfindungsgemäßen Nutzung mit einer Temperaturdifferenz beaufschlagt. Hierzu wird ein erstes Fluid durch den Strömungskanal 10 geleitet und ein zweites Fluid umströmt dabei die thermoelektrische Vorrichtung 1 und insbesondere die Wandung 4, welche die Aussparung 5 aufweist. Das zweite Fluid strömt somit direkt über die Wandung 6 des thermoelektrischen Moduls 2.
Das erste Fluid und das zweite Fluid haben dabei bevorzugt eine möglichst große Temperaturdifferenz. Vorteilhafterweise weist das Fluid, welches durch den Strö- mungskanal 10 strömt eine höhere Temperatur auf, als das zweite Fluid. Dies führt dazu, dass die Verbindungsstellen der thermoelektrischen Module 2 mit dem Flachrohr 8 nicht unmittelbar von dem heißen Fluid beaufschlagt werden, was der Dauerhaltbarkeit der Verbindungen zuträglich ist. Die Figur 3 zeigt zwei perspektivische Ansichten eines Diffusors 12, Dieser Diffusor 12 ist im gezeigten Beispiel ein tiefgezogenes Element. Der Diffusor 12 weist eine sich im Querschnitt verjüngende Form auf, welche dazu führt, dass ein durch den Diffusor 12 strömendes Fluid entweder konzentriert oder aufgefächert wird. Der Einsatz eines solchen Diffusors 12 ist insbesondere hilfreich, um Druckabfälle beim Einströmen eines Fluids in die thermoelektrische Vorrichtung 1 zu reduzieren. Hierbei ist insbesondere das Ziel, eine möglichst gleichmäßige und kontinuierliche Verbindung zwischen dem Querschnitt des Flach rohrs 8 und dem Querschnitt des Strömungskanals 10 zu erzeugen.
Zusätzlich kann durch den Diffusor 12 eine thermische Isolationswirkung erzielt werden, da das durch die thermoelektrische Vorrichtung 1 strömende Fluid nicht an die seitlichen Wandungen der thermoelektrischen Module 2 gelangen kann, da der Diffusor das Fluid direkt in den Strömungskanal 10 überführt. Durch den Einsatz eines Diffusors 12 entsteht ein Hohlraum zwischen dem Diffusor und den Stirnflächen der thermoelektrischen Module 2, die in Strömungsrichtung des Fluids liegen. Der Hohlraum hat dabei eine zusätzliche thermische Isolationswirkung.
Da die Effizienz der thermoelektrischen Module 2 insbesondere von der Temperatur- differenz, welche zwischen der Wandung 6 und Wandung 7 eines thermoelektrischen Moduls 2 herrscht, abhängt, ist es besonders vorteilhaft, wenn kein zusätzlicher Wärmeeintrag an den Seitenflächen des thermoelektrischen Moduls 2 auftritt.
Die Figur 4 zeigt die bereits in Figur 2 gezeigte thermoelektrische Vorrichtung 1 . Zu- sätzlich ist in der Figur 4 der Diffusor 12 in Strömungsrichtung vor den thermoelektrischen Modulen 2 in das Flachrohr 8 eingesetzt. Auf diese Weise wird das Fluid beim Einströmen in die thermoelektrische Vorrichtung 1 gezielt in den Strömungskanal 10 geleitet, In Figur 4 nicht gezeigt ist die Verwendung eines zweiten Diffusors 12 am Ausströmbereich des Strömungskanals. Auch dort kann der Einsatz aus den bereits genannten Gründen von Vorteil sein. Die Figur 5 zeigt einen Schnitt durch eine Mittelebene der thermoelektrischen Vorrichtung 1 . In Figur 5 ist der Hohlraum 13 zu erkennen, welcher sich zwischen dem Diffusor 12 und dem thermoelektrischen Modul 2 im Einströmbereich ergibt. Dieser Hohlraum 13 erzeugt eine thermische Isolation des thermoelektrischen Moduls 2 gegen die Temperatur des durch den Strömungskanal 10 strömenden Fluids.
