図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2015年7月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題・解決手段

本発明は、例えば内燃機関(1)用の熱交換機に関する。熱交換機は、高温側(13)と冷温側(14)を有する少なくとも一つの熱電発電機(12)と、加熱媒体(10)を移送するために前記少なくとも一つの熱電発電機(12)の高温側(13)に配置される少なくとも一つの加熱チューブ(15)と、冷却媒体(11)を移送するために少なくとも一つの熱電発電機(12)の冷温側(14)に配置される少なくとも一つの冷却チューブ(16)と、を備え、少なくとも一つの熱電発電機(12)、少なくとも一つの加熱チューブ(15)、及び、少なくとも一つの冷却チューブ(16)は、スタック方向(17)において、互いに上下に積み重ねられてチューブスタック(18)を形成し、チューブ・スタック内で、各熱電発電機(12)、加熱チューブ(15)、冷却チューブ(16)は互いにチューブ・スタック(18)の長手方向(19)に平行である。熱交換機(9)のハウジング(21)がカバー(23)を備え、前記カバーが少なくとも一つの予引っ張り部(25)を一体的に備え、前記予引っ張り部は、チューブ・スタック(18)がない場合に存在する緩んだ状態と、熱交換機(9)が最終的に組み立てられた場合に少なくとも存在する引っ張られた状態との間で、ばね弾性的に調節可能であり、各予引っ張り部(25)は、前記引っ張られた状態で、スタック方向(17)において、チューブ・スタック(18)に圧力を加える予引っ張り力(26)を生成すると、エネルギ効率の向上がもたらされる。

概要

背景

特に車両で使用する場合に、内燃機関エネルギ効率を向上させるために、内燃機関の排ガスに含まれる熱エネルギを利用することが可能である。例えば、熱電発電機によって、排ガス中に含まれる熱を電気エネルギに変換することが可能である。そこで、高温側と冷温側を有する熱電発電機を少なくとも一つ備えた、上記のタイプの熱交換機が使用されている。加えてまたは代わりに、排ガスに含まれる熱エネルギを利用するために、熱交換機を使用して、その熱を、加熱媒体として用いられる排ガスから、冷却媒体に伝達して、例えば、乗客室暖房するか、または、作業媒体として用いられる冷却媒体を、ランキンサイクル工程内気化させることが可能である。少なくとも一つの熱電発電機を備えた熱交換機は、さらに、加熱媒体を移送する少なくと一つの加熱チューブと、冷却媒体を移送する少なくとも一つの冷却チューブを備え、上記加熱チューブは、そのような熱電発電機の少なくとも一つの高温側に配置され、上記冷却チューブは、そのような熱電発電機の少なくとも一つの冷温側に配置されている。実用的には、この場合、熱交換機内には、少なくとも一つの熱電発電機、少なくとも一つの加熱チューブ、及び、少なくとも一つの冷却チューブが、スタック方向に互いに上下に積み重ねられ、これにより、チューブスタックを形成し、この中で、各熱電発電機、各加熱チューブ、及び、各冷却チューブが、上記チューブ・スタックの長手方向において、互いに平行に伸びている。

概要

本発明は、例えば内燃機関(1)用の熱交換機に関する。熱交換機は、高温側(13)と冷温側(14)を有する少なくとも一つの熱電発電機(12)と、加熱媒体(10)を移送するために前記少なくとも一つの熱電発電機(12)の高温側(13)に配置される少なくとも一つの加熱チューブ(15)と、冷却媒体(11)を移送するために少なくとも一つの熱電発電機(12)の冷温側(14)に配置される少なくとも一つの冷却チューブ(16)と、を備え、少なくとも一つの熱電発電機(12)、少なくとも一つの加熱チューブ(15)、及び、少なくとも一つの冷却チューブ(16)は、スタック方向(17)において、互いに上下に積み重ねられてチューブ・スタック(18)を形成し、チューブ・スタック内で、各熱電発電機(12)、加熱チューブ(15)、冷却チューブ(16)は互いにチューブ・スタック(18)の長手方向(19)に平行である。熱交換機(9)のハウジング(21)がカバー(23)を備え、前記カバーが少なくとも一つの予引っ張り部(25)を一体的に備え、前記予引っ張り部は、チューブ・スタック(18)がない場合に存在する緩んだ状態と、熱交換機(9)が最終的に組み立てられた場合に少なくとも存在する引っ張られた状態との間で、ばね弾性的に調節可能であり、各予引っ張り部(25)は、前記引っ張られた状態で、スタック方向(17)において、チューブ・スタック(18)に圧力を加える予引っ張り力(26)を生成すると、エネルギ効率の向上がもたらされる。

