DE102010042603A1

DE102010042603A1 - Thermoelektrische Generatorvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung

Info

Publication number: DE102010042603A1
Application number: DE102010042603A
Authority: DE
Inventors: Christian Häfele
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-19
Also published as: DE202010018101U1

Abstract

Thermoelektrische Generatorvorrichtung, umfassend ein fluiddichtes erstes Gehäuse, mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse, welches in dem ersten Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse ein erster Mediumstrom geführt ist, ein fluiddichtes drittes Gehäuse, welches in dem mindestens einen zweiten Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem dritten Gehäuse ein zweiter Mediumstrom geführt ist, und mindestens ein thermoelektrisches Modul, welches zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse angeordnet ist und mit einer ersten Seite in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse steht und mit einer zweiten Seite in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Generatorvorrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermoelektrische Generatorvorrichtung bereitzustellen, welche auf konstruktiv einfache Weise aufgebaut ist und bei welcher im Betrieb die thermomechanischen Spannungen minimiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein fluiddichtes erstes Gehäuse vorgesehen ist, mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse vorgesehen ist, welches in dem ersten Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse ein erster Mediumstrom geführt ist, ein fluiddichtes drittes Gehäuse vorgesehen ist, welches in dem mindestens einen zweiten Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem dritten Gehäuse ein zweiter Mediumstrom geführt ist, und mindestens ein thermoelektrisches Modul vorgesehen ist, welches zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse angeordnet ist und mit einer ersten Seite in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse steht und mit einer zweiten Seite in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse steht.
Der zweite Mediumstrom ist beispielsweise ein Wärmestrom (Heißstrom), wobei in dem thermoelektrischen Modul Abwärme zur direkten Erzeugung von elektrischer Energie aufgrund des Seebeck-Effekts genutzt werden soll. Der erste Mediumstrom ist dann ein Kühlstrom mit beispielsweise Kühlwasser als Kühlmedium.
Das mindestens eine thermoelektrische Modul liegt zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse und ist zwischen diesen eingespannt, wobei jedoch keine direkte Verbindung bzw. dauerhafte Verbindung vorliegen muss. Es lässt sich ein flächiger Anpressdruck des thermoelektrischen Moduls sowohl an das zweite Gehäuse als auch an das dritte Gehäuse erreichen, wodurch ein guter thermischer Kontakt hergestellt wird. Die thermomechanischen Spannungen lassen sich dabei minimieren, da keine direkte Verbindung vorgesehen werden muss.
Der Anpressdruck wird beispielsweise mittels Überdrücken des ersten Mediumstroms und des zweiten Mediumstroms bereitgestellt. Auch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung von Heißmedium-führendem Gehäuse und Kaltmedium-führendem Gehäuse sorgt für einen Anpressdruck. Durch zusätzliche Maßnahmen wie beispielsweise Herstellung eines Unterdrucks in dem Raum zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse oder Presspassung lässt sich der Anpressdruck weiter erhöhen. Bei einer Presspassung hat beispielsweise das zweite Gehäuse Untermaß und der Verbund aus dem dritten Gehäuse und thermoelektrischen Modulen hat Übermaß.
Der erste Mediumstrom und der zweite Mediumstrom lassen sich auf einfache Weise ohne Kontakt miteinander führen, wobei der konstruktive Aufwand zur Verhinderung des Kontakts minimiert ist.
Ferner lässt sich auf einfache Weise eine Kühlung des mindestens einen zweiten Gehäuse durch Umspülen mit dem ersten Mediumstrom erreichen.
Insbesondere ist eine Seite aus der ersten Seite und der zweiten Seite eine Warmseite und die andere Seite ist eine Kaltseite. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass der erste Mediumstrom ein Wärmestrom ist und der zweite Mediumstrom ein Kühlstrom, oder der erste Mediumstrom ein Kühlstrom und der zweite Mediumstrom ein Strom mit Wärmeinhalt.
Günstig ist es, wenn eine Strömungsrichtung und insbesondere Haupt-Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms quer zu einer Strömungsrichtung und insbesondere Haupt-Strömungsrichtung des zweiten Mediumstroms orientiert ist. Dadurch lässt sich beispielsweise auf einfache Weise eine Umspülung des mindestens einen zweiten Gehäuses zur effektiven Kühlung erreichen. Weiterhin lassen sich beispielsweise Anschlüsse für den ersten Mediumstrom und den zweiten Mediumstrom an unterschiedlichen Seiten des ersten Gehäuses anordnen. Es sind keine aufwendigen Verteilungsstrukturen insbesondere für den ersten Mediumstrom notwendig. Beispielsweise lassen sich Anschlüsse an dem ersten Gehäuse durch den ersten Mediumstrom über einfache durchgehende Öffnungen bilden. Der Aufwand zur Trennung des ersten Mediumstroms und des zweiten Mediumstroms ist verringert.
Günstig ist es, wenn das dritte Gehäuse dem zweiten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. An den ebenen Wandungsbereich kann ein thermoelektrisches Modul mit einer ebenen zweiten Seite anliegen. Dadurch lässt sich ein gleichmäßiger, vollflächiger Anpressdruck erreichen. Dadurch lassen sich insbesondere thermomechanische Spannungen minimieren. Das thermoelektrische Modul lässt sich auf einfache Weise ausbilden.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn das zweite Gehäuse dem dritten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. An diesem ebenen Wandungsbereich kann dann das thermoelektrische Modul mit einer ebenen ersten Seite anliegen.
Insbesondere ist das mindestens eine thermoelektrische Modul an dem ebenen Wandungsbereich oder den ebenen Wandungsbereichen angelegt. Dadurch steht das thermoelektrische Modul in mechanischem Kontakt mit diesen ebenen Wandungsbereichen. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein thermoelektrisches Modul zwischen dem dritten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse einspannen mit einem vollflächigen Anpressdruck. Dies wiederum reduziert die thermomechanischen Spannungen. Weiterhin lässt sich dadurch auch das dritte Gehäuse zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen in dem zweiten Gehäuse einspannen.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn an gegenüberliegenden Seiten des dritten Gehäuses jeweils mindestens ein thermoelektrisches Modul positioniert ist. Es ist dann das dritte Gehäuse in dem zweiten Gehäuse zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen positioniert und insbesondere zwischen diesen eingespannt. Die gegenüberliegenden thermoelektrischen Module bilden dann Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses in dem zweiten Gehäuse.
Insbesondere ist ein Innenraum zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse vollständig fluiddicht abgeschlossen. Dadurch lässt sich beispielsweise bei der Herstellung der thermoelektrischen Generatorvorrichtung ein Unterdruck in diesem Innenraum herstellen. Durch diesen Unterdruck lässt sich das thermoelektrische Modul sowohl an das zweite Gehäuse als auch an das dritte Gehäuse anpressen. Es wird dadurch eine Verspannung erreicht, ohne dass besondere Verspannungselemente wie Verspannungsbügel oder dergleichen vorgesehen werden müssen. Weiterhin lässt sich ein gleichmäßiger vollflächiger Anpressdruck mit der Folge der Reduzierung von thermomechanischen Spannungen erreichen.
Insbesondere herrscht dann in einem Innenraum zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse ein Unterdruck gegenüber einem Innenraum des dritten Gehäuses und einem Innenraum zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse. Dadurch lässt sich ein vollflächiger Anpressdruck erreichen, ohne dass zusätzliche Verspannungselemente wie Bügel oder dergleichen vorgesehen werden müssen. Diese Anpressung erlaubt auch grundsätzlich eine gleitbare Verschieblichkeit eines thermoelektrischen Moduls zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse, da beispielsweise eine (dauerhafte) stoffschlüssige Verbindung oder formschlüssige Verbindung nicht vorgesehen werden muss und in gewissen Grenzen ein Ausweichen des thermoelektrischen Moduls in dem Innenraum ermöglicht ist. Auch dadurch werden thermomechanische Spannungen reduziert.
