專利名稱：用于熱電發(fā)電機(jī)的模塊和熱電發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于熱電發(fā)電機(jī)的模塊，所述熱電發(fā)電機(jī)用于由流體和冷卻介質(zhì)之間的熱差而產(chǎn)生電能，其中，流體尤其是機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃機(jī)的排氣。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃機(jī)的排氣具有熱能，所述熱能應(yīng)借助于熱電發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能，以便例如給電池或其它儲(chǔ)能器充電和/或直接為電負(fù)載輸入所需能量。由此，對(duì)于機(jī)動(dòng)車的工作而言在較大范圍內(nèi)提供能量。這種熱電發(fā)電機(jī)大多具有多個(gè)在可能情況下為模塊式的熱電轉(zhuǎn)化元件。熱電材料是一種能夠有效地將熱能轉(zhuǎn)化成電能(Seebeck效應(yīng))以及相反轉(zhuǎn)化(Peltier效應(yīng))的材料。“Seebeck效應(yīng)”基于熱能轉(zhuǎn)化成電能的現(xiàn)象并且用于產(chǎn)生熱電能。“Peltier效應(yīng)”與 Seebeck效應(yīng)相反，是一種與流過(guò)不同材料的電流相聯(lián)系的伴隨吸熱的現(xiàn)象。Pe 11ier效應(yīng)例如已被建議用于熱電冷卻。這種熱電轉(zhuǎn)化元件優(yōu)選具有多個(gè)熱電元件，所述熱電元件定位在所謂的“熱側(cè)”與所謂的“冷側(cè)”之間。熱電元件例如包括至少兩個(gè)半導(dǎo)體長(zhǎng)方六面體(P型摻雜和η型摻雜)， 所述半導(dǎo)體長(zhǎng)方六面體在其上側(cè)和下側(cè)(朝“熱側(cè)”和“冷側(cè)”)交替地與導(dǎo)電橋連接。陶瓷板或者陶瓷覆層和/或類似材料被用于為金屬橋絕緣，由此優(yōu)選設(shè)置在金屬橋之間。如果在半導(dǎo)體長(zhǎng)方六面體兩側(cè)提供溫度梯度，則形成電勢(shì)。在此，在一個(gè)接觸部位處吸熱(“熱側(cè)”)，其中，這一側(cè)的電子到達(dá)下一個(gè)長(zhǎng)方六面體的能量較高的導(dǎo)通帶(Leitimgsband)。在另一側(cè)，電子這時(shí)能釋放能量，以便又到達(dá)具有較低能量級(jí)的該另一側(cè)(“冷側(cè)”)。由此， 在相應(yīng)的溫度梯度下可形成電流。尤其是對(duì)于在機(jī)動(dòng)車中的應(yīng)用，已嘗試提供相應(yīng)的熱電發(fā)電機(jī)。但熱電發(fā)電機(jī)大多制造非常昂貴，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺寸較大。因此仍然不能適于批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明的目的在于，至少部分地解決關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)描述的問(wèn)題。尤其是希望提出一種模塊、一種電導(dǎo)體和一種熱電發(fā)電機(jī)，它們單獨(dú)地或組合地構(gòu)造成在結(jié)構(gòu)尺寸方面與尤其是機(jī)動(dòng)車的其它部件這樣匹配的熱電發(fā)電機(jī)，使得所述熱電發(fā)電機(jī)可以按多種不同的方式在機(jī)動(dòng)車中使用。另外，希望這些部件能夠在無(wú)需大范圍變化的情況下應(yīng)用在現(xiàn)有設(shè)計(jì)的車輛中，尤其是能夠以能與現(xiàn)有部件相互替換的方式應(yīng)用。此外，還希望這樣解決在這種熱電發(fā)電機(jī)中關(guān)于使流體和冷卻介質(zhì)分隔的問(wèn)題和電觸點(diǎn)接通的問(wèn)題，以便能夠在功率損失低的情況下實(shí)現(xiàn)熱電發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定/堅(jiān)固、耐久的使用。還希望提出一種合適的用于轉(zhuǎn)化元件或者熱電發(fā)電機(jī)的制造方法。這些目的通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的模塊、通過(guò)具有權(quán)利要求5特征的電導(dǎo)體、通過(guò)具有權(quán)利要求6特征的熱電發(fā)電機(jī)以及通過(guò)具有權(quán)利要求12特征的制造方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方案分別在從屬權(quán)利要求中給出。需要指出的是，權(quán)利要求書(shū)中單獨(dú)描述的特征可用技術(shù)上有意義的任意方式相互組合并形成本發(fā)明的另外的實(shí)施方案。說(shuō)明書(shū)尤其是與附圖相結(jié)合進(jìn)一步解釋了本發(fā)明并且列舉了本發(fā)明的另外的實(shí)施方案。根據(jù)本發(fā)明的用于熱電發(fā)電機(jī)的模塊構(gòu)造有第一端部和第二端部。另外，模塊具有至少一個(gè)內(nèi)管、一在外側(cè)圍繞所述內(nèi)管設(shè)置的外管以及至少一個(gè)熱電元件，所述至少一個(gè)熱電元件設(shè)置在內(nèi)管與外管之間，其中，內(nèi)管和外管分別相對(duì)于所述至少一個(gè)熱電元件電絕緣。另外，在第一端部和第二端部上分別設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)，所述至少一個(gè)導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)用于使所述至少一個(gè)熱電元件與一電導(dǎo)體導(dǎo)電連接。另外流體或冷卻介質(zhì)能從第一端部向第二端部地穿流過(guò)所述模塊。在此，模塊尤其是構(gòu)造成長(zhǎng)形或管式的并且在內(nèi)部形成可被流體或冷卻介質(zhì)穿流的橫截面。在此，圍繞該由內(nèi)管形成的流動(dòng)通道設(shè)置熱電元件，所述熱電元件又可通過(guò)外管與繞該外管流動(dòng)的冷卻介質(zhì)或流體熱接觸。在此，內(nèi)管和外管優(yōu)選是金屬的并且尤其是具有基本上相同形式的橫截面，所述橫截面例如構(gòu)造成圓形或多邊形。模塊優(yōu)選具有至少 15 40cm[厘米]的長(zhǎng)度，并且尤其是其內(nèi)管的內(nèi)徑為2mm至15mm[毫米]。包圍內(nèi)管的外管具有盡可能小的外徑，由此，模塊總體上僅需要很小的結(jié)構(gòu)空間。