DE1926645A1 - Thermogenerator - Google Patents

Description

Das Patent ...... (Patentanmeldung P 15 39 335.3? PLA 67/1594·.) betrifft einen Thermogenerator, bei dem wenigstens ein thermoelektrisches Bauelement zwischen einem kalten und. einem heißen Wärmeaustauscher angeordnet ist und das Bauelement aus zwei Thermoelementschenkel·!! entgegengesetzter Leitfähigkeit besteht, die an den heißen Enden durch eine elektrisch und thermisch leitende Kontaktbrücke verbunden sind, bei denen auf die Stirnflächen der kalten Enden Metallplatten aufkontaktiert sind, die mit elektrischen Anschlußfahnen versehen sind und wobei die Metallplatten mit dem kalten Wärmeaustauscher elektrisch isoliert und thermisch leitend verschraubt sind und wenigstens ein Teil des heißen Wärmeaustauschers mosaikartig aus Kontaktbrücken der Bauelemente zusammengesetzt ist.The patent ...... (patent application P 15 39 335.3? PLA 67/1594 ·.) relates to a thermal generator in which at least one thermoelectric Component between a cold and. a hot heat exchanger is arranged and the component consists of two Thermocouple leg · !! opposite conductivity exists, those at the hot ends by an electrical and thermal Conductive contact bridge are connected, in which metal plates are contacted on the end faces of the cold ends, the are provided with electrical connection lugs and wherein the metal plates are electrically insulated and thermally conductively screwed to the cold heat exchanger and at least part of the hot heat exchanger is composed of contact bridges of the components like a mosaic.

Bauelemente, die auf dem kalten Wärmeaustauscher nur aufliegen, sind beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1939 159 bekannt. Diese Bauelemente besitzen Thermoelementschenkel mit angenähert halbzylindrischem Querschnitt. Die Kontaktbrücken und Metallplatten solcher Bauelemente müssen mit den Wärmeaustauschern in gutem thermischen Kontakt stehen, da der Wirkungsgrad eines Thermogenerators u.a. von diesem Wärmeübergang abhängt. Außerdem treten wegen der hohen Temperatur, bei der ein Thermogenerator arbeiten muß, beträchtliche thermische Ausdeh-.nungen auf, die mit der Befestigung des thermoelektrischen Bauelementes zwischen den Wärmeaustauschern kompensiert werden müssen.Components that only rest on the cold heat exchanger are known for example from the German utility model 1939 159. These components have thermocouple legs approximately semi-cylindrical cross-section. The contact bridges and metal plates of such components must be connected to the heat exchangers are in good thermal contact because of the efficiency of a thermal generator depends, among other things, on this heat transfer. Also occur because of the high temperature at which Thermogenerator has to work, considerable thermal expansion on, which are compensated with the attachment of the thermoelectric component between the heat exchangers have to.

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Bekannt ist es, beispielsweise aus der US-Patentschrift 3269 875, zum Ausgleich der thermischen Spannungen unter Beibehaltung eines guten Wärmeübergangs einen elastischen Energiespeicher zwischen Bauelement und einem der Wärmeaustauscher vorzusehen. Mit solchen Druckkontakten werden zwar weitgehend die aufgestellten Forderungen erfüllt, aber der Einbau elastischer Energiespeicher kompliziert den mechanischen Aufbau des Thermogenerators stark. Außerdem besteht immer die Gefahr, daß sich ein Bauelement verkantet und dadurch ein großer Wärmewiderstand auftritt. Zusätzlich können, beispielsweise bei extrem ungünstigen Betriebsbedingungen, immer noch thermische Ausdehnungen auftreten, die nicht kompensiert werden und Bauelemente zerstören. Ein so aufgebauter Thermogenerator erfordert daher konstruktiv aufwendige Mittel und erfüllt trotzdem nicht die Forderungen einer hohen Betriebssicherheit.It is known, for example from the US patent 3269 875, to compensate the thermal stresses while maintaining a good heat transfer an elastic energy store between the component and one of the heat exchangers to be provided. With such pressure contacts, the requirements are largely met, but the installation of elastic energy storage complicates the mechanical structure of the Thermogenerator strong. In addition, there is always the risk that a component becomes canted and a large thermal resistance occurs as a result. In addition, for example at extreme unfavorable operating conditions, thermal expansions still occur that are not compensated for and components destroy. A thermal generator constructed in this way therefore requires constructively expensive means and still does not meet the requirements of a high level of operational reliability.

