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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines thermoelektrischen Generators in einer Abgasanlage.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2008 023 937 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine umfassend einen Generator mit einem Abgaseintrittsstutzen und einem Abgasaustrittsstutzen sowie zumindest einem Wärmeaustauschabschnitt dazwischen bekannt.
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Zwischen dem Abgaseintrittsstutzen und dem Wärmetauschabschnitt ist mindestens eine Strömungsumlenkung und Strömungsaufteilung vorgesehen.
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Der Wärmetauschabschnitt ist mit einer Vielzahl von Strömungspfaden quer zum Abgaseintrittsstutzen ausgeführt, die mehreren Wärmetauschaggregaten zuordenbar sind. Zumindest ein Teil der Wärmetauschaggregate ist mit wenigstens einem thermoelektrischen Element und einer Kühleinrichtung ausgeführt, wobei das wenigstens eine thermoelektrische Element mit der Kühleinrichtung unverlierbar verbunden ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eines thermoelektrischen Generators in einer Abgasanlage bereitzustellen, welche eine effiziente Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie ermöglicht.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem thermoelektrischen Generator, welcher in eine Komponente einer Abgasanlage integriert ist.
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In der Komponente ist ein Kühlflüssigkeitskanal angeordnet.
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Weiterhin ist in der Komponente mindestens ein Kondenskanal angeordnet, wobei ein Ende des Kondenskanals benachbart zum Kühlflüssigkeitskanal ist.
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An den Kondenskanal grenzen mittelbar oder unmittelbar ein Kondensbereich und ein Verdampfungsbereich an.
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Der Kondensbereich liegt an dem Ende des Kondenskanals, welcher zu dem Kühlflüssigkeitskanal benachbart ist.
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Mittelbar oder unmittelbar um den Kondenskanal herum sind thermoelektrische Schenkelpaare angeordnet. Ein thermoelektrisches Schenkelpaar umfasst einen n-dotierten Schenkel und einen p-dotierten Schenkel.
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Die Energie zum Transport eines Kühlmediums, beispielsweise Wasser, im Kondenskanal wird direkt aus dem Abgas gewonnen. Der Kondenskanal dient zum dezentralen und selbstständig wärmegetriebenen Abtransport von Wärme aus den thermoelektrischen Schenkelpaaren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die thermoelektrischen Schenkelpaare ringförmig mittelbar oder unmittelbar um den Kondenskanal herum angeordnet.
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Die ringförmige Anordnung kann vorteilhafterweise folgende Varianten umfassen:
- • Die ringförmige Anordnung ist geschlossen ausgeführt. Der elektrische Kontakt ist zwischen den einzelnen Schenkelebenen.
- • Die ringförmige Anordnung ist geschlossen ausgeführt. Der elektrische Kontakt ist auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen.
- • Die ringförmige Anordnung ist unterbrochen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel und die p-dotierten Schenkel alternierend auf einer Schenkelebene angeordnet sind. Der elektrische Kontakt ist zwischen den einzelnen Schenkel und den einzelnen Schenkelebenen.
- • Die ringförmige Anordnung ist unterbrochen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel und die p-dotierten Schenkel alternierend auf einer Schenkelebene angeordnet sind. Der elektrische Kontakt ist auf der Innen- und Außenseite der Schenkel und der Schenkelebenen.
- • Die ringförmige Anordnung ist unterbrochen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel und die p-dotierten Schenkel monoton auf alternierenden Schenkelebenen angeordnet sind. Der elektrische Kontakt ist zwischen den einzelnen Schenkeln und den einzelnen Schenkelebenen.
- • Die ringförmige Anordnung ist unterbrochen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel und die p-dotierten Schenkel monoton auf alternierenden Schenkelebenen angeordnet sind. Der elektrische Kontakt ist auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die thermoelektrischen Schenkelpaare spiralförmig mittelbar oder unmittelbar um den Kondenskanal herum angeordnet. Bei der spiralförmigen Anordnung kann die quaderförmige Struktur der n-dotierten und p-dotierten Schenkel beibehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein keramischer Hohlzylinder auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite der thermoelektrischen Schenkelpaare angeordnet. Der keramische Hohlzylinder bietet einen elektrischen Kontaktschutz.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die thermoelektrischen Schenkelpaare von einer konzentrischen Berippung umschlossen, um den Wärmetransport in das thermoelektrische Material zu verbessern.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Berippung, die entgegen der Strömungsrichtung des Abgases die thermoelektrischen Schenkelpaare umschließt, geringer im Vergleich zu der Berippung, die in Strömungsrichtung des Abgases die thermoelektrischen Schenkelpaare umschließt.
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Diese Berippung ermöglicht einen gleichmäßigen Wärmetransport in das thermoelektrische Material.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bestehen die thermoelektrischen Schenkelpaare aus unterschiedlichen Materialien. Bei der Materialwahl können unterschiedliche Wirkungsgradcharakteristiken berücksichtigt werden, so dass der Temperaturgradient optimal genutzt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der thermoelektrische Generator in eine Abgasführungseinrichtung, beispielsweise ein Abgaskrümmer, integriert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der thermoelektrische Generator in eine luftspaltisolierte Abgasführungseinrichtung, beispielsweise ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer, integriert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der thermoelektrische Generator in eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, beispielsweise ein Katalysator, integriert.