所述至少一個(gè)熱電元件這樣設(shè)置在內(nèi)管與外管之間，使得在模塊被加載冷卻介質(zhì)和較熱的流體時(shí)，在外管與內(nèi)管之間存在溫差，由此，通過(guò)熱電元件生成電流?？蛇@樣產(chǎn)生的電流尤其是與熱電元件的類型相關(guān)，即尤其是與熱電元件在特定溫度下的效率相關(guān)，以及與模塊的“熱側(cè)”和模塊的“冷側(cè)”上存在的溫度相關(guān)。通常，在兩個(gè)管之間安置多個(gè)或者甚至大量的熱電元件。另外，熱電元件與設(shè)置在第一端部和第二端部上的第一觸點(diǎn)導(dǎo)電連接。由此，可產(chǎn)生從相應(yīng)的熱電元件向模塊外部的電勢(shì)的電流。由此可將這樣產(chǎn)生的電能傳遞給電池或負(fù)載。模塊被構(gòu)造成使流體或冷卻介質(zhì)能穿流過(guò)內(nèi)管。當(dāng)模塊被用在熱電發(fā)電機(jī)中時(shí)， 流體或冷卻介質(zhì)繞外管流過(guò)該模塊，由此，在外管與內(nèi)管之間存在跨過(guò)熱電元件的熱勢(shì)。根據(jù)模塊的一個(gè)有利實(shí)施形式，導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)在外管與內(nèi)管之間形成密封。這尤其是意味著，導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)在區(qū)域——在所述區(qū)域中所述導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)設(shè)置在內(nèi)管與外管之間——中相對(duì)于流體和/或冷卻介質(zhì)形成密封，由此，所述流體和/或冷卻介質(zhì)不能侵入到內(nèi)管與外管之間的空間中。由此可靠地防止熱電元件被腐蝕或短路。雖然優(yōu)選第一觸點(diǎn)獨(dú)自形成密封，但也可能需要除了導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)之外設(shè)置另外的用于密封第一端部和/或第二端部的裝置(密封物料、塞子等)。根據(jù)模塊的另一個(gè)有利實(shí)施形式，在外管中設(shè)置有至少一個(gè)用于補(bǔ)償內(nèi)管相對(duì)于外管的不同膨脹的補(bǔ)償元件。在此，補(bǔ)償元件尤其是指用于縱向補(bǔ)償?shù)难b置，所述用于縱向補(bǔ)償?shù)难b置用于在外管與內(nèi)管之間的溫差很大的情況下補(bǔ)償內(nèi)管相對(duì)于外管的不同的 (與材料和溫度相關(guān)的)縱向(在長(zhǎng)度方向上)膨脹。在此，外管尤其是具有一種波紋管 (波紋膜盒)作為補(bǔ)償元件，所述波紋管的褶皺從外管的周面向外延伸。補(bǔ)償元件在此尤其是圍繞模塊的周向延伸，由此，模塊被補(bǔ)償元件分成軸向的部分區(qū)域。在此特別有利的是， 補(bǔ)償元件由與外管類型相同的材料制造。作為用于外管和/或內(nèi)管的材料尤其是設(shè)置金屬合金，例如(高合金的)鉻鎳鋼如WNl. 4301、WN 1. 4828和WN 1. 4607 (尤其是按照DIN EN-10027-2命名的)，但也可以設(shè)置鋁合金或銅合金。材料編號(hào)(WN)為1. 4828的鋼具有重量百分比至多為0. 2%的碳、重量百分比為1. 5%至2. 5%的硅、重量百分比至多為2%的錳、重量百分比至多為0. 045 %的磷、重量百分比至多為0. 03 %的硫、重量百分比為19 21%的鉻和重量百分比為11 13%的鎳。材料編號(hào)為1.4301的鋼具有重量百分比至多為0. 07%的碳、重量百分比至多為的硅、重量百分比至多為2%的錳、重量百分比至多為0. 045%的磷、重量百分比為17 19. 5%的鉻、重量百分比為8 10. 5%的鎳和重量百分比至多為0.11%的氮。用于外管和內(nèi)管的材料尤其是也可以選擇成(與上述情況)不同，從而能夠在考慮內(nèi)管和外管與熱流體或者與較冷的冷卻介質(zhì)接觸的情況下并且在注意到例如所用材料的不同熱膨脹的情況下實(shí)現(xiàn)模塊的相應(yīng)構(gòu)造。根據(jù)模塊的另一個(gè)有利實(shí)施形式，沿著模塊的縱向的補(bǔ)償元件的數(shù)量根據(jù)外管材料和/或內(nèi)管材料的熱膨脹系數(shù)來(lái)確定，和/或根據(jù)(工作中)外管與內(nèi)管間的溫差來(lái)確定。溫差越大和/或熱膨脹系數(shù)(差別)越大(越不同)，應(yīng)沿著模塊的長(zhǎng)度設(shè)置的補(bǔ)償元件越多。在模塊中，尤其是一個(gè)補(bǔ)償元件布置成與第一端部和/或第二端部和/或另一個(gè)補(bǔ)償元件相距2 IOcm的距離。優(yōu)選這樣構(gòu)造模塊，使得從一個(gè)端部到另一個(gè)端部以分別為3cm至5cm的距離設(shè)置環(huán)繞的補(bǔ)償元件。另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提出一種電導(dǎo)體，所述電導(dǎo)體用于使至少一個(gè)特別是根據(jù)本發(fā)明的模塊與電極或殼體導(dǎo)電連接，其中，所述電導(dǎo)體是板狀的并且具有第一端面、第二端面以及環(huán)繞的周面，其中，第一端面與第二端面通過(guò)至少一個(gè)孔連接。所述至少一個(gè)孔被設(shè)置用于接納所述模塊，所述電導(dǎo)體具有導(dǎo)電的第二觸點(diǎn)，所述第二觸點(diǎn)用于使模塊的第一觸點(diǎn)與電導(dǎo)體導(dǎo)電連接。尤其是在此提出的電導(dǎo)體在第一端面與第二端面之間僅構(gòu)造成0. 5 5mm厚，并且尤其是不具有用于將至少一個(gè)模塊設(shè)置在熱電發(fā)電機(jī)中的支撐功能。電導(dǎo)體基本上構(gòu)造成板狀(或者按照盤或環(huán)的形式)，其中，尤其是在所述電導(dǎo)體的第一端面和/或第二端面上在孔的區(qū)域中設(shè)置有電連接部，所述電連接部構(gòu)造成用于使模塊的第一觸點(diǎn)與電導(dǎo)體導(dǎo)電連接的導(dǎo)電的第二觸點(diǎn)。尤其是這樣構(gòu)造導(dǎo)電的第二觸點(diǎn)，使得所述第二觸點(diǎn)圍繞電導(dǎo)體的孔形成法蘭狀的連接部，所述連接部可被插入到模塊的內(nèi)管與外管之間的中間空間中，由此，所述連接部至少在模塊的周向的一部分上與模塊的導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)導(dǎo)電連接。由此，通過(guò)模塊的熱電元件產(chǎn)生的電流通過(guò)第一觸點(diǎn)被傳輸給第二觸點(diǎn)，由此傳輸給電導(dǎo)體。電導(dǎo)體優(yōu)選由與外管和/或內(nèi)管和/或熱電發(fā)電機(jī)的殼體相同的材料構(gòu)成。