目的

本発明は、少なくとも一つの熱電発電機を含むそのような熱交換機のために、特にエネルギ効率の向上を特徴とする、改良された、または、少なくとも一つの他の実施形態を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

好ましくは自動車内燃機関の、特に、排ガスシステム(5)用熱交換機であって、高温側(13)と冷温側(14)を有する少なくとも一つの熱電発電機(12)と、前記少なくとも一つの熱電発電機(12)の前記高温側(13)に配置され、加熱媒体(10)を移送する少なくとも一つの加熱チューブ(15)と、前記少なくとも一つの熱電発電機(12)の前記冷温側(14)に配置され、冷却媒体(11)を移送する少なくとも一つの冷却チューブ(16)と、を備え、前記少なくとも一つの熱電発電機(12)、前記少なくとも一つの加熱チューブ(15)、及び、前記少なくとも一つの冷却チューブ(16)は、スタック方向(17)において、互いに上下に積み重ねられてチューブスタック(18)を形成し、前記熱交換機はハウジング(21)を備え、前記ハウジングの内部空間(22)が前記チューブ・スタック(18)を収容し、前記ハウジングのカバー(23)が前記チューブ・スタック(18)を周方向(24)に取り囲み、上記カバー(23)は少なくとも一つの予引っ張り部(25)を一体的に備え、前記予引っ張り部は、少なくとも前記チューブ・スタック(18)がない場合に存在する緩んだ状態と、少なくとも前記熱交換機(9)が最終的に組み立てられた場合に存在する引っ張られた状態との間で、ばね弾性的に調節可能であり、前記各予引っ張り部(25)は、前記引っ張られた状態で、前記スタック方向(17)において、前記チューブ・スタック(18)に圧力を加える予引っ張り力(26)を生成する、熱交換機。

請求項2

前記カバー(23)は、前記緩んだ状態で、上記ハウジング(21)の長手方向(19)を横切る内部断面領域(27)を有し、前記カバー(23)が前記緩んだ状態で有する内部断面領域は、前記カバー(23)が前記引っ張られた状態で有する内部断面領域(28)よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の熱交換機。

請求項3

上記カバー(23)は少なくとも二つの一体化された前記予引っ張り部(25)を備え、少なくとも二つの一体化された前記予引っ張り部は、前記スタック方向(17)に関し、互いに対向していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換機。

請求項4

少なくとも一つの前記予引っ張り部(25)は、前記緩んだ状態で、前記スタック方向(17)において、前記ハウジング(21)の前記内部空間(22)の内方に向かって凸状に曲がっていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項5

少なくとも一つの前記予引っ張り部(25)は、前記スタック方向(17)に垂直に伸び平坦な接触部(29)と二つのばね部(36)とを備え、前記二つのばね部は前記接触部(29)の両側に配置され、前記接触部(29)を、前記スタック方向(17)に平行に伸びる前記カバー(23)の壁部(37)に、各側部で接続することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項6

前記カバー(23)は、前記スタック方向(17)に沿って伸びる二つの壁部(37)を備え、前記二つの壁部は上記スタック方向(17)を横切って互いに対向することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項7

前記ハウジング(21)は、前記スタック方向(17)に垂直に伸びる分割面(38)で分割され、上部(39)と下部(40)を備え、前記上部及び前記下部(39、40)の少なくとも一つは、少なくとも一つの前記予引っ張り部(25)を備えていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項8

前記各予引っ張り部(25)は、前記ハウジング(21)の長手方向(19)において、実質的に、前記チューブ・スタック(18)の全長に亘って伸びていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項9

前記カバー(23)は前記各予引っ張り部(25)において壁厚(41)を有し、前記カバー(23)が前記各予引っ張り部(25)において有する壁厚(41)は、前記カバー(23)が前記各壁部(37)において有する壁厚(42)よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の熱交換機。

