DE102008021697A1 - Device for generating electrical energy, particularly for heating device, has thermogenerator and mounting unit which is formed for thermogenerator at line - Google Patents

Device for generating electrical energy, particularly for heating device, has thermogenerator and mounting unit which is formed for thermogenerator at line Download PDF

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Abstract

The device has a thermogenerator (3) and a mounting unit (4) which is formed for the thermogenerator at a line. The line guides a medium with a temperature. Another line guides another medium with another temperature. The thermogenerator is arranged over the mounting unit relative to the lines such that it produces electrical energy under the impact of the temperature gradients between the lines. An independent claim is included for a heating device with thermogenerator for supplying generated energy to a controller of heating device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie nach Anspruch 1 sowie die Verwendung eines Thermogenerators nach Anspruch 12.The The invention relates to a device for generating electrical energy according to claim 1 and the use of a thermogenerator according to claim 12th

Es ist bekannt, dass ein thermoelektrisches Element bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Temperaturgefälle erzeugt. Wird ein derartiges thermoelektrisches Element umgekehrt einem Temperaturgefälle ausgesetzt, arbeitet es als Thermogenerator, d. h. es kann eine elektrische Spannung an ihm abgegriffen werden.It It is known that a thermoelectric element when applying a electrical voltage produces a temperature gradient. Will such a thermoelectric Inversely exposed to a temperature gradient element, it works as a thermogenerator, d. H. there can be an electrical voltage on it be tapped.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, einen Thermogenerator zur effizienten Gewinnung elektrischer Energie zu nutzen.The The problem underlying the invention is a thermogenerator to use for the efficient production of electrical energy.

Dieses Problem wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Verwendung eines Thermogenerators nach Anspruch 12 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This Problem is solved by the device having the features of the claim 1 and by the use of a thermogenerator according to claim 12 solved. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Danach wird eine Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie bereitgestellt, mit

  • – einem Thermogenerator; und
  • – einer Halterungseinrichtung für den Thermogenerator, die ausgebildet ist, an einer ersten Leitung, die ein Medium mit einer ersten Temperatur führt, und/oder einer zweiten Leitung, die ein Medium mit einer zweiten Temperatur führt, angeordnet zu werden, wobei
  • – der Thermogenerator über die Halterungseinrichtung relativ zu der ersten und der zweiten Leitung so angeordnet werden kann, dass er unter Einwirkung des Temperaturgradienten (z. B. eines Temperaturgefälles) zwischen der ersten und der zweiten Leitung elektrische Energie erzeugt.
Thereafter, an apparatus for generating electrical energy is provided with
  • A thermogenerator; and
  • A holder means for the thermogenerator, which is adapted to be arranged on a first conduit, which carries a medium having a first temperature, and / or a second conduit, which leads a medium having a second temperature, wherein
  • The thermal generator can be arranged via the holding device relative to the first and the second line such that it generates electrical energy between the first and the second line under the action of the temperature gradient (for example a temperature gradient).

Das Medium mit der ersten Temperatur und/oder das Medium mit der zweiten Temperatur kann in Form einer Flüssigkeit oder eines Gases ausgebildet sein. Die erste Leitung ist z. B. ein Zulauf zu einer Einrichtung und die zweite Leitung ein Ablauf, der von der Einrichtung wegführt. Bei dem Medium, das die zweite Temperatur aufweist, kann es sich z. B. um das Medium handeln, das ursprünglich die erste Temperatur besaß und das sich beim Durchlaufen der Einrichtung abgekühlt oder erwärmt hat. Die Medien können jedoch auch stofflich unterschiedlich sein.The Medium at the first temperature and / or the medium with the second Temperature can be in the form of a liquid or a gas can be formed. The first line is z. B. a Inlet to a device and the second line a drain, the away from the institution. The medium that has the second temperature may be z. B. act on the medium, originally the first temperature owned and that has cooled or warmed while passing through the device. The media can but also be materially different.

Insbesondere kann die erste Leitung ein Zulauf zu einer Heizvorrichtung sein, über den der Heizvorrichtung ein erwärmtes Arbeitsmittel (z. B. Wasser) zugeführt wird. Die zweite Leitung kann ein Ablauf sein, über den das abgekühlte Arbeitsmedium von der Heizvorrichtung weggeführt wird. Beispielsweise ist die Heizvorrichtung ein Heizkörper, der in einem Raum (z. B. einer Wohnung) oder einem Gebäude montiert ist.Especially For example, the first conduit may be an inlet to a heater via which the heater is a heated Working fluid (eg water) is supplied. The second line can be a drain over the cooled one Working medium is led away from the heater. For example the heater is a radiator, which is mounted in a room (eg an apartment) or a building is.

