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Número de publicaciónDE10241786 B4
Tipo de publicaciónConcesión
Número de solicitudDE2002141786
Fecha de publicación19 Jul 2012
Fecha de presentación6 Sep 2002
Fecha de prioridad6 Sep 2002
También publicado comoDE10241786A1
Número de publicación02141786, 2002141786, DE 10241786 B4, DE 10241786B4, DE-B4-10241786, DE02141786, DE10241786 B4, DE10241786B4, DE2002141786
InventoresPatentinhaber gleich
SolicitanteKlaus Rennebeck
Exportar citaBiBTeX, EndNote, RefMan
Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Vorrichtung mit einer Hohlfaser und einem Thermoelement sowie Verwendung hiervon Device with a hollow fiber and a thermocouple and use thereof traducido del alemán
DE 10241786 B4
Resumen  traducido del alemán
Vorrichtung mit einer Hohlfaser (1) und einem Thermoelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement auf einer Hohlfaser oder sowohl in als auch auf einer Hohlfaser (1) angeordnet ist und dass die Hohlfaser (1) zweischalig ausgebildet ist, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser (1) verlaufen. Device with a hollow fiber (1) and a thermocouple, characterized in that the thermocouple on a hollow fiber or both in and on a hollow fiber (1) is arranged and that the hollow fiber (1) is formed of two shells, the longitudinal seams of the two shells extend parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber (1).
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Reclamaciones(17)  traducido del alemán
  1. Vorrichtung mit einer Hohlfaser ( Device with a hollow fiber ( 1 1 ) und einem Thermoelement, dadurch gekennzeichnet , dass das Thermoelement auf einer Hohlfaser oder sowohl in als auch auf einer Hohlfaser ( ) And a thermocouple, characterized in that the thermocouple on a hollow fiber or both in and on a hollow fiber ( 1 1 ) angeordnet ist und dass die Hohlfaser ( Is disposed) and that the hollow fiber ( 1 1 ) zweischalig ausgebildet ist, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser ( ) Is formed of two shells, the longitudinal seams of the two shells parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber ( 1 1 ) verlaufen. ) Run.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser ( Apparatus according to claim 1, characterized in that the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) textile Eigenschaften aufweist. Has) textile properties.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser ( Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) einen hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von maximal 100 µm aufweist. ) Has a hydraulically equivalent diameter up to 100 microns.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser oder Hohlfaser ( Apparatus according to claim 3, characterized in that the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) einen hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von 3 bis 80 µm aufweist. ) Has a hydraulic equivalent diameter of 3 to 80 microns.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wall of the hollow fiber ( 1 1 ) eine Dicke von maximal 100 µm aufweist. ) Has a thickness of at most 100 microns.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Wandung der Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting wall of the hollow fiber ( 1 1 ) eine Dicke von 0,01 bis 10 µm aufweist. ) Has a thickness of 0.01 to 10 microns.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n-dotierte und p-dotierte Elemente des Thermoelements in Serienschaltung angeordnet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that n-doped and p-doped elements of the thermocouple are arranged in series.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n-dotierte und p-dotierte Elemente des Thermoelements in Serienschaltung mäanderförmig in Längsrichtung angeordnet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that n-doped and p-doped elements of the thermocouple are arranged in series connection a meandering manner in the longitudinal direction.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber ( 1 1 ) auf ihrer Innenfläche einen n-dotierten oder p-dotierten Bereich und auf ihrer Außenseite den hierzu entgegengesetzt dotierten Bereich aufweist, wobei eine Kontaktierung vorgesehen ist. ) On its inner surface an n-doped or p-doped region and on its outer side this, the oppositely doped region, wherein a contact is provided.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweischalig ausgebildete Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the two shells formed hollow fiber ( 1 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. ), In their other half on the inside an n-doped region and / or a p-doped region in its one half on the inside of a p-doped region and / or on the outside of an n-doped region on the outside.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolation der äußeren Oberfläche der Faser oder Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that an insulation of the outer surface of the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) vorgesehen ist. ) Is provided.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Hohlfaser die Isolation der Faser oder Hohlfaser ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that a further hollow fiber, the insulation of the fiber or the hollow fiber ( 1 1 ) bildet. ) Forms.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser zumindest bereichsweise eine faltenbalg- oder sägezahnartige Struktur zur Verbesserung der textilen Eigenschaften aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber regions including at least one bellows or sawtooth-like structure to improve the textile properties.