請求項10

前記カバー(23)は、前記各予引っ張り部(25)において、上記各壁部(37)とは異なる材料で製造されていることを特徴とする請求項6に記載の熱交換機。

請求項11

前記各加熱チューブ(15)、及び/または、前記各冷却チューブ(16)は、その内部に、支持構造(43)を備え、前記支持構造は、前記各チューブ(15、16)を、前記スタック方向(17)において補強することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項12

前記スタック方向(17)において、前記カバー(23)と、前記チューブ・スタック(18)との間に少なくとも一つの補強版(44)が配置されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の熱交換機。

請求項13

特に自動車の内燃機関であって、複数の燃焼室(3)を備えたエンジンブロック(2)と、燃焼排ガス(10)を前記燃焼室(3)から排出するための排ガスシステム(5)と、前記エンジン・ブロック(2)を冷却するための冷却回路(6)と、請求項1から12のいずれか一項に記載の熱交換機(9)と、を備え、前記熱交換機の加熱チューブ(15)は、前記排ガスシステム(5)に流体的に接続され、前記熱交換機の冷却チューブ(16)は、前記冷却回路(6)に流体的に接続されている、内燃機関。

技術分野

0001

本発明は、熱交換機、特に内燃機関(好ましくは自動車用内燃機関)の排ガスシステムの熱交換機に関する。また、本発明は、少なくとも一つのこのような熱交換機を備えた内燃機関、特に自動車の内燃機関に関する。

背景技術

0002

特に車両で使用する場合に、内燃機関のエネルギ効率を向上させるために、内燃機関の排ガスに含まれる熱エネルギを利用することが可能である。例えば、熱電発電機によって、排ガス中に含まれる熱を電気エネルギに変換することが可能である。そこで、高温側と冷温側を有する熱電発電機を少なくとも一つ備えた、上記のタイプの熱交換機が使用されている。加えてまたは代わりに、排ガスに含まれる熱エネルギを利用するために、熱交換機を使用して、その熱を、加熱媒体として用いられる排ガスから、冷却媒体に伝達して、例えば、乗客室暖房するか、または、作業媒体として用いられる冷却媒体を、ランキンサイクル工程内気化させることが可能である。少なくとも一つの熱電発電機を備えた熱交換機は、さらに、加熱媒体を移送する少なくと一つの加熱チューブと、冷却媒体を移送する少なくとも一つの冷却チューブを備え、上記加熱チューブは、そのような熱電発電機の少なくとも一つの高温側に配置され、上記冷却チューブは、そのような熱電発電機の少なくとも一つの冷温側に配置されている。実用的には、この場合、熱交換機内には、少なくとも一つの熱電発電機、少なくとも一つの加熱チューブ、及び、少なくとも一つの冷却チューブが、スタック方向に互いに上下に積み重ねられ、これにより、チューブスタックを形成し、この中で、各熱電発電機、各加熱チューブ、及び、各冷却チューブが、上記チューブ・スタックの長手方向において、互いに平行に伸びている。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は、少なくとも一つの熱電発電機を含むそのような熱交換機のために、特にエネルギ効率の向上を特徴とする、改良された、または、少なくとも一つの他の実施形態を提供することを目的としている。同時に、簡単で、したがって、費用対効果の高い構造を得ることを目的としている。

課題を解決するための手段

0004

本発明によると、上記の課題は、特に、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。

0005

本発明は、熱交換機にハウジングを設け、上記ハウジングは内部空間にチューブ・スタックを収容し、上記チューブ・スタックを周方向に取り囲むカバーを備えるという基本的な考えに基づいている。上記周方向は、この場合、上記チューブの長手方向、または、上記チューブ・スタックの長手方向に対応する。さらに、本発明は、上記ハウジングまたは上記カバーを予引っ張りばねとして構成し、上記予引っ張りばねは、上記スタック方向において、上記チューブ・スタックに圧力を加え、これによって、上記チューブ・スタックの個々の構成要素間の熱伝達接触を向上させるという基本的な考えに基づいている。上記チューブ・スタック内に互いに上下に積み重ねられた構成要素、つまり、加熱チューブ、冷却チューブ、及び、熱電発電機を収容することは熱伝達の向上につながり、これは、上記熱交換機のエネルギ効率を向上させる。予引っ張り機能を上記ハウジングまたは上記カバーに一体化することにより、予引っ張り力を生成する際に、例えば、ばね部ベアリングマット等の別な構成要素を省略することが可能で、この結果、同時に、上記熱交換機を比較的高い費用対効果で実現することが可能である。

