WO2016041690A1

WO2016041690A1 - Thermoelektrische vorrichtung, insbesondere thermoelektrischer generator, für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2016041690A1
Application number: PCT/EP2015/068036
Authority: WO
Inventors: Thomas Himmer; Holger Schroth
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: US20170279027A1; DE102014218787A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Vorrichtung (1), insbesondere einen thermoelektrischen Generator, für ein Kraftfahrzeug, mit einem einen Gehäuseinnenraum (4) begrenzenden Gehäuse (2), welches ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (3a, 3b) umfasst. Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Gehäuse (2) eine fluiddicht ausgebildete thermische Isolationseinrichtung (8) zum thermischen Isolieren wenigstens eines Gehäuseteil-Abschnitts (9) des ersten Gehäuseteils (3a) vom zweiten Gehäuseteil (3b) umfasst.

Description

Thernnoelektnsche Vorrichtung, insbesondere thermoelektrischer Generator, für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoelektrische Vorrichtung, insbesondere einen thermoelektrischen Generator, für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Unter dem Begriff "Thermoelektrizität" versteht man die gegenseitige Beeinflussung von Temperatur und Elektrizität und ihre Umsetzung ineinander. Thermoelektrische Materialien machen sich diese Beeinflussung zunutze. Um als thermoelektrische Generatoren aus Abwärme elektrische Energie zu erzeugen, kommen aber auch sog. Wärmepumpen zum Einsatz, wenn unter Aufwendung von elektrischer Energie Wärme von einem Temperatur-Reservoir mit niedrigerer Temperatur in eines mit höherer Temperatur transportiert werden soll.

Aus der zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 208 433.4 ist eine gattungsgemäße thermoelektrische Vorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem ein erstes und ein zweites Gehäuseteil umfassenden und einen Gehäuseinnenraum wenigstens teilweise umhüllenden Gehäuse bekannt.

Gerade die genannten thermoelektrischen Wärmepumpen finden in der Fahrzeugtechnik bei der Kühlung unterschiedlichster Bauteile wie z.B. modernen Lithium-Ionen-Batterien Anwendung, die betriebsmäßig in erheblichem Maße Abwärme entwickeln. Solche thermoelektrischen Wärmepumpen können aber auch in Elektrokraftfahrzeugen als kombinierte Heiz- und Kühleinrichtung, etwa zum Temperieren des Fahrgastinnenraums, verwendet werden, zumal sie einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweisen als etwa herkömmliche elektrische Wider- Standsheizer. In Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschine kann mittels thermo- elektrischer Generatoren die beim Verbrennungsvorgang im Abgas erzeugte Abwärme teilweise in elektrische Energie gewandelt und in das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs eingespeist werden. Die in elektrische Energie gewandelte Abwärme lässt sich somit zu einem erheblichen Anteil nutzbar machen, um den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs auf ein notwendiges Mindestmaß zu senken und damit einen unnötigen Ausstoß an Abgasen wie etwa CO₂ zu vermeiden. Die Anwendungsgebiete thermoelektrischer Vorrichtungen im Fahrzeugbau sind also vielfältig. Von entscheidender Bedeutung ist es in jedem der genannten Anwendungsfelder, einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, um Wärme möglichst effektiv in elektrische Energie umzuwandeln oder umgekehrt.

Gattungsgemäße thermoelektrische Vorrichtungen bzw. thermoelektrische Generatoren umfassen typischerweise eine Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen aus einem thermoelektrisch aktiven Material, die das eigentliche thermoelektrische Modul bilden. Dieses thermoelektrische Modul wird typischerweise in einem Gehäuse aus Metall angeordnet, da ein solches einerseits die für den Betrieb der thermoelektrischen Vorrichtung erforderliche hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt und sich andererseits sehr einfach - zumeist durch Aneinanderfügen wenigstens zweier Gehäuseteile mittels einer Schweißverbindung - montieren und abdichten lässt.