Durch das eingangs beschriebene Bauelement werden unter Vermeidung von Druckkontakten die thermischen Spannungen in Richtung der Achse des thermoelektrischen Bauelementes kompensiert und ein guter thermischer Kontakt sichergestellt. Durch die Verschraubung mit dem kalten Wärmeaustauscher ist dieses Bauelement örtlich fixiert im Thermogenerator angeordnet. Die Metallplatten liegen verkantungssieher elektrisch isoliert und thermisch leitend auf dem Wärmeaustauscher auf und eine Veränderung des Wärmeleitungskpntaktes kann daher nicht erfolgen. An der heißen Seite ist der Wärmeaustauscher im wesentlichen durch die Kontaktbrücke selbst gebildet. Bei einer thermischen Ausdehnung in Achsenrichtung des Bauelementes kann sich dieses ungehindert in den Raum für die Heizquelle hinein ausdehnen. Bruchgefahr für das Bauelement auf Grund thermischer Spannungen in Richtung der Achse des Bauelementes tritt daher nicht auf. Besonders vorteilhaft ist es außerdem, daß die Wärmeenergie direkt ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Wärmeaustauschers zur heißen Kontaktbrücke gelangt tmd der Wärmewiderstand, > den der zusätzliche Wärmeaustauscher darstellt, vermieden wird. Der Wirkungsgrad des Thermogenerators ist daher bezüglich des direkten Wärmeübergangs optimal. ^v-_;.The component described at the outset compensates for the thermal stresses in the direction of the axis of the thermoelectric component while avoiding pressure contacts and ensures good thermal contact. As a result of the screw connection to the cold heat exchanger, this component is fixed in place in the thermal generator. The metal plates are electrically insulated and thermally conductive on the heat exchanger and the heat conduction contact cannot therefore be changed. On the hot side, the heat exchanger is essentially formed by the contact bridge itself. In the event of thermal expansion in the axial direction of the component, it can expand unhindered into the space for the heating source. There is therefore no risk of breakage for the component due to thermal stresses in the direction of the axis of the component. It is also particularly advantageous that the thermal energy reaches the hot contact bridge directly without the interposition of an additional heat exchanger and the thermal resistance represented by the additional heat exchanger is avoided. The efficiency of the thermal generator is therefore optimal in terms of direct heat transfer. ^v - _; .

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Gegenstand der Erfindung.ist ein Thermogenerator, bei dem die thermische Ausdehnung senkrecht zur Längsachse von Bauelementen kompensiert wird.The subject of the invention is a thermal generator in which the thermal expansion perpendicular to the longitudinal axis of components is compensated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die mit Anschlußfahnen versehene Metallplatte jedes Thermoelementschenkels eine beidseits metallisierte Keramikplatte aufkontaktiert ist, daß auf,die von den Thermoelementschenkeln abgewandte Fläche der Keramikplatte eine zweite Metallplatte aufkontaktiert ist und daß wenigstens eine parallel zu den Stirnflächen der Thermoelementschenkel verlaufende Schicht der' auf die Thermoelementschenkel aufkontaktierten Metallplatte aus dem gleichen Metall wie die auf die Keramikplatte aufkontaktierte zweite Metallplatte hergestellt ist.According to the invention this object is achieved in that each thermocouple leg is attached to the metal plate provided with connecting lugs a ceramic plate metallized on both sides is contacted on that facing away from the thermocouple legs Surface of the ceramic plate a second metal plate is contacted and that at least one is parallel to the end faces the thermocouple leg extending layer of the 'on the metal plate with which the thermocouple is contacted is made of the same metal as that which is contacted with the ceramic plate second metal plate is made.

Durch die seitliche thermische Ausdehnung der mit den Anschlußfahnen versehenen Metallplatten und der beidseits metallisierten Keramikplatten treten Scherkräfte auf, die bei Temperaturwechselbeanspruchungen Bruchgefahr für die Bauelemente mit sich führen. Durch die zweite Metallplatte, die im Material mit wenigstens einer Schicht der mit Anschlußfahnen versehenen Metallplatte übereinstimmt, werden diese Scherkräfte weitgehend kompensiert und die Bruchgefahr für die Bauelemente bei Teniperaturwechselbeanspruchung wesentlich herabgesetzt.Due to the lateral thermal expansion of the terminal lugs provided metal plates and the ceramic plates metallized on both sides, shear forces occur, which are caused by thermal cycling Risk of breakage for the components. Through the second metal plate that is in the material with corresponds to at least one layer of the metal plate provided with terminal lugs, these shear forces are largely compensated and the risk of breakage for the components when exposed to alternating temperatures substantially reduced.

Vorzugsweise besteht jede mit Anschlußfahnen versehene Metallplatte aus zwei Platten, von denen eine auf die Stirnfläche des Thermoelementschenkeis aufkontaktiert und die andere, die Anschlußfahnen aufweist, mit der Keramikplatte kontaktiert ist, wobei das Metall der mit Anschlußfahnen versehenen Platte elektrisch besser leitend ist als das Metall der auf die Thermoelementschenkel aufkontaktierten Platte und die auf die Thermoelementschenkel aufkontaktierte Platte und die auf die Keramikplatte aufkontaktierte zweite Metallplatte aus dem gleichen Metall hergestellt sind.Each metal plate provided with terminal lugs is preferably made of two plates, one of which contacts the end face of the thermocouple leg and the other which Has terminal lugs, is contacted with the ceramic plate, the metal of the plate provided with terminal lugs being more electrically conductive than the metal of the thermocouple legs Contacted plate and the plate contacted on the thermocouple legs and the plate on the ceramic plate Contacted second metal plate made of the same metal are made.