電導(dǎo)體用于使模塊的熱電元件尤其是與熱電發(fā)電機(jī)的殼體(作為電氣上的地線) 導(dǎo)電連接，由此，尤其是允許與地線導(dǎo)電接觸。相對(duì)地，例如一實(shí)際上同樣構(gòu)造的導(dǎo)體可與 (正)電極導(dǎo)電連接。電導(dǎo)體也可以被設(shè)置用于通過(guò)其板狀的延伸結(jié)構(gòu)來(lái)使模塊的熱電元件與一電極導(dǎo)電連接，該電極可與熱電發(fā)電機(jī)的殼體外部的電流導(dǎo)線連接。為此，電導(dǎo)體應(yīng)布置成相對(duì)于殼體電絕緣。在實(shí)施電導(dǎo)體和殼體之間的密封和/或絕緣的連接方面以及尤其是在實(shí)施密封和絕緣地引導(dǎo)電極穿過(guò)熱電發(fā)電機(jī)殼體方面，參見(jiàn)DE-A 1-43 03 581，就此完全參考該文獻(xiàn)。該文獻(xiàn)所描述的殼管與本發(fā)明的殼體在功能上等同，其中，該文獻(xiàn)提出的電極與本發(fā)明提出的電導(dǎo)體將導(dǎo)電連接。尤其是就氣態(tài)流體、特別是內(nèi)燃機(jī)的排氣而言提出，對(duì)電極或電流導(dǎo)體向外穿過(guò)熱電發(fā)電機(jī)殼體的穿引部和/或殼體內(nèi)部的電導(dǎo)體進(jìn)行密封。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種熱電發(fā)電機(jī)，所述熱電發(fā)電機(jī)至少具有下述部件-根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)模塊，-至少一個(gè)流體入口和流體出口，-至少一個(gè)冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口，以及-殼體，其中，所述至少一個(gè)模塊至少在第一端部或第二端部處通過(guò)內(nèi)管或通過(guò)外管被接納在根據(jù)本發(fā)明的上述電導(dǎo)體中。優(yōu)選設(shè)置多個(gè)模塊，其中，每個(gè)模塊例如在一個(gè)端部處通過(guò)內(nèi)管與根據(jù)本發(fā)明的電導(dǎo)體連接，而每個(gè)模塊在另一端部處則通過(guò)外管與根據(jù)本發(fā)明的電導(dǎo)體連接。其中一個(gè)電導(dǎo)體(第一電導(dǎo)體)于是可優(yōu)選與形成電氣上的地線的殼體連接，而另一個(gè)電導(dǎo)體(第二電導(dǎo)體)可以與電極連接。取代根據(jù)本發(fā)明的電導(dǎo)體，原則上也可以提出模塊與電極或與殼體的其它導(dǎo)電連接，例如纜線連接。在此應(yīng)優(yōu)選具有根據(jù)本發(fā)明的電導(dǎo)體的實(shí)施形式，這是因?yàn)樵撾妼?dǎo)體尤其是當(dāng)設(shè)置在被流體或冷卻介質(zhì)流過(guò)的區(qū)域中時(shí)具有良好的疲勞強(qiáng)度，由此可保證熱電發(fā)電機(jī)的耐久的工作能力、進(jìn)而使之免于維修。根據(jù)一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施形式，熱電發(fā)電機(jī)具有10 50個(gè)模塊，這些模塊(并行地)設(shè)置成彼此相鄰并且在其相應(yīng)的端部上分別通過(guò)一電導(dǎo)體彼此連接和/或與電極連接和/或與殼體連接。特別優(yōu)選熱電發(fā)電機(jī)的構(gòu)造有20 30個(gè)模塊的構(gòu)型。流體入口和流體出口尤其是分別設(shè)置在熱電發(fā)電機(jī)的第一端側(cè)和第二端側(cè)上，使得流體穿流過(guò)模塊。冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口則與此相應(yīng)地設(shè)置在殼體的周面上，由此，冷卻介質(zhì)流過(guò)模塊的外表面?？赡芮闆r下，使用于流體和冷卻介質(zhì)的入口 /出口彼此調(diào)換，使得冷卻介質(zhì)穿流過(guò)模塊，而流體流過(guò)模塊的外表面。流體入口和流體出口尤其是可構(gòu)造成排氣設(shè)備或排氣管路的一部分。但尤其是也可以設(shè)置多個(gè)流體入口和/或多個(gè)流體出口。電導(dǎo)體設(shè)置在熱電發(fā)電機(jī)的殼體內(nèi)部，由此通過(guò)電導(dǎo)體將在模塊內(nèi)部通過(guò)熱電元件產(chǎn)生的電流引導(dǎo)到殼體或殼體外部的電極。根據(jù)一個(gè)特別有利的實(shí)施形式，熱電發(fā)電機(jī)的整個(gè)殼體可構(gòu)造成相對(duì)于機(jī)動(dòng)車的其它部件或周圍設(shè)備、尤其是相對(duì)于與殼體連接的排氣設(shè)備電絕緣。就此而言參見(jiàn) DE-A1-44 29 878，就此而言完全參考該文獻(xiàn)，在該文獻(xiàn)中公開(kāi)了，尤其是排氣處理單元相對(duì)于與所述排氣處理單元連接的排氣設(shè)備的絕緣。根據(jù)一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，設(shè)置熱電發(fā)電機(jī)來(lái)替代傳統(tǒng)的熱交換器、尤其是用于內(nèi)燃機(jī)的熱交換器。用于流體或冷卻介質(zhì)的入口 /出口可在不變的情況下從熱交換器接管，其中，通過(guò)熱電發(fā)電機(jī)還提供至少一個(gè)電流電極(正極)，所述電流電極被設(shè)置用于引出在熱電發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生的電流。根據(jù)熱電發(fā)電機(jī)的另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，設(shè)置有至少一個(gè)支撐元件，所述支撐元件與殼體和所述至少一個(gè)模塊連接，所述支撐元件與殼體和所述至少一個(gè)模塊一起形成相對(duì)于流體和/或冷卻介質(zhì)的密封裝置。支撐裝置尤其是設(shè)計(jì)成與根據(jù)本發(fā)明的電導(dǎo)體類似地構(gòu)造成具有孔的板元件并且以材料結(jié)合、形狀鎖合和/或力鎖合的方式與模塊的外管和/或內(nèi)管以及殼體連接。支撐元件用于將各個(gè)模塊固定和布置在熱電發(fā)電機(jī)的殼體中， 并且由此允許模塊被持久牢固地支撐在殼體中。此外，支撐元件尤其是用于在殼體內(nèi)部在由流體穿流的區(qū)域與由冷卻介質(zhì)穿流的區(qū)域之間形成密封。在此，所述密封尤其是也通過(guò)另外的專門的密封裝置來(lái)形成。根據(jù)所述實(shí)施形式的一個(gè)特別有利的構(gòu)型，在一個(gè)構(gòu)件中至少結(jié)合有支撐元件和電導(dǎo)體的功能。