DE10241786A1 - Thermal element especially a thermogenerator is arranged in a fiber or hollow fiber especially a nano or micro hollow fiber - Google Patents

Thermal element especially a thermogenerator is arranged in a fiber or hollow fiber especially a nano or micro hollow fiber Download PDF

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Abstract

A thermo element, especially a thermogenerator is arranged on and/or in a fiber or hollow fiber (1). The fibers have textile properties and have diameters of 3-80 microns and n- and p-doped regions. An Independent claim is also included for a material used as a fiber, especially woven fibers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermoelement, insbesondere einen Thermogenerator, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie dessen Verwendung.The invention relates to a thermocouple, in particular a thermal generator, with the features of the preamble of the claim 1 and its use.

Bekannt sind – neben normalen Thermoelementen – Halbleiter-Thermoelemente. Bei diesen wird, wie bei den normalen Thermoelementen, der Seebeck-Effekt ausgenutzt. Dies ist ein thermoelektrischer Effekt, bei dem in einem Stromkreis aus zwei Leitern bzw. Halbleitern die Stelle zwischen den Leitern erwärmt wird. Bei diesem Vorgang entsteht eine elektromotorische Kraft (abgekürzt: EMK), die beim Schließen des Stromkreises einen messbaren elektrischen Strom verursacht. Diese EMK, oder auch einfach ausgedrückt elektrische Spannung, ist temperaturabhängig und wird von der chemischen und physikalischen Zusammensetzung der Leiter bestimmt. Eine schematische Darstellung hierzu zeigt 1. Neben den Halbleiter-Thermoelementen gibt es auch Hatbleiter-Kühlelemente (Pettier-Elemente). Deren Funktion beruht auf dem Pettier-Effekt. Dieser ist die Umkehrung des Seebeck-Effekts und besteht darin, dass ein Stromfluss durch zwei Lötstellen, die zwei verschiedene Materialien miteinander verbinden, eine Abkühlung der einen und eine Erwärmung der anderen bewirkt. Wegen der sehr geringen Kühlleistung werden Peltier-Elemente derzeit nur für Spezialzwecke eingesetzt. (Vgl. Microsoft® Encarta® Professional 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation.)In addition to normal thermocouples, semiconductor thermocouples are known. As with normal thermocouples, these use the Seebeck effect. This is a thermoelectric effect in which the point between the conductors is heated in a circuit consisting of two conductors or semiconductors. This process creates an electromotive force (abbreviated: EMF), which causes a measurable electrical current when the circuit is closed. This EMF, or simply expressed as electrical voltage, is temperature-dependent and is determined by the chemical and physical composition of the conductor. A schematic representation of this shows 1 , In addition to the semiconductor thermocouples, there are also hat conductor cooling elements (Pettier elements). Their function is based on the Pettier effect. This is the reversal of the Seebeck effect and consists in the fact that a current flow through two solder joints, which connect two different materials, causes one to cool down and the other to heat up. Because of the very low cooling capacity, Peltier elements are currently only used for special purposes. (See Microsoft® Encarta® Professional 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation.)

Ferner sind in der Zeitschrift Elektronik Journal, Heft August 2002, S. 99, Silizium-Thermogeneratoren als Flächengebilde beschrieben. Ein derartiger Thermogenerator besteht aus einer Vielzahl von Thermoelementen, wobei dieselben mäanderförmig räumlich angeordnet sind, um die Fläche effizient auszunutzen. Ein derartiger Thermogenerator erreicht eine Spannung von fünf Volt pro Quadratzentimeter Chipfläche. Der Thermogenerator ist zwischen zwei versilberten oder vergoldeten Kupfer-Plättchen, d.h. einer Außen-Platte (kalte Seite) und einer Innen-Platte (warme Seite), angeordnet, um das Temperaturgefälle zwischen der Außen- und der Innenseite, beispielsweise von Kleidung, auszunutzen. Der Thermogenerator ist dabei mittels Kontakten mit einem leitenden Drahtgeflecht verbunden, das in einem die Kleidung bildenden Stoff angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um Vitaldaten, wie die Körpertemperatur oder die Herzfrequenz, aufzuzeichnen oder um Hörgeräte mit Strom zu versorgen.Also in the magazine are electronics Journal, issue August 2002, p. 99, silicon thermogenerators as flat structures described. Such a thermal generator consists of a large number of thermocouples, the same being arranged spatially in a meandering order the area to use efficiently. Such a thermal generator reaches one Tension of five Volts per square centimeter of chip area. The thermogenerator is between two silver-plated or gold-plated copper plates, i.e. an outer plate (cold side) and an inner plate (warm side), arranged, about the temperature gradient between the outside and the inside, for example of clothing. The thermal generator is connected to a conductive wire mesh by means of contacts, which is arranged in a fabric forming the clothing. Such one Device can be used, for example, to record vital data, like body temperature or heart rate, or to power hearing aids.