Das mindestens eine thermoelektrische Modul ist an einer Wärmeübertragungsvorrichtung angeordnet. Dadurch lässt sich eine Wärmeübertragung zur Bereitstellung eines Wärmestroms an dem thermoelektrischen Modul bereitstellen. Der Wärmestrom wiederum bewirkt eine teilweise Wandlung von thermischer Energie direkt in elektrische Energie.
Insbesondere ist das dritte Gehäuse ein Gehäuse der Wärmeübertragungsvorrichtung, wobei in dem dritten Gehäuse mindestens ein Kanal von dem zweiten Mediumstrom gebildet ist. In dem dritten Gehäuse ist der zweite Mediumstrom geführt, wobei entsprechend Wärme abgegeben wird zur thermoelektrischen Nutzung.
Insbesondere ist in dem dritten Gehäuse eine Mehrzahl von parallelen, fluiddicht getrennten Kanälen gebildet. Dadurch lässt sich eine große Wärmemenge übertragen, d. h. es lässt sich eine große Wärmestromdichte erreichen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine thermoelektrische Modul gleitbar zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse gelagert ist. Dadurch ist keine starre Verbindung vorgesehen und thermomechanische Spannungen werden reduziert.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform weist ein Innenraum zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse einen Bereich auf, welcher eine kleinere Höhe hat als das mindestens eine thermoelektrische Modul. Die Bereichsgrenzen stellen dann eine Sperrfläche für eine Beweglichkeit des mindestens einen thermoelektrischen Moduls in dem Innenraum bereit. Dadurch wird ein ”Herumwandern” des mindestens einen thermoelektrischen Moduls in dem Innenraum verhindert.
Günstig ist es, wenn in das dritte Gehäuse und/oder das zweite Gehäuse und/oder das erste Gehäuse mindestens ein Faltenbalg integriert ist. Wenn beispielsweise der zweite Mediumstrom ein Heißstrom ist, dann erfährt das dritte Gehäuse eine stärkere Wärmeausdehnung als das zweite Gehäuse. Durch die Integration mindestens eines Faltenbalgs lässt sich eine entsprechende Wärmeausdehnung des dritten Gehäuses kompensieren. Dadurch wird beispielsweise eine Verbindung des dritten Gehäuses mit dem ersten Gehäuse minimal beansprucht. Wenn der erste Mediumstrom ein Heißstrom ist, dann erfährt das zweite Gehäuse eine stärkere Wärmeausdehnung als das dritte Gehäuse. Durch die Integration mindestens eines Faltenbalgs lassen sich dadurch entsprechende Längendehnungen kompensieren. Da das erste Gehäuse auf einem ähnlichen Temperaturniveau wie das mindestens eine zweite Gehäuse liegt, kann auch eine Integration eines Faltenbalgs in das erste Gehäuse sinnvoll sein.
Fertigungstechnisch günstig ist es, wenn das mindestens eine zweite Gehäuse und/oder das dritte Gehäuse an mindestens einer Stirnwand des ersten Gehäuses fixiert ist. Dadurch ergibt sich eine einfache konstruktive Ausbildung; die thermoelektrische Generatorvorrichtung lässt sich auf einfache Weise herstellen.
Es ist dann besonders günstig, wenn das erste Gehäuse und das mindestens eine zweite Gehäuse und/oder das dritte Gehäuse eine gemeinsame Wand aufweisen. Dadurch lässt sich auch das Gewicht der thermoelektrischen Generatorvorrichtung minimieren. Die Anzahl von beispielsweise Lötschritten lässt sich minimieren. Die gemeinsame Wand ist beispielsweise ein eigenes Bauteil wie eine Stirnplatte.
Insbesondere ist die mindestens eine gemeinsame Wand eine Stirnwand. Die entsprechende gemeinsame Wand kann dazu genutzt werden, das zweite Gehäuse und/oder das dritte Gehäuse relativ zu dem ersten Gehäuse zu fixieren.
Insbesondere ist das zweite Gehäuse und/oder das dritte Gehäuse über die mindestens eine gemeinsame Wand an dem ersten Gehäuse gehalten. Dadurch ergibt sich bei einfacher Herstellbarkeit ein einfacher Aufbau.
Bei einer Ausführungsform ist das mindestens eine zweite Gehäuse und/oder das dritte Gehäuse an dem ersten Gehäuse über eine Lötverbindung gehalten. Dadurch lässt sich die Verbindung auf einfache Weise herstellen. Insbesondere lässt sich ein Innenraum zwischen dem dritten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse auf einfache Weise fluiddicht schließen.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Gehäuse und/oder das dritte Gehäuse an dem ersten Gehäuse über eine Steckverbindung gehalten ist. Zur Ausbildung der Steckverbindung weist beispielsweise das erste Gehäuse eine oder mehrere Nuten oder Ausnehmungen auf, in welchen ein oder mehrere Gegenelemente des zweiten Gehäuses bzw. dritten Gehäuses eingetaucht sind. Solch eine Steckverbindung kann beispielsweise während der Herstellung der thermoelektrischen Generatorvorrichtung vorteilhaft sein, um beispielsweise vor einem Lötvorgang eine relative Fixierung des zweiten Gehäuses an dem ersten Gehäuse bzw. des dritten Gehäuses an dem ersten Gehäuse zu erreichen. Insbesondere ist eine Wandung des zweiten Gehäuses bzw. des dritten Gehäuses an einer Stirnplatte des ersten Gehäuses über eine Steckverbindung gehalten.
Günstig ist es, wenn dem ersten Gehäuse mindestens ein Eingangsanschluss und mindestens ein Ausgangsanschluss für den ersten Mediumstrom zugeordnet sind. Dadurch lässt sich der erste Mediumstrom durch das erste Gehäuse durchführen und beispielsweise lässt sich das mindestens eine zweite Gehäuse in dem ersten Gehäuse mit dem ersten Mediumstrom umspülen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die entsprechenden Anschlüsse über einfache durchgehende Ausnehmungen gebildet sind.
Insbesondere sind dem dritten Gehäuse mindestens ein Eingangsanschluss und mindestens ein Ausgangsanschluss für den zweiten Mediumstrom zugeordnet. Dadurch lässt sich das dritte Gehäuse mit dem zweiten Mediumstrom durchströmen.
Es ist dann weiterhin vorteilhaft, wenn der mindestens eine Eingangsanschluss und der mindestens eine Ausgangsanschluss mit dem ersten Gehäuse verbunden sind und/oder an dem ersten Gehäuse angeordnet sind. Dadurch lässt sich der erste Mediumstrom durch das erste Gehäuse hindurch durch das dritte Gehäuse durchführen.
Es ist ferner günstig, wenn Anschlüsse für den ersten Mediumstrom und Anschlüsse für den zweiten Mediumstrom an quer zueinander liegenden Seiten des ersten Gehäuses angeordnet sind. Dadurch lässt sich der Aufwand für Verteilungsvorrichtungen minimieren. Ferner lassen sich der erste Mediumstrom und der zweite Mediumstrom auf einfache Weise so trennen, dass diese nicht in Kontakt miteinander kommen.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine zweite Gehäuse so im ersten Gehäuse angeordnet ist, dass es von dem ersten Mediumstrom umspülbar ist. Dadurch lässt sich eine effektive Kühlung erreichen. Ferner lässt sich ein Innenraum zwischen dem dritten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse optimal für thermoelektrische Module nutzen; es lassen sich gegenüberliegende Gehäuseseiten nutzen.
Insbesondere ist ein Mediumstrom aus dem ersten Mediumstrom und dem zweiten Mediumstrom ein Kühlstrom und der andere Mediumstrom ist ein Wärmestrom (Heißstrom). Dadurch lässt sich zwischen der zweiten Seite und der ersten Seite eines thermoelektrischen Moduls ein Wärmestrom realisieren, wobei direkt nutzbare elektrische Energie erzeugbar ist.