由此，各個(gè)模塊的支撐功能、密封以及在模塊中產(chǎn)生的電流的電引導(dǎo)可通過(guò)一個(gè)構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，熱電發(fā)電機(jī)的殼體具有至少一個(gè)補(bǔ)償元件。該至少一個(gè)補(bǔ)償元件尤其是以與上述的模塊補(bǔ)償元件相同的方式來(lái)構(gòu)造。即在此尤其是也設(shè)置波紋管，所述波紋管尤其是允許相對(duì)于設(shè)置在殼體中的模塊的不同膨脹進(jìn)行熱膨脹。根據(jù)熱電發(fā)電機(jī)的一個(gè)擴(kuò)展方案，所述至少一個(gè)模塊具有至少一個(gè)結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)結(jié)構(gòu)用于至少影響流體和/或冷卻介質(zhì)的流動(dòng)、和/或用于至少?gòu)牧黧w和/或冷卻介質(zhì)向內(nèi)管或外管導(dǎo)熱。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于流動(dòng)通道和流動(dòng)路徑例如是用于影響流動(dòng)的元件和 /或引導(dǎo)葉片和/或?qū)峤Y(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)可設(shè)置在外管的外面上和/或內(nèi)管的內(nèi)面上，由此能夠相應(yīng)地影響流過(guò)所述面的流體和/或冷卻介質(zhì)。 根據(jù)一個(gè)特別有利的擴(kuò)展方案，熱電發(fā)電機(jī)可具有不同類型的熱電元件。根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，熱電發(fā)電機(jī)的功率損失至多為10%。在此，功率損失是通過(guò)熱電元件產(chǎn)生的電功率中有、由于各個(gè)熱電元件之間的電導(dǎo)體中的接觸電阻而作為熱功率在熱電發(fā)電機(jī)內(nèi)損耗的份額。此外也可以提出，設(shè)有用于模塊的至少一部分的附加冷卻裝置。特別優(yōu)選地，該附加冷卻裝置是熱電元件的(電或熱電的)逆向電路，由此，所述附加冷卻裝置起Peltier元件的作用。由此，對(duì)于過(guò)熱的排氣流過(guò)熱電發(fā)電機(jī)的情況所述附加冷卻裝置可冷卻其自身。根據(jù)本發(fā)明的熱電發(fā)電機(jī)優(yōu)選應(yīng)用在具有內(nèi)燃機(jī)和排氣管路的機(jī)動(dòng)車中，其中， 所述至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的模塊被排氣穿流過(guò)。在將熱電發(fā)電機(jī)這樣設(shè)置在機(jī)動(dòng)車的排氣管路中時(shí)，尤其是還提出，冷卻介質(zhì)穿流過(guò)模塊并且相應(yīng)地排氣在熱電發(fā)電機(jī)的殼體內(nèi)部漫流過(guò)模塊。作為冷卻介質(zhì)尤其是使用冷卻水，其中，也可使用其它冷卻介質(zhì)如油。根據(jù)一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，提出一種具有內(nèi)燃機(jī)、排氣管路以及排氣再循環(huán)管路的機(jī)動(dòng)車，根據(jù)本發(fā)明的熱電發(fā)電機(jī)設(shè)置在所述排氣再循環(huán)管路中。另外，提出一種用于制造模塊的方法，至少包括下述步驟al.提供具有橫截面和外周面的內(nèi)管，a2.為所述外周面的至少一部分涂覆i)電介質(zhì)，以及ii)用于產(chǎn)生印制導(dǎo)線的印制導(dǎo)線材料，a3.施加半導(dǎo)體材料或至少一個(gè)熱電元件；另外，bl.提供具有內(nèi)面的外管，b2.在所述內(nèi)面的至少一部分上施加i)電介質(zhì)，以及
ii)用于產(chǎn)生印制導(dǎo)線的印制導(dǎo)線材料，另外，cl.將外管與內(nèi)管組合在一起。上述的子過(guò)程a.和b.可以分隔開(kāi)地，在時(shí)間上彼此不相關(guān)地來(lái)實(shí)施。在各子過(guò)程內(nèi)的過(guò)程步驟應(yīng)當(dāng)以所給出的相繼的序列來(lái)執(zhí)行。特別有利的是，對(duì)內(nèi)管和/或外管的電解質(zhì)涂覆通過(guò)浸浴(浸漬池)來(lái)進(jìn)行。于是，對(duì)于內(nèi)管和/或外管的印制導(dǎo)線材料涂覆而言，或者是將已經(jīng)涂覆有電解質(zhì)的管浸漬到印制導(dǎo)線材料浸浴中，或者將印制導(dǎo)線材料例如借助于絲網(wǎng)印刷尤其是施加到內(nèi)管的外周面上。半導(dǎo)體材料的施加在此也可在浸浴中進(jìn)行。另外，也可以以不同摻雜的環(huán)狀元件的形式將半導(dǎo)體材料套到內(nèi)管上，由此，在模塊的軸向方向上，不同摻雜的半導(dǎo)體可通過(guò)電印制導(dǎo)線的導(dǎo)電連接而連接成一電熱元件。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，除了作為半導(dǎo)體材料施加之外，也可以直接在相應(yīng)預(yù)先提供的內(nèi)管上施加熱電元件并且根據(jù)熱電元件的實(shí)施形式與其它熱電元件并聯(lián)或串聯(lián)。在此優(yōu)選為內(nèi)管的周面的盡可能大的部分設(shè)置熱電元件。尤其是在使用內(nèi)管的矩形橫截面的情況下，為較大的側(cè)面敷設(shè)熱電元件，而較小的側(cè)面被保留，由此能夠?qū)⒏鱾€(gè)模塊較緊密地設(shè)置在熱電發(fā)電機(jī)的殼體內(nèi)部。因?yàn)橥夤艿膬?nèi)表面被涂覆電介質(zhì)和印制導(dǎo)線材料并且通常外管的橫截面小到使內(nèi)表面不能被加工/處理，所以在此電介質(zhì)和印制導(dǎo)線材料優(yōu)選在一個(gè)浸漬過(guò)程中施加在外管的內(nèi)表面上。根據(jù)所述方法的一個(gè)有利的實(shí)施形式，為了在外管的優(yōu)選區(qū)域中制造印制導(dǎo)線， 以使在內(nèi)管上所施加的熱電元件或相應(yīng)摻雜的半導(dǎo)體材料可相應(yīng)連接，在步驟1^2. i)之后，在步驟1^2. ii)中將由用于產(chǎn)生印制導(dǎo)線的印制導(dǎo)線材料構(gòu)成的內(nèi)型廓化管(內(nèi)部的型廓化的管)插入到具有光滑內(nèi)面并且具有電介質(zhì)覆層的外管中并且與外管連接，尤其是釬焊。在此，內(nèi)型廓化管具有最小的第一內(nèi)徑和向外的型廓，即僅在部分區(qū)域中與外管或與電介質(zhì)覆層接觸。