Gerade die fluiddichte Befestigung der Gehäuseteile des Gehäuses aneinander ist von erheblicher Bedeutung, da der das thermoelektrische Modul beherbergende Gehäuseinnenraum vor dem Eindringen von verschiedenen Medien wie etwa Wasser, Abgas, Salz etc. geschützt werden muss. Da in herkömmlichen thermoelektrischen Vorrichtungen und im Besonderen in den bereits genannten thermoelektrischen Generatoren zur funktionsgemäßen Ausbildung einer Heiß- und einer Kaltseite wenigstens zwei Gehäuseteile thermisch möglichst gut gegeneinan- der isoliert sein müssen, stellt sich das grundsätzliche Problem einer einerseits möglichst stabilen und fluiddichten, gleichwohl thermisch isolierenden Verbindung der Gehäuseteile aneinander.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform einer thermoelektrischen Vorrichtung zu schaffen, bei welcher die oben beschriebene Problematik weitgehend oder sogar vollständig behoben ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine thermoelektrische Vorrichtung, insbesondere einen thermoelektrischen Generator, mit einer fluiddicht ausgebildeten thermischen Isolationseinrichtung auszustatten, welche wenigstens einen Gehäuseteil-Abschnitt eines erstes Gehäuseteils thermisch von einem zweiten Gehäuseteil des Vorrichtungsgehäuses isoliert. Auf diese Weise kann besagter Gehäusewand-Abschnitt als Heißseite der thermoelektrischen Vorrichtung bzw. der thermoelektrischen Generators verwendet werden und der zum Gehäusewand-Abschnitt komplementäre Bereich des ersten Gehäuseteils sowie das zweite Gehäuseteil als Kaltseite oder umgekehrt. Durch die erfindungsgemäß fluid- dichte Ausbildung der thermischen Isolationseinrichtung ist gleichzeitig sichergestellt, dass keine unerwünschten Medien wie Wasser, Salze oder auch Schmutzpartikel in den vom Gehäuse begrenzten Gehäuseinnenraum eindringen können.

Eine erfindungsgemäße thermoelektrische Vorrichtung umfasst ein einen Gehäuseinnenraum begrenzendes Gehäuse, welches ein erstes und ein zweites Gehäuseteil umfasst. Erfindungsgemäß umfasst das Gehäuse eine thermische Isola- tionseinrichtung zum thermischen Isolieren wenigstens eines Gehäuseteil- Abschnitts des ersten Gehäuseteils vom zweiten Gehäuseteil.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die thermische Isolationseinrichtung als den Gehäuseteil-Abschnitt vollständig einfassende Trennfuge ausgebildet sein. Die Trennfuge erstreckt sich dabei entlang einer Umlaufrichtung und weist entlang dieser Umlaufrichtung wenigstens einen Durchbruch auf. Besonders bevorzugt kann die Trennfuge sogar mehrere solche Durchbrüche aufweisen, da mit zunehmender Anzahl an Durchbrüchen auch die durch die Trennfuge bereitgestellte thermische Leitfähigkeit abnimmt. Der wenigstens eine Durchbruch kann als entlang der Umlaufrichtung verlaufender Durchgangsschlitz ausgebildet sein. Um die thermische Isolationseinrichtung mit der gewünschten Dichtigkeit zu versehen, kann der wenigstens eine Durchbruch mittels einer Folie fluiddicht verschlossen werden. Die Folie ist besonders bevorzugt aus einem Metall hergestellt, da sie in diesem Fall besonders einfach zum Verschließen des wenigstens einen Durchbruchs an das Gehäuse gefügt werden kann. Dies kann insbesondere mittels einer Löt- oder Schweißverbindung geschehen.

Um den mit einem Durchbruch einhergehenden Verlust an mechanischer Steifigkeit auf ein Mindestmaß zu begrenzen, wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, die Trennfuge mit wenigstens zwei, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen auszustatten, die durch integral am ersten Gehäuseteil ausgeformte Stege unterbrochen werden. Mittels solcher Stege wird der thermisch zu isolierende Gehäuseteil-Abschnitt mit dem dazu komplementären Bereich des ersten Gehäuseteils verbunden. Dies führt im Ergebnis zu der gewünschten Erhöhung der Steifigkeit des ersten Gehäuseteils.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die mit den vorangehend erläuterten Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist das erste Gehäuseteil als Gehäusetopf mit einem Topfboden und mit einem vom Topfboden zum zweiten Gehäuseteil hin abstehenden, den Topfboden einfassenden Topfkragen ausgebildet. Ferner ist das zweite Gehäuseteil als Gehäusedeckel ausgebildet, welcher am Topfkragen angebracht ist und den Gehäuseinnenraum verschließen kann. Eine solche Anordnung mit Gehäusetopf und Gehäusedeckel ist fertigungstechnisch besonders einfach herzustellen und somit mit besonders geringen Herstellungskosten verbunden.