Hohlfasern mit einem Außendurchmesser von bis zu minimal 0,28 mm und Wandstärken von bis zu minimal 0,41 μm sind beispielsweise aus der auf den selben Anmelder zurückgehenden WO 00/10938 bekannt. Hierin wird auch ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Hohlfasern aus Folien, welche auch mehrschichtig aufgebaut und/oder beschichtet sein können, mittels Wickeln beschrieben.Hollow fibers with an outside diameter of For example, up to a minimum of 0.28 mm and wall thicknesses of up to a minimum of 0.41 μm from WO 00/10938, which goes back to the same applicant. This also describes a process for the production of such hollow fibers from foils, which are also built up and / or coated in multiple layers could be, described by winding.

Die eingangs genannten Thermoelemente lassen jedoch noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf den Tragekomfort bei Körperkontakt.Leave the thermocouples mentioned at the beginning however still wishes open, especially with regard to the comfort of body contact.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Thermogenerator der eingangs genannten Art zu verbessern.The invention is therefore the object to improve a thermogenerator of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Thermogenerator mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a Thermal generator with the features of claim 1 solved. advantageous Refinements are the subject of the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Thermoelementes, insbesondere Thermogenerators, ist das Thermoelement auf und/oder in einer Faser oder Hohlfaser angeordnet, wobei es sich bei der Faser um eine Faser mit einem etwa kreisförmigen Vollprofil, aber auch um eine Faser mit einem teilweise offenen Profil, d.h. einem C-förmigen oder Uförmigen Profil, handeln kann. Dabei weist die Faser oder Hohlfaser textile Eigenschaften auf.In the embodiment of the thermocouple according to the invention, in particular thermogenerators, the thermocouple is on and / or arranged in a fiber or hollow fiber, which is the fiber around a fiber with an approximately circular full profile, but also around a fiber with a partially open profile, i.e. a C-shaped or U-shaped Profile, can act. The fiber or hollow fiber has textile Properties on.

Zwischen den Isolationen befindet sich das oder die Thermoelemente und die sonstige Installation mit einer Höhe von vorzugsweise bis zu ca. 100 μm (Wandstärke). Vorzugsweise ist die Nano- oder Mikro-Röhrchen Ausformung mit Höhen von vorzugsweise bis zu 100 μm aus zwei parallel nebeneinander gelegter, zu zwei Halbschalen geformter und dann zu einem Nano oder Mikro-Röhrchen zusammengefügter Hohlfasern gebildet. Insbesondere sind hierbei zwei Serien-Thermoelemente vorgesehen, wobei der Durchmesser einem hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von ca. 70 μm entspricht und immer noch textile Eigenschaften aufweist.Located between the isolations the thermocouple or the other installation with a height of preferably up to approx. 100 μm (Wall thickness). The nano- or micro-tube shape is preferably at heights of preferably up to 100 μm two parallel shells, two half shells and then hollow fibers assembled into a nano or micro-tube educated. In particular, two series thermocouples are provided, whereby the diameter is a hydraulically equivalent diameter of approx. 70 μm corresponds and still has textile properties.