Günstig ist es, wenn zwischen dem mindestens einen thermoelektrischen Modul und dem zweiten Gehäuse und/oder dem dritten Gehäuse eine wärme leitende Folie und insbesondere Graphitfolie angeordnet ist. Die wärmeleitende Folie sorgt für einen guten Wärmekontakt zwischen dem entsprechenden thermoelektrischen Modul und dem zweiten Gehäuse bzw. dritten Gehäuse. Eine Graphitfolie verringert die Reibungsfläche, so dass das entsprechende thermoelektrische Modul (direkt oder über einen Träger) gut zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse gleiten kann und dadurch thermomechanische Spannungen minimiert werden.
Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass mindestens ein thermoelektrisches Modul und insbesondere eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen an einem Träger sitzen, an welchem elektrische Leitungen und/oder elektrische Anschlüsse angeordnet sind. Eine solche Kombination aus Träger und mindestens einem thermoelektrischen Modul mit integrierten elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Anschlüssen lässt sich als Ganzes auf einfache Weise handhaben, so dass die Herstellung vereinfacht ist. Darüber hinaus kann auch der Träger als Ganzes zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse gleiten.
Es ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn der Träger mindestens eine Fensteröffnung aufweist, an welcher das mindestens eine thermoelektrische Modul zum thermischen Kontakt mit dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse sitzt. Die Fensteröffnung ist insbesondere eine durchgehende Öffnung, durch welche das thermoelektrische Modul hindurchgetaucht sitzt. Dadurch das lässt sich das thermoelektrische Modul auf einfache Weise in einen Träger integrieren, wobei der thermische Kontakt mit dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse auf einfache Weise herstellbar ist. Der Träger selber ist vorteilhafterweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt.
Insbesondere ragt das mindestens eine thermoelektrische Modul jeweils mit einer dem zweiten Gehäuse zugewandten ersten Seite und mit einer dem dritten Gehäuse zugewandten zweiten Seite über den Träger hinaus. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine thermische Kontaktierung erreichen.
Bei einer Ausführungsform weist ein thermoelektrisches Modul ein erstes Teilmodul und ein zweites Teilmodul auf, welche durch eine erste Brücke elektrisch verbunden sind, und das zweite Teilmodul ist über eine zweite Brücke mit dem ersten Teilmodul eines benachbarten thermoelektrischen Moduls verbunden. Über die zweite Brücke wird eine Reihenschaltung von benachbarten thermoelektrischen Modulen hergestellt. Die erste Brücke und die zweite Brücke lassen sich dabei auch als thermische Kontaktelemente zur Kontaktierung des zweiten Gehäuses und des dritten Gehäuses verwenden.
Insbesondere sind die erste Brücke und die zweite Brücke als thermische Kontaktelemente für das zweite Gehäuse oder dritte Gehäuse ausgebildet. Dadurch lässt sich die Anzahl der Bauteile minimieren, da die für eine elektrische Kontaktierung sorgenden Brücken gleichzeitig thermische Kontaktelemente sind.
Insbesondere sind die erste Brücke und die zweite Brücke an unterschiedlichen Seiten bezogen auf einen Träger von thermoelektrischen Modulen angeordnet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine thermische Kontaktierung mit den zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse erreichen.
Vorteilhafterweise sitzen das erste Teilmodul und das zweite Teilmodul in beabstandeten Fensteröffnungen eines Trägers. Wenn der Träger aus einem elektrisch isolierenden Material ist, dann sind die Teilmodule elektrisch getrennt voneinander. Der elektrische Kontakt wird dann nur über die Brücken hergestellt, welche außerhalb des Trägers liegen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung bereitzustellen, welches insbesondere serientauglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem ersten Gehäuse ein zweites Gehäuse positioniert wird und in dem zweiten Gehäuse ein drittes Gehäuse positioniert wird, wobei das dritte Gehäuse Teil einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist, und an dem dritten Gehäuse mindestens ein thermoelektrisches Modul positioniert wird, wobei das mindestens eine thermoelektrische Modul in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse gebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung erläuterten Vorteile auf. Durch dieses Herstellungsverfahren, bei dem beispielsweise temporär das mindestens eine thermoelektrische Modul an dem dritten Gehäuse positioniert wird und das zweite Gehäuse übergeschoben wird, lässt sich das mindestens eine thermoelektrische Modul zwischen dem dritten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse verspannen, ohne dass eine feste Verbindung vorgesehen werden muss.
Günstig ist es, wenn thermoelektrische Module an gegenüberliegenden Seiten des dritten Gehäuses positioniert werden. Dadurch fungieren die thermoelektrischen Module als eine Art von Abstandshalter und das dritte Gehäuse lässt sich gewissermaßen zwischen den thermoelektrischen Modulen einspannen. Dadurch wiederum lässt sich eine vollflächige Anpresskraft auf die thermoelektrischen Module erzielen.
Insbesondere wird das zweite Gehäuse unter Vakuumbedingungen fluiddicht abgeschlossen. Ein entsprechender Innenraum des zweiten Gehäuses ist dadurch hermetisch gekapselt. Es lässt sich dadurch ein Unterdruck bereitstellen. Dieser Unterdruck wiederum bewirkt eine Verspannung des mindestens einen thermoelektrischen Moduls zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse. Es lässt sich dadurch eine vollflächige Anpresskraft erreichen unter Minimierung von thermomechanischen Spannungen. Weiterhin sorgt ein entsprechender Überdruck in den Mediumströmen für Erhöhung des Anpressdrucks.
Günstig ist es, wenn das zweite Gehäuse an dem ersten Gehäuse fixiert wird. Dadurch lässt sich die Anzahl der Bauelemente reduzieren und das Gewicht lässt sich reduzieren.
Vorteilhafterweise ist dann eine Wand des ersten Gehäuses eine Wand des zweiten Gehäuses.
Es ist ferner günstig, wenn eine Verbindung des ersten Gehäuses mit dem zweiten Gehäuse unter Vakuumbedingungen erfolgt. Dadurch lässt sich während der Herstellung der thermoelektrischen Generatorvorrichtung ein Unterdruck in einem Innenraum zwischen dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse herstellen.
Beispielsweise erfolgt die Verbindung des ersten Gehäuses mit dem zweiten Gehäuse über Löten und insbesondere Hartlöten.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung;
2 eine Schnittansicht der thermoelektrischen Generatorvorrichtung gemäß 1 längs der Linie 2-2;
3 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines thermoelektrischen Moduls;
4 eine schematische Darstellung eines Trägers mit daran angeordneten thermoelektrischen Modulen;
5 die gleiche Ansicht wie 4 ohne thermoelektrische Module;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägers mit daran angeordneten thermoelektrischen Modulen; und
7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 gemäß 6.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung, welche in den 1 und 2 schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst ein erstes Gehäuse 12. Das erste Gehäuse 12 ist ein äußeres Gehäuse. Es ist mittels eines Rohrs und beispielsweise eines Kastenrohrs gebildet. Es weist bei einer Ausführungsform eine Wandung 14 mit parallel zueinander orientierten gegenüberliegenden Wänden 16a, 16b und parallel zueinander orientierten gegenüberliegenden Wänden 18a, 18b auf. Die Wände 18a, 18b liegen quer und insbesondere senkrecht zu den Wänden 16a, 16b. Die Wand 18a ist mit den Wänden 16a und 16b verbunden. Die Wand 18b ist mit den Wänden 16a und 16b verbunden. Die Wandung 14 mit ihren Wänden 16a, 16b, 18a, 18b bildet einen umlaufenden Gehäuseteil des ersten Gehäuses 12.
An seinen Stirnseiten ist das erste Gehäuse 12 durch gegenüberliegende Stirnwände 20a, 20b (2) abgeschlossen. In dem ersten Gehäuse 12 ist eine Mehrzahl von zweiten Gehäusen 22 angeordnet, welche insbesondere als Kapselrohre ausgebildet sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei zweite Gehäuse 22 (Gehäuse 22a, Gehäuse 22b) in dem ersten Gehäuse 12 angeordnet. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass mehr als zwei zweite Gehäuse 22 in dem ersten Gehäuse 12 angeordnet sind oder nur ein einziges zweites Gehäuse 22 in dem ersten Gehäuse 12 angeordnet ist.