Besonders zweckmäßig können der Topfboden und der Topfkragen integral aneinander ausgeformt sein.

Alternativ dazu können der Topfboden und der Topfkragen aber auch separate Bauteile sein, die mittels der thermischen Isolationseinrichtung aneinander befestigt sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Trennfuge im Topfkragen angeordnet und fasst den Topfboden vollständig ein, so dass der Gehäuseteil- Abschnitt ein Bereich des Topfbodens ist. In diesem Szenario erstreckt sich die Trennfuge zur Einfassung des Gehäuseteil-Abschnitts des ersten Gehäuseteils benachbart zum Topfkragen entlang eines äußeren Randabschnitts des Topfbodens. Auf diese Weise wird der zentrale Bereich des Topfbodens als von den verbleibenden Bereichen des ersten Gehäuseteils sowie vom zweiten Gehäuseteil thermisch isoliert und kann somit als Heiß- oder Kaltseite verwendet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die thermische Isolationseinrichtung eine sich im Topfkragen entlang der Umlaufrichtung erstreckende und den Topfboden vollständig einfassende, balgartig ausgebildete Struktur. Mittels einer solchen balgartigen Struktur können aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Heiß- und Kaltseite auftretende thermomechanische Spannungen in und zwischen den beiden Gehäuseteilen deutlich reduziert werden. Darüber hinaus besitzt eine solche Balgstruktur auch einen hohen thermischen Widerstand und erfüllt auch die erfindungsgemäßen Anforderungen hinsichtlich Fluiddichtigkeit.

Zur Erhöhung des thermischen Widerstands der balgartigen Struktur wird vorgeschlagen, eine Wanddicke des Topfkragens im Bereich der balgartigen Struktur gegenüber der Wanddicke in den verbleibenden Bereichen des Topfkragens zu reduzieren. Bei geeigneter Auslegung der Wanddicke kann die balgartige Struktur zudem mit federelastischen Eigenschaften versehen werden, wodurch thermome- chanische Spannungen im ersten Gehäuseteil nochmals reduziert werden können.

Besonders zweckmäßig kann der Topfkragen im Wesentlichen rechtwinklig oder unter einem stumpfen oder spitzen Winkel vom Topfboden weg abstehen. Auf diese Weise kann der von den beiden Gehäuseteilen begrenzte Gehäuseinnenraum besonders effektiv für die Anordnung des thermoelektrischen Moduls benutzt werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Gehäuseteile als im Wesentlichen flächige Gehäusewände ausgebildet. Die thermische Isolationseinrichtung ist als hohlzylindrischer Rahmen aus einem thermisch isolierenden Material, insbesondere aus einer Keramik, ausgebildet. Die beiden Stirnseiten des Rahmens sind mittels einer stoffschlüssigen Verbindung oder einer Klebverbindung an dem ersten oder zweiten Gehäuseteile befestigt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die thermische Isolationseinrichtung derart ausgebildet, dass sie nicht nur einen Gehäuseteil-Abschnitt des ersten Gehäuseteils vom verbleibenden, dazu komplementären Bereich des ersten Gehäuseteils thermisch isoliert, sondern das gesamte erste Gehäuseteil thermisch vom zweiten Gehäuseteil isoliert. Auf diese Weise steht das gesamte erste Gehäuseteil als Heiß- oder Kaltseite der thermoelektrischen Vorrichtung bzw. des thermoelektrischen Generators zur Verfügung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist nicht nur das erste Gehäuseteil, sondern zusätzlich auch das zweite Gehäuseteil mit einem Topfboden und mit einem den Topfboden einfassenden Topfkragen ausgestattet, der vom Topfboden weg zum ersten Gehäuseteil hin absteht. Bei dieser Ausführungsform können die beiden Topfkrägen im Abstand zueinander angeordnet sein, so dass zwischen den beiden Topfkrägen eine den Gehäuseinnenraum fluidisch mit der äußeren Umgebung verbindende Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Diese Durch- gangsöffnung ist jedoch mittels einer Folie aus einem Metall fluiddicht verschlossen. Denkbar ist, die metallische Folie mittels einer Lötverbindung oder einer anderen geeigneten stoffschlüssigen Verbindung an den beiden Topfkrägen anzubringen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die mit besonders geringen Herstellungskosten verbunden ist, ist eine Innenseite des Topfkragens des ersten Gehäuseteils mittels einer stoffschlüssigen Verbindung an einer Außenseite des Topfkragens des zweiten Gehäuseteils befestigt oder umgekehrt. Alternativ kommt auch eine Klebverbindung in Betracht, um die beiden Topfkrägen aneinander zu befestigen.