  14. Stoff, gekennzeichnet durch die Verwendung von Fasern und/oder Hohlfasern ( Fabric, characterized by the use of fibers and / or hollow fibers ( 1 1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. ) According to one of the preceding claims.
  15. Stoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und/oder Hohlfasern ( Fabric according to claim 14, characterized in that the fibers and / or hollow fibers ( 1 1 ) miteinander verwoben sind. ) Are intertwined.
  16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eines Stoffes ( Use of a device according to one of claims 1 to 13 or of a substance ( 7 7 ) nach einem der Ansprüche 14 oder 15 als Thermogenerator zur Energieversorgung von Implantaten, zur Funktions- und/oder Betriebsüberwachung und/oder Funktionssicherung. ) According to any one of claims. 14 or 15 as a thermal generator for supplying energy to implants, the functional and / or operational monitoring and / or backup function
  17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eines Stoffes ( Use of a device according to one of claims 1 to 13 or of a substance ( 7 7 ) nach einem der Ansprüche 14 oder 15 zur Wärmeerzeugung. ) According to one of claims 14 or 15 to generate heat.
Descripción  traducido del alemán
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Hohlfaser und einem Thermoelement, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie dessen Verwendung. The invention relates to a device with a hollow fiber and a thermocouple having the features of the preamble of claim 1 and the use thereof.
  • [0002] [0002]
    Bekannt sind – neben normalen Thermoelementen – Halbleiter-Thermoelemente. Are known - in addition to normal thermocouple - semiconductor thermocouples. Bei diesen wird, wie bei den normalen Thermoelementen, der Seebeck-Effekt ausgenutzt. In these, the Seebeck effect, as in the normal thermocouples utilized. Dies ist ein thermoelektrischer Effekt, bei dem in einem Stromkreis aus zwei Leitern bzw. Halbleitern die Stelle zwischen den Leitern erwärmt wird. This is a thermoelectric effect, in which in a circuit of two conductors or semiconductors, the place is heated between the conductors. Bei diesem Vorgang entsteht eine elektromotorische Kraft (abgekürzt: EMK), die beim Schließen des Stromkreises einen messbaren elektrischen Strom verursacht. In this operation, an electromotive force is produced (abbreviated: EMF) which causes a measurable electrical current upon closing of the circuit. Diese EMK, oder auch einfach ausgedrückt elektrische Spannung, ist temperaturabhängig und wird von der chemischen und physikalischen Zusammensetzung der Leiter bestimmt. This EMF, or simply put electrical voltage is temperature dependent and is determined by the chemical and physical composition of the ladder. Eine schematische Darstellung hierzu zeigt Shows a schematic representation of this, 1 1 . , Neben den Halbleiter-Thermoelementen gibt es auch Halbleiter-Kühlelemente (Peltier-Elemente). In addition to the semiconductor thermocouples there are also semiconductor cooling elements (Peltier elements). Deren Funktion beruht auf dem Peltier-Effekt. Whose function is based on the Peltier effect. 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. This is the inverse of the Seebeck effect and is that a current flow through two solder joints which connect two different materials together, cooling, and heating the one of the other causes. Wegen der sehr geringen Kühlleistung werden Peltier-Elemente derzeit nur für Spezialzwecke eingesetzt. Because of the very low cooling capacity Peltier elements are currently used only for special purposes. (Vgl. Microsoft(R) Encarta(R) Professional 2002. (c) 1993–2001 Microsoft Corporation.) (See. Microsoft (R) Encarta (R) Professional 2002. (c) 1993-2001 Microsoft Corporation.)