Im Inneren der thermoelektrischen Module 2 sind thermoelektrische Elemente angeordnet, die über Leitungsbrücken miteinander elektrisch verschaltet sind und jeweils mit den einander gegenüberliegenden Wandungen 6 und 7 der thermoelektrischen Module 2 in thermischen Kontakt stehen. Diese thermoelektrische Elemente und ihre Leitungsbrücken sind in Figur 5 nicht gezeigt.
Die Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform einer thermoelektrischen Vorrichtung. Der Aufbau der thermoelektrischen Vorrichtung 1 ist in Figur 6 noch unvollständig gezeigt. In den nachfolgenden Figuren wird der Aufbau schrittweise vervollstän- digt und um alternative Ausführungsformen ergänzt.
Das Flach rohr 38 der im Folgenden gezeigten Ausführungsform wird ebenfalls durch zwei u-förmige Flach rohrstücke 24 gebildet, die aufeinander aufgesetzt werden und an der Stoßstelle ihrer Schenkel miteinander verbunden werden.
Das u-förmige Flachrohrstück 24 weist einen Bodenbereich 23 auf, der durch die Wandung 25 gebildet ist. Auf dieser Wandung 25 ist eine Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen 20 angeordnet. Diese sind mit Leitungsbrücken 21 miteinander elektrisch verschaltet. Die Anzahl der in Figur 8 gezeigten thermoelektrischen Elemente ist beispielhaft, Abweichungen der Anzahl nach oben und unten sind in alternativen Ausführungsformen ebenso vorsehbar,
Abweichend zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 ist das thermoelektri- sehe Modul 39 nun kein getrennt von dem Flachrohr 38 ausgeführtes Element. Das thermoelektrische Modul 39 ist vielmehr ein integraler Bestandteil des Flachrohres 38. Der genaue Aufbau der thermoelektrischen Module 39 wird in den nachfolgenden Figuren beschrieben. Seitlich rechts und links von der Anordnung der thermoelektrischen Elemente 20 ist jeweils eine Seitenwand 22 im inneren des u-förmigen Flachrohrsfücks 24 angeordnet. Die Seitenwände 22 sind an der Innenfläche der Schenkel des u-förmigen Flachrohrstücks 24 mit diesem verbunden und bilden im endmontierte Zustand die seitliche Begrenzung des Strömungskanals 40, Die Seitenwände 22 sind so geformt, dass sie in Strömungsrichtung vor und nach der Anordnung der thermoelektrischen Elemente 20 seitliche Einlaufschrägen 28a bilden.
In Figur 7 ist eine Fortbildung der thermoelektrischen Vorrichtung 1 der Figur 8 dargestellt. Zusätzlich zur Figur 8 ist nun ein Deckel 27 über die Anordnung der thermo- elektrischen Elemente 20 gelegt und mit dem u-förmigen Flachrohrstück 24 verbunden. Der Deckel 27 ist durch ein kastenförmiges in Richtung der Wandung 25 geöffnetes Element gebildet.
Der Deckel 27 weist an seinem der Wandung 25 zugewandtem Bereich einen umlau- fenden Flanschbereich 30 auf, welcher die Kontaktfläche mit der Wandung 25 bildet. Weiterhin weist der Deckel 27 einen konischen Querschnitt auf, der beginnend von der Wandung 25 zur Wandung 31 , welche den Boden des Deckels 27 und im späteren die obere, bzw. untere Begrenzung des Strömungskanals 40 bildet, verjüngt. Hierzu weist der Deckel 27 schräg angestellt Seitenwände auf.. Die schrägen Seiten- wände des Deckels 27, welche in Strömungsrichtung des Strömungskanals 40 liegen, bilden die obere, bzw. untere Einlaufschräge 28b aus. Zusammen mit den Ein- laufschrägen 28a der Seitenwände 22, bilden die Seitenwände des Deckels 27 einen Diffusor aus, der dem Diffusor 12 aus den Figuren 3 bis 5 ähnlich ist.