0006

本発明の上記基本的な考えを、上記熱交換機において実施するために、有利な解決策では、上記カバーに少なくとも一つの予引っ張り部を一体的に設け、上記予引っ張り部を、緩んだ状態と、引っ張られた状態との間で調節することが可能である。緩んだ状態はチューブ・スタックがない場合に存在する。引っ張られた状態は、上記熱交換機が最終的に組み立てられたときに少なくとも存在する。上記引っ張られた状態は、例えば、上記チューブ・スタックが上記ハウジング内に挿入され、上記ハウジングまたは上記カバーが最終的に組み立てられるときに、前もって実現することが可能である。また、例えば、上記ハウジングまたは上記カバーは、少なくとも周方向の少なくとも軸部で閉じることが可能であることが必要である。上記各予引っ張り部を上記カバーに一体化することは、必要な予引っ張り力の生成にとって、上記カバーに、別な構成要素を追加して取り付ける必要は全くないことを意味する。これは、所望の予引っ張り力を生成する予引っ張り部は上記カバーの一体的な部分を形成している、つまり、上記カバーの対応する領域または部分によって形成されているからである。これにより、上記各予引っ張り部は上記ハウジングの一体的な部分であり、つまり、この点で別な構成要素ではないのである。

0007

上記各予引っ張り部によって生成される予引っ張り力は、内部で、板スタックの長手方向に垂直に伸びるスタック方向に平行に作用するので、周方向に不均一な力分布が発生する。予引っ張り力は、上記スタック方向と反対方向に、「作用反作用」の法則で作用する。これに対して、これを横切る方向には、上記各予引っ張り部は予引っ張り力を全く生成しないか、または、非常に小さな予引っ張り力しか生成しない。上記各予引っ張り部は、上記板スタックの長手方向中心軸に垂直な断面内において、周方向に、180°未満、例えば、約90°以下の角度範囲で伸びている。

0008

好ましくは、上記板スタックは、複数の加熱チューブ及び複数の冷却チューブで構成されていて、この場合、さらに、複数の熱電発電機を備えることが可能である。

0009

好ましくは、個々のチューブは各々実質的に矩形の断面を有し、最終的に、上記板スタックも実質的に矩形の断面を有することが好ましい。上記スタック方向と予引っ張り力は、径方向に互いに対向する側部を通って伸びる。上記板スタックの断面内で、これら二つの側部は、この場合、実質的に上記スタック方向を横切って伸び、他の二つの側部は、実質的に、上記スタック方向に平行に伸びる。

0010

有利な実施形態では、上記チューブ・スタックがない場合、つまり、緩んだ状態において、上記チューブ・スタックの長手方向に対応する、上記ハウジングの長手方向を横切って上記ハウジングが内部断面領域を有するように、上記各予引っ張り部内において上記カバーを設計することが可能で、上記内部断面領域は、上記チューブ・スタックが挿入されて上記引っ張られた状態が存在する場合に、上記ハウジングが有する内部断面領域よりも小さい。つまり、上記熱交換機が組み立てられた場合、上記チューブ・スタックにより、上記各予引っ張り部において上記ハウジングが拡張し、この場合、上記ハウジングの拡張は、可逆的に、かつ、弾性的に発生する。これによって、上記各予引っ張り部は特に容易にばねとして作用し、これによって、所望の予引っ張り力を実現することが可能である。

0011

上記ハウジングは、例えば、周方向に閉じて設けられたカバーで形成することが可能で、その周方向端部は、適切な固定方法、例えば、熔接シームまたはフランジ接続によって、互いに強固に接続される。そして、このような実施形態では、上記チューブ・スタックは上記カバー内に軸方向に導入しなければならず、上記カバー内に上記チューブ・スタックを導入する際に、上述した内部断面領域の拡張が実現する。この代わりに、上記ハウジングは二つの半ケースで形成することも可能で、分割面において互いに対面する端部で、上記二つの半ケースを、例えば、熔接接続またはフランジ接続で互いに固定する。このような実施形態では、上記チューブ・スタックを、先ず、一方の半ハウジング内に配置する。この後、他方の半ハウジングを取り付け、これによって、上記周方向に上記ハウジングを閉じる、つまり、上記二つの半ハウジングを互いに固定するために、上記ハウジングは閉じることが可能なように、上記各予引っ張り部において弾性変形しなければならない。

