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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2113035

thermo

thermo

Name des Erfinders: Friedrich-Karl Migovski (DE)
Der Name des Patentinhabers: Friedrich-Karl Migovski (DE)
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents:

Verwendung: im Bereich der thermoEnergieUmwandlung. Die erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generator besteht aus n- und p-Thermoelemente, die Dünn- oder Dickschichttechnik auf das Substrat aufgebracht werden. Zur Verringerung der Gesamtwiderstand vorgesehen zusätzlichen Schichten, die Oberfläche in Kontakt ist und aus Metall oder einer Legierung metallisch löslich mit p- und n-Material Elemente. ; A in Stunden thermoelektrischen Generator, und das Erfassungselement.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine thermo p- und n-Elemente für die Uhr, Sensor oder dergleichen Stromversorgungseinheit, die zwischen den warmen und kalten Temperaturquelle angeordnet ist, die Thermoelemente Dünn- oder Dickfilmtechnik sein werden , auf das Substrat aufgebracht und bilden n- und p -Elemente so ausgewählt, daß sie einander überlappen.

thermo Bekannte Generator ist in dem Schweizer Patent N beschrieben 604249. Es ist aus einzelnen Elementen zusammengesetzt ist, das thermoelektrische Material wird in Stäbe geschnitten, die dann in Blöcken zusammengesetzt. Folglich kann in einem nur wenige tausend Stunden von thermoelektrischen Elementen in Serie geschaltet werden. Die Ausgangsspannung ist zu wenig, um den Batteriestrom zu liefern. Letzteres muss immer noch teuer durch Elektronik und durch den Transformator auf ein Niveau gebracht ausreichend, um die Batterie aufzuladen. Das britische Patent 1381001 beschreibt die Herstellung von N-Dünnschicht thermoelektrischen Generators auf einem Substrat aus Aluminium und Aluminiumoxid. Diese Herstellung eignet sich nur für eine sehr kleine Anzahl von Thermoelementen. Neben der Herstellung des Substrats ist es sehr teuer.

US Patent 3684470 offenbart N Peltierelement zum Heizen und Kühlen Teil. So p- und n-Elemente überlappen, und Überlappung zwischen dem Material zur Verfügung gestellt, die auch Strom leitet, aber keine Wärme leiten.

Jedoch ist die Herstellung von dünnen oder dicken Filmen wichtig, das Material zu wählen, das die p- und n-Elemente verbindet, so dass sie eine metallurgisch Verbindung schafft schließlich eine gute Haftung zu geben, einen kleinen elektrischen Widerstand und guter Wärmeleitfähigkeit.

Beschrieben in Japan Patent N N 61/259580 und US 4677416 Schichten abgeschieden Dünnfilmtechnik, überlappen. Da in diesem Fall ist es immer eine Frage nur von einigen Paaren, hat der Wert des elektrischen Gesamtwiderstand keine Probleme. Jedoch ist diese Ausführung nicht erlaubt, eine Reihenschaltung von mehreren tausend Paaren von Elementen, wie viel zu erhöhten elektrischen Widerstand. und würde nicht berücksichtigt vnutrimetallicheskie Probleme mit Übergängen Metallen (p - n-Übergänge).

US-Patent 3554815 N beschreibt eine Lösung, in der die p-Schicht auf einer Seite abgeschieden wird und der n-Schicht auf der anderen Seite podlodzhki. Es wäre sehr viel teurer in Serienfertigung sein. und die oben nicht möglich ist in den Ansprüchen das Verhältnis von 5: 1 zwischen der Dicke des Films und dem Substrat in einer Dicke von dünnen Filmen. Dieses Verhältnis eher ein 1: 1 für die Anwendungen, die später beschrieben werden.

Gegenstand der Erfindung - ein thermoelektrischer Generator, hergestellt mit einfachen Mitteln, billig und große Serien zu schaffen.

Dies wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des pp erreicht 1 und 4 der beigefügten Ansprüche.