Die menschliche Hautoberflächen-Temperatur wird durch Direktkontaktauflage gefühlt und mit der distanzierten Folientemperatur verglichen. Als Ergebnis der Temperaturdifferenz fließt in Folge des Seebeck-Effekts ein elektrischer Strom. Mit dem Stand der Technik für Folien-Thermogeneratoren ist eine derartig große Ladungsdichte auf dem kleinen Raum nicht erreichbar und damit die textile erfindungsgemäße Ausführung eine wesentliche Verbesserung. Ferner behindert die isolierenden Folien gemäß dem Stand der Technik, direkt auf der menschlichen Haut angelegt, die Aspiration und ist für den Träger unangenehm. Durch einen aus erfindungsgemäßen Hohlfasern hergestellten Stoff, insbesondere ein Gewebe, kann die Haut jedoch atmen und der Tragekomfort wird deutlich erhöht, so dass auch großflächige Textilien mit entsprechend höherer elektrischer Leis tung ohne Störung des Komforts möglich sind. Die Thermogeneratoren gehören zu den besonders ökologischen Elektrostromerzeugern, ohne jede Emission. Das Halbleitermaterial, vorzugsweise Silizium, kommt nach Sauerstoff in der Erdrinde am zweithäufigsten vor und ist deshalb günstig. Silizium als Rein-Si1izium weist einen besonders großen Seebeck-Koeffizienten auf, der bei der Thermogenerator-Nutzung wünschenswert ist.The human skin surface temperature is felt by direct contact and with the distant Film temperature compared. As a result of the temperature difference flows as a result of the Seebeck effect, an electric current. With the booth of technology for Foil thermogenerators is such a large charge density in a small space not reachable and thus the textile design according to the invention substantial improvement. It also hampers the insulating films according to the status technology, applied directly to human skin, aspiration and is for the carrier unpleasant. By a manufactured from hollow fibers according to the invention However, fabric, especially tissue, can breathe the skin and make it comfortable to wear is significantly increased so that even large textiles with correspondingly higher ones electrical power without interference comfort are possible. The thermogenerators belong to the particularly ecological Electric generators, without any emissions. The semiconductor material, preferably silicon, is the second most common after oxygen in the earth's crust before and is therefore cheap. Silicon as pure silicon has a particularly large Seebeck coefficient which is desirable when using the thermogenerator.

Durch Umkehrung, d.h. durch die Anlegung einer entsprechenden elektrischen Spannung, lassen sich gezielt Flächen eines Stoffes erwärmen oder aber abkühlen (Thermoelement).By reversal, ie by the application a corresponding electrical voltage, specific areas of a fabric can be warmed or cooled (thermocouple).

Mit Temperaturdifferenzen-Elektrostromgewinnung liegt die Thermogenerator-Technologie bei einem Tausendstel der heutigen spezifischen Feststoffelektrolyten der Brennstoffzellentechnologie-Oberfläche, wobei die Brennstoffzelle ca. 10 000 bis 15 000 Watt/m2 liefert und durch CnHm-Aufoxidation auch Luft als Betriebsstoff benötigt. Im Vergleich hierzu liefert beispielsweise ein Quadratmeter Silizium Thermogenerator-Oberfläche 10 bis 15 Watt, bei einer Temperaturdifferenz von ca. 5 Kelvin.With temperature difference electric power generation, the thermogenerator technology is one thousandth of today's specific solid electrolytes on the fuel cell technology surface, whereby the fuel cell delivers approx. 10,000 to 15,000 watts / m2 and also requires air as operating material due to C n H m oxidation. In comparison, for example, a square meter of silicon thermogenerator surface provides 10 to 15 watts, with a temperature difference of approx. 5 Kelvin.

Erfindungsgemäß werden auf elektrisch isolierenden Konfektions-Textilien n- und pdotierte Thermogeneratoren an- bzw. aufgebracht und elektrisch in der textilen Struktur verschaltet. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise auf Synthese-Filament-Faser-Oberflächen die Hohlfilamentfasern angebracht, die aus erfindungsgemäßen anorganischen oder auch organischen Werkstoffen bestehen. Nano-, Mikro-Hohlfasern aus Nitritkeramik, Glas, Oxidkeramik und sterilisierbaren Polymeren sind erfindungsgemäß bevorzugt.According to the invention on electrically insulating Ready-made textiles n- and p-doped thermal generators applied and electrically connected in the textile structure. According to the invention preferably on synthetic filament fiber surfaces the hollow filament fibers attached, the inorganic or inventive organic materials. Nano, micro hollow fibers made of nitrite ceramic, Glass, oxide ceramics and sterilizable polymers are preferred according to the invention.