內(nèi)型廓化管因此在步驟1^2.的步驟i)和ii)之后通過(guò)內(nèi)型廓化管的(光滑)內(nèi)面形成最小的第一內(nèi)徑，所述最小的第一內(nèi)徑在步驟b3.中(尤其是通過(guò)擴(kuò)孔過(guò)程 (Aufbohrprozess))擴(kuò)展。在此，將內(nèi)型廓化管的材料去除到如下程度，使得內(nèi)型廓化管的材料僅在部分區(qū)域上存在于外管上并且與此相應(yīng)地形成印制導(dǎo)線。由此在外管的內(nèi)面上產(chǎn)生(幾乎)平的表面，由此，在將外管和內(nèi)管組合在一起時(shí)不僅在內(nèi)管的外面上而且在外管的內(nèi)面上形成相應(yīng)的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)并且可產(chǎn)生通過(guò)熱電元件的相應(yīng)的(電)流路徑。根據(jù)所述方法的一個(gè)有利的實(shí)施形式，模塊具有第一端部和第二端部，電印制導(dǎo)線在第一端部和第二端部上至少各與一個(gè)電觸點(diǎn)導(dǎo)電連接。在此，電觸點(diǎn)可構(gòu)造成纜線或類似裝置，所述纜線能將通過(guò)熱電元件產(chǎn)生的電流引導(dǎo)到模塊外部的區(qū)域。但尤其是將電觸點(diǎn)構(gòu)造成，使得在外管與內(nèi)管之間產(chǎn)生特別是氣密的密封并且第一電觸點(diǎn)與所提出的根據(jù)本發(fā)明的電導(dǎo)體導(dǎo)電連接。根據(jù)所述方法的另一個(gè)有利的實(shí)施形式，在步驟a3.之后，在一步驟a4.中，對(duì)施加在內(nèi)管的周面上的半導(dǎo)體材料進(jìn)行摻雜，以便形成至少一個(gè)熱電元件。


借助于示意性附圖來(lái)解釋本發(fā)明以及技術(shù)領(lǐng)域。需要指出的是，附圖示出了特別優(yōu)選的實(shí)施方案，但本發(fā)明并不局限于此。附圖示意性表示圖1示出熱電發(fā)電機(jī)在機(jī)動(dòng)車中的集成結(jié)構(gòu)；圖2示出根據(jù)步驟al.的內(nèi)管；圖3示出根據(jù)步驟a2. i)的內(nèi)管；圖4示出根據(jù)步驟a2. ii)的內(nèi)管；圖5示出根據(jù)步驟a3.的具有半導(dǎo)體材料的內(nèi)管；圖6示出根據(jù)步驟a3.的具有熱電元件的內(nèi)管；圖7示出根據(jù)步驟bl.的外管；圖8示出根據(jù)步驟b2. i)的外管；圖9示出在步驟b3.之前的外管；圖10示出根據(jù)步驟b2. ii)或根據(jù)步驟b3.的外管；圖11示出根據(jù)步驟Cl.進(jìn)行組合之前的內(nèi)管和外管；圖12示出用于熱電發(fā)電機(jī)的模塊的另一個(gè)構(gòu)型；圖13示出電導(dǎo)體的一個(gè)構(gòu)型的側(cè)視圖和剖視圖；圖14示出熱電發(fā)電機(jī)的另一個(gè)構(gòu)型；以及圖15示出熱電發(fā)電機(jī)的又一個(gè)構(gòu)型。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地解釋了熱電發(fā)電機(jī)2的優(yōu)選使用目的。在此示出了具有內(nèi)燃機(jī)32的機(jī)動(dòng)車31。在內(nèi)燃機(jī)32、例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的排氣通過(guò)排氣管路33流過(guò)不同的排氣處理單元44和熱電發(fā)電機(jī)2，所述熱電發(fā)電機(jī)在此設(shè)置在排氣再循環(huán)管路35 中，所述排氣再循環(huán)管路使內(nèi)燃機(jī)32的進(jìn)氣裝置45與排氣管路33連接。之所以將熱電發(fā)電機(jī)2安裝在排氣再循環(huán)管路35中特別有利，是因?yàn)闊峤粨Q器一般設(shè)置在此，該熱交換器此時(shí)可被熱電發(fā)電機(jī)2替代。由此，在內(nèi)燃機(jī)32的排氣系統(tǒng)中不附加地集成附加的排氣處理單元44，從而尤其是利用機(jī)動(dòng)車31的現(xiàn)有空間條件。圖2至圖12解釋了熱電發(fā)電機(jī)的模塊1的制造。在此，圖2示出了具有外周面37 和橫截面36的內(nèi)管5，所述橫截面尤其是可構(gòu)造成圓形或多邊形，尤其是矩形。圖3示出了根據(jù)用于制造模塊1的方法步驟a2.i)的內(nèi)管5，其中，在此，為內(nèi)管5 的外周面37設(shè)有一帶電介質(zhì)39的覆層。尤其是，在此并不是為內(nèi)管5的整個(gè)外周面37涂覆電介質(zhì)39，而是僅為外周面37的一部分38涂覆電介質(zhì)39。尤其是對(duì)于扁平矩形管的情況，則僅需對(duì)較大的側(cè)面進(jìn)行涂覆，使得當(dāng)在一個(gè)熱電發(fā)電機(jī)中使用多個(gè)模塊1時(shí)可實(shí)現(xiàn)模塊1的較緊密的布置。圖4示出了根據(jù)方法步驟a2ii)的內(nèi)管5，其中，在外部在具有電介質(zhì)39的覆層上施加另一具有印制導(dǎo)線材料40的覆層。印制導(dǎo)線材料40在此構(gòu)造成連續(xù)的覆層，但也可以(例如通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法，參見(jiàn)圖5)施加在后面使用的、印制導(dǎo)線19的結(jié)構(gòu)。圖5示出了內(nèi)管5，該內(nèi)管設(shè)有帶電介質(zhì)39的覆層和帶印制導(dǎo)線材料40的覆層， 所述帶印制導(dǎo)線材料的覆層在此示出為經(jīng)設(shè)計(jì)的印制導(dǎo)線19，所述印制導(dǎo)線僅覆蓋內(nèi)管5的周面37的一部分38。內(nèi)管5現(xiàn)在附加地具有帶半導(dǎo)體材料41的覆層，所述帶半導(dǎo)體材料的覆層在此例如通過(guò)浸漬過(guò)程施加。由此，示出在方法步驟a3后的內(nèi)管5。電介質(zhì)39與半導(dǎo)體材料41之間的在此所示的間隙僅僅是為了解釋印制導(dǎo)線19的位置才插入的。事實(shí)上，印制導(dǎo)線19構(gòu)造得這樣薄，使得半導(dǎo)體材料41 一方面貼靠在印制導(dǎo)線19上，另一方面貼靠在電介質(zhì)39上。圖6示出在方法步驟a3.之后的內(nèi)管5的另一視圖，其中，在此在已存在的帶電介質(zhì)39和印制導(dǎo)線材料40的覆層上施加有熱電元件7，其中，印制導(dǎo)線19在此已經(jīng)產(chǎn)生。所述熱電元件7也可通過(guò)半導(dǎo)體材料41構(gòu)成，所述半導(dǎo)體材料尤其是根據(jù)在方法步驟a3.之后的另一方法步驟、通過(guò)加工而分成各個(gè)區(qū)段，尤其是在后面的步驟a4.