0012

有利な実施形態では、上記カバーは少なくとも二つのそのような一体化された予引っ張り部を備えることが可能で、上記予引っ張り部は、上記スタック方向に関し互いに対向している。この措置により、個々の予引っ張り部の寸法を小さくすることが可能で、これは上記予引っ張り部を上記カバー内で実現するのを容易にする。

0013

他の有利な実施形態では、少なくとも一つのそのような予引っ張り部は、上記緩んだ状態で、上記スタック方向において、上記ハウジングの内部空間の内方に向かって凸状に曲げることが可能である。上記緩んだ状態では、上記凸状の屈曲部はある屈曲半径を有し、これは、上記チューブ・スタックを導入する際、または、上記カバーを上記引っ張られた状態にシフトする際に大きく膨らみ、特に引っ張られた状態で平坦になる。このような設計は、高い費用対効果とともに、比較的高い予引っ張り力を可能にする。

0014

他の実施形態では、少なくとも一つのそのような予引っ張り部は、上記スタック方向に垂直に伸びる平坦な接触部と二つのばね部を備えることが可能で、上記二つのばね部は上記接触部の両側に配置され、上記接触部を、上記スタック方向にそって、好ましくは平行に伸びる上記カバーの壁部に、各側部で、接続する。上記平坦な接触部によって、表面圧力を、上記チューブ・スタックの該当する外側で、均質にすることができる。上記ハウジングが二つの半ケースから成る場合、上記分割面は、実用的には、上記スタック方向に沿って伸びる二つの壁部を通って伸びる。代わりに、例えば、上記分割面を違うように配置する、例えば、接触部を通って伸びるように配置することも同様に可能である。

0015

他の有利な実施形態では、上記カバーは、上記スタック方向に沿って、好ましくは、平行に伸びる、特に直線状の二つの壁部を備えることが可能で、上記二つの壁部は上記スタック方向を横切って、かつ、上記チューブ・スタックの長手方向を横切って互いに対向する。これらの壁部は上記予引っ張り力を吸収する。この場合、上記壁部は引っ張り荷重を受けるだけであり、その結果、比較的小さな壁厚を実現することが可能である。

0016

他の有利な実施形態では、上記ハウジングは、上記スタック方向に垂直に伸びる分割面で分割され、上部と下部を備えることが可能で、この場合、上記上部および上記下部の少なくとも一つは、少なくとも一つのそのような予引っ張り部を備えている。既に説明したように、上記ハウジングの分割によって、組み立てを簡略化することが可能である。

0017

他の有利な実施形態では、上記各予引っ張り部は、上記ハウジングの長手方向において、実質的に、上記チューブ・スタックの全長に亘って伸びることが可能である。これによって、上記チューブ・スタックの全長に亘って、できるだけ均質な予引っ張りを実現することが可能である。代わりに、上記ハウジングが上記長手方向に複数の単一予引っ張り部を備え、上記複数の単一予引っ張り部が上記長手方向に互いに隣接して配置されるような実施形態も原理的に考えられる。例えば、通常、長手方向に互いに前後して、または、互いに隣接して配置された複数の熱電素子を組み立てて成る熱電発電機の構造に、このような個々の予引っ張り部を適合させることが可能である。特に、上記各熱電発電機内部で、熱電素子ごとに別個の予引っ張り部を設けるような実施形態を実現することが可能である。

0018

他の有利な構成では、上記カバーは、上記スタック方向に沿って伸びる上記各壁部よりも大きな壁厚を、上記各予引っ張り部に有することが可能である。このような構成は、例えば、所謂「テイラード・ブランク」、つまり、異なる板厚を有する複数の板を組み立てて成る板によって実現することが可能である。これによって、上記ハウジングの各部はその各部の荷重に関し最適化される。

0019

加えてまたは代わりに、他の有利な構成では、上記カバーは、上記各予引っ張り部において、上記スタック方向に沿って伸びる上記各壁部とは異なる材料で製造することが可能である。また、このような構成では、例えば、「テイラード・ブランク」、つまり、この場合、複数の異なる材料の板を組み立てて成る板によって実現することが可能である。これによって、上記ハウジングの各部はその各部の荷重に関し最適化される。