Eine besonders stabile mechanische Befestigung der beiden Gehäuseteile aneinander kann indes erzielt werden, wenn der Topfkragen des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils vom Topfboden weg in einen nach außen vom Topfkragen weg abstehenden und im Wesentlichen parallel zum Topfboden angeordneten Flanschabschnitt übergeht. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 -12 verschiedene Beispiele erfindungsgemäßer thermoelektrischer Vorrichtungen.

Figur 1 zeigt in grobschematisch und in einem Längsschnitt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Vorrichtung 1 . Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem ersten Gehäuseteil 3a und einem zweiten Gehäuseteil 3b. Das Gehäuse 2 begrenzt einen Gehäuseinnenraum 4, in welchem in dem einschlägigen Fachmann bekannter Weise ein thermoelektrisches Modul 5 angeordnet ist. Dieses umfasst eine Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen 6 aus einem thermoelektrisch aktiven Material wie etwa Bismut-Tellurid, die benachbart zueinander im Gehäuseinnenraum 4 angeordnet sind und mittels elektrisch leitender Leiterbrücken 7 elektrisch miteinander verbunden sind. Die thermoelektrischen Elemente 6 sind über eine erste oder zweite elektrische Isola- tion 7a, 7b aus einem elektrisch isolierenden, jedoch thermisch leitenden Material am ersten bzw. zweiten Gehäuseteil 3a, 3b angebracht, so dass das erste Gehäuseteil 3a in bekannter Weise als Heißseite und das zweite Gehäuseteil 3b als Kaltseite zu fungieren vermag oder umgekehrt.

Die detaillierte technische Realisierung des thermoelektrischen Moduls 5 ist nicht Kernpunkt der hier beschriebenen Erfindung und wird daher im Folgenden nicht genauer erläutert. In den Figuren 2 bis 12 ist das thermoelektrische Modul 5 der Figur 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in Form eines rechteckigen und mit dem Bezugszeichen 5 bezeichneten Rechtecks wiedergegeben.

Das Gehäuse 2 besitzt eine fluiddicht ausgebildete thermische Isolationseinrichtung 8, mittels welcher ein Gehäuseteil-Abschnitt 9 des ersten Gehäuseteils 3a thermisch von dem zum Gehäuseteil-Abschnitt 9 komplementären Bereich 10 des ersten Gehäuseteils 3a sowie vom zweiten Gehäuseteil 3b isoliert wird.

Unter "thermisch isoliert" wird vorliegend verstanden, dass die thermische Isolationseinrichtung 8 einen gegenüber den Gehäuseteilen 3a, 3b stark erhöhten thermischen Widerstand besitzt, so dass eine thermische Wechselwirkung des derart thermisch isolierten Gehäuseteil-Abschnitts 9 mit den verbleibenden Gehäusebereichen zumindest stark reduziert, idealerweise sogar vollständig unterbunden wird.

Entsprechend Figur 1 ist das erste Gehäuseteil 3a als Gehäusetopf 1 1 mit einem Topfboden 12 und mit einem vom Topfboden 12 zum zweiten Gehäuseteil 3b hin abstehenden Topfkragen 13 ausgebildet. Der Topfboden 12 und der Topfkragen 13 sind im Beispiel der Figur 1 integral aneinander ausgeformt. Der Topfkragen 13 fasst den Topfboden 12 ein. Demgegenüber ist das zweite Gehäuseteil 3b als Gehäusedeckel 14 ausgebildet, welcher am Topfkragen 13 des ersten Gehäuse- teils 3a angebracht ist und eine durch den Topfkragen 13 eingefasst Öffnung 15 des ersten Gehäuseteils 3a bzw. des Gehäusetops 1 1 verschließt.