Das erste Gehäuse 12 ist – bis auf unten noch näher erwähnte Anschlüsse – fluiddicht geschlossen.
Ein zweites Gehäuse 22 umfasst jeweils eine Wandung 24. Die Wandung 24 ist umlaufend geschlossen ausgebildet. Die Wandung 24 ist mit einer Achse 26 parallel zu einer Längsrichtung 28 des ersten Gehäuses 12 orientiert. Die Längsrichtung 28 ist dabei insbesondere parallel zu den Wänden 16a, 16b, 18a, 18b der Wandung 14 und liegt quer und insbesondere senkrecht zu den Stirnwänden 20a, 20b.
Die Wandung 24 der jeweiligen zweiten Gehäuse 22 ist beabstandet zu der Wandung 14. Ferner sind Wandungen 24 unterschiedlicher zweiter Gehäuse 22a, 22b beabstandet zueinander. Dadurch ist in dem ersten Gehäuse 12 ein Innenraum 30 gebildet, welcher einen Teilbereich 32 zwischen dem jeweiligen zweiten Gehäuse 22 und der Wandung 14 aufweist und einen oder mehrere Teilbereiche 34 zwischen benachbarten zweiten Gehäusen 22a, 22b aufweist.
Das jeweilige zweite Gehäuse 22 ist fluiddicht geschlossen. Das zweite Gehäuse 22 weist dazu eine erste Stirnwand 36a und eine gegenüberliegende zweite Stirnwand 36b auf. Die erste Stirnwand 36a ist Teil der Stirnwand 20a des ersten Gehäuses 12. Die zweite Stirnwand 36b ist Teil der Stirnwand 20b des ersten Gehäuses 12. Zur Bildung des geschlossenen Gehäuses 22 ist die Wandung 24 an den Stirnwänden 20a, 20b des ersten Gehäuses 12 fixiert. Die entsprechende Verbindung ist fluiddicht und beispielsweise durch Löten bzw. Hartlöten hergestellt.
In dem jeweiligen zweiten Gehäuse ist eine Kombination 38 einer Wärmeübertragungsvorrichtung 40 und einer thermoelektrischen Einrichtung 42 angeordnet, wobei die thermoelektrische Einrichtung 42 eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 44 aufweist.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung 40 umfasst ein drittes Gehäuse 46, welches fluiddicht – bis auf untenstehend erläuterte Anschlüsse – ausgebildet ist. Das dritte Gehäuse 46 hat eine umlaufende Wandung 48, welche eine Achse aufweist, die mindestens näherungsweise koaxial zur Achse 26 ist. Das dritte Gehäuse 46 ist mit den Stirnwänden 20a, 20b des ersten Gehäuses 12 fluiddicht verbunden und beispielsweise über Hartlöten verbunden.
Das dritte Gehäuse 46 hat einen Innenraum 50, welcher in eine Mehrzahl von beabstandeten Kanälen 52 unterteilt ist, wobei alle oder eine Teilmenge der Kanäle 52 parallel zueinander ausgerichtet sind und insbesondere in der Längsrichtung 28 orientiert sind. Insbesondere sind benachbarte Kanäle 52a, 52b durch eine gemeinsame fluiddichte Wandung 54 voneinander getrennt.
Dem Innenraum 50 und den Kanälen 52 jedes dritten Gehäuses 46 sind ein oder mehrere Eingangsanschlüsse 56 zugeordnet, welche an der Stirnwand 20a des ersten Gehäuses 12 mindestens teilweise angeordnet bzw. ausgebildet sind. Ferner sind dem Innenraum 50 und den Kanälen 52 ein oder mehrere Ausgangsanschlüsse 58 zugeordnet, welche mindestens teilweise an der Stirnwand 20b des ersten Gehäuses 12 angeordnet oder ausgebildet sind.
Ein Strom eines Mediums (im Folgenden als zweiter Mediumstrom 60 bezeichnet) kann über den oder die Eingangsanschlüsse 56 in das jeweilige dritte Gehäuse 46 eingekoppelt werden und an dem oder den Ausgangsanschlüssen 58 ausgekoppelt werden. Der zweite Mediumstrom 60 durchströmt in einer Strömungsrichtung 62 das dritte Gehäuse 46 und damit die Wärmeübertragungsvorrichtung 40. Die Strömungsrichtung 62 liegt mindestens näherungsweise parallel zu der Längsrichtung 28.
Zwischen der Wandung 54 des dritten Gehäuses 46 und der Wandung 24 des jeweiligen zweiten Gehäuses 22 ist ein Innenraum 64 gebildet. Dieser Innenraum 64 ist vollständig fluiddicht gekapselt bezüglich des Innenraums 30 und des Innenraums 50. In dem Innenraum 30 strömt ein erster Mediumstrom 66. In dem Innenraum 50 strömt der zweite Mediumstrom 60. Weder der erste Mediumstrom 66 noch der zweite Mediumstrom 60 können in den Innenraum 64 gelangen.
Weiterhin sind die zweiten Gehäuse 22 so abgeschlossen, dass der erste Mediumstrom 66 nicht in den Innenraum 50 des dritten Gehäuses 46 gelangen kann. Weiterhin ist das dritte Gehäuse 46 so gegenüber dem zweiten Gehäuse 22 abgeschlossen, dass der zweite Mediumstrom 60 nicht in den Innenraum 30 gelangen kann.
Die Wandung 48 des dritten Gehäuses 46 weist einen ersten Wandungsbereich 68a und einen gegenüberliegenden zweiten Wandungsbereich 68b auf. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Wandungsbereiche 68a und 68b parallel zueinander ausgerichtet. Zwischen ihnen sind Kanäle 52 gebildet, welche die gleiche Höhe (eine Höhenrichtung ist die Abstandsrichtung zwischen dem ersten Wandungsbereich 68a und dem zweiten Wandungsbereich 68b) haben. Der erste Wandungsbereich 68a und der zweite Wandungsbereich 68b sind vorzugsweise mindestens näherungsweise parallel zu den Wänden 16a, 16b des ersten Gehäuses 12.
Bei einer Ausführungsform sind der erste Wandungsbereich 68a und der zweite Wandungsbereich 68b mindestens dem zweiten Gehäuse 22 zugewandt eben ausgebildet.
Das dritte Gehäuse 46 ist über Bogenbereiche 70a, 70b, welche einander gegenüberliegen und jeweils mit dem ersten Wandungsbereich 68a und dem zweiten Wandungsbereich 68b beispielsweise einstückig verbunden sind, geschlossen.
Die Wandung 24 des zweiten Gehäuses 22 weist einen ersten Wandungsbereich 72a und einen zweiten Wandungsbereich 72b auf. Der erste Wandungsbereich 72a ist dem ersten Wandungsbereich 68a benachbart und der zweite Wandungsbereich 72b ist dem zweiten Wandungsbereich 68b benachbart. Der erste Wandungsbereich 72a und der zweite Wandungsbereich 72b sind mindestens näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet. Sie sind vorzugsweise parallel zu den Wänden 16a, 16b und parallel zu den Wandungsbereichen 68a und 68b. Ein Abstand zwischen dem ersten Wandungsbereich 68a und dem ersten Wandungsbereich 72a sowie ein Abstand zwischen dem zweiten Wandungsbereich 68b und dem zweiten Wandungsbereich 72b ist konstant.
Bei einer Ausführungsform ist der erste Wandungsbereich 72a und ist der zweite Wandungsbereich 72b mindestens dem dritten Gehäuse 46 zugewandt eben ausgebildet.
Das zweite Gehäuse 22 ist durch Bogenbereiche 74a, 74b geschlossen, wobei die Bogenbereiche 74a und 74b jeweils mit dem ersten Wandungsbereich 72a und dem zweiten Wandungsbereich 72b verbunden und beispielsweise einstückig verbunden sind.