Erfindungsgemäß werden für die Thermogeneratoren vorzugsweise Silizium und andere geeignete Halbleiterwerkstoffe als Nano- oder Mikrofasern mit Voll-, C- oder Uförmigem Profil oder Hohlprofil eingesetzt.According to the invention are preferred for the thermogenerators Silicon and other suitable semiconductor materials as nano or Microfibers with full, C or U-shaped profile or hollow profile are used.

Die Textilien sind erfindungsgemäß und vorzugsweise hydrophil sensibilisiert um die Differenzen der aspirationspsychometrischen Daten von Trockenkugel- und Feuchtkugel- Temperaturen am Thermogenerator für die Elektrostromgewinnung mit verwerten zu können. So ist auch die Nutzung des Ambiente-Wärmeinhalt (Enthalpie) aus der Luft nach den h-x Diagrammdifferenzen zur Elektro-Gleichstromgewinnung möglich.The textiles are according to the invention and are preferred hydrophilically sensitized to the differences of the aspiration psychometric Data of dry bulb and wet bulb temperatures on the thermogenerator for electric power generation to be able to recycle. So is the use of the ambient heat content (enthalpy) from the Air according to the h-x diagram differences for electrical direct current generation possible.

Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Silber oder Messing in Filamentfaserform als Elektrostrom-Ausleiter mit geeigneten physiologischen und hygienischen Eigenschaften an die Thermogeneratoren geführt. Silber und Messing haben fungizide, bakterizide und viruzide Eigenschaften, bei guter menschlicher Hautverträglichkeit.According to the invention, silver is preferably used or brass in filament fiber form as an electric current rejector suitable physiological and hygienic properties to the Thermogenerators led. Silver and brass have fungicidal, bactericidal and virucidal properties, with good human skin tolerance.

Erfindungsgemäß werden die n- und p-dotierten Thermogeneratoren in den Lumen, d.h. in das Innere, von Nano- oder Mikro-Hohlfasern eingebracht, wobei die Hohlfaser-Außenumfangsflächen die Isolierung der Thermogeneratoren im Filamentfaserlumen bilden, bei voller textiler Eigenschaft der Hohlfaser.According to the n- and p-doped Thermal generators in the lumens, i.e. inside, from nano or Micro-hollow fibers introduced, the hollow fiber outer peripheral surfaces Form insulation of the thermogenerators in the filament fiber lumen full of textile properties of the hollow fiber.

Erfindungsgemäß kann der elektrische Ausleiter auch durch die Faserwandung durchgeleitet werden, vorzugsweise mit Silber- oder Messing-Filamenten im Nano- oder Mikro-Isolationsfilament-Hohlfaserlumen. Auch andere geeignete, elektrisch leitenden Werkstoffe sind möglich.According to the invention, the electrical divertor can can also be passed through the fiber wall, preferably with Silver or brass filaments in the nano or micro insulation filament hollow fiber lumen. Other suitable, electrically conductive materials are also possible.

Erfindungsgemäß ist der Nano- oder Mikro-Hohlfaser-Umfang in zwei Umfangoberflächen, vorzugsweise in Richtung der Längsachse, aufgeteilt. Dabei bilden geometrische Längsverstärkungen die Wandungsverdickungen und beeinflussen so die Wärmeleitung. Auf diese erfindungsgemäße Art und Weise wird die warme und kalte Seite am Isolationsumfang aufgeteilt. Vorzugsweise ist eine Streifenversteifung am Umfang vorgesehen, die, vorzugsweise um 180° versetzt, parallel verstärkend als Längsstreifen aufgetragen oder ausgebildet ist, zur Aufteilung des Umfangs in eine kalte und eine warme Hälfte. Dies erfolgt vorzugsweise durch zwei Ausstülpungen der Hohlfaserwandung.According to the invention is the nano or micro hollow fiber scope in two peripheral surfaces, preferably in the direction of the longitudinal axis, divided up. Geometric longitudinal reinforcements form the wall thickenings and thus influence the heat conduction. In this way according to the invention the warm and cold side is divided around the circumference of the insulation. Preferably a strip stiffening is provided on the circumference, which, preferably offset by 180 °, reinforcing in parallel as a vertical stripe is applied or designed to divide the circumference into a cold and a warm half. This is preferably done by two protuberances of the hollow fiber wall.