Wie Figur 1 weiter erkennen lässt, ist die thermische Isolationseinrichtung 8 als den Gehäuseteil-Abschnitt 9 vollständig einfassende Trennfuge 16 ausgebildet. Die Trennfuge 16 erstreckt sich entlang einer Umlaufrichtung und weist entlang dieser Umlaufrichtung einen Durchbruch 17 auf, der mittels einer Folie 18 aus einem Metall fluiddicht verschlossen wird. Hierzu ist die Folie 18 an die beiden Gehäuseteilen 3a, 3b stoffschlüssig angebunden oder angeklebt. In Figur 1 umfasst die Trennfuge 16 genau einen Durchbruch 17 in Form eines entlang des Topfkragens 13 umlaufenden Schlitzes.

In einer in Figur 2 gezeigten Variante des Beispiels der Figur 1 besitzt die Trennfuge 16 entlang der Umlaufrichtung eine Mehrzahl von Durchbrüchen 17, die durch Stege 20 unterbrochen werden. Darüber hinaus unterscheidet sich das Beispiel der Figur 2 von jenem der Figur 1 darin, dass die thermische Isolationseinrichtung 8 in Form einer Trennfuge 16 nicht im Topfkragen 13, sondern im Topfboden angeordnet 12 ist. Die Trennfuge 16 erstreckt sich zur Einfassung des Gehäuseteil-Abschnitts 9 somit benachbart zum Topfkragen 10 entlang eines äußeren Randabschnitts 19 des Topfbodens 12.

Mittels der Stege 20 wird der Gehäuseteil-Abschnitt 9 mit dem dazu komplementären Bereich 10 des ersten Gehäuseteils 3a verbunden. Die Stege 20 können wie in Figur 2 gezeigt als separate Bauteile ausgebildet sein, die mit den beiden Gehäuseteilen 3a, 3b verklebt oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit diesen verbunden sind. Alternativ dazu können die Stege 20 aber auch integral am ersten Gehäuseteil 3a ausgeformt sein. Denkbar ist in diesem Szenario, dass zur Erzeugung solcher Stege die Durchbrüche 17 aus dem ersten Gehäuseteil 3a ausgestanzt werden. Die Figur 3 zeigt eine weitere Variante des Beispiels der Figur 1 . In diesem Beispiel weist die Trennfuge 16 genau einen im Topfkragen 13 vorgesehenen und den Topfboden 12 vollständig umlaufenden Durchbruch 17 auf, der mittels eines Klebstoff oder eines Dichtungselements, insbesondere aus einem Elastomer, oder eines Steckteils oder einer Dichtmasse - all diese Komponenten sind in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet - fluiddicht verschlossen ist. Denkbar ist in einer weiteren Variante auch, die Varianten der Figuren 2 und 3 zu kombinieren, was bedeutet, dass mehrere, von Stegen 20 unterbrochene Durchbrüche 17 mit den Komponenten 21 fluiddicht verschlossen werden.

Im Beispiel der Figur 4 besitzt auch das zweite Gehäuseteil 3b einen Topfboden 22 und einen den Topfboden 22 einfassenden Topfkragen 23, der vom Topfboden 22 weg zum ersten Gehäuseteil 3a hin absteht. Wie Figur 4 anschaulich belegt, stehen die beiden Topfkrägen 13, 23 im Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen den beiden Topfkrägen 13, 33 ist eine den Gehäuseinnenraum 4 fluidisch mit der äußeren Umgebung 24 verbindende Durchgangsöffnung 25 realisiert, welche Teil der thermischen Isolationseinrichtung 8 ist. Die Durchgangsöff- nung 25 kann analog zur Trennfuge 16 gemäß den Figuren 1 bis 3 ausgebildet sein, so dass die Erläuterungen zur Trennfuge 16 in Bezug auf die Figuren 1 bis 3 ausdrücklich auch für die Variante der Figur 4 gelten. Im Beispiel der Figur 4 ist die Durchgangsöffnung 25 mittels einer endseitig an den beiden Gehäuseteilen 3a, 3b mit Hilfe einer Lötverbindung befestigten Folie 18 aus einem Metall fluiddicht verschlossen.