Die Bogenbereiche 70a und 74a sowie entsprechend 70b und 74b sind nicht parallel zueinander. Beispielsweise weist der Bogenbereich 70a eine größere Krümmung auf als der Bogenbereich 74a und entsprechend weist der Bogenbereich 70b eine größere Krümmung auf als der Bogenbereich 74b. Dadurch ist der Abstand zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 an den Bogenbereichen 70a, 74a sowie 70b, 74b kleiner als an den Wandungsbereichen 68a, 72a sowie 68b, 72b.
Zwischen dem ersten Wandungsbereich 68a des dritten Gehäuses 46 und dem ersten Wandungsbereich 72a des zweiten Gehäuses 22 sowie zwischen dem zweiten Wandungsbereich 68b des dritten Gehäuses 46 und dem zweiten Wandungsbereich 72b des zweiten Gehäuses 22 ist jeweils ein thermoelektrisches Modul 44 positioniert. Es kann dabei, wie in 2 gezeigt, in der Längsrichtung 28 an der Wärmeübertragungsvorrichtung 40 eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 44 angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform ist zwischen dem thermoelektrischen Modul 44 und dem dritten Gehäuse 46 sowie zwischen dem thermoelektrischen Modul 44 und dem zweiten Gehäuse 22 jeweils eine wärmeleitende Folie 75 und insbesondere Graphitfolie angeordnet.
Zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 liegen thermoelektrische Module 44a, 44b einander gegenüber, wobei das dritte Gehäuse 46 zwischen einem solchen Paar von thermoelektrischen Modulen 44a, 44b liegt. Solche thermoelektrischen Module 44a, 44b fungieren als Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses 46 in dem zweiten Gehäuse 22.
Die thermoelektrischen Module 44 sind in dem Innenraum 50 angeordnet. Sie stehen jeweils mit einer ersten Seite 76 in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 22 und mit einer zweiten Seite 78 in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse 46. Insbesondere liegen die jeweiligen thermoelektrischen Module mit der ersten Seite 76 an der Wandung 24 des zweiten Gehäuses 22 an und mit der zweiten Seite 78 an der Wandung 48 des dritten Gehäuses 46 an. Bei einer Ausführungsform liegt die wärmeleitende Folie 75 jeweils zwischen der ersten Seite 76 und der Wandung 24 bzw. der zweiten Seite 78 und der Wandung 48.
Die thermoelektrischen Module 44 sind zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 ”schwimmend” gelagert. Es ist eine relative Gleitbarkeit eines thermoelektrischen Moduls zu dem dritten Gehäuse 46 bzw. zu dem zweiten Gehäuse 22 in dem Innenraum 50 möglich. Eine Graphitfolie sorgt für eine reibungsmindernde Lagerung der thermoelektrischen Module 44 zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 und damit für eine leichte Gleitbarkeit.
Der Innenraum 50, welcher fluiddicht vollständig abgeschlossen ist, steht bei einer Ausführungsform unter Unterdruck im Vergleich zu dem Innenraum 30 und dem Innenraum 64, bezogen auf Luftdruck bzw. wenn dort der entsprechende Mediumstrom geführt ist.
Dies bewirkt, dass die Wandung 48 des dritten Gehäuses 46 gegen die zweite Seite 78 gedrückt wird und die Wandung 24 des zweiten Gehäuses 22 gegen die erste Seite 76 gedrückt wird. Dadurch wird eine gute mechanische Anlage erreicht, durch welche wiederum ein guter thermischer Kontakt hergestellt wird. Es ist dadurch aber kein starres Gebilde hergestellt, sondern ein thermoelektrisches Modul 44 kann in dem Innenraum 50 gleiten, um beispielsweise thermomechanische Spannungen abzubauen bzw. überhaupt deren Entstehung zu verhindern.
Bei einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Faltenbalge 80, 82 in das dritte Gehäuse 46 integriert. (Es können auch ein oder mehrere Faltenbalge in das zweite Gehäuse 22 und/oder das erste Gehäuse 12 integriert sein.) Die Faltenbalge 80, 82 sind insbesondere in die Wandung 48 integriert und ein integraler Bestandteil davon (2).
Ein Faltenbalg 80 dient zur Ermöglichung von Längenausdehnungen der Wandung 48 quer zur Längsrichtung 28. Ein Faltenbalg 82 dient zur Ermöglichung von Längenänderungen in der Längsrichtung 28. Die Faltenbalge 80, 82 sind dabei so ausgestaltet, dass thermisch bedingte Längenänderungen in der Wandung 48 ermöglicht sind, ohne dass Spannungen bzw. große Spannungen an der Stirnwand 20a, 20b auftreten; im Bereich der Faltenbalge 80, 82 kann eine Längenausdehnung kompensiert werden. Ein Faltenbalg 80, 82 ist insbesondere an einer längeren Gehäuseseite außerhalb einer Anlagefläche für ein thermoelektrisches Modul 44 angeordnet (vgl. 2).
Der Unterdruck in dem Innenraum 50 wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass das dritte Gehäuse 46 und das zweite Gehäuse 22 mit dem ersten Gehäuse 12 unter Vakuumbedingungen verbunden werden, beispielsweise durch Hartlöten. Der Verbindungsvorgang wird so durchgeführt, dass der Innenraum 50 zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 gekapselt wird. Dadurch bleibt der bei dem Verbindungsvorgang verwendete Unterdruck in dem Innenraum 50 bestehen.
An dem ersten Gehäuse 12 sind ein oder mehrere Eingangsanschlüsse 84 und ein oder mehrere Ausgangsanschlüsse 86 für den ersten Mediumstrom 66 angeordnet. Durch den Eingangsanschluss 84 kann entsprechend das erste Medium eingekoppelt werden und durch einen Ausgangsanschluss 86 abgeführt werden.
Ein Eingangsanschluss 84 ist dabei an der Wand 18a und ein Ausgangsanschluss 86 an der Wand 18b angeordnet. Die Eingangsanschlüsse 84 und Ausgangsanschlüsse 86 liegen quer zu den Eingangsanschlüssen 56 und Ausgangsanschlüssen 58. Der erste Mediumstrom 66 ist dabei in der Strömungsrichtung quer zur Strömungsrichtung des zweiten Mediumstroms 60 führbar.
Die zweiten Gehäuse 22 sind beabstandet zu der Wandung 14 im ersten Gehäuse 12 positioniert. Ein über den Eingangsanschluss 84 eingekoppelter erster Mediumstrom 66 und über den Ausgangsanschluss 86 ausgekoppelter erster Mediumstrom 66 kann dadurch die Gehäuse 22 umspülen.
Ein jeweiliges thermoelektrisches Modul 44, welches zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 angeordnet ist, weist eine Höhe H auf. Zwischen den jeweiligen ersten Wandungsbereichen 68a und 72a sowie den zweiten Wandungsbereichen 68b und 72b ist der Abstand zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 so groß wie die Höhe H. In den Bogenbereichen 70a, 70b, 74a, 74b ist der Abstand kleiner als H.
Ein thermoelektrisches Modul 44, welches in 3 schematisch gezeigt ist, umfasst ein erstes Gehäuseelement 88 und ein gegenüberliegendes zweites Gehäuseelement 90. An dem ersten Gehäuseelement 88 ist bei einem Ausführungsbeispiel die erste Seite 76 ausgebildet und an dem zweiten Gehäuseelement 90 die zweite Seite 78. Die Gehäuseelemente 88, 90 sind aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet.
Die erste Seite 76 und die zweite Seite 78 sind bei einer Ausführungsform eben ausgebildet, um eine optimierte Anlage an die ebenen Wandungsbereiche 72a, 72b, 68a, 68b zu ermöglichen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht eine Breite B eines thermoelektrischen Moduls 44 einer entsprechenden Breite der Wandungsbereiche 68a, 68b, 72a, 72b (d. h. der Breite dieser Wandungsbereiche bis zu den Bogenbereichen 70a, 70b, 74a, 74b).