  • [0003] [0003]
    Ferner sind in der Zeitschrift Elektronik Journal, Heft August 2002, S. 99, Silizium-Thßermogeneratoren als Flächengebilde beschrieben. Furthermore, electronic journal, Bulletin August 2002, page 99, silicon Thßermogeneratoren described as a sheet in the journal. Ein derartiger Thermogenerator besteht aus einer Vielzahl von Thermoelementen, wobei dieselben mäanderförmig räumlich angeordnet sind, um die Fläche effizient auszunutzen. Such a heat generator composed of a plurality of thermal elements, wherein the same are arranged in meandering fashion in space in order to utilize the space efficiently. Ein derartiger Thermogenerator erreicht eine Spannung von fünf Volt pro Quadratzentimeter Chipfläche. Such a thermal generator reaches a voltage of five volts per square centimeter of chip area. Der Thermogenerator ist zwischen zwei versilberten oder vergoldeten Kupfer-Plättchen, dh 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. The thermal generator (hot side) located to take advantage of the temperature gradient between the outside and the inside, such as clothing, between two silvered or gilded copper tiles, ie an outer plate (cold side) and an inner plate. Der Thermogenerator ist dabei mittels Kontakten mit einem leitenden Drahtgeflecht verbunden, das in einem die Kleidung bildenden Stoff angeordnet ist. The heat generator is connected by means of contacts with a conductive wire mesh, which is arranged in a clothing-forming substance. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um Vitaldaten, wie die Körpertemperatur oder die Herzfrequenz, aufzuzeichnen oder um Hörgeräte mit Strom zu versorgen. Such a device can for example be used to record vital signs, such as body temperature or heart rate or hearing aids to power.
  • [0004] [0004]
    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 Hollow fibers having an outer diameter of up to a minimum of 0.28 mm and wall thicknesses of up to a minimum of 0.41 microns are known for example from going back to the same Applicant WO 00/10938 WO 00/10938 bekannt. known. Hierin wird auch ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Hohlfasern aus Folien, welche auch mehrschichtig aufgebaut und/oder beschichtet sein können, mittels Wickeln beschrieben. Herein is also a method for producing such hollow fibers made of films, which may also be a multilayer structure and / or coated, by means of winding described. In C. Lauterbach et al.: „Smart Clothes Self-Powered by Body Heat”, Proc. In C. Lauterbach et al .: "smart clothes Self-Powered by Body Heat", Proc. Avantex Symposium 115. bis 15.5. Avantex Symposium 115. to 15.5. 2002, Frankfurt am Main, ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein Thermoelement in einem Hohlkörper angeordnet ist. 2002, Frankfurt am Main, is described a device in which a thermocouple is arranged in a hollow body.
  • [0005] [0005]
    Die eingangs genannten Thermoelemente lassen jedoch noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf den Tragekomfort bei Körperkontakt. However, the thermocouples aforementioned leave something to be desired, especially in terms of comfort during physical contact.
  • [0006] [0006]
    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Thermogenerator der eingangs genannten Art zu verbessern. The invention is therefore based on the object to improve a thermal generator of the type mentioned.
  • [0007] [0007]
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved by a device with the features of claim 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments are the subject matter of the claims.
  • [0008] [0008]
    Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung, ist das Thermoelement auf einer Hohlfaser oder sowohl in als auch auf einer Hohlfaser angeordnet und die Hohlfaser ist zweischalig ausgebildet, wobei die Längsnähte der beiden Schalen parallel zur Längsachse der Hohlfaser verlaufen, wobei es sich bei der Faser um eine Faser mit einem etwa kreisförmigen Vollprofil, aber auch um eine Faser mit einem teilweise offenen Profil, dh einem C-förmigen oder U-förmigen Profil, handeln kann. In the embodiment of the device according to the invention, the thermocouple is arranged on a hollow fiber or both in and on a hollow fiber and the hollow fiber is formed of two shells, the longitudinal seams of the two shells parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber, wherein the fiber is a fiber with an approximately circular solid profile, but also to a fiber with a partially open profile, ie, a C-shaped or U-shaped profile, can act. Dabei weist die Hohlfaser textile Eigenschaften auf. The hollow fiber has textile properties.
  • [0009] [0009]
    Zwischen den Isolationen befindet sich das oder die Thermoelemente und die sonstige Installation mit einer Höhe von vorzugsweise bis zu ca. μm (Wandstärke). Between the insulation or the thermocouples and the other installation with a height of preferably up to about microns (wall thickness). 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. Preferably, the nano- or micro-tube shape with a height of preferably up to 100 microns from two parallel adjacent superposed, molded to two half-shells and then of assembled to a nano- or micro-tubes hollow fibers is formed. 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. In particular, two series of thermal elements are provided, wherein the diameter corresponds to a hydraulic equivalent diameter of approximately 70 microns and still has textile properties.