Erfindungsgemäß wird der Laterale Lumenraum auch als Isolationsraum angesehen. Die Leistungsdichte ist unter 10 μm Höhe des Flächengebildes vorzugsweise größer als 10 Watt je Quadratmeter. Vorzugsweise ist die Thermogenerator-Ladungsdichte von 20 bis 80 μm Durchmesser im Lumen von Textilhohlfasern in vorzugsweise Serienschaltung auf- oder eingezogen, beispielsweise wie ein Paternoster. Besonders bevorzugt sind 0,5 bis 4 μm Durchmesser und sensibilisierte Wandungsstärken von 0,01 bis 1 μm Dicke. Dünne Wandungen haben dabei eine günstigere Alpha-Zahl und bessere Wärmeleitungswerte.According to the invention, the lateral lumen space also viewed as an isolation room. The power density is below 10 μm height of the fabric preferably greater than 10 watts per square meter. Preferably, the thermogenerator charge density from 20 to 80 μm Diameter in the lumen of hollow textile fibers preferably in series connection or moved in, for example like a paternoster. Particularly preferred are 0.5 to 4 μm in diameter and sensitized wall thicknesses of 0.01 to 1 μm Thickness. thin Walls have a cheaper one Alpha number and better thermal conductivity values.

Erfrndungsgemäß werden als Trägeroberflächen für die n- und p-dotierten Thermogeneratoren vorzugsweise Materialien aus Silizium in/an Polyvinyl-, Alkoholate-, Zellulose-, Styrol-, Viskose-, Acryl-, Gelatine-, Gel-, Solgel- und Proteine-Nano- und Mikro-Hohlfasern eingesetzt. Als Trägerwerkstoffe sind Zirkoniumoxid mit anderen Oxiden besonders geeignet, sowie Aluminiumoxide und Mischoxide, Glas und Spinelle, und als elektrische Leiter auch Graphit, Ruß und Eisenbestandteile.According to the invention, carrier surfaces for the n- and p-doped thermogenerators preferably materials made of silicon in / on polyvinyl, alcoholate, cellulose, styrene, viscose, acrylic, gelatin, Gel, sol gel and protein nano and micro hollow fibers are used. As carrier materials zirconium oxide with other oxides are particularly suitable, as well Aluminum oxides and mixed oxides, glass and spinels, and as electrical Head also graphite, carbon black and Iron components.

Erfindungsgemäß wird der Thermogenerator in Verbindung mit der Exhalation der Atemluft und/oder mit Fingerdruckberührung vorgesehen, beispielsweise in Verbindung mit einer Personenüberprüfung für die Aktivierung von Berechtigungsüberprüfungen und Zugangsaktivierungen, gegebenenfalls mit zusätzlichem Spracherkennungssystemen.According to the thermal generator in Connection with exhalation of the breathing air and / or with finger pressure, for example in connection with a personal check for the activation of authorization checks and Access activation, if necessary with additional speech recognition systems.

Gemäß einer anderen Verwendung wird der Thermogenerator zur Erzeugung von Energie für Implantate, z.B. Hör- oder Sehhilfen, vorgesehen.According to another use the thermal generator for generating energy for implants, e.g. auditory or visual aids.

Der Thermogenerator kann mit Betriebsstoff-Medien um- oder durchströmt werden, z.B. wie ein Wärmetauscher, um die kalte und warme Seite des Thermogenerators zu beeinflussen oder zu regeln in Hinblick auf die Strom- und Spannungserzeugung. Damit kann auch eine Funktions- und Betriebsüberwachung bzw. -sicherung erfolgen.The thermal generator can be used with operating media flows around or through e.g. like a heat exchanger, to affect the cold and warm side of the thermogenerator or to regulate with regard to the generation of current and voltage. This can also be used to monitor and safeguard functions and operations respectively.