Bei der Herstellung von thermoelektrischen Generators erfordert nur eine Maske, die die p-Elemente um 180 o für den Zweck der Anwendung nach dem Empfang ist dann n-Elemente. Dies erscheint automatisch n- und p-Typ-Materialien überlappen. Um den elektrischen Widerstand zu verringern, sollte eine zusätzliche Materialschicht metallisch gelten Anschluss an n- und p-Abbildungen Thermoelemente. Als Folge beeinflusst es nicht die Thermospannung des Generators, aber diese Abnahme im elektrischen Widerstand ist deutlich verbesserten Wirkungsgrad. Zur gleichen Zeit angelegt, um einen ähnlichen Betrieb und ähnliche Materialien Kontaktfläche der ersten und letzten Elemente des thermoelektrischen Generators kann dem Schema verbunden werden. Ein weiteres Problem, - eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle zu dem Substrat. Durch Aufbringen einer zusätzlichen Schicht in Sec beschrieben. 4, die möglicherweise durch Anwendung der geeigneten Wärmeleitpaste oder dergleichen eine optimale Wärmeübertragung zu erhalten. Da der Wärmeverlust durch den Substrathalter und durch die Luft, nicht vernachlässigbar sind, ist diese Lösung sehr wichtig.

Die Schicht für eine verbesserte Wärmeübertragung kann als eine vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt werden, die auf die Kontaktflächen oder anderen leitenden Schichten aufgetragen wird. Eine der Hauptquellen der Verlust bei der Wärmeübertragung ist die Lücke zwischen den beiden Quellen. Die Luft überträgt die Wärme relativ gut, und das Volumen zwischen den Quellen groß sein kann. Verluste zu reduzieren es zum Beschichten der Oberfläche in Kontakt mit Luft wird bevorzugt, die Kunststofffolie eine Wärmeübertragung zwischen den Quellen und der Luft zu beseitigen. Insbesondere in Stunden , wo die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle klein ist, beispielsweise 3-5 o C, sind die vorgeschlagenen Lösungen sehr effektiv. Bei der Anwendung von thermo Stunden von Vorteil, dass ein Uhrwerk meist rund. In dem rechteckigen Gehäuse ist vorteilhaft, (bevorzugt) in den vier Ecken des thermoelektrischen Generators angeordnet. In der Dünnschicht Generator in Serie von etwa 1.000 Paare von Elementen verbunden. 4000 Paare in Reihe geschaltet sind, addieren sich zu der Spannung von ~ 1,5 V der Batterie oder Kondensator ~ 1 F. thermoelektrischen Generator mit 1000 Paar hat eine Länge von etwa 30 cm aufzuladen. Daher muss es in einer Rolle werden zu können, in die Uhr integriert werden .

Herstellung von Dünnfilmen kann durch mittels Sprühen, Kathodenzerstäubung oder durch Flammspritzen durchgeführt. Für dicke Filme können Siebdruck oder andere Druckverfahren verwendet werden. Wenn nach der Anwendung von thermoelektrischen Elementen thermische Verarbeitung erfordern, ist es vorzuziehen, Glimmer als Substrat oder Keramik zu verwenden. Andernfalls wählen die Art aus Kunststoff oder einem Nylon-Terephthalat, das unter dem Handelsnamen Kapton oder Mylar im Handel erhältlich sind. In der Vergangenheit und kann Wärmebehandlung begrenzen. Die Dicke des Substrats sollte, auf einer minimalen thermischen Kurzschluss für die Fein Informationen ausgewählt werden, wenn möglich. Wärmewirkungsgrad wird verbessert, wenn die thermoelektrischen Elemente auf beiden Seiten des Substrats aufgebracht sind.

Anstelle einer Maske, die ein thermoelektrisches Material verwendet wird, und kann auf das gesamte Substrat aufgebracht werden. Oder durch chemisch die gewünschte Geometrie Ätzen kann durch Ionenstrahl erfolgen.

n- und p-Thermoelemente können aus bekannten Materialien, wie Bi, Te, Sb, Se und Pb, Se oder Pb, Te oder Legierungen hergestellt sein.

