CH677421A5

CH677421A5 - Thermoelectric generator structure using P and N elements

Info

Publication number: CH677421A5
Application number: CH2511/88A
Authority: CH
Inventors: Friedrich-Karl Migowski
Original assignee: Migowski Friedrich Karl
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1991-05-15

Abstract

An additional electric conductive layer is applied to the p and/or the n elements (1,2) so as to reduce the electric resistance of the thermogenerator. The first and last elements in the series are connected with surfaces (4) for bonding purposes. The conductive layer and/or the contact surfaces may consist of a metal or an alloy which is soluble with the material of the elements. The substrate may be layered on both sides with thermoelements. The heat flow between the two sources takes place at least partially via the heat bridging layer. Insulating foil may be mounted on the sources so as to reduce thermal loss through the air. The substrate may be rolled up.

Description

       

  
 



  Die Erfindung betrifft einen Thermogenerator mit einer warmen und einer kalten Wärmequelle und mit mehreren mit Dünn- oder Dickfilmtechnik auf eine Trägerfolie aufgebrachten Thermoelementen, die aus p und n Gliedern und aus elektrischen Verbindungen bestehen. 



  Bei der Herstellung von Thermogeneratoren auf eine dünne Unterlage, wie eine Folie, hat sich gezeigt, dass der Einbau der Unterlage zwischen eine kalte und eine warme Wärmequelle einige Probleme in mechanischer und wärmetechnischer Hinsicht stellt. So ist eine mechanische Stabilität und eine optimale Wärmeübertragung zu erreichen. Vor allem bei thermoelektrisch kleinen Leistungen sind diese Probleme von grosser Wichtigkeit. 



  Die Erfindung, wie sie durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 definiert ist, löst diese Probleme und erlaubt auch bei kleinen Leistungen einen guten Wirkungsgrad zu erzielen. 



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. 



  Es zeigen: 
 
   Fig. 1 einen Aufriss eines Thermogenerators, 
   Fig. 2 einen Schnitt und 
   Fig. 3 den Einbau eines Thermogenerators zwischen zwei Wärmequellen. 
 



  In der Fig. 1 ist ein Thermogenerator dargestellt. Dabei sind auf eine Unterlage, wie eine Trägerfolie 1, Thermoelemente aus p und n Gliedern 3, 4 und elektrischen Verbindungen 5 mit einer Dünn- oder Dickfilmtechnik aufgetragen. Die Auftragung der Thermoelementglieder 3, 4 sowie der elektrischen Verbindungen 5 kann durch Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, Serigraphie oder durch eine andere geeignete Art erfolgen. Über die elektrischen Verbindungen 5 kann eine elektrisch leitende Schicht aufgetragen werden. Diese Schicht dient vor allem dazu, eine einwandfreie elektrische Verbindung zu erhalten, zwischen den einzelnen Thermoelementgliedern 3, 4 und zur Reduktion des totalen elektrischen Widerstandes des Thermogenerators 7. Dadurch kann die elektrische Gesamtleistung erheblich erhöht werden.

  Ein weiterer Vorteil dieser Schicht ist eine bessere Wärmekopplung, um den Wärmefluss durch die Thermoelemente zu leiten. Um den Wärmefluss noch besser zu steuern, ist eine zusätzliche Schicht 2 aus Metall vorgesehen, die die elektrischen Verbindungen 5 nicht berührt. 



  Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Thermogenerator nach Fig. 1. Dabei wurde die zusätzliche Schicht 2 beidseitig der Trägerfolie 1 aufgebracht. Auch die Thermoelementglieder 3, 4 könnte man beidseitig der Trägerfolie 1 auftragen. 



   Die Fig. 3 stellt einen Schnitt durch einen Thermogenerator dar mit den beiden Wärmequellen 8, 9. Um die Wärmeübertragung zu verbessern, wurden Wärmebrücken 6 zwischen den Wärmequellen 8, 9 und den Thermoelementen aufgetragen. Diese Wärmebrücken sind aus einem Elastomer, das ein wärmeleitendes Pulver enthält. Das Elastomer kann in einem weichen oder ausgehärteten Zustand sein. 



  Bei einem Thermogenerator sollte möglichst viel Wärme durch die Thermoelementglieder 3, 4 fliessen. Es sind deshalb parallele Wärmeübertragungen möglichst klein zu halten. Um die Wärmeübertragung durch die Luft zu reduzieren, kann man Isolationsfolien 10, 11 auf die beiden Halterungen der Wärmequellen 8, 9 befestigen. 



  
 



  The invention relates to a thermogenerator with a warm and a cold heat source and with several thin or thick film technology applied to a carrier film thermocouples, which consist of p and n elements and electrical connections.