  • [0010] [0010]
    Die menschliche Hautoberflächen-Temperatur wird durch Direktkontaktauflage gefühlt und mit der distanzierten Folientemperatur verglichen. The human skin surface temperature is sensed by direct contact pad and compared with the detached film temperature. Als Ergebnis der Temperaturdifferenz fließt in Folge des Seebeck-Effekts ein elektrischer Strom. As a result, the temperature difference, electric current flows due to the Seebeck effect. 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. With the state of the art for film thermoelectric generators such a large charge density in the small space is not available and therefore the textile design of the invention a significant improvement. Ferner behindert die isolierenden Folien gemäß dem Stand der Technik, direkt auf der menschlichen Haut angelegt, die Aspiration und ist für den Träger unangenehm. Furthermore, the insulating films disabled according to the prior art, applied directly on human skin, the aspiration and is uncomfortable for the wearer. 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 Leistung ohne Störung des Komforts möglich sind. By a made of hollow fibers of the invention fabric, especially a woven fabric, the skin but can breathe and the wearing comfort is increased considerably, so that large-area textiles with a correspondingly higher electric power without interfering with the comfort are possible. Die Thermogeneratoren gehören zu den besonders ökologischen Elektrostromerzeugern, ohne jede Emission. The thermal generators are among the most ecological electric power generators without any issues. Das Halbleitermaterial, vorzugsweise Silizium, kommt nach Sauerstoff in der Erdrinde am zweithäufigsten vor und ist deshalb günstig. The semiconductor material, preferably silicon, comes to oxygen in the earth's crust before the second most frequently and is therefore low. Silizium als Rein-Silizium weist einen besonders großen Seebeck-Koeffizienten auf, der bei der Thermogenerator-Nutzung wünschenswert ist. Silicon as pure silicon has a particularly large Seebeck coefficient, which is desirable in the thermal generator usage.
  • [0011] [0011]
    Durch Umkehrung, dh durch die Anlegung einer entsprechenden elektrischen Spannung, lassen sich gezielt Flächen eines Stoffes erwärmen oder aber abkühlen (Thermoelement). By reversing, that is, by the application of a corresponding electrical voltage, can be selectively heating areas of a substance or to cool (thermocouple).
  • [0012] [0012]
    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 C n H m -Aufoxidation auch Luft als Betriebsstoff benötigt. With temperature differences electric power generation thermal generator technology is one thousandth of today's specific solid electrolyte fuel cell technology interface, wherein the fuel cell approximately 10,000 to 15,000 watts / m2 supplies and by C n H m -Aufoxidation also needs air as fuel. Im Vergleich hierzu liefert beispielsweise ein Quadratmeter Silizium Thermogenerator-Oberfläche 10 bis 15 Watt, bei einer Temperaturdifferenz von ca. 5 Kelvin. In comparison, for example, provides a square meter of silicon thermal generator surface 10 to 15 watts, with a temperature difference of about 5 Kelvin.
  • [0013] [0013]
    Vorzugsweise werden auf elektrisch isolierenden Konfektions-Textilien n- und pdotierte Thermogeneratoren an- bzw. aufgebracht und elektrisch in der textilen Struktur verschaltet. Preferably Konfektions textiles are n- and p-doped on electrically insulating thermal generators on or applied and electrically in the textile structure. Vorzugsweise werden auf Synthese-Filament-Faser-Oberflächen die Hohlfilamentfasern angebracht, die aus anorganischen oder auch organischen Werkstoffen bestehen. Preferably, the hollow-filament fibers are attached to the synthesis-filament fiber-surfaces which are made of inorganic or organic materials. Nano-, Mikro-Hohlfasern aus Nitritkeramik, Glas, Oxidkeramik und sterilisierbaren Polymeren sind bevorzugt. Nano, micro-hollow fibers of nitride ceramics, glass, oxide and sterilizable polymers are preferred.
  • [0014] [0014]
    Vorzugsweise werden für die Thermogeneratoren Silizium und andere geeignete Halbleiterwerkstoffe als Nano- oder Mikrofasern mit Voll-, C- oder Uförmigem Profil oder Hohlprofil eingesetzt. Silicon and other suitable semiconductor materials are used as nano- or micro-fibers with a full, C or U-shaped profile or hollow profile preferably for thermal generators.