0020

上記構成の組み合わせも考えられ、この場合、上記カバーは、上記各予引っ張り部において、上記スタック方向に沿って伸びる上記各壁部よりも大きな壁厚を有し、かつ、異なる材料で製造される。このような構成は、例えば、「テイラード・ブランク」、つまり、異なる板厚、及び、異なる材料の複数の板を組み立てて成る板によって実現することが可能である。

0021

他の有利な実施形態では、上記各加熱チューブ、または、上記各冷却チューブは、その内部において、上記各予引っ張り部に少なくとも一つの支持構造を備えることが可能で、上記支持構造は、上記各チューブを、上記スタック方向において補強する。上記予引っ張り部によって、上記チューブ・スタック内に、比較的大きな予引っ張り力を導入することが可能である。今、ねじれによって上記加熱チューブまたは冷却チューブが曲がるのを避けるために、上記スタック方向に互いに対向する上記各チューブの壁の間で、上記予引っ張り力を伝達するそのような支持構造によって、上記各チューブを補強することが可能である。

0022

加えてまたは代わりに、上記スタック方向において、上記カバーと最上部の上記チューブとの間、及び/または、上記カバーと最下部の上記チューブとの間に補強板を配置することが可能である。上記引っ張られた状態で、上記各予引っ張り部は、そのような補強板と連動し、上記補強板は、内部に導入された予引っ張り力を、上記補強板に隣接する上記チューブまたは上記チューブ・スタックに均質に伝達する。

0023

特に自動車に使用される、本発明による内燃機関は、複数の燃焼室を備えたエンジンブロック、燃焼排ガスを上記燃焼室から排出するための排ガスシステム、上記エンジン・ブロックを冷却するための冷却回路、及び、上述したタイプの熱交換機を少なくとも一つ備えている。この場合、上記熱交換機の少なくとも一つの加熱チューブは、上記排ガスシステムに流体的に接続され、上記熱交換機の少なくとも一つの冷却チューブは、上記冷却回路に流体的に接続されている。

0024

本発明の他の重要な特徴および効果は、従属請求項、図面、および関連する図面に基づく説明より明らかになる。

0025

上述した特徴、および以下に述べる特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、記載している各組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせ、あるいは、単独で利用できることは明白である。

図面の簡単な説明

0026

本発明の好適な実施例は図示されるとともに、以下に、詳細に説明されるが、同一か、類似しているか、または、機能的に同一の構成要素は同一の参照符号で示す。

0027

以下の図面は、それぞれ、概略を示している。
内燃機関の非常に簡略化された、概念的な原理図である。
熱交換機の非常に簡略化された、概略断面図である。
上記熱交換機の簡略化された側面図である。
緩んだ状態にある上記熱交換機のハウジングのケースを通る断面である。
図4に示すケースの断面であって、引っ張られた状態にある。
図4に示すような緩んだ状態にあるケースの断面であって、他の実施形態の断面である。
図6に示すケースの断面であって、引っ張られた状態にある。

実施例

0028

図1では、特に自動車に配置することが可能な内燃機関1はエンジン・ブロック2を備え、エンジン・ブロック2は複数の燃焼室3を備え、燃焼室内では、燃焼反応の際に排ガスが発生する。清浄空気ステム4は燃焼室3に清浄な空気を供給する。排ガスシステム5は、排ガス10を燃焼室3から排出する。内燃機関1は、さらに、冷却回路6を備え、この内部で冷却媒体11が循環し、これによって、エンジン・ブロック2を冷却することが可能である。通常、この場合、冷却回路6内にはエンジン・ラジエータ7が配置され、ここには、例えば、送風機8によって周囲の空気が盛んに通過する。ここで紹介する内燃機関1は、また、熱交換機9を備え、これは、一方で、排ガスシステム5内に流体的に内蔵され、他方で、冷却回路6内に流体的に内蔵されていて、加熱媒体10として利用される排ガスシステム5の排ガスと、冷却回路6の冷却媒体11との間での熱伝達が実現可能である。

0029

図1では、熱交換機9は、加熱媒体入口32、加熱媒体出口33、冷却媒体入口34、及び、冷却媒体出口35を有している。加熱媒体10の流れ方向は、加熱媒体入口32から加熱媒体出口33まで伸びている。冷却媒体11の流れ方向は、冷却媒体入口34から冷却媒体出口35まで伸びている。

