AT10241U1 - Thermogenerator - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Thermogeneratoren bei denen zwischen der heißen und der kalten Seite eines Thermogenerators eine thermische Isolierung integriert ist, wodurch im Thermogenerator zwischen her heißen und der kalten Seite der Wärmeverlust durch Wärmeübertragung (Konvektion, Strahlung, Wärmefluss) minimiert werden sollen.

Hierfür werden nachfolgend verschiedene Ausführungsformen veranschaulicht bei der, bei einer der möglichen Ausführungsformen der gegenständlichen Innovation, die Abstände zwischen der Seite zur Energiezufuhr und der Energieabfuhr durch eine Verlängerung der Thermopaare die, die thermoelektrischen Eigenschaften der Thermopaare nicht maßgeblich verschlechtern bzw. wenn möglich den Effekt verstärken, vergrößert ist.

In weiteren Ausführungsformen der gegenständlichen Technologie ist der Zwischenraum zwischen der heißen und der kalten Seite vakuumisoliert oder mit einem Edelgas (Helium, Krypton, Xenon) oder einem anderem geeignetem Medium, mit dem der Wärmeübergang gegenüber Luft verringert werden kann, gefüllt oder mit einer herkömmlichen vorzugsweise temperaturbeständigen Wärmeisolierung bzw. Dämmung (Glasfaser usw.) ausgeführt.

Gegenüber herkömmlichen Systemen zur elektrischen Energiegewinnung aus einer Wärmedifferenz weisen Thermogeneratoren den Vorteil auf, dass diese ohne bewegte mechanischen Verscheißteile aufgebaut sind und nur durch die Temperaturdifferenzen an den Thermopaaren eine so hohe Potentialdifferenz erreicht wird, dass elektrische Energie mit einer Leistung bis hin zu mehreren Kilowatt erreicht werden kann.

Ein ähnliches Prinzip das in diesem Zusammenhang genannt werden soll, ist das Thermotunne-ling. Hier wird eine Gitterschwingung in den Molekülen durch Erwärmung von Materialien erzeugt die zu einem Elektronenfluss führt.

Im Gegensatz zu Thermogeneratoren bestehen beim Thermotunneling keine Verbindungen zwischen den metallischen Leitern, sondern die Elektronen wandern hier, hervorgerufen durch die Gitterschwingung, durch thermische Energiezufuhr, durch einen Vakuumspalt in Nanometerbereich, von einer Gegenstelle zur anderen.

Durch den verringerten Wärmetransport durch Konvektion wird ein vergleichbar hoher theoretischer Wirkungsgrad angenommen.

Im Thermogenerator wird die Wärmeenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt, wofür zwei miteinander verbundene Metalle, wie zum Beispiel Eisen und Konstanten ein Thermopaar bilden, bei denen an den Anschlussstellen der unterschiedlichen Metalle die thermoelektrische Spannung entsteht.

Durch die Verschaltung von mehreren Thermopaaren (Thermosäule) wird eine entsprechende Leistung erreicht.

Die Leistung des Thermogenerators ist im Wesentlichen von der Temperaturdifferenz, dem Aufbau des Generators und den Materialeigenschaften abhängig.

Die Energiezu- und Abfuhr vom und zum Thermogenerator erfolgt meist über keramische Wärmetauscherflächen die neben der mechanischen Belastbarkeit eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen und als elektrische Isolatoren dienen.

Infolge der hohen Anzahl von Thermopaaren und die Wärmeübergänge durch Konvektion und Strahlung innerhalb des Thermoelementes kommt es bei herkömmlichen Thermogeneratoren zu hohen thermischen Verlusten wodurch der Wirkungsgrad verschlechtert wird.

Die gegenständliche Technologie weist gegenüber herkömmlichen Thermogenerator den 3 AT 010 241 U1

Vorteil auf, dass zwischen der heißen und der kalten Seite des Thermogenerators eine thermische Isolierung integriert ist mit der, der Wärmeverlust innerhalb des Thermogenerators zwischen der heißen und der kalten Seite minimiert wird.

In einer der beispielsweisen Ausführungsformen der gegenständlichen Erfindung werden hierzu die Abstände zwischen der Seite der Energiezufuhr und Energieabfuhr durch eine Verlängerung der Thermopaare vergrößert, wozu die Thermopaare selber verlängert sein können oder diese durch Ausgleichsleitungen die vorzugsweise ähnliche thermische Koeffizienten besitzen verlängert.

Zur Verringerung der thermischen Verluste im Inneren des Thermogenerators ist dieser in einer weiteren Ausführungsform vakuumisoliert.