  • [0015] [0015]
    Die Textilien sind vorzugsweise hydrophil sensibilisiert um die Differenzen der aspirationspsychometrischen Daten von Trockenkugel- und Feuchtkugel-Temperaturen am Thermogenerator für die Elektrostromgewinnung mit verwerten zu können. The textiles are preferably hydrophilic sensitized to the differences in the data aspirationspsychometrischen of dry bulb and wet bulb temperatures the thermal generator for electric power generation to be able to use with. So ist auch die Nutzung des Ambiente-Wärmeinhalt (Enthalpie) aus der Luft nach den h – x Diagrammdifferenzen zur Elektro-Gleichstromgewinnung möglich. Thus, the use of ambient heat content (enthalpy) of the air after the h - x diagram differences to electric direct current recovery possible.
  • [0016] [0016]
    Vorzugsweis werden Silber oder Messing in Filamentfaserform als Elektrostrom-Ausleiter mit geeigneten physiologischen und hygienischen Eigenschaften an die Thermogeneratoren geführt. Preference Weis are managed as electric current Ausleiter with appropriate physiological and hygienic properties of the thermal generators silver or brass in Filamentfaserform. Silber und Messing haben fungizide, bakterizide und viruzide Eigenschaften, bei guter menschlicher Hautverträglichkeit. Silver and brass have fungicidal, bactericidal and virucidal properties with good human skin compatibility.
  • [0017] [0017]
    Vorzugsweise werden die n- und p-dotierten Thermogeneratoren in den Lumen, dh 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. Preferably, the n- and p-type thermoelectric generators in the lumen, that is introduced into the interior of nano- or micro-hollow fibers, the hollow fiber outer circumferential surfaces form the isolation of the thermoelectric generators in Filamentfaserlumen, at full textile property of the hollow fiber.
  • [0018] [0018]
    Vorzugsweise kann der elektrische Ausleiter auch durch die Faserwandung durchgeleitet werden, vorzugsweise mit Silber- oder Messing-Filamenten im Nano- oder Mikro-Isolationsfilament-Hohlfaserlumen. Preferably, the electrical Ausleiter can be also passed through the fiber wall, preferably with silver or brass filaments in the nano- or micro-Isolationsfilament hollow fiber lumen. Auch andere geeignete, elektrisch leitenden Werkstoffe sind möglich. Other suitable electrically conductive materials are possible.
  • [0019] [0019]
    Vorzugsweise ist der Nano- oder Mikro-Hohlfaser-Umfang in zwei Umfangoberflächen, vorzugsweise in Richtung der Längsachse, aufgeteilt. Preferably, the nano- or micro hollow fiber circumference in two circumferential surfaces, preferably divided in the direction of the longitudinal axis. Dabei bilden geometrische Längsverstärkungen die Wandungsverdickungen und beeinflussen so die Wärmeleitung. Geometrical longitudinal reinforcements form the Wandungsverdickungen and thus affect the heat conduction. Auf diese Art und Weise wird die warme und kalte Seite am Isolationsumfang aufgeteilt. In this way, the hot and cold side of the insulation is broken extent. 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. Preferably, a stiffening strip is provided on the periphery, which preferably is offset by 180 °, strength applied parallel longitudinal strips or as formed to divide the circumference into a cold and a hot half. Dies erfolgt vorzugsweise durch zwei Ausstülpungen der Hohlfaserwandung. This is preferably done by two protrusions of the Hohlfaserwandung.
  • [0020] [0020]
    Vorzugsweise wird der Laterale Lumenraum auch als Isolationsraum angesehen. Preferably, the lateral lumen space is also regarded as insulation space. Die Leistungsdichte ist unter 10 µm Höhe des Flächengebildes vorzugsweise größer als 10 Watt je Quadratmeter. The power density is preferably greater than 10 watts per square meter of less than 10 microns height of the sheet. 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. Preferably, the thermo-generator charge density is of 20 to 80 microns in diameter in the lumen of hollow fibers Textile up or pulled into preferably series circuit, for example as a Paternoster. Besonders bevorzugt sind 0,5 bis 4 µm Durchmesser und sensibilisierte Wandungsstärken von 0,01 bis 1 µm Dicke. Especially preferred are 0.5 to 4 microns in diameter and sensitized wall thicknesses of 0.01 to 1 microns thick. Dünne Wandungen haben dabei eine günstigere Alpha-Zahl und bessere Wärmeleitungswerte. Thin walls have a more favorable Alpha-speed and better thermal conductivity values.