Erfindungsgemäß werden entsprechend ausgebildete Folien, auf welche Thermogeneratoren aufgebracht und in Serie verschaltet sind, zu Röhrchen ausgeformt, insbesondere zu textilen Nano-Röhrchen gewickelt, bspw. wendelförmig oder entlang der Längsachse gerollt, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung – je nach Ausgestaltung – gegebenenfalls die Naht die kalte und warme Seite distanziert.According to the invention, appropriately designed foils, to which thermogenerators are applied and connected in series, are formed into tubes, in particular wound into textile nano-tubes, for example, helically or rolled along the longitudinal axis, whereby according to the present invention - depending on the design - the seam, if appropriate the cold and warm side dis tanziert.

Das erfindungsgemäße Thermoelement ist in seiner Länge vorzugsweise aufwickelbar und somit quasi unendlich, bei Serienschaltung, bei gleichzeitig höchster Ladungsdichte, lateral ausgebildet. Die Distanzen und Höhen von n und p legen die Abstände von kalter und warmer Seite fest, gegebenenfalls zuzüglich der Naht.The thermocouple according to the invention is in its Length preferred can be wound up and thus almost infinitely, with series connection, with at the same time highest Charge density, laterally formed. The distances and heights of n and p set the distances from cold and warm side firm, if necessary plus the seam.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below of embodiments, partially explained with reference to the accompanying drawings. It demonstrate

1 eine schematisch Darstellung des Seebeck-Effekts, 1 a schematic representation of the Seebeck effect,

2 einen stark schematisch dargestellten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hohlfaser, 2 FIG. 2 shows a highly schematically represented section through a hollow fiber according to the invention,

3 eine stark schematisierte, geschnitten und aufgerollt dargestellte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, und 3 a highly schematic, sectioned and rolled up view of a second embodiment, and

4 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel. 4 a section through a third embodiment.

1 zeigt einen Leiterkreis aus zwei verschiedenen Metallen oder Halbleitern, wobei die Temperatur an den beiden Lötstellen oder Übergängen verschieden groß ist, so dass in Folge des Seeback-Effektes ein Strom fließt. Hierbei kann die Thermospannung am Übergang durchaus größenmäßig 100 Mikrovolt je Kelvin betragen. 1 shows a conductor circuit made of two different metals or semiconductors, the temperature at the two soldering points or transitions being different, so that a current flows as a result of the seeback effect. The thermal voltage at the transition may well be 100 microvolts per Kelvin.

2 zeigt eine Hohlfaser 1, welche aus zwei halbschalenförmigen Teilen 2 zusammengesetzt ist, die mittels zweier Klebenähte 3 miteinander verbunden sind. Hierbei wirkt die eine der Klebenähte 3 als warmer Übergang. Die zweite Klebenaht 4 dient, entsprechend der Darstellung von 1, als Isolation I, wobei im Bereich der Klebenaht 4 auch der kalte Übergang vorgesehen ist, wozu jeder der halbschalenförmigen Teile 2 mit einem elektrischen Leiter 5 verbunden ist und diese Leiter 5 durch eine Isolation I im Bereich der Hohlfaser 1 voneinander elektrisch getrennt sind. Ferner ist an der Außen- und Innenfläche jeweils eine Isolation I vorgesehen. 2 shows a hollow fiber 1 , which consists of two half-shell-shaped parts 2 is composed by means of two adhesive seams 3 are interconnected. One of the glued seams works here 3 as a warm transition. The second adhesive seam 4 serves, according to the representation of 1 , as insulation I, being in the area of the adhesive seam 4 the cold transition is also provided, for which purpose each of the half-shell-shaped parts 2 with an electrical conductor 5 is connected and this ladder 5 by insulation I in the hollow fiber area 1 are electrically separated from each other. Furthermore, an insulation I is provided on the outer and inner surface.

Die Leiter 5 führen zu weiteren Leitern, die, ausgehend von anderen Hohlfasern, in einer Serienschaltung verschaltet sind und zu einem elektrischen Verbraucher (nicht dargestellt) führen, wobei es sich hierbei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Hörgerät handelt, zu dessen Stromversorgung die durch den Seebeck-Effekt gewonnene Energie infolge der Temperaturdifferenz zwischen Körpertemperatur und Umgebungstemperatur verwendet wird.The ladder 5 lead to further conductors which, starting from other hollow fibers, are connected in a series circuit and lead to an electrical consumer (not shown), which according to the present exemplary embodiment is a hearing aid, the power supply of which is provided by the Seebeck effect Energy gained due to the temperature difference between body temperature and ambient temperature is used.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Hohlfasern miteinander zu einem Stoff verstrickt.According to the present embodiment the individual hollow fibers are knitted together to form a fabric.