0030

このような熱交換機9は、図2及び図3では、少なくとも一つの熱電発電機12を備えている。図2及び図3に示す実施形態では、熱交換機9は、全くの一例として、四つのそのような熱電発電機12を有している。各熱電発電機12は、この場合、各々、高温側13と冷温側14を有している。さらに、熱交換機9は少なくとも一つの加熱チューブ15を備えている。この例では、二つのそのような加熱チューブ15が設けられている。各加熱チューブ15は加熱媒体10の移送に用いられ、各々、そのような熱電発電機12の少なくとも一つの高温側13に配置されている。この例では、各加熱チューブ15は、二つの隣接する熱電発電機12の二つの互いに対向している高温側13に配置されている。最後に、熱交換機9は少なくとも一つの冷却チューブ16を備える。この例では、三つのそのような冷却チューブ16、つまり、二つの外側冷却チューブ16と一つの中間冷却チューブ16が設けられている。各冷却チューブ16は冷却媒体11の移送に用いられ、この場合、少なくとも一つのそのような熱電発電機12の少なくとも一つの冷温側14に配置されている。この例では、二つの外側冷却チューブ16は、各々、一つの熱電発電機12の一つの冷温側14に配置されている。これに対して、中間冷却チューブ16は、二つの隣接する熱電発電機12の二つの互いに対向する冷温側14に配置されている。

0031

図3では、各熱電発電機12は、通常、複数の熱電素子30を組み立てられて構成され、複数の熱電素子30は長手方向19に互いに前後して配置され、適切な方法で、互いに電気的に接続されている。対応する電気接続部31は熱交換機9から導出され、これによって、排ガス10の熱から生成される電流を取り出すことが可能である。

0032

熱電発電機12、加熱チューブ15、及び、冷却チューブ16はスタック方向17において互いに上下に積み重ねられ、チューブ・スタック18を形成している。チューブ・スタック18の内部では、熱電発電機12、加熱チューブ15、及び、冷却チューブ16は互いに平行に伸び、これによって、チューブ・スタック18の長手方向19を構成している。図2には、さらに、チューブ・スタック18の横方向20が示されていて、横方向20は、スタック方向17と長手方向19を横切って伸びている。

0033

熱交換機9は、さらに、図2図3破線で示すハウジング21を備え、このハウジングは、チューブ・スタック18が収容されている内部空間22を取り囲んでいる。ハウジング21は、カバー23を有し、このカバーは、図2二重矢印で示す周方向24に、チューブ・スタック18を取り囲んでいる。周方向24は、この場合、チューブ・スタック18またはチューブ15、16の長手方向19に対応している。ハウジング21またはカバー23の構成は、後で、図4から図7でより詳細に説明する。ハウジング21は長手方向端部で開くか、または、底部で閉じることが可能である。

0034

図4から図7では、カバー23は少なくとも一つの予引っ張り部25を備えており、少なくとも一つの予引っ張り部25は、図4から図7に、各々中括弧で示されている。図示している断面では、この場合、各々、二つのそのような予引っ張り部25が設けられ、スタック方向17に関し互いに対向している。予引っ張り部25はカバー23に一体形成され、つまり、各々の予引っ張り部25がカバー23の一体部分を形成している。予引っ張り部25は、各々、図4図6に示す緩んだ状態と、図5図7に示す引っ張られた状態との間で調節可能である。図4図6における上記緩んだ状態は、チューブ・スタック18がハウジング21内に収容されていないときに存在する。これに対して、図5図7における上記引っ張られた状態は、チューブ・スタック18がハウジング21内に配置され、ハウジング21の少なくともカバー23が周方向に閉じられているときに存在する。上記引っ張られた状態では、図5図7における予引っ張り部25は、各々、矢印で示す予引っ張り力26を生成する。この予引っ張り力26は、この場合、スタック方向17に平行に伸び、内部空間22の内部に向かっている。これによって、予引っ張り力26は、内部空間22に収容されているチューブ・スタック18に対して、スタック方向17に圧力を加える。図5図7では、分かりやすくするために、チューブ・スタック18は示されていない。上記緩んだ状態では、ハウジング21またはカバー23は、図4図6に示されかつ長手方向19を横切って伸びる断面において、各々、内部断面領域27を有し、以降、これを緩んだ内部断面領域27と呼ぶ。これに対して、各ハウジング21または各カバー23は、図5図7における上記断面において、上記引っ張られた状態で内部断面領域28を有し、以降、これを引っ張られた内部断面領域28と呼ぶ。図4図5の比較、及び、図6図7の比較によって、ハウジング21またはカバー23の緩んだ内部断面領域27は、引っ張られた内部断面領域28よりも小さいことが分かる。これは、ハウジング21内に収容されたチューブ・スタック18は、少なくとも各予引っ張り部25において、ハウジング21またはカバー23の拡張につながることを意味する。この断面拡張は、この場合、可逆的かつ弾性的であり、予引っ張り部25はばねとして作用する。