Das erste Gehäuseelemente 88 und das zweite Gehäuseelement 90 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt bzw. einem Innenraum 92 zwischen dem ersten Gehäuseelement 88 und dem zweiten Gehäuseelement 90 zugewandt ist eine elektrische Isolierung angeordnet.
In dem Innenraum 92 sind beispielsweise alternierend n-Leiter 94 und p-Leiter 96 positioniert, wobei benachbarte n-Leiter 94 und p-Leiter 96 über eine elektrisch leitende Brücke (beispielsweise aus einem metallischen Material) miteinander verbunden sind.
Wenn beispielsweise die zweite Seite 78 eine Heißseite ist und die erste Seite 76 eine Kaltseite (siehe unten), dann entsteht ein Wärmestrom 100 an dem thermoelektrischen Element 44 zwischen dem zweiten Gehäuseelement 90 und dem ersten Gehäuseelement 88. Über den Seebeck-Effekt kann daraus ein nutzbarer elektrischer Strom generiert werden.
Über die thermoelektrischen Module 44 lässt sich beispielsweise die Abgasabwärme eines Verbrennungsmotors, bei dem das Abgas der zweite Mediumstrom 60 ist, nutzen; die Abwärme lässt sich direkt in nutzbare elektrische Energie wandeln.
Bei einer Ausführungsform ist ein und ist insbesondere eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 44 an einem Träger 102 angeordnet (4 und 5). Der Träger 102 ist insbesondere ein plattenförmiges Element mit einer Oberseite 104 und einer Unterseite 106. Die Oberseite 104 und die Unterseite 106 sind vorzugsweise parallel zueinander. Der Träger 102 ist insbesondere eine Platine aus elektrisch isolierendem Material.
An dem Träger 102 sind elektrische Leitungen und/oder elektrische Anschlüsse angeordnet (in den 4 und 5 nicht gezeigt). Der Träger 102 ist sowohl ein Träger für die thermoelektrischen Module 44 als auch für die elektrischen Leitungen bzw. Anschlüsse. Über den Träger 102 lässt sich auch auf einfache Weise eine elektrische Anordnung und insbesondere Reihenschaltung der thermoelektrischen Module 44 erreichen.
Der Träger 102 weist entsprechend der Anzahl der an ihm zu fixierenden thermoelektrischen Module 44 Fenster 108 auf. Ein Fenster 108 ist eine durchgehende Öffnung in dem Träger 102. Ein Fenster 108 ist von einem Rahmen 110 umgeben.
An dem Rahmen 110 ist ein entsprechendes thermoelektrisches Modul fixiert. Die erste Seite 76 des thermoelektrischen Moduls 44 ist durch das Fenster 108 durchgetaucht und ragt über die Oberseite 104 hinaus. Die zweite Seite 78 des thermoelektrischen Moduls 44 ist durch das Fenster 108 durchgetaucht und ragt über die Unterseite 106 hinaus.
Der Träger 102 mit den daran angeordneten thermoelektrischen Modulen 44 bildet eine Einheit 112, welche als Ganzes handhabbar ist. Diese Einheit 112 enthält bereits die elektrische Beschaltung und insbesondere Reihenschaltung der thermoelektrischen Module einschließlich elektrischer Leitungen und gegebenenfalls von Anschlüssen. Diese Einheit 112 ist als Ganzes handhabbar.
Die Einheit 112 ist zwischen dem zweiten Gehäuse 22 und dem dritten Gehäuse 46 angeordnet. Im Betrieb der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 ist insbesondere eine solche Einheit 112 als Ganzes zwischen dem zweiten Gehäuse 22 und dem dritten Gehäuse 46 eingeklemmt und als Ganzes zwischen diesen gleitbar.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (6 und 7) ist ein Träger 114 aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen. Dieser Träger 114 ist insbesondere eine Platine. Er weist Spalten 116 und Zeilen 118 an Fensteröffnungen 120 auf. Ein thermoelektrisches Modul 44 umfasst ein erstes Teilmodul 122 und ein zweites Teilmodul 124. Das erste Teilmodul 122 ist beispielsweise ein n-Leiter (oder p-Leiter) und das zweite Teilmodul 124 ist ein p-Leiter (bzw. n-Leiter, wenn das erste Teilmodul 122 ein p-Leiter ist). Das erste Teilmodul 122 und das zweite Teilmodul 124, welche beispielsweise quaderförmig ausgestaltet sind, sitzen in getrennten, benachbarten Fensteröffnungen 120.
Das erste Teilmodul 122 und das zweite Teilmodul 124 sind elektrisch über eine erste Brücke 126 verbunden. Die erste Brücke 126 ist aus einem elektrisch leitenden Material und insbesondere aus eine metallischen Material hergestellt. Sie liegt oberhalb einer Oberseite 128 des Trägers 114 beabstandet zu dieser. Sie hat beispielsweise die Form eines flachen Quaders und ist auf Stirnseiten 130 jeweils des ersten Teilmoduls 122 und des zweiten Teilmoduls 124 aufgelegt fixiert.
Benachbarte thermoelektrische Module 44 sind über eine zweite Brücke 132, welche grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie die erste Brücke 126, elektrisch miteinander verbunden und damit in Reihe geschaltet. Die zweite Brücke 132 verbindet das zweite Teilmodul 124 eines bestimmten thermoelektrischen Moduls mit dem ersten Teilmodul 122 eines benachbarten thermoelektrischen Moduls.
Die zweiten Brücken 132 sind auf einer anderen Seite bezogen auf den Träger 114 angeordnet als die ersten Brücken 126. Sie sind beabstandet zu einer Unterseite 134 des Trägers 114.
Es sind mehrere Reihen 118 von so hintereinander geschalteten thermoelektrischen Modulen 44 vorgesehen.
Über eine entsprechende Brücke 136, welche dem ersten thermoelektrischen Modul der ersten Spalte 116 und ersten Zeile 118 zugeordnet ist, ist ein externer Anschluss möglich.
Am Ende einer Spalte 116 ist eine zweite Brücke 138 vorgesehen, welche quer zu den anderen zweiten Brücken 132 einer Zeile 118 orientiert ist. Durch diese zweite Brücke 138 wird eine Zeile 118 in Reihe geschaltet mit einer benachbarten Zeile.
Die Brücken 126 und 132 bilden dabei thermische Kontaktelemente, über welche die thermoelektrischen Module 44 mit ihren Teilmodulen 122, 124 thermisch mit dem zweiten Gehäuse 22 bzw. dem dritten Gehäuse 46 verbunden sind.
Ansonsten funktioniert eine Einheit 140 aus dem Träger 102, den Teilmodulen 122, 124 und den Brücken 126, 136 wie oben beschrieben.
Die erfindungsgemäße thermoelektrische Generatorvorrichtung 10 wird wie folgt hergestellt:
An dem dritten Gehäuse 46 der Wärmeübertragungsvorrichtung 40 werden thermoelektrische Module 44 positioniert. Die Positionierung ist dabei grundsätzlich lose; es muss keine dauerhafte bzw. hochbeanspruchte Stoffschlussverbindung oder Formschlussverbindung vorgesehen werden.
Die Wandung 24 des zweiten Gehäuses 22 wird über die Kombination aus Wärmeübertragungsvorrichtung 40 und thermoelektrischer Einrichtung 42 übergeschoben. Die thermoelektrischen Module 44 werden dadurch zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 positioniert.
Diese Kombination wiederum wird an den Stirnwänden 20a, 20b fixiert. Die Fixierung erfolgt dabei insbesondere unter Vakuumbedingungen beispielsweise durch Löten und insbesondere Hartlöten. Bei der Verbindung werden die zu verbindenden Bauteile mit Lotpaste versehen, zusammengesteckt (wobei beispielsweise entsprechende Ausnehmungen in der Form von Löchern oder Nuten vorhanden sein können) und es erfolgt dann die Verlötung in einem Ofen unter Vakuumbedingungen. Dadurch wird der Innenraum 50 zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 fluiddicht gekapselt, wobei dann ein Unterdruck in dem Innenraum 50 aufgrund der Vakuumbedingungen bei der Verbindung mit dem ersten Gehäuse 12 hergestellt wird. Es kann dabei eine Steckverbindbarkeit zwischen dem ersten Gehäuse 12 und dem zweiten Gehäuse 22 vorgesehen sein; beispielsweise hat das erste Gehäuse 12 eine an die Wandung 24 angepasste Nut, in welche diese einsteckbar ist.