Gemäß dem im Folgenden beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Silizium-Hohlfaser mit p- und n-dotierten Bereichen versehen, wie in 3 schematisch als Draufsicht auf die Innenmantelfläche dargestellt, wobei p- bzw. n-dotierte Bereiche (p bzw. n) jeweils miteinander fluchtend in Längsrichtung der Hohlfaser voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Isolation ist nicht näher dargestellt, wie auch in den weiteren nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Auf Grund der Kontaktierungen K ergibt sich eine Serienschaltung mit einem mäanderförmigen Verlauf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier derartige Mäander über die Innenmantelfläche verteilt angeordnet.According to the second exemplary embodiment described below, a silicon hollow fiber is provided with p- and n-doped regions, as in FIG 3 schematically shown as a top view of the inner surface area, p- or n-doped regions (p or n) being arranged in alignment with one another in the longitudinal direction of the hollow fiber and spaced apart from one another. The insulation is not shown in more detail, as in the further exemplary embodiments below. Due to the contacts K, a series connection with a meandering course results. According to the present exemplary embodiment, four such meanders are arranged distributed over the inner lateral surface.

Gemäß einem dritten, in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Silizium-Hohlfaser mit p- und n-dotierten Bereichen versehen. Eine Kontaktierung der Bereiche erfolgt an der Außenmantelfläche und der Innenmantelfläche, so dass wiederum ein mäanderförmiger Verlauf über die Längsrichtung der Hohlfaser hinweg vorgesehen ist. Eine derartige Hohlfaser ist beispielsweise zur Messung sehr kleiner Temperaturdifferenzen auf sehr kleinem Raum, beispielsweise zur Erkennung von Krebszellen, geeignet.According to a third, in 4 The exemplary embodiment shown is provided with a silicon hollow fiber with p- and n-doped regions. The areas are contacted on the outer surface and the inner surface, so that a meandering course is again provided over the longitudinal direction of the hollow fiber. Such a hollow fiber is suitable, for example, for measuring very small temperature differences in a very small space, for example for detecting cancer cells.

Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei ineinandergeschobene Hohlfasern vorgesehen, wobei jede Hohlfaser dotierte Bereiche aufweist, die äußere Hohlfaser auf ihrer Innenmantelfläche und die innere Hohlfaser (oder Vollfaser) auf ihrer Außenmantelfläche. Die Kontaktierung erfolgt durch Kontakte zwischen den beiden Hohlfasern, sie kann durch eine sägezahnartige Ausgestaltung, entsprechend einem abknickbaren Trinkhalm, einer der Hohlfasern unterstützt werden, wobei die sägezahnartige Ausgestaltung außerdem die textilen Eigenschaften unterstützt.According to another, not in the embodiment shown two nested hollow fibers are provided, each hollow fiber has doped areas, the outer hollow fiber on their inner surface and the inner hollow fiber (or full fiber) on its outer surface. The Contacting takes place through contacts between the two hollow fibers, it can be caused by a sawtooth Design, corresponding to a foldable drinking straw, one which supports hollow fibers be the sawtooth-like Shaping also supports the textile properties.

Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Hohlfaser durch zwei Hohlfaserhälften gebildet, wobei jede Hohlfaserhälfte eine mäanderförmige Anordnung von Thermoelementen aufweist.According to another, not in the embodiment shown the hollow fiber is formed by two hollow fiber halves, with each hollow fiber half meandering arrangement of thermocouples.