•Pur zwei Thermoelementschenkel, die an den heißen Enden durch eine Kontaktbrücke verbunden sind, kann eine gemeinsame, auf die Keramikplatten aufkontaktierte zweite Metallplatte und/oder• Pure two thermocouple legs that go through at the hot ends A contact bridge are connected, a common second metal plate and / or a second metal plate which is in contact with the ceramic plates can be used

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eine gemeinsame beidseits metallisierte Keramikplatte vorgesehen sein, deren Metallisierung auf der den Thermoelementschenkeln zugewandten Fläche durch einen nichtleitenden Streifen unterbrochen ist.a common ceramic plate metallized on both sides can be provided, the metallization of which on the thermocouple legs facing surface is interrupted by a non-conductive strip.

Vorteilhaft ist es, die auf die von den Thermoelementschenkein abgewandte Fläche der Keramikplatte aufkontaktierte zweite Metallplatte aus Wolfram und/oder die mif Anschlußfahnen versehene Platte aus Silber herzustellen. Das Material der Keramikplatte kann Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd sein.It is advantageous to use the thermocouple legs remote surface of the ceramic plate contacted second metal plate made of tungsten and / or the mif connecting lugs Making plate from silver. The material of the ceramic plate can be aluminum oxide or beryllium oxide.

An Hand einiger Ausführungsbeispiele, die in den Fig.1 bis 6 dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. In den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Thermoelementschenkel, der Bauelemente aus einer Germanium-Silizium-Legierung aus Eisendisilizid oder aus einer Mangan-Silizium-Legierung hergestellt sein. Bei einer Germanium-Silizium-Legierung erhält man beispielsweise den p-leitenden Thermoelementschenkel durch eine Dotierung mit Bor, Gallium oder Indium und den n-leitenden Thermoelementschenkel durch eine Dotierung mit Phosphor, Arsen oder Antimon. Die Querschnitte der Thermoelementschenkel sind vorzugsweise halbzylindrisch, wobei die Thermoelementschenkel mit der ebenen Fläche ihres Mantels elektrisch isoliert aneinandergrenzen. On the basis of some exemplary embodiments, which are shown in FIGS are shown, the invention is explained in more detail. In the embodiments shown, the thermocouple legs, the components are made from a germanium-silicon alloy from iron disilicide or from a manganese-silicon alloy be. In the case of a germanium-silicon alloy, for example, the p-conducting thermocouple leg is obtained through doping with boron, gallium or indium and the n-conducting Thermocouple legs by doping with phosphorus, arsenic or antimony. The cross-sections of the thermocouple legs are preferably semi-cylindrical, the thermocouple legs adjoining one another with the flat surface of their jacket in an electrically insulated manner.

In Fig.1 ist die Teilansicht eines erfindungsgemäßen Thermogenerators mit zwei verschiedenen Bauelementen 1a und 1b im Schnitt dargestellt·. Die Bauelemente sind aus Thermoelementschenkeln 2 mit entgegengesetzter Leitfähigkeit aufgebaut, die an ihrer Heißseite durch Kontaktbrücken 3& und 3b elektrisch leitend verbunden sind. Auf die Stirnflächen der Thermoelementschenkel 2 ist an der kalten Seite je eine Wolframplatte 4, beispielsweise aufgeschmolzen oder aufgelötet, und auf diese Wolframplatte 4 eine Silberplatte 5 aufkontaktiert, die mit elektrischen Anschlußfahnen 6 versehen ist. Durch die Wolframplatte 4 wird das Halbleitermaterial gegen das Lot abgeschirmt, mit dem die Silberplatte 5 aufgelötet ist. Dieses Lot kann daher nicht in das Halbleitermaterial der Thermoelementschenkel . eindiffundieren und deren Dotierung nicht verändern. Über dieIn Fig.1 is a partial view of a thermal generator according to the invention shown in section with two different components 1a and 1b. The components are made from thermocouple legs 2 built with opposite conductivity, the on their hot side by contact bridges 3 & and 3b electrically are conductively connected. On the end faces of the thermocouple legs 2 is a tungsten plate 4 on the cold side, for example melted or soldered, and a silver plate 5 is contacted on this tungsten plate 4, which is with electrical connection lugs 6 is provided. Through the tungsten plate 4, the semiconductor material is shielded from the solder with which the silver plate 5 is soldered. This plumb can therefore not in the semiconductor material of the thermocouple legs. diffuse in and do not change their doping. About the

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Anschlußfahnen 6 der Silberplatte 5 sind benachbarte Bauelemente mittels Silberzöpfen 7 elektrisch leitend verbunden.Terminal lugs 6 of the silver plate 5 are adjacent components electrically connected by means of silver braids 7.