Es werden dabei insbesondere mehrere Kombinationen aus zweitem Gehäuse 22 und Wärmeübertragungsvorrichtung 40 mit thermoelektrischer Einrichtung 42 an dem ersten Gehäuse 12 fixiert.
Die erfindungsgemäße thermoelektrische Generatorvorrichtung 10 funktioniert wie folgt:
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Mediumstrom 60 ein Heißstrom und der erste Mediumstrom 66 ist ein Kühlstrom.
Beispielsweise ist der zweite Mediumstrom 60 ein Abgasstrom eines Verbrennungsmotors.
Der zweite Mediumstrom 60 wird durch die Wärmeübertragungsvorrichtung 40 durchgeführt. Die direkt in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse 46 der Wärmeübertragungsvorrichtung 40 stehenden zweiten Seiten 78 der thermoelektrischen Module 44 werden aufgeheizt.
In dem ersten Gehäuse 12 wird der erste Mediumstrom 66 geführt, welcher ein Kühlstrom ist. Eine entsprechende Strömungsrichtung liegt dabei quer und insbesondere senkrecht zu der Strömungsrichtung 62 des zweiten Mediumstroms 60. Die zweiten Gehäuse 22 werden in dem ersten Gehäuse 12 von dem ersten Mediumstrom 66 umspült. Die erste Seite 76 der thermoelektrischen Module 44 steht in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 22. Dadurch ist die erste Seite 76 eine Kaltseite und es kann sich der Wärmestrom 100 zwischen der zweiten Seite 78 und der ersten Seite 76 jedes thermoelektrischen Moduls 44 ausbilden. Dadurch lässt sich Wärmeenergie direkt in nutzbare elektrische Energie umwandeln.
Aufgrund des Unterdrucks in dem Innenraum 50 gegenüber den Innenräumen 30 und 64 werden die thermoelektrischen Module 44 an das dritte Gehäuse 46 und das zweite Gehäuse 22 gepresst. Dadurch ist ein flächiger mechanischer Kontakt und damit sehr guter thermischer Kontakt sichergestellt. Es herrscht eine gleichmäßige Anpressdruckverteilung über die Fläche der ersten Seite 76 und der zweiten Seite 78 vor.
Ein Anpressdruck zum Anpressen der thermoelektrischen Module 44 an das dritte Gehäuse 46 und das zweite Gehäuse 22 kann bereits durch entsprechenden Überdruck des ersten Mediumstroms 66 und des zweiten Mediumstroms 60 bereitgestellt werden (mit oder ohne Vakuumdruck im Innenraum 50). Auch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung von Heißmedium-führendem Gehäuse, wie beispielsweise dem dritten Gehäuse 46, und dem Kaltmedium-führenden Gehäuse, wie beispielsweise dem zweiten Gehäuse 22, kann einen Anpressdruck bereitstellen.
Es ist auch möglich, dass eine Presspassung zwischen dem zweiten Gehäuse 22 und dem dritten Gehäuse 46 vorgesehen ist. Beispielsweise hat das zweite Gehäuse 22 Untermaß und der Verbindung aus drittem Gehäuse 46 und den thermoelektrischen Modulen 44 hat Übermaß.
Die oben genannten Maßnahmen zur Erzeugung des Anpressdrucks können einzeln vorgesehen sein oder es können mehrere oder alle Maßnahmen kombiniert werden.
Durch die Gleitbarkeit der thermoelektrischen Module 44 in dem Innenraum 50 können sich Spannungen abbauen bzw. deren Entstehen wird weitgehend verhindert.
Der erste Mediumstrom 66 und der zweite Mediumstrom 60 kommen nicht in Kontakt miteinander. Wenn die entsprechenden Anschlüsse 56, 58 und 84, 86 an unterschiedlichen Seiten des ersten Gehäuses 12 angeordnet sind, dann lässt sich die entsprechende Trennung auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise durchführen.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau lässt sich eine thermoelektrische Generatorvorrichtung 10 mit geringer Komplexität realisieren. Es müssen keine Verspannungselemente wie Bügel oder dergleichen vorgesehen werden. Durch die gegenüberliegende Anordnung von thermoelektrischen Modulen 44 zwischen dem dritten Gehäuse 46 und dem zweiten Gehäuse 22 sowie durch den Unterdruck in dem Innenraum 50 erhält man einen gleichmäßigen Anpressdruck.
Die Anschlüsse 84, 86 lassen sich auf einfache Weise ausbilden. Beispielsweise sind diese als einfache durchgehende Ausnehmungen in dem ersten Gehäuse 12 ausgebildet.
Bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 sind die thermomechanischen Spannungen im Betrieb reduziert. Die thermoelektrischen Module 44 und die Gehäuse 46, 22 sind miteinander verspannt, wobei sie aber zumindest außerhalb der Stirnwände 20a, 20b nicht miteinander verbunden sind.
Durch eine Minimierung der thermomechanischen Spannungen lässt sich die Standzeit der entsprechenden thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 erhöhen.
Durch das Vorsehen eines oder mehrerer Faltenbalge 88, 82 können thermomechanische Spannungen aufgenommen werden, die beispielsweise dadurch entstehen, dass das dritte Gehäuse 46 aufgrund eines Heißstroms 60 eine stärkere Ausdehnung erfährt als das zweite Gehäuse 22.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der erste Mediumstrom 66 ein Heißstrom ist und der zweite Mediumstrom 60 ein Kühlstrom.
Die thermoelektrische Generatorvorrichtung 10 lässt sich überall dort verwenden, wo ein Mediumstrom mit Wärmeinhalt (Heißstrom) zur Verfügung steht. Dadurch lässt sich insbesondere Abwärme nutzen. Beispielsweise lässt sich die Abwärme in Kraftwerken nutzen, um zusätzlich elektrisch Energie zu gewinnen. Bei automobiltechnischen Anwendungen lässt sich im Abgas gespeicherte Wärmeenergie verwenden, um elektrische Energie bereitzustellen.
Grundsätzlich ist das Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generatorvorrichtung 10 großserientauglich.