Die erste und die zweite Leitung können jedoch z. B. auch Zu- bzw. Ablauf einer Anlage (z. B. einer Produktionsanlage) sein, wobei der Anlage über den Zulauf z. B. ein Kühlmedium zu- und über den Ablauf etwa Abfallprodukte (z. B. Abwasser) von der Anlage weggeführt werden. Die erste und/oder die zweite Leitung ist beispielsweise rohrförmig ausgebildet.The first and the second line can however, for example B. also inflow or outflow of a plant (eg a production plant) be the plant over the inlet z. B. a cooling medium to and over the Process such as waste products (eg wastewater) are led away from the plant. The first and / or the second line is for example tubular.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste Temperatur höher als die zweite Temperatur und die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Koppelvorrichtung auf, über die die Kaltseite des Thermogenerators thermisch mit der zweiten Leitung gekoppelt werden kann. Ist umgekehrt die erste Temperatur niedriger als die zweite Temperatur, kann eine Koppelvorrichtung vorgesehen werden, über die die Kaltseite des Thermogenerators thermisch mit der ersten Leitung gekoppelt werden kann.In a development of the invention, the first temperature is higher than the second temperature and the device according to the invention has a coupling device up, over thermally the cold side of the thermal generator with the second Line can be coupled. Conversely, the first temperature lower than the second temperature, a coupling device be provided over thermally the cold side of the thermogenerator with the first Line can be coupled.

Die Koppelvorrichtung sorgt dafür, dass das zwischen erster und zweiter Leitung vorhandene Temperaturgefälle möglichst effizient durch den Thermogenerator genutzt wird.The Coupling device ensures that the existing between the first and second line temperature gradient as possible is efficiently used by the thermogenerator.

Beispielsweise kann die Koppelvorrichtung ein gut wärmeleitendes Teil (z. B. aus Metall) umfassen, das einerseits mit der „Kaltseite” des Thermogenerators, d. h. mit der Seite des Thermogenerators, die in montierten Zustand der ersten bzw. der zweiten Leitung abgewandt ist, thermisch verbunden ist und andererseits mit der ersten oder der zweiten Leitung gekoppelt werden kann, je nach dem, ob die erste oder die zweite Leitung das kältere Medium führt. Die der Kaltseite abgewandte Seite (die „Heißseite”) des Thermogenerators ist in montiertem Zustand der Vorrichtung umgekehrt der wärmeren zweiten bzw. ersten Leitung zugewandt und mit dieser thermisch gekoppelt. Zur Wärmeankopplung insbesondere der Heißseite des Thermogenerators an die erste bzw. zweite Leitung kann z. B. eine Heatpipe verwendet werden.For example the coupling device can be a good heat-conducting part (eg Metal), on the one hand with the "cold side" of the thermal generator, d. H. with the side of the thermogenerator in the assembled state the first and the second line is remote, thermally connected and on the other hand coupled to the first or the second line depending on whether the first or the second line is the colder Medium leads. The side facing away from the cold side (the "hot side") of the thermal generator is vice versa, the warmer second in the assembled state of the device or first line facing and thermally coupled with this. For heat coupling especially the hot side the thermogenerator to the first and second line can, for. B. a heat pipe can be used.

Insbesondere kann der Thermogenerator ein Peltierelement aufweisen, das zum Beispiel mikrotechnologisch (d. h. per Dünnschichttechnologie) hergestellt ist.Especially For example, the thermogenerator may comprise a Peltier element, for example Microtechnologically (that is, by thin-film technology) produced is.

In einer anderen Variante der Erfindung sind die Halterungseinrichtung und die Koppelvorrichtung vor ihrer Montage an die Heizeinrichtung relativ zueinander verschiebbar ausgebildet, so dass die Vorrichtung vor der Montage an unterschiedliche Abstände zwischen Arbeitsmittelzulauf und -ablauf angepasst werden kann.In Another variant of the invention, the support device and the coupling device prior to its assembly to the heater formed relative to each other displaceable, so that the device before mounting to different distances between working medium inlet and procedure can be adjusted.