中對(duì)所述區(qū)段進(jìn)行摻雜，從而通過(guò)摻雜的半導(dǎo)體材料41沿著內(nèi)管5的外周面37形成(電)流路徑，這時(shí)所述半導(dǎo)體材料是熱電元件7。所述的分段也可單獨(dú)地通過(guò)根據(jù)步驟a4.的摻雜來(lái)進(jìn)行，由此形成連續(xù)的半導(dǎo)體層，由于摻雜而能通過(guò)所述半導(dǎo)體層產(chǎn)生(電)流路徑。圖7示出根據(jù)方法步驟bl.的具有內(nèi)面42的外管6。在此，這樣選擇外管6的內(nèi)徑，使得在待實(shí)施的各個(gè)方法步驟之后，內(nèi)管5和外管6可被推套在一起并且得到具有觸點(diǎn)接通表面的功能模塊。圖8在左半圖中示出了根據(jù)方法步驟l32.i)的具有電介質(zhì)39覆層的外管6。在右半圖中示出了內(nèi)型廓化管47，所述內(nèi)型廓化管由印制導(dǎo)線材料40構(gòu)成。內(nèi)型廓化管47具有最小的第一內(nèi)徑43。圖9示出一外管6，該外管具有由用于產(chǎn)生印制導(dǎo)線的導(dǎo)體材料40構(gòu)成的另外的層，該另外的層貼靠在具有電介質(zhì)39的覆層的內(nèi)側(cè)。根據(jù)圖8，所述層可通過(guò)將外管6和由印制導(dǎo)線材料40構(gòu)成的內(nèi)型廓化管47組合在一起來(lái)產(chǎn)生。內(nèi)型廓化管47的型廓向外構(gòu)造，由此，內(nèi)型廓化管47僅在部分區(qū)域中貼靠在外管6的內(nèi)面42上或貼靠在電介質(zhì)39上。 因此，圖9示出在步驟b3.之前的外管6，在所述步驟b3.中擴(kuò)展最小的第一內(nèi)徑43。圖10示出了根據(jù)步驟ii)或在步驟b3.之后的外管6，在所述步驟b3.中，最小的內(nèi)徑43(參見(jiàn)圖9)通過(guò)例如擴(kuò)孔方法已被擴(kuò)大，這時(shí)產(chǎn)生(幾乎)光滑的內(nèi)表面，因?yàn)橛≈茖?dǎo)線19相對(duì)于電介質(zhì)39僅非常小地隆起。電介質(zhì)39和印制導(dǎo)線材料40在所述內(nèi)表面上相互交替，或者形成電介質(zhì)39和印制導(dǎo)線材料40的與內(nèi)型廓化管47 (參見(jiàn)圖9)相應(yīng)的布置形式。印制導(dǎo)線材料40這時(shí)僅存在于部分區(qū)域中并且形成相應(yīng)的印制導(dǎo)線19。圖11在左半圖中示出在方法步驟a3.之后或在方法步驟a4.之后的內(nèi)管5，其中， 實(shí)施了具有電介質(zhì)39的覆層并且已形成印制導(dǎo)線19。另外，熱電元件7或摻雜的半導(dǎo)體材料41這樣設(shè)置在表面上，使得在內(nèi)管5與在右半圖中所示的外管6組合之后利用電介質(zhì) 39和印制導(dǎo)線19的結(jié)構(gòu)形成通過(guò)這樣產(chǎn)生的模塊1的(電)流路徑。圖12示出了一通過(guò)(根據(jù)步驟Cl.)組合在方法步驟a3.或a4.之后的內(nèi)管5和在方法步驟1^2. ii)或b3.之后的外管6而產(chǎn)生的模塊1。模塊1具有第一端部3和對(duì)置的第二端部4，其中，在外管6與內(nèi)管5之間這樣設(shè)置熱電元件7，使得從第一端部3到第二端部4形成至少一個(gè)電流路徑。在此也可以形成多個(gè)并行的(電)流路徑。另外，尤其是通過(guò)印制導(dǎo)線材料40，在第一端部3和第二端部4上形成第一觸點(diǎn)8，所述第一觸點(diǎn)允許與模塊1外的部件進(jìn)行電觸點(diǎn)接通，由此，通過(guò)外管6與內(nèi)管5之間的溫差產(chǎn)生的電流可以從模塊1引出。另外，外管6具有至少一個(gè)補(bǔ)償元件10，所述補(bǔ)償元件布置成至少與第一端部3相距一距離11。所述補(bǔ)償元件10負(fù)責(zé)補(bǔ)償由于外管6與內(nèi)管5之間的溫差而產(chǎn)生的外管 6相對(duì)于內(nèi)管5的不同熱膨脹，從而使模塊1不發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞。圖13示出了電導(dǎo)體9的兩個(gè)視圖，所述電導(dǎo)體尤其是可用在熱電發(fā)電機(jī)中。在左半圖中示出了電導(dǎo)體9的側(cè)視圖，在右半圖中示出了其俯視圖。在此，電導(dǎo)體9具有第一端面14和第二端面15，所述第一端面和所述第二端面通過(guò)孔17彼此連接。另外，電導(dǎo)體9具有外邊緣16。此外，電導(dǎo)體19尤其是與電極12連接，由此，流過(guò)電導(dǎo)體9的電流可通過(guò)電極12引出來(lái)。在此，這樣構(gòu)造外邊緣16，使得尤其是或者實(shí)現(xiàn)邊緣16相對(duì)于熱電發(fā)電機(jī)2 的殼體電絕緣，或者實(shí)現(xiàn)該邊緣與殼體導(dǎo)電連接。此外，電導(dǎo)體9尤其是具有第二觸點(diǎn)18， 所述第二觸點(diǎn)與電導(dǎo)體9導(dǎo)電連接。所述第二觸點(diǎn)尤其是可以材料結(jié)合地與所述電導(dǎo)體連接。尤其是這樣構(gòu)造第二觸點(diǎn)18，使得所述第二觸點(diǎn)至少部分包圍孔17。在此，第二觸點(diǎn) 18被設(shè)置用于使電導(dǎo)體9與模塊導(dǎo)電連接，由此，在模塊中產(chǎn)生的電流可通過(guò)電導(dǎo)體9被引向機(jī)動(dòng)車或設(shè)備的部件。圖14示出了熱電發(fā)電機(jī)2的第一構(gòu)型。所述熱電發(fā)電機(jī)具有殼體13，在所述殼體中設(shè)置有多個(gè)模塊1。在此，殼體13具有流體入口 20和流體出口 21以及冷卻介質(zhì)入口 22和冷卻介質(zhì)出口 23。因此，熱電發(fā)電機(jī)2的殼體13通過(guò)流體入口 20或流體出口 21被流體20、尤其是排氣34穿流過(guò)，該殼體同時(shí)被流過(guò)冷卻介質(zhì)入口 22和冷卻介質(zhì)出口 23的冷卻介質(zhì)四穿流。在此，尤其是通過(guò)支撐元件沈連同殼體13和/或模塊1使冷卻介質(zhì)四和流體觀相對(duì)密封(彼此絕緣)。支撐元件沈尤其是被設(shè)置用于將模塊1固定在熱電發(fā)電機(jī)2的殼體13內(nèi)部。模塊1由內(nèi)管5和外管6以及設(shè)置在所述內(nèi)管與所述外管之間的熱電元件7構(gòu)成， 由此，通過(guò)在模塊1的外管6與內(nèi)管5之間由于流體觀和冷卻介質(zhì)四產(chǎn)生的溫差而產(chǎn)生電流，所述電流可通過(guò)電導(dǎo)體9從殼體13引出。在此優(yōu)選設(shè)置有第一電導(dǎo)體M，所述第一電導(dǎo)體導(dǎo)電地與殼體13和模塊1導(dǎo)電連接或與設(shè)置在所述模塊中的熱電元件7導(dǎo)電連接。 