  • [0021] [0021]
    Vorzugsweise 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. Preferably as support surfaces for the n- and p-type thermoelectric generators preferably made of silicon materials in / on polyvinyl, Alkoholate-, cellulose, styrene, viscose, acrylic, gelatin, gel, and proteins SOL-GEL-Nano - and micro hollow fibers. 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. As carrier materials of zirconium oxide with other oxides are particularly suitable and aluminum oxides and mixed oxides, glass and spinels, and as electrical conductors, graphite, carbon black and iron constituents.
  • [0022] [0022]
    Vorzugsweise 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. Preferably, the heat generator is provided in connection with the exhalation of the respiratory air and / or with pressure fingers touch, for example, in conjunction with a persons checking for the activation of permission checks and activations access, optionally with additional speech recognition systems.
  • [0023] [0023]
    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, eg. As hearing or visual aids provided.
  • [0024] [0024]
    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. The thermal generator can be converted or perfused with fuel-media, for. Example, as a heat exchanger to influence the hot and cold side of the thermal generator or control with respect to the current and voltage generation. Damit kann auch eine Funktions- und Betriebsüberwachung bzw. -sicherung erfolgen. In order to have a functional and operational monitoring and assurance.
  • [0025] [0025]
    Vorzugsweise 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. Preferably correspondingly formed films, are applied on which thermoelectric generators and connected in series, formed into tubes, wound in particular to textile nano-tubes, for example helical or rolled along the longitudinal axis, according to the present invention, -., Depending on the embodiment - where appropriate, the seam dissociates the hot and cold side.
  • [0026] [0026]
    Das Thermoelement ist in seiner Länge vorzugsweise aufwickelbar und somit quasi unendlich, bei Serienschaltung, bei gleichzeitig höchster Ladungsdichte, lateral ausgebildet. The thermocouple is preferably wound in its length and therefore virtually infinite, in series connection, with the highest charge density, formed laterally. Die Distanzen und Höhen von n und p legen die Abstände von kalter und warmer Seite fest, gegebenenfalls zuzüglich der Naht. The distances and heights of n and p determine the distances of cold and warm side, plus any seam.
  • [0027] [0027]
    Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, näher erläutert. In the following the invention with reference to embodiments, some with reference to the accompanying drawings, described in more detail. Es zeigen Shown
  • [0028] [0028]
    1 1 eine schematisch Darstellung des Seebeck-Effekts, a schematic representation of the Seebeck effect,
  • [0029] [0029]
    2 2 einen stark schematisch dargestellten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hohlfaser, a highly schematically illustrated section through a hollow fiber of the invention,
  • [0030] [0030]
    3 3 eine stark schematisierte, geschnitten und aufgerollt dargestellte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, und a highly schematic, cut and rolled illustrated view of a second embodiment, and
  • [0031] [0031]
    4 4 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel. a section through a third embodiment.
  • [0032] [0032]
    1 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. shows a conductor circuit of two different metals or semiconductors, wherein the temperature at the two solder joints or junctions is different in size, so that in consequence of the Seeback-effect, a current flows. Hierbei kann die Thermospannung am Übergang durchaus größenmäßig 100 Mikrovolt je Kelvin betragen. Here, the thermal stress at the transition may well be sized 100 microvolts per kelvin.
  • [0033] [0033]
    2 2 zeigt eine Hohlfaser shows a hollow fiber 1 1 , welche aus zwei halbschalenförmigen Teilen Which consists of two shell-shaped parts 2 2 zusammengesetzt ist, die mittels zweier Klebenähte is composed by means of two adhesive seams 3 3 miteinander verbunden sind. are connected together. Hierbei wirkt die eine der Klebenähte This affects one of the glued seams 3 3 als warmer Übergang. as warm transition. Die zweite Klebenaht The second adhesive seam 4 4 dient, entsprechend der Darstellung von is used, as shown by 1 1 , als Isolation I, wobei im Bereich der Klebenaht As insulation I, in the adhesive joint 4 4 auch der kalte Übergang vorgesehen ist, wozu jeder der halbschalenförmigen Teile and the cold junction is provided, including each of the half-shell-shaped parts 2 2 mit einem elektrischen Leiter with an electrical conductor 5 5 verbunden ist und diese Leiter is connected and the ladder 5 5 durch eine Isolation I im Bereich der Hohlfaser by an insulation I in the hollow fiber 1 1 voneinander elektrisch getrennt sind. are mutually electrically separated. Ferner ist an der Außen- und Innenfläche jeweils eine Isolation I vorgesehen. Furthermore, one insulation I provided on the outer and inner surfaces.