Claims (19)

Thermoelement, insbesondere Thermogenerator, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement auf und/oder in einer Faser oder Hohlfaser (1) angeordnet ist.Thermocouple, in particular thermogenerator, characterized in that the thermocouple on and / or in a fiber or hollow fiber ( 1 ) is arranged. Thermoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser (1) textile Eigenschaften aufweist.Thermocouple according to claim 1, characterized in that the fiber or hollow fiber ( 1 ) has textile properties. Thermoelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser (1) einen hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von maximal 100 μm aufweist.Thermocouple according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber or hollow fiber ( 1 ) has a hydraulically equivalent diameter of maximum 100 μm. Thermoelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser (1) einen hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von 3 bis 80 μm aufweist.Thermocouple according to claim 3, characterized in that the fiber or hollow fiber ( 1 ) has a hydraulically equivalent diameter of 3 to 80 μm. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Hohlfaser (1) eine Dicke von maximal 100 μm aufweist.Thermocouple according to one of the previous ones the claims, characterized in that the wall of the hollow fiber ( 1 ) has a maximum thickness of 100 μm. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Wandung der Hohlfaser (1) eine Dicke von 0,01 bis 10 μm aufweist.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting wall of the hollow fiber ( 1 ) has a thickness of 0.01 to 10 μm. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n-dotierte und p-dotierte Elemente des Thermoelements in Serienschaltung angeordnet sind.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized characterized in that n-doped and p-doped elements of the thermocouple in Series connection are arranged. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n-dotierte und p-dotierte Elemente des Thermoelements in Serienschaltung mäanderförmig in Längsrichtung angeordnet sind.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized characterized in that n-doped and p-doped elements of the thermocouple in Series connection meandering in Arranged in the longitudinal direction are. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (1) auf ihrer Innenfläche einen n-dotierten oder p-dotierten Bereich und auf ihrer Außenseite den hierzu korrespondierend dotierten Bereich aufweist, wobei eine Kontaktierung vorgesehen ist.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber ( 1 ) has an n-doped or p-doped region on its inner surface and the correspondingly doped region on its outer surface, contacting being provided. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (1) zweischalig ausgebildet ist, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser (1) verlaufen.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber ( 1 ) is designed with two shells, the longitudinal seams of the two shells parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber ( 1 ) run. Thermoelement nach einem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweischalig ausgebildete Hohlfaser (1) in ihrer einen Hälfte auf der Innenseite einen pdotierten Bereich und/oder auf der Außenseite einen n-dotierten Bereich, in ihrer anderen Hälfte auf der Innenseite einen n-dotierten Bereich und/oder auf der Außenseite einen p-dotierten Bereich aufweist.Thermocouple according to claim 10, characterized in that the double-shell hollow fiber ( 1 ) has in one half a p-doped area on the inside and / or an n-doped area on the outside, in its other half an n-doped area on the inside and / or a p-doped area on the outside. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolation der äußeren Oberfläche der Faser oder Hohlfaser (1) vorgesehen ist.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that an insulation of the outer surface of the fiber or hollow fiber ( 1 ) is provided. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlfaser die Isolation der Faser oder Hohlfaser (1) bildet.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that a hollow fiber isolates the fiber or hollow fiber ( 1 ) forms. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche feine Rauhigkeiten aufweist und selbstreinigend ist.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized characterized that the outer surface is fine Has roughness and is self-cleaning. Thermoelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser zumindest bereichsweise eine faltenbalg- oder sägezahnartige Struktur zur Verbesserung der textilen Eigenschaften aufweist.Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hollow fiber at least in some areas bellows-like or sawtooth-like Has structure to improve the textile properties. Stoff, gekennzeichnet durch die Verwendung von Fasern und/oder Hohlfasern (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.Substance characterized by the use of fibers and / or hollow fibers ( 1 ) according to one of the preceding claims. Stoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und/oder Hohlfasern (1) miteinander verwoben sind.Fabric according to claim 16, characterized in that the fibers and / or hollow fibers ( 1 ) are interwoven. Verwendung einer Faser und/oder Hohlfaser (1) oder eines Stoffes (7) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 als Thermogenerator zur Energieversorgung von Implantaten, zur Funktions- und/oder Betriebsüberwachung und/oder Funktionssicherung.Use of a fiber and / or hollow fiber ( 1 ) or a substance ( 7 ) according to one of claims 1 to 17 as a thermogenerator for supplying energy to implants, for function and / or operation monitoring and / or function assurance. Verwendung einer Faser und/oder Hohlfaser (1) oder eines Stoffes (7) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 als Thermoelement zur Wärmeerzeugung.Use of a fiber and / or hollow fiber ( 1 ) or a substance ( 7 ) according to one of claims 1 to 17 as a thermocouple for heat generation.
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