In thermischem Stunden kann Substrat um ein Uhrwerk oder einzelne Substrate positioniert werden können, in dem Gehäuse an geeigneten Stellen Stunden platziert.

Aktuelle thermoelektrische Generatoren kann der Kondensator oder Batterie direkt aufladen. Die Batterie hat eine große Schwachstelle, den Elektrolyten enthält. Aufgrund dieser kurzen Zeit schwierig ist, die Batterie zu versiegeln. Mit dem heutigen NOH und KOH Elektrolyten ist fast unmöglich, die Batterie für mindestens 10 Jahre zu versiegeln. Diese Nachteile treten nicht in den Kondensator.

Zusammen mit der beschriebenen Erfindung unter Verwendung einer bestimmten thermo Stunden und es kann in den Sensorelementen, Elektrogeräte, etc. verwendet werden Bedingte erforderlichen Maßnahmen, um Energie zu sparen, wenn Heizung bevorzugte Messung des Wärmeflusses ist. In diesem thermoelektrischen Generator erzeugt genügend Spannung und Strom die elektronische Schaltung mit Strom zu versorgen, und der Integrator kann die Wärmemenge zu messen, die dann in einer elektronischen Speichereinheit gespeichert werden können. Dies erübrigt die Verwendung einer Lithium-Batterie, die ebenfalls in regelmäßigen Abständen ersetzt werden müssen.

Solche Sensoren können in großen Heizungsanlagen und eine Wohnung mieten, sondern auch in Industrieanlagen zur vollautomatischen Steuerung von thermischen Prozessen verwendet werden, die unabhängig von Netz oder Batterien betrieben werden müssen.

Ein Beispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Fig. 1 separat n- und p-Elementen gezeigt; Fig. 2 zeigt einen thermoelektrischen Generator zu den Kontaktflächen; Fig. 3 - thermo Montage; Fig. 4 zeigt ein Substrat, das mit einem thermoelektrischen Generator.

Fig. 1a zeigt die n-Zellen hergestellten Maske und Fig. 1b - p-Zellen mit der gleichen Maske hergestellt, aber gedreht um 180 o. Wird nun die n- und p-Elementen 1 und 2 sind an der gleichen Stelle auf einem Substrat thermo erhalten angelegt, wie in Fig. 2. Um den elektrischen Widerstand thermoelektrischen Generator 5 mit den Kontaktflächen n- und / oder p-Anwendung zusätzliche Schichten Elemente 3 mit der gleichen Legierung wie die Schichten 3, 4 aufgebracht werden, um die Kontaktfläche zu reduzieren. Schichten 3 und 4 Kontaktflächen sind aus einem Material besteht, das lösliche Metall n- und p-Elementen ist. Durch die Kontaktflächen 4 kann die Verbindung 5 mit einer elektrischen Schaltung Thermoelectric.

Anwendungsbeispiel IN STUNDEN

Größe p- oder n-element: die Filmdicke von 0,005 mm, Filmbreite 0,1 mm, Länge 0,75 mm Film, elektrischen Widerstand von 0,00001 Ohm / m. Dies ergibt ein Paar von elektrischen Widerstandselementen 30 Ohm. An der 7500 Serie geschaltete Paare von Elementen des Widerstands beträgt 225 Ohm. Dieser Widerstand kann um 20-40% durch zusätzliche Schichten verringert werden. Wenn ein Temperaturunterschied von 6 o C kann Klemmenspannung von etwa 1,6 V. erwartet werden kann Dieser Generator mit einer Leistung von 11 mW ausgeben.

Zulässige und mögliche Platzierung von Thermoelemente in der Armbanduhr, die eine Oberfläche von thermisch isolierten Hand hat. Thermoelektrischer Generator ist mit elektrischen Leitern verbunden ist, wenn ein Kondensator oder Batterie. Statt Stunden konnte es auf ein tragbares Gerät, beispielsweise ein Impulszähler dargestellt werden, eine Vorrichtung zur Blutdruckmessung, um die Höhe der Vorrichtung zu messen, einem Thermometer, einem elektronischen Kompass, usw.