Hierzu wird der Thermogenerator vorzugsweise aus einem vakuumisolierten, geschlossenen Mantelmaterial gefertigt oder gegenüber der Umwelt entsprechend abgedichtet.

Die elektrischen Kontaktstellen können hierbei in den Mantel des Thermogenerators eingeschweißt, geklebt oder durch eine sonstige Abdichtung eingebracht sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist zur Übertragung der elektrischen Energie des Thermogenerators nach außen, der Mantel durch eine Änderung der Legierung an den hierfür vorgesehenen Stellen elektrisch leitend ausgebildet.

Das kann zum Beispiel dadurch bewirkt werden, dass an den Stellen zur Weiterleitung des Stromes nach außen die Ummantelung mit einem entsprechenden Metallanteil bzw. anderwär-tigem elektrisch leitenden Material vermengt ist.

In einer weiteren Ausführungsform der gegenständigen Erfindung ist ein Edelgas (Argon, Krypton, Xenon oder ein anderes sich hierfür eignendes Medium) im Thermogenerator zur Verringerung des Wärmeüberganges eingefüllt.

Durch diese Maßnahme ist es zudem, je nach Material, möglich eine bessere Haltbarkeit der Thermopaare im Thermogenerator zu gewährleisten.

Weiters können durch diese Maßnahme/en gegenüber Luftsauerstoff bzw. der Umgebungsluft unbeständige Materialien mit einem höheren Leistungspotential eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der warmen und der kalten Seite des Thermogenerators ein Isoliermaterial (z.B. Glaswolle oder ein sonstiges temperaturbeständiges, vorzugsweise nicht elektrisch leitendes Isoliermaterial bzw. Wärmedämmmaterial) integriert.

Zwischen der warmen und der kalten Seite im Thermogenerator kann zur Verringerung der Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung auch eine Folie/en oder sonstige beliebige Vorrei-chung integriert sein die, die Wärmestrahlung reflektiert und somit den Wärmeübergang von der warmen Seite zur kalten Seite verschlechtert.

Eine der möglichen Ausführungsformen kann hierbei so aufgebaut sein, dass eine für Wärmestrahlung reflektierende Schicht an einer hierfür bestmöglichen Stelle angeordnet ist, durch die, die Thermopaare geführt werden oder von dieser umgeben sind.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Innenflächen zur Verschlechterung des Wärmeüberganges im Thermogenerator mit einer entsprechenden Wärmeschutzbeschichtung bzw. Lackierung überzogen die wärmedämmende Eigenschaften besitzen und zudem als elektrischer Isolator dienen können.

Claims (8)

1. 4 AT 010 241 U1 In einer weiteren Ausführungsform sind die Verbindungsleiter der Thermopaare zwischen der warmen und der kalten Seite des Thermogenerators im Zwischenraum so ausgeführt, dass diese einen höheren Anteil von gering wärmeleitenden Materialen in Form von einer Legierung oder sonstigen Mischung aufweist als an den Verbindungsstellen der Thermopaare oder die Leiter der Thermopaare generell mit in einer Legierung bzw. Mischung ausgeführt sind die, die elektrischen Eigenschaften der Leiter nicht beeinflussen, jedoch die Wärmeleiteigenschaften herabsetzen. Die gegenständliche Technologie kann aus allen sich hierfür günstig auswirkenden Materialien, Aufbauten und Anordnungen gefertigt, aufgebaut und angeordnet sein. Ansprüche: 1. Thermogenerator dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der heißen und der kalten Seite des Thermogenerators eine thermische Isolierung integriert.
2. 2. Thermogenerator dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Seite zur Energiezufuhr und Energieabfuhr durch eine Verlängerung der Thermopaare vergrößert ist.
3. 3. Thermogenerator nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator im Inneren vakuumisoliert ist.
4. 4. Thermogenerator nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der warmen und der kalten Seite des Thermogenerators ein Edelgas eingefüllt ist.
5. 5. Thermogenerator nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der warmen und der kalten Seite des Thermogenerators ein Isoliermaterial integriert ist.
6. 6. Thermogenerator nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der warmen und der kalten Seite des Thermogenerators eine Folie/en eingespannt ist/sind die, die Wärmestrahlung reflektiert/reflektieren.
7. 7. Thermogenerator nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleiter der Thermopaare zwischen der warmen und der kalten Seite des Thermogenerators im Zwischenraum einen höheren Anteil von schlecht Wärme leitenden Materialen aufweist als an den Verbindungsstellen der Thermopaare.
8. 8. Thermogenerator nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen im Thermogenerator mit einer Wärmeschutzbeschichtung überzogen sind. Keine Zeichnung