Auf die Silberplatten 5 an der kalten Seite des Bauelementes 1a sind beidseits metallisierte Keramikplatten 8a aufgelötet. Diese Keramikplatten 8a bestehen aus einem elektrisch isolierenden 'und thermisch leitenden Material, z.B. aus Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd. Die von den Thermoelementschenkein abgewandte Fläche jeder Keramikplatte ist mit einer Wolframplatte 12a verlötet. Auf den Wolframplatten 12a ist ein Gewindebolzen 9 aufgelötet, über den das Bauelement 1a mittels einer Mutter 10 mit dem Wärmeaustauscher 11 der kalten Seite, der mit Wärmeaustauschfahnen versehen ist, verschraubt ist. Im Gewindebolzen 9 ist eine Dehnungsfuge 13 vorgesehen.Ceramic plates 8a metallized on both sides are soldered onto the silver plates 5 on the cold side of the component 1a. These Ceramic plates 8a consist of an electrically insulating and thermally conductive material, e.g. aluminum oxide or Beryllium oxide. The one facing away from the thermocouple legs Surface of each ceramic plate is soldered to a tungsten plate 12a. A threaded bolt 9 is soldered onto the tungsten plates 12a, via which the component 1 a by means of a nut 10 the heat exchanger 11 of the cold side, which is provided with heat exchange tabs, is screwed. In the threaded bolt 9 an expansion joint 13 is provided.

Zwischen den Wolframplatten 4· und 12a sind die Silberplatten 5 und die Keramikplatten 8a eingefügt. Seitliche thermische Ausdehnungen der Silberplatte 5 und Keramikplatte 8a werden durch die Wolframplatten 4 und 12a aufgefangen, zwischen denen die Silberplatte 5 und die Keramikplatte 8a eingespannt sind, und die Bruchgefahr für die Bauelemente, die durch Scherkräfte bedingt ist, ist stark verringert,Between the tungsten plates 4 and 12a are the silver plates 5 and the ceramic plates 8a are inserted. Lateral thermal expansion the silver plate 5 and ceramic plate 8a are through the tungsten plates 4 and 12a, between which the silver plate 5 and the ceramic plate 8a are clamped, and the risk of breakage for the components caused by shear forces is, is greatly reduced,

Bei der geschilderten Kaltseitenbefestigung des Bauelementes 1a •sind die Thermoelementschenkel 2 in direkter mechanischer Verbindung mit dem Wärmeaustauscher 11* Sie sind daher örtlich gut fixiert und verkantungssieher befestigt. Außerdem ist der Wärmeübergang sehr . gut, da sich keine;isolierenden Luft- bzw. Gasschichten im Wärmestromweg ausbilden können. Günstig ist es, den Gewindebolzen aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise aus Silber, herzustellen» um den Wärmewiderstand möglichst gering und damit den Wirkungsgrad des Thermogenerators möglichst groß zu machen.In the case of the cold side fastening of the component 1a • the thermocouple legs 2 are in direct mechanical connection with the heat exchanger 11 * They are therefore well fixed in place and fastened with cants. In addition, the heat transfer very . good, as no; insulating air or gas layers can form in the heat flow path. It is favorable Make the threaded bolt from a material that conducts heat well, for example silver, in order to maximize the thermal resistance low and thus to make the efficiency of the thermal generator as high as possible.

Pur die Kaltseitenbefestigung des Bauelementes 1b ist auf die b.eiden Silberplatten 5 eine gemeinsame Keramikplatte 8b aufgebracht. Die Keramikplatte 8b ist von den Thermoelementschenkeln her gesehen durch einen Steg 16 in zwei Hälften unterteilt, die jeweils metallisiert und auf die Silberplatten 5 aufgelötet sind.Pur the cold side fastening of the component 1b is on the b.eiden silver plates 5 a common ceramic plate 8b applied. The ceramic plate 8b is from the thermocouple legs seen forward by a web 16 divided into two halves, the are each metallized and soldered onto the silver plates 5.

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Ea wird damit ein Kurzschluß der Thermoelementschenkel vermieden. Die von den Thermoelementschenkeln angewandte Seite »der Keramikplatte 8b ist durchgehend metallisiert und mit der Wolframplatte 12b, die ebenfalls für beide Thermoelementschenkel 2 gemeinsam ist, verlötet. Diese Wolframplatte 12b ist mit dem Gewindebolzen 9b verlötet, der direkt in ein Gewinde des Wärmeaustauschers 11 eingeschraubt ist. ■A short circuit of the thermocouple legs is thus avoided. The side of the ceramic plate 8b that is used by the thermocouple legs is metallized throughout and with the Tungsten plate 12b, which is also common for both thermocouple legs 2, is soldered. This tungsten plate 12b is with the threaded bolt 9b, which is screwed directly into a thread of the heat exchanger 11. ■