Des Weiteren kann die Vorrichtung einen Sensor aufweisen, der zum Ermitteln der Temperatur des Mediums in der ersten und/oder des Mediums in der zweiten Leitung ausgebildet ist.Of Furthermore, the device may include a sensor for detecting the temperature of the medium in the first and / or medium in the second line is formed.

Die vom Thermogenerator unter Ausnutzung des zwischen erster und zweiter Leitung existierenden Temperaturgefälles erzeugte Energie kann zum Beispiel zur Versorgung eines Reglers einer Einrichtung, die mit der ersten und der zweiten Leitung verbunden ist, genutzt werden, z. B. eines Regelventils, wenn die Einrichtung eine Heizvorrichtung ist.The from the thermogenerator taking advantage of the between first and second Lead existing temperature gradient generated energy can for example, to power a regulator of a facility that connected to the first and the second line, are used z. B. a control valve, when the device is a heater is.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Thermogenerators zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Thermogenerator in Bezug zu einer ersten Leitung, die ein Medium mit einer ersten Temperatur führt, und einer zweiten Leitung, die ein Medium mit einer zweiten Temperatur führt, so angeordnet wird, dass das Temperaturgefälle zwischen der ersten und der zweiten Leitung auf ihn einwirkt.Of Furthermore, the invention relates to a use of a thermal generator for generating electrical energy, wherein the thermal generator in relation to a first line, which is a medium with a first temperature leads, and a second conduit carrying a medium at a second temperature, so is arranged that the temperature gradient between the first and the second line interacts with him.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die Figur zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference closer to the figure explained. The figure shows a perspective exploded view of a variant the device according to the invention.

Genauer ist in der Figur eine erste Leitung und eine zweite Leitung gezeigt, wobei die erste Leitung ein Heißwasserrohr 1, über das einer Heizung (nicht dargestellt) heißes Wasser zugeführt wird, und die zweite Leitung ein Kaltwasserrohr 2, über das nach Durchfließen der Heizung abgekühltes Wasser von der Heizung weggeführt wird, ist.More specifically, in the figure, a first pipe and a second pipe are shown, the first pipe being a hot water pipe 1 , via which a heater (not shown) hot water is supplied, and the second line a cold water pipe 2 , over which after flowing through the heater cooled water is led away from the heater is.

Ein Thermogenerator 3 ist mittels einer Halterungseinrichtung 4 an dem Heißwasserrohr 1 befestigt. Der Thermogenerator 3 weist zwei mikrotechnologisch erzeugte Peltierelemente 31 auf, die auf einem Träger 41 der Halterungseinrichtung 4 angeordnet sind. Die Peltierelemente 31 sind so angeordnet, dass ihre jeweilige Heißseite (die auch die Heißseite des Thermogenerators ist) dem Heißwasserrohr 1 zugewandt ist. Der Träger 41 weist insbesondere ein gut wärmeleitendes Material, zum Beispiel ein Metall wie Aluminium, auf, um eine gute Wärmeankopplung zum Heißwasserrohr 1 zu gewährleisten. Die Wärmeankopplung kann alternativ oder zusätzlich auch über eine Heatpipe erfolgen. Zur Montage des Thermogenerators 3 an dem Heißwasserrohr 1 wird der Träger 41 mit einem Gegenstück 42 der Halterungseinrichtung 4 verschraubt.A thermogenerator 3 is by means of a mounting device 4 on the hot water pipe 1 attached. The thermogenerator 3 has two microtechnologically generated Peltier elements 31 on that on a support 41 the mounting device 4 are arranged. The Peltier elements 31 are arranged so that their respective hot side (which is also the hot side of the thermal generator) the hot water pipe 1 is facing. The carrier 41 In particular, has a good heat conducting material, such as a metal such as aluminum, in order to a good thermal coupling to the hot water pipe 1 to ensure. The heat coupling can be done alternatively or additionally via a heat pipe. For mounting the thermogenerator 3 on the hot water pipe 1 becomes the carrier 41 with a counterpart 42 the mounting device 4 screwed.