Im Inneren des Deckels 27 stehen die thermoelektrischen Elemente 20 bzw. die Leitungsbrücken 21 in thermischen Kontakt mit der Wandung 31 des Deckels 27 und der Wandung 25 des u-förmigen Flachrohrstücks 24. Die Wandung 31 weist elektrische Anschlussstellen 29 auf, worüber die thermoelektrischen Elemente 20 elektrisch kontaktiert werden können.
Das thermoelektrische Modul 39 wird somit durch die Wandung 25 des u-förmigen Flachrohrstücks, den Deckel 27 und die dazwischen angeordneten thermoelektrischen Elemente 20 und Leitungsbrücken 21 gebildet.
In Verbindung mit dem Deckel 27 bilden nun die Seitenwände 22 einen Hohlraum 26 zwischen dem aufgestellten Schenkel des u-förmigen Flachrohrstücks 24 auf der ei- nen Seite und der Seitenwand 22 sowie dem Deckel 27 auf der anderen Seite aus. Dieser Hohlraum 26 dient später im endmontierten Zustand zur thermischen Isolation des Strömungskanals nach außen hin. Und reduziert die Wärmeabstrahlungsverluste der thermoelektrischen Vorrichtung 1. Die Seitenwände 22 bilden weiterhin mit dem Deckel 27 Einlaufschrägen 28a, 28b, welche im Einströmbereich der thermoelektrischen Vorrichtung 1 den Fluidstrom in den Strömungskanal konzentrieren und im Ausströmbereich diesen wieder auffächern. Durch die Formung des Deckels 27 und der Seitenwandung 22 entsteht so ein Diffusor, welcher Druckverluste im Einström- und Ausströmbereich reduziert und zu- sätzlich eine thermische Isolation der Seitenflächen der thermoelektrischen Elemente 20 vom einströmenden Fluid bildet.
Die Figur 8 zeigt einen Aufbau analog der Figur 7. Abweichend zur Figur 7 weist nun die Wandung 31 des Deckels 27 zusätzlich eine Aussparung 32 auf. Die Aussparung 32 dient hier der Aufnahme von Kräften, welche aufgrund von thermischer Verspannungen in der Wandung 31 entstehen können. Dies dient insbesondere der Entlastung der thermoelektrischen Elemente 20, welche zwischen dem Deckel 27 und der Wandung 25 angeordnet sind und mit dem Deckel 27 und der Wandung 25 thermisch leitend in Kontakt stehen.
Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid, welches im späteren durch den Strömungskanal 40 strömt und dem Fluid, welches die thermoelektrische Vorrichtung 1 von außen umströmt, entstehen in der thermoelektrischen Vorrichtung thermische Spannungen. Insbesondere die thermoelektrischen Elemente 20 sowie ihre Leitungsbrücken 21 reagieren auf mechanische Belastungen besonders empfindlich. Daher ist es vorteilhaft, die thermoelektrischen Elemente 20 weitestgehend vor mechanischen Einwirkungen zu schützen.
Die Beschädigung der thermoelektrischen Vorrichtung 1 kann z.B. durch eine vorteil- hafte Größendimensionierung positiv beeinflusst werden. Je länger die, dem Fluid ausgesetzte Strecke der thermoelektrischen Vorrichtung 1 ist, desto stärker ist die gesamte Ausdehnung der thermoelektrischen Vorrichtung 1 . Um weiterhin die Ausdehnung zu minimieren ist es ratsam, insbesondere auf der heißen Seite der thermoelektrischen Moduls 2, 39 Materialien zu verwenden, welche einen niedrigen Aus- dehnungskoeffizienten aufweisen.
Neben der Beschränkung der Baudimensionen der thermoelektrischen Vorrichtung 1 und dem Verwenden entsprechender Materialien kann als dritte Möglichkeit auch das oben beschriebene Einbringen von Aussparungen bzw. Dehnfugen, also partieller Unterbrechung des Gehäuses der thermoelektrischen Module 2, 39 eingesetzt werden.