Beide Bauelemente 1a und 1b besitzen Kontakt brücken, die über die seitliche Begrenzung der Thermoelementachenkel 2 hinausstehen. Der Wärmeaustauscher auf der heißen Seite des Thermogenerators wird direkt durch diese Kontaktbrücken aufgebaut. Man erhält daher einen direkten Übergang für die Energie vorder Wärmequelle zu den Kontaktbrücken, ohne Zwischenschaltung eines zweiten Wärmeaustauschers, der einen-zusätzlichen Wärmewiderstand darstellen würde. Die Wärmeenergie kann auf die Kontaktbrücken eingestrahlt werden oder die Kontaktbrücken können beispielsweise mit einer Flamme direkt beheizt sein. Um eine direkte Wärmeleitung zur Kaltseite des Thermogenerators zu vermeiden, ist der Raum zwischen den Thermoelement schenke In 2 und zwischen den Kontaktbrücken mit thermisch isolierendem Material 24 ausgefüllt. - ' .Both components 1 a and 1 b have contact bridges that protrude beyond the lateral boundary of the thermocouple arm 2. The heat exchanger on the hot side of the thermal generator is built up directly through these contact bridges. You therefore get a direct transition for the front energy Heat source to the contact bridges, without interconnection a second heat exchanger, which has an additional thermal resistance would represent. The thermal energy can be radiated onto the contact bridges or the contact bridges can for example be directly heated with a flame. A direct heat conduction to the cold side of the thermal generator to avoid is the space between the thermocouple pour In 2 and filled with thermally insulating material 24 between the contact bridges. - '.

Die vergrößerten Kontakt brücken der Bauelemente 1a und 1b sind auf unterschiedliche Weise hergestellt. Beim Bauelement 1a ist über den inneren Teil 3a der Kontaktbrücke, der querschnittsgleich mit den Thermoelementschenkeln ist, ein Schuh 15a geschoben, wobei der innere Teil 3a in einem Durchbruch des Schuhs 15a sitzt. Beim Bauelement 1b sitzt der innere Teil 3b in einer Einsenkung des Schuhs T5b. Vorzugsweise ist der innere Teil der Kontaktbrücke und der Schuh aus dem gleichen Material hergestellt. Dieses Material kann beispielsweise ^^Mo0 4-6⁰⁰O 54^0 1^Si0 9 ^3ein# Dieses Material bietet den besonderen Vorteil, daß der Schuh in einem Sinterprozeß hergestellt werden kann, womit die Herstellung vielfältiger Brückenformen möglich ist. Außerdem läßt sich der innere Teil 3 mit dem Schuh 15 nach Kontaktierung des inneren Teils mit den Thermoelementschenkeln 2 zusammensintern, wodurch die Herstellung von Bau- " elementen mit den verschiedensten Brückenformen, ausgehend vonThe enlarged contact bridges of the components 1a and 1b are made in different ways. In the component 1a, a shoe 15a is pushed over the inner part 3a of the contact bridge, which has the same cross-section as the thermocouple legs, the inner part 3a being seated in an opening in the shoe 15a. In the case of component 1b, the inner part 3b sits in a depression in the shoe T5b. The inner part of the contact bridge and the shoe are preferably made from the same material. This material can, for example, ^ ^Mo 0 4-6 ⁰⁰ O 54 ^ 0 1 ^Si 0 9 ^{3ein #} This material offers the particular advantage that the shoe can be produced in a sintering process, which enables the production of a wide variety of bridge shapes. In addition, the inner part 3 can be sintered together with the shoe 15 after contacting the inner part with the thermocouple legs 2, whereby the production of components with the most varied of bridge shapes, starting from

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einem "Grundbauelement" in einfachster Weise ermöglicht ist.a "basic component" is made possible in the simplest possible way.

Fig.2 zeigt ebenfalls den Schnitt durch eine Teilansicht eines Thermogenerators mit zwei weiteren AusfUhrungsbeispielen 1c und 1d für das Bauelement. Bei beiden Bauelementen stehen die Anschlußfahnen 17 der Silberplatten 5 in Richtung der Achse des Bauelementes ab und bilden zusammen einen geschlitzten Gewindebolzen. Dieser geschlitzte Gewindebolzen sitzt in einer Bohrung des Wärmeaustauschers 11 der kalten Seite und ist'mittels einer Mutter 19 aus nichtleitendem Material, beispielsweise aus Teflon, mit dem Wärmeaustauscher 11 verschraubt» Die elektrisch leitende Verbindung zwischen benachbarten Bauelementen ist wieder mit Silberzöpfen hergestellt, die an den Anschlußfahnen 17 im Bereich der Wärmeaustauschfahnen 12 des Wärmeaustauschers 11 angelötet sind. Vorteilhaft ist es dabei, da3 die elektrisch leitende Verbindung der Bauelemente nach ihrem Einbau in den Wärmeaustauscher 11 erfolgen kann. Außerdem lassen sich einzelne Bauelemente auswechseln, wozu nur die Lötverbindung der Silberzöpfe 7 und die Schraube 19 zu lösen sind.2 also shows the section through a partial view of a Thermal generator with two further exemplary embodiments 1c and 1d for the component. In both components, the terminal lugs 17 of the silver plates 5 are in the direction of the axis of the component and together form a slotted threaded bolt. This slotted threaded bolt sits in a Bore of the heat exchanger 11 on the cold side and is' by means of a nut 19 made of non-conductive material, for example made of Teflon, screwed to the heat exchanger 11 »Die electrically conductive connection between adjacent components is made again with silver braids attached to the terminal lugs 17 in the area of the heat exchange lugs 12 of the heat exchanger 11 are soldered on. It is advantageous that the electrically conductive connection of the components according to their Installation in the heat exchanger 11 can take place. In addition, individual components can be exchanged, including only the soldered connection the silver braids 7 and the screw 19 are to be loosened.