另外，設(shè)置有第二電導(dǎo)體25，所述第二電導(dǎo)體也與模塊1導(dǎo)電連接，尤其是與模塊1的熱電元件7導(dǎo)電連接，并且由此可將通過(guò)溫差產(chǎn)生的電流通過(guò)電極12引出到殼體13外部。為此，第二電導(dǎo)體25布置成通過(guò)絕緣裝置46相對(duì)于熱電發(fā)電機(jī)2的殼體13電絕緣。電導(dǎo)體 9、M、25在此通過(guò)第一觸點(diǎn)8或第二觸點(diǎn)18分別與各個(gè)模塊1的熱電元件7導(dǎo)電連接。第一觸點(diǎn)8和/或第二觸點(diǎn)18在此可在一個(gè)構(gòu)件中共同實(shí)現(xiàn)，由此，在電導(dǎo)體9上或者在模塊1上以不可松脫的方式、例如通過(guò)熔焊或釬焊來(lái)設(shè)置所述構(gòu)件。模塊1在內(nèi)管5與外管 6之間的區(qū)域在此至少通過(guò)第一觸點(diǎn)8或第二觸點(diǎn)18密封，使得流體觀或排氣34不能進(jìn)入到中間空間中并且也不可能起腐蝕作用。如圖所示，流體28通過(guò)流體入口 20流到熱電發(fā)電機(jī)2的殼體13中，流過(guò)電導(dǎo)體 9的孔17進(jìn)入到各個(gè)模塊1的內(nèi)管5中。在流過(guò)模塊1之后，流體觀又流過(guò)另一個(gè)電導(dǎo)體9的孔17并且通過(guò)流體出口 21從熱電發(fā)電機(jī)流出。此外，模塊1在外管6的表面上被冷卻介質(zhì)四流過(guò)，由此從內(nèi)管5到外管6形成溫差。為了補(bǔ)償尤其是模塊1的可能的熱膨脹，還在殼體13中設(shè)置有至少一個(gè)補(bǔ)償元件10，所述補(bǔ)償元件允許熱電發(fā)電機(jī)2的殼體13 膨脹。圖15示出了熱電發(fā)電機(jī)2的第二構(gòu)型，其中，在此尤其是(與上一實(shí)施例相比) 流體入口 20與冷卻介質(zhì)入口 22 (位置)互換，流體出口 21與冷卻介質(zhì)出口 23 (位置)互換。因此，在此冷卻介質(zhì)四通過(guò)內(nèi)管5穿流過(guò)模塊1，其中，流體觀或排氣34由外管6的表面引導(dǎo)。在此也設(shè)置有支撐元件沈，所述支撐元件與殼體13和模塊1 一起在殼體13的被加載冷卻介質(zhì)的區(qū)域與殼體13的被加載流體觀的區(qū)域之間形成密封裝置27。支撐元件 26在此與模塊1的內(nèi)管5連接，由此將所述內(nèi)管支撐在殼體13中。由此實(shí)現(xiàn)了，通過(guò)至少第一觸點(diǎn)8和/或第二觸點(diǎn)18僅須使外管6與內(nèi)管5之間的中間區(qū)域相對(duì)于流體觀和/ 或排氣34密封。另外，在此在外管6的外表面上設(shè)置有允許流體觀或排氣34與外管6之間更好導(dǎo)熱的結(jié)構(gòu)30。在內(nèi)管5內(nèi)部也設(shè)有類似的結(jié)構(gòu)30，所述類似的結(jié)構(gòu)引起穿流的流體觀或穿流的冷卻介質(zhì)四的紊流，由此允許流體觀或冷卻介質(zhì)四與內(nèi)管5之間更好地傳熱。結(jié)構(gòu)30也可設(shè)置成導(dǎo)熱元件，使得內(nèi)管5與流體觀或與冷卻介質(zhì)四之間的傳熱得到改善。圖14和圖15所示的支撐元件沈可與電導(dǎo)體9 一起構(gòu)造成公共構(gòu)件。模塊1的支撐功能、與殼體13和模塊1 一起(形成)密封裝置27的功能以及電流的引導(dǎo)于是都通過(guò)一個(gè)構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，第一電導(dǎo)體M也可構(gòu)造成相對(duì)于殼體13絕緣，或者殼體13也可以構(gòu)造成相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)32的排氣系統(tǒng)絕緣。由此，模塊1在電壓方面獨(dú)立于排氣設(shè)備，因此可與機(jī)動(dòng)車的地線或供電器的負(fù)極連接。附圖標(biāo)記清單
1模塊
2熱電發(fā)電機(jī)
3第一端部
4第二端部
5內(nèi)管
6外管
7熱電元件
8第一觸點(diǎn)
9電導(dǎo)體
10補(bǔ)償元件
11距離
12電極
13殼體
14第一端面
15第二端面
16邊緣
17孔
18第二觸點(diǎn)
19印制導(dǎo)線
20流體入口
21流體出口
22冷卻介質(zhì)入口
23冷卻介質(zhì)出口24第一電導(dǎo)體25第二電導(dǎo)體26支撐元件27密封裝置28流體29冷卻介質(zhì)30結(jié)構(gòu)31機(jī)動(dòng)車32內(nèi)燃機(jī)33排氣管路34排氣35排氣再循環(huán)管路36橫截面37外周面38部分39電介質(zhì)40印制導(dǎo)線材料41半導(dǎo)體材料42內(nèi)面43最小的內(nèi)徑44排氣處理單元45進(jìn)氣裝置46絕緣裝置47內(nèi)型廓化管
權(quán)利要求
1.一種用于熱電發(fā)電機(jī)O)的模塊(1)，所述模塊具有第一端部C3)和第二端部G)， 所述模塊具有至少一個(gè)內(nèi)管(5)、一在外側(cè)圍繞所述內(nèi)管( 設(shè)置的外管(6)以及至少一個(gè)熱電元件(7)，所述至少一個(gè)熱電元件設(shè)置在所述內(nèi)管( 與外管(6)之間，其中，所述內(nèi)管 (5)和所述外管(6)分別相對(duì)于所述至少一個(gè)熱電元件(7)電絕緣，另外，在所述第一端部 (3)和所述第二端部(4)上分別設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)(8)，所述至少一個(gè)導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)用于使所述至少一個(gè)熱電元件(7)與一電導(dǎo)體(9)導(dǎo)電連接，其中，流體08)或冷卻介質(zhì)09)能從所述第一端部(3)向所述第二端部(4)地穿流過(guò)所述模塊(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的模塊(1)，其中，所述導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)(8)在所述外管(6)與所述內(nèi)管(5)之間形成密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的模塊(1)，其中，在所述外管(6)中設(shè)置有用于補(bǔ)償所述內(nèi)管 (5)相對(duì)于所述外管(6)的不同膨脹的至少一個(gè)補(bǔ)償元件(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的模塊(1)，其中，一個(gè)補(bǔ)償元件(10)布置成與所述第一端部(3) 或所述第二端部(4)或另一個(gè)補(bǔ)償元件(10)相距2 IOcm的距離(11)。