Die Figur 9 zeigt eine weitere Fortbildung der thermoelektrischen Vorrichtung, wie sie in Figur 8 gezeigt ist. Zusätzlich zur Aussparung 32 in der Wandung 31 des Deckels 27 ist auf die Wandung 31 ein Abdichtelement 33 aufgebracht, welches die thermo- elektrischen Elemente 20 vor dem Fluid, welches im späteren durch den Strömungskanal 40 strömen wird, schützen soll.
Das Abdichtelement 33 ist hierbei vorzugsweise aus einem dünnwandigen Material, damit es sowohl die Aussparung 32 fluiddicht verschließen kann als auch trotzdem eine genügend hohe Flexibilität beibehält, um auftretende thermische Spannungen abbauen zu können.
Das Abdichtelement 33 ist in der Figur 9 durch ein tiefgezogenes Blechteil dargestellt. In alternativen Ausführungsformen ist auch der Einsatz von beispielsweise dünnen Metallfolien vorsehbar. Das Abdichtelement kann ebenso auch auf der dem Strömungskanal 39 abgewandten Seite der Wandung 31 angebracht sein.
Die Figur 10 zeigt eine weitere Fortbildung der thermoelektrischen Vorrichtung 1. In der Figur 10 ist ein zweites u-förmiges Flachrohrstück 24 von oben auf den bereits aus den Figuren 7 bis 9 bekannten Aufbau aufgesetzt. Die u-förmigen Flachrohrstücke 24 sind an ihren Stoßstellen miteinander verbunden und bilden so das Flachrohr
38 aus.
Auch das obere u-förmige Flachrohrstück 24 weist im Inneren an seiner Wandung 25 eine Anordnung von thermoelektrischen Elementen 20 auf, welche über Leitungsbrücken 21 miteinander verschaltet sind. Auch am oberen u-förmigen Flachrohrstück 24 ist ein Deckel 27 aufgesetzt, welcher mit dem u-förmigen Flachrohrstück 24 zusammen das Gehäuse für die thermoelektrischen Elemente 20 bildet. Der Aufbau des oberen u-förmigen Flachrohrstücks 24 und des unteren u-förmigen Flachrohrstücks 24 entsprechen einander gänzlich.
Mit dem oberen u-förmigen Flachrohrstück 24 und dem unteren u-förmigen Flachrohrstück 24 bilden die Seitenwände 22 nun einen vollständigen Diffusor aus Einlaufschrägen 28a, 28b sowohl im Einströmbereich als auch im Ausströmbereich der thermoelektrischen Vorrichtung 1. Das Flach röhr 38 der thermoelektrischen Vorrichtung 1 der Figur 10 ist somit neben der äußeren Begrenzung der thermoelektrischen Vorrichtung 1 auch gleichzeitig ein Teil des Gehäuses der beiden thermoelektrischen Module 39, welche durch die Deckel 27 und die Wandungen 25 gebildet sind. Die Elemente Deckel 27, u-förmiges Flachrohrstück 24 sowie Seitenwandung 22 sind vornehmlich aus dem gleichen Material ausgeführt und können über Verfahren, wie Schweißen, Kleben oder Löten miteinander verbunden werden.
Zwischen der Wandung 31 des oberen Deckels 27 und der Wandung 31 des unteren Deckels 27 sowie den seitlichen Seitenwandungen 22 ist der Strömungskanal 40 gebildet.
Die Außenkonturen der thermoelektrischen Vorrichtung können dann von einem zweiten, in der Temperatur vom ersten Fluid abweichenden Medium umströmt wer- den. Auf diese Weise wird ein Temperaturgefälle zwischen den oberen und unteren Wandungen 31 des Strömungskanals 40 und den Außengrenzflächen der Wandung 25 der thermoelektrischen Vorrichtung 1 erzeugt.