Bauelemente 1c und 1d unterscheiden sich in der elektrischen Isolation zwischen den Silberplatten 5 mit den AnschluSfahnen 17 und dem Wärmeaustauscher 11. Beim Bauelement 1c i3t über den aus den Anschlußfahnen 17 gebildeten Gewindebolzen ein Keramikröhrchen 18 geschoben, das einen beideeits metallisierten Plansch besitzt, der auf die Silberplatten 5 aufgelötet ist. Das Material d.ieses Keramikröhrchens ist elektrisch, isolierend und thermisch leitend, ee kann beispielsweise Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd sein. Die Metallisierung auf der den Silberplatten 5 zugekehrten Seite des Flansches muß durch einen nichtleitenden Streifen unterbrochen sein, um Kurzschlüsse der Thermoelementschenkel «u vermeiden. Auf den Flansch ist eine Kreisringplatte 12c aus Wolfram aufgelötet, die an Warmaustau- · scher 11 anliegt. Zwischen den AnschluSfahnen 17, die den Gewindebolzen bilden, ist ein Abstandhalter 20 aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen. Beim Bauelement 1d ist mit den Silberplatten 5 ein beidseits metallisiertes Keramikplättchen 21 verlötet, das eine 3ohrung aufweist, durch dieDevices 1c and 1d differ in the electrical insulation between the silver plates 5 with the AnschluSfahnen 17 and the heat exchanger 11. pushed When device 1c I3T via formed from the terminal lugs 17 threaded bolt, a ceramic tube 18, which has a beideeits metallized Plansch, of the Silver plates 5 is soldered. The material of this ceramic tube is electrical, insulating and thermally conductive, ee can for example be aluminum oxide or beryllium oxide. The metallization on the side of the flange facing the silver plates 5 must be interrupted by a non-conductive strip in order to avoid short circuits in the thermocouple legs. A circular ring plate 12c made of tungsten is soldered onto the flange and rests against the hot exchanger 11. A spacer 20 made of electrically insulating material is provided between the connection lugs 17, which form the threaded bolt. In the component 1d, a ceramic plate 21 metallized on both sides is soldered to the silver plates 5, which has a hole through which

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die Anschlußfahnen 17 verlaufen. Die Metallisierung dieses Keramikplättchens 21 muß auf der den Thermoelementschenkeln 2 zugewandten Seite ebenfalls unterbrochen sein. Das Keramikplättchen 21 ist wieder mit einer Kreisringplatte 12d aus Wolfram verlötet, die am Wärmeaustauscher 11 anliegt. Über die Anschlußfahnen 17 ist ein isolierendes Röhrchen 22 geschoben, das einen Zwischensteg besitzt. Dieses Röhrchen 22 ist in Fig.3 im Schnitt dargestellt. Mit dem Röhrchen 22 sind die Anschlußfahnen 17 gegenseitig von der Wolframplatte 12d und von dem Wärmeaustauscher 11 elektrisch isoliert. Der Wärmeübergang von den Silberplatten 5 und damit von den Thermoelementschenke In 2 zu dem Wärmeaustauscher 11 erfolgt in erster Linie über den Plansch des Keramikröhrchens 18 oder über das Keramikplättchen 21 und die \7o If ramplatt en 12c und 12d.the connecting lugs 17 run. The metallization of this ceramic plate 21 must also be interrupted on the side facing the thermocouple legs 2. The ceramic plate 21 is again soldered to a circular ring plate 12d made of tungsten, which rests against the heat exchanger 11. About the connecting lugs 17 an insulating tube 22 is pushed, which has an intermediate web. This tube 22 is shown in FIG shown in section. With the tube 22, the terminal lugs 17 are mutually of the tungsten plate 12d and of the Heat exchanger 11 electrically insulated. The heat transfer from the silver plates 5 and thus from the thermocouple troughs In 2 to the heat exchanger 11 takes place primarily via the Splash of the ceramic tube 18 or over the ceramic plate 21 and the \ 7o If ramplatt en 12c and 12d.