Die Kaltseite der Peltierelemente 31 (die auch die Kaltseite des Thermogenerators 3 ist), d. h. die Seite der Peltierelemente 31, die dem Heißwasserrohr 1 abgewandt ist, ist über eine Koppelvorrichtung 5 thermisch mit dem Kaltwasserrohr 2 verbunden. Die Koppelvorrichtung 5 weist einen plattenförmigen, gut wärmeleitenden Abschnitt 51 auf, der über ein ebenfalls gut wärmeleitendes Zwischenstück 52 in Kontakt mit der Kaltseite der Peltierelemente 31 steht.The cold side of the Peltier elements 31 (which is also the cold side of the thermal generator 3 is), ie the side of the Peltier elements 31 that the hot water pipe 1 is facing away, is via a coupling device 5 thermally with the cold water pipe 2 connected. The coupling device 5 has a plate-shaped, good heat-conducting section 51 on, which also has a good heat-conducting intermediate piece 52 in contact with the cold side of the Peltier elements 31 stands.

Die Koppelvorrichtung 5 weist zudem ein Befestigungsteil 53 auf, das einstückig mit dem plattenförmigen Abschnitt 51 verbunden ist und über den die Koppeleinrichtung 5 an dem Kaltwasserrohr 2 befestigt werden kann. Hierzu wird das Teil 53 mit einem Gegenstück 54 verschraubt. Des Weiteren wird der plattenförmige Abschnitt 51 über das Zwischenstück 52 mit dem Träger 41 der Halterungseinrichtung 4 verschraubt.The coupling device 5 also has a fastening part 53 on, which is integral with the plate-shaped section 51 is connected and via the coupling device 5 on the cold water pipe 2 can be attached. This will be the part 53 with a counterpart 54 screwed. Furthermore, the plate-shaped section 51 over the intermediate piece 52 with the carrier 41 the mounting device 4 screwed.

In dem plattenförmigen Abschnitt 51 befinden sich Langlöcher 55, die ein Verschieben der Koppelvorrichtung 5 gegenüber der Halterungseinrichtung 4 vor der Montage der Halterungseinrichtung bzw. der Koppelvorrichtung an den Rohren 1, 2 ermöglichen. Da durch kann die Vorrichtung an den Abstand zwischen dem Heißwasser- und dem Kaltwasserrohr angepasst werden.In the plate-shaped section 51 there are long holes 55 , which is a shifting of the coupling device 5 opposite the mounting device 4 before mounting the mounting device or the coupling device on the pipes 1 . 2 enable. Because of the device can be adapted to the distance between the hot water and the cold water pipe.

Der Träger 41 kann zusätzlich mindestens einen Sensor (zum Beispiel in Form eines Thermoelementes) enthalten, der zum Ermitteln der Temperatur des Heißwasserrohres 1 bzw. des Kaltwasserrohres 2 dient.The carrier 41 may additionally contain at least one sensor (for example in the form of a thermocouple), which is used to determine the temperature of the hot water pipe 1 or the cold water pipe 2 serves.

Selbstverständlich kann auch nur ein einzelnes Peltierelement oder mehr als zwei (zum Beispiel in Reihe geschaltete) Peltierelemente vorgesehen sein.Of course you can also only a single Peltier element or more than two (for example in Series switched) Peltier elements be provided.

11
HeißwasserrohrHot water pipe
22
KaltwasserrohrCold water pipe
33
Thermogeneratorthermogenerator
44
Halterungseinrichtungsupport means
55
Koppelvorrichtungcoupling device
3131
PeltierelementPeltier element
4141
Trägercarrier
4242
Gegenstückcounterpart
5151
plattenförmiger Abschnittplate-shaped section
5252
Zwischenstückconnecting piece
5353
Abschnittsection
5454
Gegenstückcounterpart

Claims (12)

Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie, mit – mindestens einem Thermogenerator (3); und – einer Halterungseinrichtung (4) für den Thermogenerator (3), die ausgebildet ist, an einer ersten Leitung (1), die ein Medium mit einer ersten Temperatur führt, und/oder einer zweiten Leitung (2), die ein Medium mit einer zweiten Temperatur führt, angeordnet zu werden, wobei – der Thermogenerator (3) über die Halterungseinrichtung (4) relativ zu der ersten und der zweiten Leitung (1, 2) so angeordnet werden kann, dass er unter Einwirkung des Temperaturgradienten zwischen der ersten und der zweiten Leitung (1, 2) elektrische Energie erzeugt.Device for generating electrical energy, comprising - at least one thermal generator ( 3 ); and a holding device ( 4 ) for the thermogenerator ( 3 ), which is formed on a first line ( 1 ), which carries a medium with a first temperature, and / or a second line ( 2 ), which is a me with a second temperature to be arranged, wherein - the thermal generator ( 3 ) via the mounting device ( 4 ) relative to the first and second lines ( 1 . 2 ) can be arranged so that it is under the action of the temperature gradient between the first and the second line ( 1 . 2 ) generates electrical energy. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Temperatur höher ist als die zweite Temperatur und die Vorrichtung eine Koppelvorrichtung (5) aufweist, über die die Kaltseite des Thermogenerators (3) thermisch mit der ersten Leitung (1) gekoppelt werden kann, oder – die erste Temperatur niedriger ist als die zweite Temperatur und die Vorrichtung eine Koppelvorrichtung (5) aufweist, über die die Kaltseite des Thermogenerators (3) thermisch mit der zweiten Leitung (2) gekoppelt werden kann.Apparatus according to claim 1, characterized in that - the first temperature is higher than the second temperature and the device is a coupling device ( 5 ), over which the cold side of the thermal generator ( 3 ) thermally with the first line ( 1 ), or - the first temperature is lower than the second temperature and the device is a coupling device ( 5 ), over which the cold side of the thermal generator ( 3 ) thermally with the second line ( 2 ) can be coupled. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtung (4) und/oder die Koppelvorrichtung (5) eine Heatpipe zum thermischen Ankoppeln des Thermogenerators an die erste und/oder die zweite Leitung (1, 2) aufweist.Apparatus according to claim 2, characterized in that the mounting device ( 4 ) and / or the coupling device ( 5 ) a heat pipe for thermal coupling of the thermal generator to the first and / or the second line ( 1 . 2 ) having. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die erste Leitung (1) einer Heizvorrichtung ein Arbeitsmittel zugeführt und über die zweite Leitung (2) von der Heizvorrichtung weggeführt wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that via the first line ( 1 ) a heating means supplied to a working means and via the second line ( 2 ) is led away from the heater. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator (3) mindestens ein Peltierelement (31) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal generator ( 3 ) at least one Peltier element ( 31 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltierelement (31) mikrotechnologisch hergestellt ist.Device according to claim 5, characterized in that the Peltier element ( 31 ) is made microtechnologically. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator (3) über die Halterungseinrichtung (4) an der ersten oder an der zweiten Leitung (1, 2) befestigt werden kann.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal generator ( 3 ) via the mounting device ( 4 ) on the first or the second line ( 1 . 2 ) can be attached. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtung (4) und die Koppelvorrichtung (5) vor der Montage relativ zueinander verschiebbar sind, um die Vorrichtung vor ihrer Montage an den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Leitung (1, 2) anpassen zu können.Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the mounting device ( 4 ) and the coupling device ( 5 ) are displaceable relative to one another prior to assembly in order to mount the device prior to its assembly to the distance between the first and the second line ( 1 . 2 ) to adapt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor zum Ermitteln der Temperatur des Mediums in der ersten und/oder in der zweiten Leitung (1, 2).Device according to one of the preceding claims, characterized by at least one sensor for determining the temperature of the medium in the first and / or in the second line ( 1 . 2 ). Heizvorrichtung mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Heating device with a device after a of the preceding claims. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Thermogenerator (3) erzeugte Energie zur Versorgung eines Reglers der Heizvorrichtung genutzt wird.Heating device according to claim 10, characterized in that the from the thermal generator ( 3 ) is used to supply a regulator of the heater. Verwendung eines Thermogenerators zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Thermogenerator (3) in Bezug zu einer ersten Leitung (1), die ein Medium mit einer ersten Temperatur führt, und einer zweiten Leitung (2), die ein Medium mit einer zweiten Temperatur führt, so angeordnet wird, dass das Temperaturgefälle zwischen der ersten und der zweiten Leitung (1, 2) auf ihn einwirkt.Use of a thermogenerator for generating electrical energy, wherein the thermogenerator ( 3 ) in relation to a first line ( 1 ), which carries a medium with a first temperature, and a second line ( 2 ), which leads a medium at a second temperature, is arranged so that the temperature gradient between the first and the second line ( 1 . 2 ) interacts with him.
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