Bezugszeichenliste

10: thermoelektrische Generatorvorrichtung
12: erstes Gehäuse
14: Wandung
16a, b: Wand
18a, b: Wand
20a, b: Stirnwand
22: zweites Gehäuse
22a, b: zweites Gehäuse
24: Wandung
26: Achse
28: Längsrichtung
30: Innenraum
32: Teilbereich
34: Teilbereich
36a: erste Stirnwand
36b: zweite Stirnwand
38: Kombination
40: Wärmeübertragungsvorrichtung
42: thermoelektrische Einrichtung
44: thermoelektrisches Modul
44a, b: thermoelektrisches Modul
46: drittes Gehäuse
48: Wandung
50: Innenraum
52: Kanal
52a, b: Kanal
54: Wandung
56: Eingangsanschluss
58: Ausgangsanschluss
60: zweiter Mediumstrom
62: Strömungsrichtung
64: Innenraum
66: erster Mediumstrom
68a: erster Wandungsbereich
68b: zweiter Wandungsbereich
70a, b: Bogenbereich
72a: erster Wandungsbereich
72b: zweiter Wandungsbereich
74a, b: Bogenbereich
75: wärmeleitende Folie
76: erste Seite
78: zweite Seite
80: Faltenbalg
82: Faltenbalg
84: Eingangsanschluss
86: Ausgangsanschluss
88: erstes Gehäuseelement
90: zweites Gehäuseelement
92: Innenraum
94: n-Leiter
96: p-Leiter
98: Brücke
100: Wärmestrom
102: Träger
104: Oberseite
106: Unterseite
108: Fenster
110: Rahmen
112: Einheit
114: Träger
116: Spalte
118: Zeile
120: Fensteröffnung
122: erstes Teilmodul
124: zweites Teilmodul
126: erste Brücke
128: Oberseite
130: Stirnseite
132: zweite Brücke
134: Unterseite
136: Brücke
138: zweite Brücke
140: Einheit

Claims

Thermoelektrische Generatorvorrichtung, umfassend ein fluiddichtes erstes Gehäuse (12), mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse (22), welches in dem ersten Gehäuse (12) angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten Gehäuse (12) und dem mindestens einen zweiten Gehäuse (22) ein erster Mediumstrom (66) geführt ist, ein fluiddichtes drittes Gehäuse (46), welches in dem mindestens einen zweiten Gehäuse (22) angeordnet ist, wobei in dem dritten Gehäuse (46) ein zweiter Mediumstrom (60) geführt ist, und mindestens ein thermoelektrisches Modul (44), welches zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse (22) und dem dritten Gehäuse (46) angeordnet ist und mit einer ersten Seite (76) in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse (22) steht und mit einer zweiten Seite (78) in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse (46) steht.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite (78) aus der ersten Seite (76) und der zweiten Seite (78) eine Warmseite ist und die andere Seite (76) eine Kaltseite ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsrichtung und insbesondere Haupt-Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms (66) quer zu einer Strömungsrichtung (62) und insbesondere Haupt-Strömungsrichtung des zweiten Mediumstroms (60) orientiert ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuse (46) dem zweiten Gehäuse (22) zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (68a, 68b) aufweist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse (22) dem dritten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (72a, 72b) aufweist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoelektrische Modul (44) an den ebenen Wandungsbereich oder die ebenen Wandungsbereiche (68a, 68b, 72a, 72b) angelegt ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an gegenüberliegenden Seiten des dritten Gehäuses (46) jeweils mindestens ein thermoelektrisches Modul (44) positioniert ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuse (46) in dem zweiten Gehäuse (22) zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen (44) positioniert ist und insbesondere die gegenüberliegenden thermoelektrischen Module (44) Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses (46) in dem zweiten Gehäuse (22) bilden.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum (64) zwischen dem zweiten Gehäuse (22) und dem dritten Gehäuse (46) vollständig fluiddicht abgeschlossen ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Innenraum (64) zwischen dem zweiten Gehäuse (22) und dem dritten Gehäuse (46) ein Unterdruck gegenüber einem Innenraum (50) des dritten Gehäuses (46) und einem Innenraum (30) zwischen dem ersten Gehäuse (12) und dem zweiten Gehäuse (22) herrscht.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoelektrische Modul (44) an einer Wärmeübertragungsvorrichtung (40) angeordnet ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuse (46) ein Gehäuse der Wärmeübertragungsvorrichtung (40) ist, wobei in dem dritten Gehäuse (46) mindestens ein Kanal (52) für den zweiten Mediumstrom (60) gebildet ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Gehäuse (46) ein Mehrzahl von parallelen fluiddicht getrennten Kanälen (52) gebildet ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoelektrische Modul (44) gleitbar zwischen dem zweiten Gehäuse (22) und dem dritten Gehäuse (46) gelagert ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum (64) zwischen dem zweiten Gehäuse (22) und dem dritten Gehäuse (46) einen Bereich (70a, 70b, 74a, 74b) aufweist, welcher eine kleinere Höhe (H) hat als das mindestens eine thermoelektrische Modul (44).
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das dritte Gehäuse (46) und/oder das zweite Gehäuse (22) und/oder das erste Gehäuse (12) mindestens ein Faltenbalg (80; 82) integriert ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (22) und/oder das dritte Gehäuse (46) an mindestens einer Stirnwand (20a, 20b) des ersten Gehäuses (12) fixiert ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (12) und das mindestens eine zweite Gehäuse (22) und/oder das dritte Gehäuse (46) eine gemeinsame Wand (20a; 20b) aufweisen.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gemeinsame Wand eine Stirnwand (20a; 20b) ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (22) und/oder das dritte Gehäuse (46) über die mindestens eine gemeinsame Wand (20a; 20b) an dem ersten Gehäuse (12) gehalten ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (22) und/oder das dritte Gehäuse (46) an dem ersten Gehäuse (12) über eine Lötverbindung gehalten ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (22) und/oder das dritte Gehäuse (46) an dem ersten Gehäuse (12) über eine Steckverbindung gehalten ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Gehäuse (12) mindestens ein Eingangsanschluss (84) und mindestens ein Ausgangsanschluss (86) für den ersten Mediumstrom (66) zugeordnet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem dritten Gehäuse (46) mindestens ein Eingangsanschluss (56) und mindestens ein Ausgangsanschluss (58) für den zweiten Mediumstrom (60) zugeordnet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Eingangsanschluss (56) und der mindestens eine Ausgangsanschluss (58) mit dem ersten Gehäuse (12) verbunden sind und/oder an dem ersten Gehäuse (12) angeordnet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlüsse (84, 86) für den ersten Mediumstrom (66) und Anschlüsse (56, 58) für den zweiten Mediumstrom (60) an quer zueinander liegenden Seiten des ersten Gehäuses (12) angeordnet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (22) so im ersten Gehäuse (12) angeordnet ist, dass es von dem ersten Mediumstrom (66) umspülbar ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mediumstrom (60) aus dem ersten Mediumstrom (66) und dem zweiten Mediumstrom (60) ein Kühlstrom ist und der andere Mediumstrom (66) ein Wärmestrom ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen thermoelektrischen Modul (44) und dem zweiten Gehäuse (22) und/oder dem dritten Gehäuse (46) eine wärmeleitende Folie (75) und insbesondere Graphitfolie angeordnet ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoelektrische Modul (44) an einem Träger (102; 114) sitzt, an welchem elektrische Leitungen und/oder elektrische Anschlüsse angeordnet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (102; 114) mindestens eine Fensteröffnung (108; 120) aufweist, an welcher das mindestens eine thermoelektrische Modul (44) zum thermischen Kontakt mit dem zweiten Gehäuse (22) und dem dritten Gehäuse (46) sitzt.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoelektrische Modul (44) jeweils mit einer dem zweiten Gehäuse (22) zugewandten ersten Seite (76) und mit einer dem dritten Gehäuse (46) zugewandten zweiten Seite (78) über den Träger (102; 114) hinausragt.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermoelektrisches Modul (44) ein erstes Teilmodul (122) und ein zweites Teilmodul (124) aufweist, welche durch eine erste Brücke (126) elektrisch verbunden sind, und dass das zweite Teilmodul (124) über eine zweite Brücke (132) mit dem ersten Teilmodul (122) eines benachbarten thermoelektrischen Moduls (44) verbunden ist.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Brücke (126) und die zweite Brücke (132) als thermische Kontaktelemente für das zweite Gehäuse (22) oder dritte Gehäuse (46) ausgebildet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Brücke (126) und die zweite Brücke (132) an unterschiedlichen Seiten bezogen auf einen Träger (114) von thermoelektrischen Modulen (44) angeordnet sind.
Thermoelektrische Generatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilmodul (122) und das zweite Teilmodul (124) an beabstandeten Fensteröffnungen (120) eines Trägers (114) sitzen.
Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung, bei dem in einem ersten Gehäuse ein zweites Gehäuse positioniert wird und in dem zweiten Gehäuse ein drittes Gehäuse positioniert wird, wobei das dritte Gehäuse Teil einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist, und an dem dritten Gehäuse mindestens ein thermoelektrisches Modul positioniert wird, wobei das mindestens eine thermoelektrische Modul in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass thermoelektrische Module an gegenüberliegenden Seiten des dritten Gehäuses positioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse unter Vakuumbedingungen fluiddicht abgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse an dem ersten Gehäuse fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand des ersten Gehäuses eine Wand des zweiten Gehäuses bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung des ersten Gehäuses mit dem zweiten Gehäuse unter Vakuumbedingungen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ersten Gehäuses mit dem zweiten Gehäuse über Löten erfolgt.