Auf der Heißseite des Thermogenerators sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 keine vergrößerten Kontaktbrücken zum Aufbau des 7/ärmeaustauschers verwendet. Es sind jedoch die Kontaktbrücken 3, die querschnittsgleich mit den Thermaelementcchenkeln 2 sind, in direktem thermischen Kontakt mit der Energiequelle. Um den Raum zwischen den Kontaktbrücken 3 auszufüllen, ist eine Tragplatte 23 vorgesehen, die Durchbrüche besitzt, in denen die Kontaktbrücken 3 angeordnet sind. Die Tragplatte 23 besteht vorzugsweise aus thermisch nicht leitendem Material.On the hot side of the thermal generator, in the embodiment according to FIG. 2, there are no enlarged contact bridges for Construction of the 7 / heat exchanger used. However, it is the contact bridges 3, which have the same cross-section as the thermal element legs 2 are in direct thermal contact with the energy source. To fill the space between the contact bridges 3, a support plate 23 is provided which has openings in which the contact bridges 3 are arranged. The support plate 23 consists preferably of thermally non-conductive material.

In Fig.4 und 5 ist je eine Draufsicht auf den Wärmeaustauscher der Heißseite dargestellt, der durch vergrößerte Kontaktbrükken gemäß Fig.1 mosaikartig zusammengesetzt ist. Es soll mit den beiden gezeigten Formen - Quadrat und Sechseck - demonstriert werden, daß auf diese Weise eine möglichst dichte Packung der Bauelemente und ein geschlossener Wärmeaustauscher zu erhalten ist. Eine Bewegung der Kontaktbrücken senkrecht zur Zeichenebene, die beispielsweise durch thermische Ausdehnung hervorgerufen werden kann, ist möglich. Die Zwischenräume zwischen den Kontaktbrücken 15 können mit elektrisch und thermisch isolierendem Material ausgefüllt sein.In Fig. 4 and 5 is a plan view of the heat exchanger the hot side is shown, which is composed like a mosaic by enlarged contact bridges according to FIG. It should be with the two shapes shown - square and hexagon - are demonstrated to be as dense as possible Pack of components and a closed heat exchanger is to be obtained. A vertical movement of the contact bridges to the plane of the drawing, which can be caused, for example, by thermal expansion, is possible. The spaces in between between the contact bridges 15 can be filled with electrically and thermally insulating material.

Eine Kontaktbrückenform mit vergrößerten Wärmeauπtaunchflachen · ist in perspektivischer Ansicht bei einer Reihe vonA contact bridge shape with enlarged heat build-up areas is in perspective view at a number of

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Kontakt "brücken 15b in Pig.6 gezeigt. Bei diesen Kontaktbrükken 151) ist die der Energiequelle zugewandte Seite pyramidenförmig ausgebildet. Es.kann auch eine Kalotte als vergrößerte Wärmeaustauschfläche vorgesehen sein, wodurch bei erheblicher Materialeinsparung diewärmeleitungseigenschaften der Kontaktrbrücke sogar noch zu verbessern sind. Hierbei erweist sich die Herstellung der vergrößerten Kontaktbrücke, insbesondere einer Kontaktbrücke 15b des Bauelementes 1b durch Sintern als besonders günstig.Contact "bridges 15b shown in Pig.6. In these contact bridges 151), the side facing the energy source is pyramid-shaped. It. Can also be a calotte as an enlarged Heat exchange surface can be provided, whereby the heat conduction properties of the contact bridge with considerable material savings can even be improved. This proves the production of the enlarged contact bridge, in particular a contact bridge 15b of the component 1b by sintering as particularly favorable.