Die Figur 1 1 zeigt eine weitere Fortbildung der bereits in Figur 10 gezeigten thermo- elektrischen Vorrichtung 1 . Zusätzlich sind nun in dem Strömungskanal 40 noch Strömungswiderstandselemente 34 eingebracht. Diese Strömungswiderstandselemente 34 bestehen in der in Figur 1 1 gezeigten Form aus Materialstreifen, aus welchen Zungen 35 ausgebogen sind. Die Randbereiche des Materialsteifens sind ebenfalls aufgestellt und ragen so in den Strömungskanal 40 hinein. Diese Material- streifen sind auf der dem Strömungskanal 40 zugewandten Fläche der Wandung 31 aufgebracht und ragen somit in den Strömungskanal 40 hinein. Abweichend zu den in Figur 1 1 gezeigten Strömungswiderstandselementen 34 können auch herkömmliche Rippenstrukturen Anwendung finden. Beim Einsatz einer alternativen Rippenstruktur ist darauf zu achten, einen möglichst geringen thermischen Widerstand zwischen dem Fluid innerhalb des Strömungska- nals 40 und den thermoelektrischen Elementen 20 unterhalb der Deckel 27 zu erzeugen.
Die Figur 12 zeigt einen Schnitt durch eine Mittelebene entlang des Strömungskanals 40 durch die bereits in Figur 1 1 gezeigte thermoelektrische Vorrichtung 1. In Figur 12 ist besonders gut der stapelartige Aufbau der thermoelektrischen Vorrichtung 1 zu erkennen. Auf der unteren Wandung 25 des unteren u-förmigen Flachrohrstücks 24 ist eine Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen 20, welche mit Leitungsbrücken 21 miteinander elektrisch verschaltet sind, angeordnet. Die thermoelektrischen Elemente stehen dadurch mit der Außenwandung 25 des u- förmigen Flachrohrstücks 24 in thermisch leitenden Kontakt. Die obere Begrenzung der thermoelektrischen Elemente ist durch den Deckel 27, bzw. über die Wandung 31 des Deckels 27 gebildet, welche über seinen umlaufenden Flanschbereich 30 mit der Wandung 25 des Bodenbereichs des u-förmigen Flach rohrstücks 24 verbunden ist.
Analog des unteren Teils ist der obere Bereich der thermoelektrischen Vorrichtung, welche in Figur 12 gezeigt ist, aufgebaut. Im Strömungskanal 40 der zwischen den Wandungen 31 und den Seitenwandungen 22 gebildet ist, sind Ström ungswider- Standselemente 34 angeordnet, wie sie bereits in Figur 1 1 gezeigt wurden.

Claims

Patentansprüche
1 . Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) mit einem Flachrohr (8, 38) und zumindest einem ersten thermoelektrischen Modul (2, 39), wobei das thermoelektrische Modul (2, 39) ein Gehäuse mit zumindest zwei gegenüberliegenden ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) aufweist, wobei zwischen den ersten Wandungen
(6, 7, 25, 31 ) des Gehäuses eine Mehrzahl thermoelektrischer Elemente (20) angeordnet ist, wobei die thermoelektrischen Elemente (20) gegenüberliegende Flächen aufweisen, die jeweils mit einer der ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) des Gehäuses des thermoelektrischen Moduls (2, 39) in thermischen Kon- takt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachrohr (8, 38) zumindest zwei gegenüberliegende zweite Wandungen (4, 5) aufweist, wobei das thermoelektrische Modul (2, 39) im Inneren des Flachrohrs (8, 38) angeordnet ist, und mit einer seiner ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) mit einer zweiten Wandung (4, 25) des Flachrohrs (8, 38) in thermischen Kontakt steht und das thermoelektrische Modul (2, 39) über Seitenwände (9, 22) mit einer zweiten
Wandung verbunden ist, wobei ein Strömungskanal (10, 40) zwischen dem Gehäuse des thermoelektrischen Moduls (2, 39) und den Seitenwandungen (9, 22) und der zweiten Wandung ausgebildet ist, der von einem ersten Fluid durchströmbar ist.
2. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) mit einem Flachrohr (8, 38) und einem ersten thermoelektrischen Modul (2, 39) und einem zweiten thermoelektrischen Modul (2, 39), wobei die thermoelektrischen Module (2, 39) jeweils ein Gehäuse mit zumindest zwei gegenüberliegenden ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) aufweisen, wobei zwischen den ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) des Gehäuses eine Mehrzahl thermoelektrischer Elemente (20) angeordnet ist, wobei die thermoelektrischen Elemente (20) gegenüberliegende Flächen aufweisen, die jeweils mit einer der ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) des Gehäuses des thermoelektrischen Moduls (2, 39) in thermischen Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachrohr (8, 38) zumindest zwei gegenüberliegende zweite Wandungen (4, 5) aufweist, wobei die thermoelektrischen Modu- le (2, 39) im Inneren des Flachrohrs (8, 38) angeordnet sind, und mit einer ihrer ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) mit jeweils einer zweiten Wandung (4, 25) des Flachrohrs (8, 38) in thermischen Kontakt stehen und die thermoelektri- schen Module (2, 39) über Seitenwände (9, 22) miteinander verbunden sind, wobei sie einen Strömungskanal (10, 40) zwischen den Gehäusen der ther- moelektrischen Module (2, 39) und den Seitenwandungen (9, 22) ausbilden, der von einem ersten Fluid durchströmbar ist.
3. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Strömungskanal (10, 40) zugewandte erste Wandung (7, 31 ) des Gehäuses eines thermoelektri- schen Moduls (2, 39) eine Aussparung (5, 32) aufweist, wobei die Aussparung (5, 32) mittels eines Abdichtelementes (33) fluiddicht verschlossen ist.
4. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Strömungskanal (10, 40) zugewandte erste Wandung (7, 31 ) des Gehäuses eines thermoelektrischen Moduls (2, 39) Strömungswiderstandselemente (34) aufweist, die in den Strömungskanal (10, 40) hineinragen.
5. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandungen (9, 22) ein thermisches Entkopplungselement bilden.
6. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Elemente (20) über Leitungsbrücken (21 ) in Serie geschaltet sind, wobei die Leitungsbrücken (21 ) zwischen den thermoelektrischen Elementen (20) und den ersten Wandungen (6, 7, 25, 31 ) des Gehäuses angeordnet sind.
7. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Strömungskanal (10, 40) abgewandte erste Wandung (6) des Gehäuses und eine zweite Wandung (4) des Flachrohrs (8) getrennt voneinander ausgebildet sind und in thermischen Kontakt zueinander stehen oder die vom Strömungskanai (10, 40) abgewandte erste Wandung (25) des Gehäuses und die zweite Wandung (25) des Flachrohrs (38) als eine Einheit ausgebildet sind.
8. Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, dass das eine zweite Wandung (4, 25) des Flachrohrs (8, 38) eine Aussparung (5, 32) aufweist,
9. Thermoelektrisches Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachrohr (8, 38) einteilig ausgebildet ist.
10. Thermoelektrisches Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachrohr (8, 38) aus einer Mehrzahl im Wesentlichen plattenartiger Elemente in Stapelbauweise gebildet ist.
1 1 . Thermoelektrische Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Strömungskanals {10, 40) gesehen vor und/oder nach den thermoelektrischen Modulen (2, 39) ein Diffusor (12) angeordnet ist, der den Fluidstrom in den Strömungskanal (10, 40) einleitet und/oder hinausleitet.
12. Anordnung eines oder mehrerer thermoelektrischen Vorrichtrungen (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (10, 40) von einem ersten Fluid durchströmt wird und das Flachrohr (8, 38) an seinen äußeren, vom Strömungskanal (10, 40) abgewandten, Wandungen (4, 25) von einem zweiten Fluid umströmt ist.
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