Im Beispiel der Figur 5 ist der Topfkragen 23 separat zum zweiten Gehäuseteil 3b realisiert. Der Topfkragen 23 kann mittels einer stoffschlüssigen Verbindung am Topfboden 22 des zweiten Gehäuseteils 3b befestigt sein. Entsprechend Figur 5 überlappt ein Endabschnitt 33 des Topfkragens 13 mit einem Endabschnitt 34 des Topfkragens 23. Die beiden Topfkrägen 13, 23 sind dabei derart dimensioniert, dass sich zwischen einer Außenseite 27 des Topfkragens 23 und einer Innenseite 26 des Topfkragens 13 ein umlaufender Zwischenraum 32 bildet, der die gewünschte thermische Isolation bewirkt. Der Zwischenraum 32 wird mittels einer Folie 18 aus Metall fluiddicht verschlossen bzw. abgedeckt, die außenseitig an die beiden Topfkrägen 13, 23 angelötet ist. Außenseite 27 des Topfkragens 23 des zweiten Gehäuseteils 3b befestigt ist. Besagte Metallfolie 18 bildet im Beispiel der Figur 5 im Zusammenspiel mit dem Zwischenraum 32 die thermische Isolationseinrichtung 8 aus.

Das Beispiel der Figur 6 unterscheidet sich vom Beispiel gemäß Figur 5 darin, dass eine Außenseite 30 des Topfkragens 13 des ersten Gehäuseteils 3a mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 28 oder einer Klebverbindung 29 an einer Innenseite 31 des Topfkragens 23 des zweiten Gehäuseteils 3b befestigt ist. Die stoffschlüssige Verbindung 28 bzw. die Klebverbindung 29 verschließt also den zwischen den Endabschnitten 33, 34 der Topfkragen umlaufend gebildeten Zwischenraum 32. Die stoffschlüssige Verbindung 28 bzw. die Klebverbindung 29 bildet im Beispiel der Figur 5 im Zusammenspiel mit dem Zwischenraum 32 die thermische Isolationseinrichtung 8 aus.

Das Beispiel der Figur 7 zeigt eine Kombination der Beispiele der Figuren 5 und 6. Demnach ist der Topfkragen 23 integral am Topfboden 13 des zweiten Gehäuseteils 3b ausgeformt. Die Außenseite 27 des Topfkragens 23 liegt der Innenseite 26 des Topfkragens 13 gegenüber, so dass zwischen diesen der Zwischenraum 32 gebildet wird. Die Innenseite 26 des Topfkragens 13 des ersten Gehäuseteils 3a ist mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 28 oder einer Klebverbindung 29 an der Außenseite 27 31 des Topfkragens 23 des zweiten Gehäuseteils 3b befestigt. Die stoffschlüssige Verbindung 28 bzw. die Klebverbindung 29 verschließt analog zum Beispiel der Figur 6 den zwischen den Endabschnitten 33, 34 der Topfkrägen 13, 23 umlaufend gebildeten Zwischenraum 32 fluiddicht. Die thermische Isolationseinrichtung 8 wird also von der stoffschlüssigen Verbindung 28 bzw. der Klebverbindung 29 und dem durch diese verschlossenen Zwischenraum 32 gebildet.

Figur 8 illustriert eine weitere Variante, bei welcher der Topfkragen 13 des ersten Gehäuseteils 3a vom Topfboden 12 weg in einen nach außen vom Topfkragen 13 weg abstehenden und im Wesentlichen parallel zum Topfboden 12 angeordneten Flanschabschnitt 35 übergeht. Ein Zwischenraum 32 zwischen dem Flanschabschnitt 35 und dem als Gehäusedeckel 14 realisierten zweiten Gehäuseteil 3b wird mittels einer stoffschlüssige Verbindung 28 bzw. die Klebverbindung 29 zwischen dem Flanschabschnitt 35 und dem Gehäusedeckel 14 verschlossen und auf diese Weise fluiddicht abgedichtet. Die thermische Isolationseinrichtung 8 wird von der stoffschlüssigen Verbindung 28 bzw. der Klebverbindung 29 und dem durch diese verschlossenen Zwischenraum 32 gebildet.

Die Figur 9 zeigt eine Kombination der Varianten der Figuren 4 und 8. Im Beispiel der Figur 9 besitzen beide Topfkrägen 23, 23 nach außen abstehende Flanschabschnitte 35, 36, zwischen welchen ein Zwischenraum 32 bzw. eine Durch- gangsöffnung 25 zwischen den beiden Topfkrägen 13, 23 mittels einer stoffschlüssige Verbindung 28 oder einer Klebverbindung 29 zwischen den beiden Topfkrägen 13, 23. Auf diese Weise erfolgt auch die Abdichtung des Gehäuseinnenraums 4 gegen die äußere Umgebung 24 des Gehäuses 2. und auf diese Weise abgedichtet. Die thermische Isolationseinrichtung 8 wird von der stoffschlüssigen Verbindung 28 bzw. der Klebverbindung 29 und dem durch diese verschlossenen Zwischenraum 32 gebildet.