Fig. 3 ist ein thermo 5, die zwischen den beiden Temperaturquellen 7. Zur Optimierung wird die Wärmeübertragungsmaterial 6 7 zwischen der Wärmequelle angelegt und dem thermoelektrischen Generator 5. Dieses Material sollte, wenn möglich, Wärme gut leiten, durchzuführen Wärmeübertragung von den Quellen bis Thermoelectric 7 5. Dieses Material ein weiches Elastomer oder gehärteten Zustand sein und kann eine relativ große enthalten der Anteil von Pulver, konduktive Wärme.

Der thermoelektrische Generator sollte, soweit möglich, eine Menge von Wärme durch die Wärmeelemente zu passieren 1 und 2. Um dies durch die Parallel Verlust von Wärmebrücken zu erreichen, würde so viel wie möglich haben, reduziert werden. Eine wichtige Rolle wird durch den Wärmeverlust durch die Luft gespielt. Dieser Wärmeverlust kann durch die Anwendung von zusätzlichen Folien 8 auf einer oder beiden der Quelle 7 Temperatur reduziert werden.

Fig. 4 zeigt das Substrat 10, auf dem Thermoelemente aufgetragen sind 1, 2. Zusätzlich weitere Schicht 9 angelegt wird, die nicht-Thermoelemente mit sich bringt 1, 2. Die Schicht aus Metall oder aus dem gleichen Material sein können, wie die Verbindungsschichten 3. Die Schicht 9 hat den Vorteil, dass verbessert die Wärmeübertragung von der Quelle 7, zwischen denen es bereits ein Wärmeübertragungsmaterial 6.

FORDERUNGEN

1. Der thermoelektrische Generator mit p- und n-Elemente für Stunden, Sensor, Stromversorgung und dergleichen zwischen den warmen und kalten Temperaturquellen angeordnet sind, und markierte Thermoelemente von Dünn- und Dickschichttechnik auf einem Substrat und bilden n- und p -Elemente mit der Möglichkeit einer gegenseitigen Überlappung gewählt, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere leitende Schicht auf der p- abgeschieden wird und / oder n-elektrischen Elementen Widerstand thermo, die die erste und letzte Reihe geschalteten Element verbunden ist mit der Kontaktfläche der leitenden Schicht zu reduzieren und / oder die Kontaktfläche aus Metall oder einer Legierung, metallisch löslich mit dem Material des p- und n-Elemente.

2. Der thermoelektrische Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (10) auf beiden Seiten des Chip-Thermoelemente angelegt.

3. Die thermoelektrischen Generators nach einem der Ansprüche 1 oder 2, daß zwischen der Quelle (7) und dem Substrat (10) abgeschieden zusätzliche thermische Brücke (6) aus thermisch leitendem, elektrisch isolierendem Material, wie einem Elastomer unter Zugabe von thermisch leitfähigen Pulvers und / oder Metall (9) auf dem Substrat (10) parallel zu seiner Längsrichtung abgeschieden wird, für zumindest einen Teil des Wärmeflusses zwischen der Quelle Führung (7).

4. Die thermoelektrischen Generators nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (7) aufgebracht werden Isolierfilm (8), die Wärmeverluste durch die Luft zu reduzieren.

5. Uhr thermoelektrischen Generators nach einem der Ansprüche 1, umfassend - 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Thermogeneratoren (5) um den Uhrmechanismus angeordnet oder seine mehreren verteilten und elektrisch mit Thermogeneratoren (5) rund um die Uhr Mechanismus angeordnet.

6. Uhr nach Anspruch 5, in dem thermoelektrischen oder Thermogeneratoren gekennzeichnet (5) auf einer Rolle aufgewickelt.

7. Uhr nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Kondensator versehen werden, wird durch den thermoelektrischen Generator und einem Versorgungsstrom Uhrmechanismus berechnet.

8. Sensorelement einen thermoelektrischen Generators nach einem der Ansprüche 1, umfassend - 4, dadurch gekennzeichnet zum Messen einer Menge an Wärme, die in einem Integrator.

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Erscheinungsdatum 13.01.2007gg