7 Patentansprüche
6 Figuren7 claims
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Claims (7)

PLA 69/1185PLA 69/1185 - ίο - 1 92664C- ίο - 1 92664C PatentansprücheClaims ί 1 J Thermogenerator nach Patent (Patentanmeldung ί 1 J thermal generator according to patent (patent application P 15 39 335.8} PLA 67/1594), "bei dem wenigstens ein thermoelektrisches Bauelement zwischen einem kalten und einem heißen Wärmeaustauscher angeordnet ist und dan Bauelement aus zwei Thermoelementschenkeln entgegengesetzter Leitfähigkeit besteht, die an den heißen Enden durch eine elektrisch und thermisch leitende Kontaktbrücke verbunden sind, bei denen auf den Stirnflächen der kalten Enden Metallplatten aufkontaktiert sind, die mit elektrischen Anschlußfahnen versehen sind und wobei die Metallplatten mit dem kalten Wärmeaustauscher elektrisch isoliert und thermisch leitend verschraubt sind und wenigstens ein Teil des heißen Wärmeaustauschers mosaikartig aus Kontaktbrücken der Bauelemente zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit Anschlußfahnen (6,17) versehene Metallplatte (5) jedes Thermoelementschenkels (2) eine beidseits metallisierte Keramikplatte-(8,18,21) aufkontaktiert ist, daß auf die von den ThermoelementschenkeIn abgewandte Fläche der Keramikplatte eine zweite Metallplatte (12) aufkontaktiert ist und daß wenigstens eine parallel zu den Stirnflächen der Thermoelementschenkel verlaufende Schicht (4) der auf die Thermoelementschenkel aufkontaktierten Metallplatte aus dem gleichen Metall wie die auf die Keramikplatte aufkontaktierte zweite Metallplatte hergestellt ist.P 15 39 335.8} PLA 67/1594), "in which at least one thermoelectric Component is arranged between a cold and a hot heat exchanger and dan component consists of two thermocouple legs of opposite conductivity, connected to the hot ends by an electrical and thermally conductive contact bridge are connected, in which metal plates are contacted on the end faces of the cold ends with electrical connection lugs are provided and wherein the metal plates with the cold heat exchanger are electrically insulated and thermally conductive are screwed and at least a part of the hot heat exchanger made of contact bridges of the components like a mosaic is assembled, characterized in that on the metal plate (5) provided with connecting lugs (6, 17) each Thermocouple leg (2) a ceramic plate metallized on both sides (8,18,21) is contacted that on the of The surface of the ceramic plate facing away from the thermocouple bar a second metal plate (12) is contacted and that at least one layer (4) running parallel to the end faces of the thermocouple limbs on the thermocouple limb Contacted metal plate made of the same metal as that contacted on the ceramic plate second metal plate is made. 2. Thermogenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede mit Anschlußfahnen (6,17) versehene Metallplatte aus zwei Platten (4,5) besteht, von denen eine auf die Stirnfläche des Thermoelementschenkels (2) aufkontaktiert ist und die andere die Anschlußfahne aufweist, mit der Keramikplatte (8,18, 21) kontaktiert ist, daß das Metall der mit Anschlußfahnen versehenen Platte elektrisch besser leitet als das Metall der auf die Thermoelementschenkel aufkontaktierten Platte und daß die auf die Thermoelementschenkel -. « aufkontaktierte Platte und die auf die Keramikplatte aufkon- ·' ·; taktierte zweite Metallplatte (12) aus dem gleichen Metall · ■2. Thermal generator according to claim 1, characterized in that each metal plate provided with connection lugs (6, 17) two plates (4,5), one of which is contacted on the end face of the thermocouple leg (2) and the other has the terminal lug with which the ceramic plate (8,18, 21) is contacted that the metal with Terminal lugs provided plate conducts better electrically than the metal of the contact on the thermocouple legs Plate and that the on the thermocouple legs -. « Contacted plate and the contact on the ceramic plate · '·; clocked second metal plate (12) made of the same metal · ■ 009848/0934 - 11 - - —.',009848/0934 - 11 - - -. ', BAD ORIGiNALORIGINAL BATHROOM PLA .69/1185PLA .69 / 1185 hergestellt sind.are made. 3. Thermogenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei Thermoelementschenkel (2), die an den heizen Enden durch eine Kontaktbrücke (3) verbunden sind, eine gemeinsame zweite Metallplatte (12) vorgesehen ist.3. Thermal generator according to claim 1 or 2, characterized in that for two thermocouple legs (2) attached to the heat ends are connected by a contact bridge (3), a common second metal plate (12) is provided. A. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichn*, daß für zwei Thermoelementschenkel (2), die an-den heißen Enden durch eine Kontaktbrücke (3) verbunden sind, eine gemeinsame, beidseits metallisierte Keramikplatte (8,18,21) vorgesehen ist, deren Metallisierung auf der den Thermoelementschenkein zugewandten Fläche durch einen nichtleitenden Streifen unterbrochen ist,A. Thermogenerator according to one of claims 1 to 3, characterized marked * that for two thermocouple legs (2), the connected at the hot ends by a contact bridge (3) are, a common, both sides metallized ceramic plate (8,18,21) is provided, the metallization on the Thermocouple not facing surface by a non-conductive Strip is interrupted, 5. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4» 'dadurch gekennzeichnet, daß die auf die von den Thermoelementschenkein abgewandte Fläche der Keramikplatten (8,18,21) aufkontaktierten zweiten Metallplatten (12) aus Wolfram hergestellt sind.5. Thermogenerator according to one of claims 1 to 4 »'thereby characterized in that the on of the thermocouple legs facing away from the surface of the ceramic plates (8,18,21) made contact with the second metal plates (12) made of tungsten are. 6. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die mit Anschlußfahnen versehenen Platten (^K) aus Silber hergestellt sind.6. Thermal generator according to one of claims 1 to 5 »characterized in that the plates ( ^K ) provided with connecting lugs are made of silver. 7. Thermogenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch7. Thermal generator according to one of claims 1 to 6, characterized . gekennzeichnet, daß das Material der Keramikplatten (8,18,21) Aluminiumoxyd oder Berylliümoxyd ist.. characterized in that the material of the ceramic plates (8,18,21) Aluminum oxide or beryllium oxide is. BAD ORIGINALBATH ORIGINAL 009848/0934009848/0934 LeerseiteBlank page