Die Variante der Figur 10 unterscheidet sich von der Variante der Figur 7 darin, dass der Topfkragen 23 des zweiten Gehäuseteils 3b orthogonal vom Topfboden 22 absteht. Der Topfkragen 13 des ersten Gehäuseteils 3a steht hingegen ebenso wie im Beispiel der Figur 7 unter einem stumpfen Winkel vom Gehäusetopf 12 des ersten Gehäuseteils 3a ab. Auf diese Weise ergibt sich ein vergrößerter Zwischenraum 32 zwischen den beiden Topfkrägen 13, 23. Somit steht mehr Volumen für das Material der stoffschlüssigen Verbindung 28 - typischerweise Lötzinn - bzw. der Klebverbindung 29 - typischerweise Klebstoff - zur Verfügung.

Im Beispiel der Figur 1 1 umfasst die thermische Isolationseinrichtung 8 eine sich im Topfkragen 13 des ersten Gehäuseteils 13 entlang der Umlaufrichtung erstreckende und den Topfboden 12 vollständig einfassende, balgartig ausgebildete Struktur 37. Im Bereich der balgartigen Struktur kann eine Wanddicke des Topfkragens 13 gegenüber einer Wanddicke in den verbleibenden, zur balgartigen Struktur 37 komplementären Bereichen des Topfkragens 13 und/oder des Topfbodens 12 reduziert sein.

Schließlich sei das Augenmerk noch auf die Darstellung der Figur 12 gerichtet. Im Beispiel der Figur 12 sind die beiden Gehäuseteile 3a, 3b des Gehäuses 2 als im Wesentlichen flächige Gehäusewände 38a, 38b ausgebildet sind. In diesem Szenario ist die thermische Isolationseinrichtung 8 als hohlzylindrischer Rahmen 39 aus einem thermisch isolierenden Material, insbesondere aus einer Keramik, ausgebildet. Die beiden den Gehäusewänden 38a, 38b zugewandten Stirnseiten 40a, 40b des Rahmens 39 sind mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 29 oder einer Klebverbindung 29 an dem ersten bzw. zweiten Gehäuseteil 3a, 3b befestigt.

Claims

Ansprüche

1 . Thermoelektrische Vorrichtung (1 ), insbesondere thermoelektrischer Generator,

für ein Kraftfahrzeug, mit einem einen Gehäuseinnenraum (4) begrenzenden Gehäuse (2), welches ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (3a, 3b) umfasst, dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäuse (2) eine fluiddicht ausgebildete thermische Isolationseinrichtung (8) zum thermischen Isolieren wenigstens eines Gehäuseteil- Abschnitts (9) des ersten Gehäuseteils (3a) vom zweiten Gehäuseteil (3b) umfasst.

2. Thermoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die thermische Isolationseinrichtung (8) als den Gehäuseteil-Abschnitt (9) entlang einer Umlaufrichtung vollständig einfassende Trennfuge (16) ausgebildet ist,

- die Trennfuge (16) entlang

dieser Umlaufrichtung wenigstens einen Durchbruch (17) aufweist.

3. Thermoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Trennfuge (16) genau einen Durchbruch (17) aufweist, der mittels einer Folie (18) aus einem Metall oder mittels eines Klebstoffs oder mittels eines Dich- tungselements, insbesondere aus einem Elastomer, oder mittels eines Steckteils fluiddicht verschlossen ist.

4. Thermoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Trennfuge (16) wenigstens zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchbrüchen (17) aufweist, die durch wenigstens einen, vorzugsweise integral am ersten Gehäuseteil (3a) ausgeformten, Steg (20) unterbrochen sind,

- der wenigstens eine Steg (20) den Gehäuseteil-Abschnitt (9) mit dem dazu komplementären Bereich (10) des ersten Gehäuseteils (3a) verbindet.

5. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- das erste Gehäuseteil (3a) als Gehäusetopf (1 1 ) mit einem Topfboden (12) und mit einem vom Topfboden (12) zum zweiten Gehäuseteil (3b) hin abstehenden und den Topfboden (12) einfassenden Topfkragen (13) ausgebildet ist,

- das zweite Gehäuseteil (3b) als Gehäusedeckel (14) ausgebildet ist, welcher am Topfkragen (13) angebracht ist.

6. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich die Trennfuge (16) im Topfkragen (13) erstreckt und den Topfboden (12) vollständig einfasst.

7. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Trennfuge(16) im Topfboden (12) angeordnet ist, so dass der Gehäuseteil- Abschnitt (9) ein Bereich des Topfbodens (12) ist, - die Trennfuge (16) sich zur Einfassung des Gehäuseteil-Abschnitts (9) benachbart zum Topfkragen (13) entlang eines äußeren Randabschnitts (19) des Topfbodens (12) erstreckt.

8. Thermoelektrische Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

die thermische Isolationseinrichtung (8) eine sich im Topfkragen (13) entlang der Umlaufrichtung erstreckende und den Topfboden (12) vollständig einfassende, balgartig ausgebildete Struktur (37) umfasst oder ist.

9. Thermoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Wanddicke des Topfkragens (13) im Bereich der balgartigen Struktur (37) gegenüber einer Wanddicke in dem zur balgartigen Struktur (37) komplementärem Bereich des Topfkragens (13) reduziert ist.

10. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die beiden Gehäuseteile (3a, 3b) als im Wesentlichen flächige Gehäusewände (38a, 38b) ausgebildet sind,

die thermische Isolationseinrichtung (8) als hohlzylindrischer Rahmen (39) aus einem thermisch isolierenden Material, insbesondere aus einer Keramik, ausgebildet ist,

die beiden Stirnseiten (40a, 40b) des Rahmens (39) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (28) oder mittels einer Klebverbindung (29) an dem ersten oder zweiten (3a, 3b) Gehäuseteil befestigt sind.

1 1 . Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolationseinrichtung (8) nicht nur den Gehäuseteil-Abschnitt (9), sondern das gesamte erste Gehäuseteil (3a) thermisch vom zweiten Gehäuseteil (3b) isoliert.

12. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

auch das zweite Gehäuseteil (3b) einen Topfboden (22) und einen den Topfboden (22) einfassenden Topfkragen (23) aufweist, der vom Topfboden (22) weg zum ersten Gehäuseteil (3a) hin absteht,

die beiden Topfkrägen (13, 23) im Abstand zueinander angeordnet sind, so dass zwischen den beiden Topfkrägen (13, 23) eine den Gehäuseinnenraum (4) fluidisch mit der äußeren Umgebung (24) verbindende Durchgangsöffnung (25) ausgebildet ist,

die Durchgangsöffnung (25) mittels einer Folie (13) aus einem Metall oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (28), insbesondere einer Lötverbindung, oder einer Klebverbindung (29) fluiddicht verschlossen ist.

13. Thermoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Innenseite (26) des Topfkragens (13) des ersten Gehäuseteils (3a) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (28) oder einer Klebverbindung (29) an einer Außenseite (27) des Topfkragens (23) des zweiten Gehäuseteils (3b) befestigt ist oder umgekehrt, so dass ein zwischen den beiden Topfkrägen (13, 23) vorhandener Zwischenraum (32) fluiddicht verschlossen ist.

14. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Topfkragen (13, 23) des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils (3a, 3b) vom jeweiligen Topfboden (12, 22) weg in einen nach außen vom Topfkragen (13, 23) weg abstehenden und im Wesentlichen parallel zum Topfboden (12, 22) angeordneten Flanschabschnitt (35, 36) übergeht.

15. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die thermische Isolationseinrichtung (8) eine das erste Gehäuseteil (3a), vorzugsweise dessen Topfkragen (13), höchst vorzugsweise dessen Flanschabschnitt (35), mit dem zweiten Gehäuseteil (3b), vorzugsweise mit dessen Topfkragen (23), höchst vorzugsweise mit dessen Flanschabschnitt (36), verbindende stoffschlüssige Verbindung (28), insbesondere eine Lötverbindung, oder eine Klebverbindung (29) aus einem thermisch isolierenden Klebstoff, umfasst.

16. Thermoelektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Topfkragen (13, 23) des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils (3a, 3b) im Wesentlichen rechtwinklig oder unter einem stumpfen Winkel oder unter einem spitzen Winkel vom Topfboden (12, 22) weg absteht.