5.一種電導(dǎo)體(9)，所述電導(dǎo)體用于使至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的模塊 (1)與電極(1 或殼體(1 導(dǎo)電連接，其中，所述電導(dǎo)體(9)是板狀的并且具有第一端面 (14)、第二端面(1 以及周面(16)，其中，所述第一端面(14)與所述第二端面(1 通過(guò)至少一個(gè)孔(17)連接，其中，所述至少一個(gè)孔(17)被設(shè)置用于接納所述模塊(1)，所述電導(dǎo)體 (9)具有導(dǎo)電的第二觸點(diǎn)(18)，所述第二觸點(diǎn)用于使所述模塊⑴的第一觸點(diǎn)⑶與所述電導(dǎo)體(9)導(dǎo)電連接。
6.一種熱電發(fā)電機(jī)0)，至少包括-至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的模塊(1)，-至少一個(gè)流體入口 OO)和至少一個(gè)流體出口 01)，-至少一個(gè)冷卻介質(zhì)入口 0 和至少一個(gè)冷卻介質(zhì)出口(23)，以及-殼體(13)，其中，所述至少一個(gè)模塊(1)至少在所述第一端部C3)或所述第二端部(4)處通過(guò)所述內(nèi)管(5)或通過(guò)所述外管(6)被接納在根據(jù)權(quán)利要求5所述的電導(dǎo)體(9)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的熱電發(fā)電機(jī)O)，其中，設(shè)置有至少一個(gè)支撐元件( )，所述支撐元件與所述殼體(1 和所述至少一個(gè)模塊(1)連接，所述支撐元件與所述殼體(1 和所述至少一個(gè)模塊(1) 一起形成相對(duì)于流體08)和冷卻介質(zhì)09)的密封裝置(Xi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的熱電發(fā)電機(jī)0)，其中，所述殼體(1 具有至少一個(gè)補(bǔ)償元件(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一的熱電發(fā)電機(jī)O)，其中，所述至少一個(gè)模塊(1)具有至少一個(gè)結(jié)構(gòu)(30)，所述至少一個(gè)結(jié)構(gòu)用于影響至少所述流體08)或所述冷卻介質(zhì)09)的流動(dòng)和/或用于至少?gòu)牧黧w08)或冷卻介質(zhì)(29)向所述內(nèi)管( 或所述外管(6)導(dǎo)熱。
10.一種機(jī)動(dòng)車(31)，具有內(nèi)燃機(jī)(32)、排氣管路(3 和根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的熱電發(fā)電機(jī)O)，其中，所述至少一個(gè)模塊(1)被排氣(34)穿流。
11.一種機(jī)動(dòng)車(31)，具有內(nèi)燃機(jī)(32)、排氣管路(33)、排氣再循環(huán)管路(3 和根據(jù)權(quán)利要求6至9之一的熱電發(fā)電機(jī)O)，所述熱電發(fā)電機(jī)設(shè)置在所述排氣再循環(huán)管路(35) 中。
12.一種用于制造模塊(1)的方法，至少包括下述步驟 al.提供具有橫截面(36)和外周面(37)的內(nèi)管(5)， a2.為所述外周面(37)的至少一部分(38)涂覆i)電介質(zhì)(39)，以及 )用于產(chǎn)生印制導(dǎo)線(19)的印制導(dǎo)線材料(40)， a3.施加半導(dǎo)體材料Gl)或至少一個(gè)熱電元件(7)； 另外，bl.提供具有內(nèi)面(42)的外管(6)，b2.在所述內(nèi)面G2)的至少一部分(38)上施加i)電介質(zhì)(39)，以及 )用于產(chǎn)生印制導(dǎo)線(19)的印制導(dǎo)線材料(40)， 另外，cl.將所述外管(6)與所述內(nèi)管( 組合在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，所述模塊(1)具有第一端部C3)和第二端部G)， 所述電印制導(dǎo)線(19)在所述第一端部C3)和所述第二端部(4)處分別與至少一個(gè)電觸點(diǎn) (8，18)導(dǎo)電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其中，在步驟a3.之后，在一步驟a4.中，對(duì)施加在所述內(nèi)管(5)的周面(37)上的半導(dǎo)體材料(41)進(jìn)行摻雜，以便形成至少一個(gè)熱電元件(7)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14之一的方法，其中，在步驟ii)中，所述印制導(dǎo)線材料 (40)以具有最小的內(nèi)徑G3)的內(nèi)型廓化管07)的形式被推入到所述外管(6)中并且與所述外管相連接，根據(jù)另一個(gè)步驟b3.將所述最小的內(nèi)徑擴(kuò)展。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于熱電發(fā)電機(jī)(2)的模塊(1)，所述模塊具有第一端部(3)和第二端部(4)，所述模塊具有至少一個(gè)內(nèi)管(5)、一在外側(cè)圍繞所述內(nèi)管(5)設(shè)置的外管(6)以及至少一個(gè)熱電元件(7)，所述至少一個(gè)熱電元件設(shè)置在所述內(nèi)管(5)與外管(6)之間，其中，所述內(nèi)管(5)和所述外管(6)分別相對(duì)于所述至少一個(gè)熱電元件(7)電絕緣，另外，在所述第一端部(3)和所述第二端部(4)上分別設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)(8)，所述至少一個(gè)導(dǎo)電的第一觸點(diǎn)用于使所述至少一個(gè)熱電元件(7)與一電導(dǎo)體(9)導(dǎo)電連接，其中，流體(28)或冷卻介質(zhì)(29)能從所述第一端部(3)向所述第二端部(4)地穿流過(guò)所述模塊(1)。本發(fā)明還涉及一種熱電發(fā)動(dòng)機(jī)及所述模塊的制造方法。
文檔編號(hào)H01L35/30GK102224609SQ200980146753
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者R·布呂科, S·林貝克 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司