0035

図4図5に示す実施形態では、予引っ張り部25は、図4の緩んだ状態で、スタック方向17において、ハウジング21の内部空間22の内方に向かって凸状に曲がるように構成されている。ハウジング21またはカバー23の寸法は、図5の引っ張られた状態で、予引っ張り部25の水平方向が実現するように具体的に選択され、この結果、チューブ・スタック18内に所定の予引っ張り26が導入される。

0036

図6図7に示す実施形態では、予引っ張り部25は、各予引っ張り部25が接触部29と二つのばね部36を有するように構成されている。各接触部29は、この場合、水平に構成され、好ましくスタック方向17に垂直に伸びている。ばね部36は接触部29の両側に配置され、この場合、ばね部36は接触部29を、スタック方向17に平行に伸びるカバー23の壁部37に、各側部で接続するように形成されている。さらに、これらのばね部36はばねとして設計され、スタック方向17に平行な予引っ張り力26を生成するために、内部空間22の内方へ向かって、各接触部29を引っ張る。

0037

図4から図7の実施形態では、ハウジング21はスタック方向17に垂直に伸びる分割面38で分割され、各ハウジング21は上部39と下部40を有している。分割面38は、この場合、上述した複数の壁部37を通って伸び、この複数の壁部37はスタック方向17を横切って互いに対向し、この場合、チューブ・スタック18の長手方向19を横切って、かつ、スタック方向17に平行に伸びている。これによって、ここで示す構成では、上部39は少なくとも一つのそのような予引っ張り部25を有している。同様に、各下部40は、各々、少なくとも一つのそのような予引っ張り部25を有している。

0038

原理的に、スタック方向17において互いに対向する複数の予引っ張り部25を通って各分割面38が伸びるように、分割面38を90°回転させることも考えられる。

0039

ここで示す実施形態では、各予引っ張り部25は、ハウジング21の長手方向19において、実質的に、チューブ・スタック18の全長に亘って伸びている。したがって、ここで示すハウジング21は各々二つの予引っ張り部25、つまり、各々上部39に一つ下部40に一つ有している。この代わりに、複数の単一予引っ張り部25が長手方向19に互いに連続することも可能である。例えば、図3の分割では、五つの予引っ張り部25が長手方向19に互いに連続し、各々、スタック方向17において互いに上下に位置する熱電素子30に配置され、この熱電素子により個々の熱電発電機12が構成されている。

0040

有利な実施形態では、カバー23は各予引っ張り部25において、壁部37の一つが有する厚み42よりも大きな厚み41を有することが可能である。加えてまたは代わりに、カバー23は、各予引っ張り部25において、壁部37とは異なる材料で製造することが可能である。このような構成は、例えば、ハウジング39、40を成型によって製造するための素材として使用することが可能なテイラード・ブランクで実現することが可能である。

0041

図2では、加熱チューブ15及び冷却チューブ16内に支持構造43を配置することが可能で、上記支持構造は、スタック方向17において、各チューブ15、16を補強する。図2では、全くの一例として、加熱チューブ15の一つのみ、及び、冷却チューブ16の一つのみに、このような支持構造部43の断面が示されている。

0042

このような支持構造43に加えてまたは代わりに、図2では、スタック方向17において、カバー23と最上部のチューブ、ここでは、冷却チューブ16との間、及び/または、カバー23と最下部のチューブ、ここでは、冷却チューブ16との間に、補強板44を配置することが可能である。そして、上記引っ張られた状態で、各予引っ張り部25は、各々、そのような補強板44と協働し、補強板44は、内部に導入された予引っ張り力26を、上下に隣接する各チューブ、ここでは各冷却チューブ16またはチューブ・スタック18に均質に伝達する。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