  When producing thermal generators on a thin base, such as a film, it has been shown that the installation of the base between a cold and a warm heat source presents some problems in mechanical and thermal engineering terms. Mechanical stability and optimal heat transfer can be achieved in this way. These problems are of great importance, especially for thermoelectrically small outputs.



  The invention, as defined by the features of claim 1, solves these problems and allows a good efficiency to be achieved even with small outputs.



  An embodiment of the invention is shown in the drawings.



  Show it:
 
   1 is an elevation of a thermal generator,
   Fig. 2 shows a section and
   Fig. 3 shows the installation of a thermal generator between two heat sources.
 



  A thermogenerator is shown in FIG. Thereby, thermocouples made of p and n elements 3, 4 and electrical connections 5 are applied to a base such as a carrier film 1 using a thin or thick film technique. The thermocouple elements 3, 4 and the electrical connections 5 can be applied by vapor deposition, cathode sputtering, serigraphy or by another suitable type. An electrically conductive layer can be applied via the electrical connections 5. This layer mainly serves to obtain a perfect electrical connection between the individual thermocouple elements 3, 4 and to reduce the total electrical resistance of the thermogenerator 7. This allows the total electrical power to be increased considerably.

  Another advantage of this layer is better heat coupling to direct the heat flow through the thermocouples. In order to control the heat flow even better, an additional layer 2 of metal is provided which does not touch the electrical connections 5.



  FIG. 2 shows a section through the thermogenerator according to FIG. 1. The additional layer 2 was applied on both sides of the carrier film 1. The thermocouple elements 3, 4 could also be applied to the carrier film 1 on both sides.



   3 shows a section through a thermogenerator with the two heat sources 8, 9. In order to improve the heat transfer, thermal bridges 6 have been applied between the heat sources 8, 9 and the thermocouples. These thermal bridges are made of an elastomer that contains a heat-conducting powder. The elastomer can be in a soft or cured state.



  With a thermogenerator, as much heat as possible should flow through the thermocouple elements 3, 4. Therefore, parallel heat transfers should be kept as small as possible. In order to reduce the heat transfer through the air, insulating foils 10, 11 can be attached to the two holders of the heat sources 8, 9.

Claims

1. Thermogenerator with a warm and a cold heat source (8, 9) and with several with thin or thick film technology on a carrier film (1) applied thermocouples consisting of p and n elements (3, 4) and electrical connections (5) exist, characterized in that the heat flow between the two heat sources (8, 9) is partly via the carrier film and partly via additional thermal bridges (6).

2. Thermal generator according to claim 1, characterized in that the additional thermal bridge (6) between a heat source (8, 9) and the carrier film (1) consists of a thermally conductive material.

3. Thermogenerator according to claim 2, characterized in that the thermally conductive material is an elastomer in a soft or hardened state, which is mixed with a thermally conductive powder.

4th

Thermogenerator according to one of claims 1 to 3, characterized in that parallel to the electrical connections (5) of the thermocouple duck (3, 4, 5) additionally a metal (2) is applied to the carrier film (1), which is electrically connected to the thermocouples (3, 4) is not connected in order to improve the heat transfer between the heat sources (8, 9) and the carrier film (1).

5. Thermogenerator according to claim 4, characterized in that the applied metal is present on both sides of the carrier film.

6. Thermal generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat loss of the heat sources (8, 9) is reduced by thermal insulation (10, 11).

7. Thermogenerator according to claim 6, characterized in that the thermal insulation, which are applied to the heat sources, consist of foils. 1. Thermogenerator with a warm and a cold heat source (8, 9) and with several with thin or thick film technology on a carrier film (1) applied thermocouples consisting of p and n elements (3, 4) and electrical connections (5) exist, characterized in that the heat flow between the two heat sources (8, 9) is partly via the carrier film and partly via additional thermal bridges (6). 2. Thermal generator according to claim 1, characterized in that the additional thermal bridge (6) between a heat source (8, 9) and the carrier film (1) consists of a thermally conductive material. 3. Thermogenerator according to claim 2, characterized in that the thermally conductive material is an elastomer in a soft or hardened state, which is mixed with a thermally conductive powder. 4th

Thermogenerator according to one of claims 1 to 3, characterized in that parallel to the electrical connections (5) of the thermocouple duck (3, 4, 5) additionally a metal (2) is applied to the carrier film (1), which is electrically connected to the thermocouples (3, 4) is not connected in order to improve the heat transfer between the heat sources (8, 9) and the carrier film (1). 5. Thermogenerator according to claim 4, characterized in that the applied metal is present on both sides of the carrier film. 6. Thermal generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat loss of the heat sources (8, 9) is reduced by thermal insulation (10, 11). 7. Thermogenerator according to claim 6, characterized in that the thermal insulation, which are applied to the heat sources, consist of foils.