  • [0034] [0034]
    Die Leiter The Ladder 5 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. lead to further conductors are starting interconnected by other hollow fibers in a series circuit and an electrical load (not shown) lead, which is this is a hearing aid according to the present embodiment, whose power by the Seebeck effect recovered energy is used due to the temperature difference between body temperature and ambient temperature.
  • [0035] [0035]
    Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Hohlfasern miteinander zu einem Stoff verstrickt. According to the present embodiment, the individual hollow fibers are entangled together to form a fabric.
  • [0036] [0036]
    Gemäß dem im Folgenden beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Silizium-Hohlfaser mit p- und n-dotierten Bereichen versehen, wie in According to the second embodiment described below, a silicon-hollow fiber is provided with p- and n-doped regions, as shown in 3 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. shown schematically on the inner circumferential surface as a top view, wherein p and n-doped regions (p or n) are each arranged aligned with one another in the longitudinal direction of the hollow fiber spaced from each other. Die Isolation ist nicht näher dargestellt, wie auch in den weiteren nachfolgenden Ausführungsbeispielen. The insulation is not shown in detail, as well as in the other following embodiments. Auf Grund der Kontaktierungen K ergibt sich eine Serienschaltung mit einem mäanderförmigen Verlauf. On the basis of the contacts K results in a series circuit with a meandering course. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier derartige Mäander über die Innenmantelfläche verteilt angeordnet. According to the present embodiment, four such meanders are arranged distributed over the inner lateral surface.
  • [0037] [0037]
    Gemäß einem dritten, in According to a third, in 4 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Silizium-Hohlfaser mit p- und n-dotierten Bereichen versehen. illustrated embodiment, a silicon hollow fiber provided with p- and n-doped regions. 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. Contacting of the areas takes place on the outer circumferential surface and the inner circumferential surface, so that in turn is provided across a meandering course along the longitudinal direction of the hollow fiber. Eine derartige Hohlfaser ist beispielsweise zur Messung sehr kleiner Temperaturdifferenzen auf sehr kleinem Raum, beispielsweise zur Erkennung von Krebszellen, geeignet. Such a hollow fiber, for example, suitable for measuring very small temperature differences in a very small space, for example to detect cancer cells.
  • [0038] [0038]
    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. According to a further, not shown in the figure embodiment, two telescoped hollow fibers are provided, each hollow fiber doped portions, the outer hollow fiber on its inner circumferential surface and the inner hollow fiber (or full fiber) on its outer lateral surface. 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. The contacting is effected by contact between the two hollow fibers, it can be supported by a sawtooth-like configuration, in accordance with a bendable drinking straw, one of the hollow fibers, wherein the sawtooth-like configuration also supports the textile properties.
  • [0039] [0039]
    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 a further, not shown in the figure embodiment, the hollow fiber is formed by two hollow fiber halves, each half hollow fiber has a meander-shaped arrangement of thermocouples.
Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
*DE1514364C Título no disponible
US2509825 *27 Sep 194730 May 1950Honeywell Regulator CoHeat sensitive device
US4491822 *2 Nov 19811 Ene 1985Xco International, Inc.Heat sensitive cable
US6129901 *5 Nov 199810 Oct 2000Martin MoskovitsControlled synthesis and metal-filling of aligned carbon nanotubes
WO2000010938A1 *23 Ago 19992 Mar 2000Klaus RennebeckMethod for producing hollow fibres
Clasificaciones
Clasificación internacionalH01L35/32
Clasificación cooperativaH01L35/32
Clasificación europeaH01L35/32
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
18 Mar 2004OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
22 Jul 20108139Disposal/non-payment of the annual fee
29 Jul 20108170Reinstatement of the former position
11 Nov 2011R082Change of representative
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Representative=s name: PRUEFER & PARTNER GBR, DE
20 Ene 2012R016Response to examination communication
8 Mar 2012R018Grant decision by examination section/examining division
29 Jun 2012R082Change of representative
Representative=s name: ,
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1 Abr 2015R119Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
25 Jun 2015R119Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
Effective date: 20150401