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Zeichnungen
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Es zeigen:
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1: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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2: Schnitt A-A;
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3: Schnitt B-B;
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4: einen Längsschnitt durch eine luftspaltisolierte Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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5: einen Längsschnitt durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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6: Schnitt C-C;
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7: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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8: Schnitt D-D;
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9: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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10: Schnitt E-E;
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11: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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12: Schnitt F-F;
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13: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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14: Schnitt G-G;
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15: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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16: Schnitt H-H;
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17: einen Längsschnitt durch eine Abgasführungseinrichtung mit integriertem thermoelektrischen Generator;
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18: Schnitt I-I.
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Die in den 1 bis 3 dargestellte Anordnung bezieht sich auf eine Integration eines thermoelektrischen Generators in eine Abgasführungseinrichtung 1 (beispielsweise ein Abgaskrümmer). In der Abgasführungseinrichtung 1 ist ein zentraler Kühlflüssigkeitskanal 2 angeordnet, durch den Kühlflüssigkeit in Richtung des Pfeils P1 strömt. Weiterhin ist in der Abgasführungseinrichtung 1 ein Abgaskanal 3 angeordnet. Der Abgasmassenstrom strömt in Richtung des Pfeils P2 sowohl durch die Abgasführungseinrichtung 1 als auch durch den Abgaskanal 3.
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Weiterhin sind in der Abgasführungseinrichtung 1 drei Kondenskanäle 4 dezentral zum Kühlflüssigkeitskanal 2 angeordnet. Jeder Kondenskanal 4 ist in einem Verdampfungskanal 5 angeordnet. Der Verdampfungskanal 5 und der integrierte Kondenskanal 4 bilden eine Kühleinheit.
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Ein Kühlmedium zirkuliert in Richtung der Pfeile P3 zwischen dem Kondenskanal 4 und dem Verdampfungskanal 5.
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Ein Kondensbereich 6 befindet sich an dem Ende des Kondenskanals 4, welches benachbart zu dem zentralen Kühlflüssigkeitskanal 2 ist.
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Ein Verdampfungsbereich 7 befindet sich an dem Ende des Kondenskanals 4, welches benachbart zu dem Abgaskanal 3 ist.
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Um den Verdampfungskanal 5 herum sind ringförmig thermoelektrische Schenkelpaare 8 angeordnet. Das thermoelektrische Schenkelpaar 8 besteht aus einem n-dotierten Schenkel n und einem p-dotierten Schenkel p. Zwischen dem n-dotierten Schenkel n und dem p-dotierten Schenkel p ist ein elektrischer Kontakt 9 angeordnet.
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Innerhalb des Verdampfungskanals 5 erfolgt der Transport von dem Kühlmedium (beispielsweise Wasserdampf) von dem Abgaskanal 3 nach oben zum Kühlflüssigkeitskanal 2. Das Kühlmedium kondensiert im Kondensbereich 6 und fällt zentral durch den Kondenskanal 4 nach unten, wo dieses durch das Abgas erhitzt wird, im Verdampfungsbereich 7 verdampft und in dem Verdampfungskanal 5 nach oben steigt.
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Die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 transportieren die Wärmeenergie von außen nach innen (in Richtung des Pfeils P4) in das durch den Verdampfungskanal 5 strömende Kühlmedium. Die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 sind außen von einer Trägerhülle 10 mit Rippen 11 umschlossen, wobei die Rippen 11 die Wärme aus dem Abgas in das Innere der thermoelektrischen Schenkelpaare 8 abführen. Die Wärme wird dort in elektrische Energie umgewandelt. Die Anordnung der Rippen 11 auf der Trägerhülle 10 ist konzentrisch. Die dem Abgas abgewandte Seite S1 hat hierbei eine stärkere Berippung als die dem Abgas zugewandte Seite S2, um eine homogene Wärmeverteilung zu generieren.
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Die Wärmesenke repräsentiert der Verdampfungskanal 5 mit dem integrierten Kondenskanal 4, wobei die Wärmesenke den Wärmeabtransport selbständig wärmegetrieben zu dem Kühlflüssigkeitskanal 2 durchführt.
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Der Wärmeantrieb des Verdampfungskanals 5 wird aus der Wärmequelle selbst gespeist erzeugt.
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Die doppelte ringförmige Anordnung der thermoelektrischen Schenkelpaare 8 ermöglicht eine hohe Volumen- und Leistungsdichte.
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Die konzentrische variable Anordnung der Rippen 11 um die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 ermöglicht einen gleichmäßigen Wärmetransport in das thermoelektrische Material.
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Die Anordnung des thermoelektrischen Generators ermöglicht eine Einsparung von Trägermaterial und gleichzeitig kann mehr aktives thermoelektrisches Material pro Volumeneinheit untergebracht werden.
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Das thermoelektrische Schenkelpaar 8 wird in zwei Materialien M1, M2 (beispielsweise Bismuttellurid als Material M1 und Bleitellurid als Material M2) mit verschiedenen Wirkungsgradcharakteristiken unterteilt. Der Temperaturgradient kann damit optimal genutzt werden.
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Der Einsatz der Kombination des zentralen Kühlflüssigkeitskanals 2 und der wärmegetriebenen Verdampfungskanäle 5 führt zur hydraulischen Entkopplung des Kühlflüssigkeitskanals 2 von den Verdampfungskanälen 5, da die Verdampfungskanäle 5 ihre Transportenergie aus dem Abgasmassenstrom beziehen und die Wärmeübertragung ausschließlich durch den Wandkontakt erfolgt. Aufgrund des Nichtvorhandenseins einer hydraulischen Kopplung zum Kühlflüssigkeitskanal 2 können die Verdampfungskanäle 5 sehr klein dimensioniert werden.
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In dem in der 2 dargestellten Querschnitt durch die Abgasführungseinrichtung 1 fehlen aufgrund der Übersichtlichkeit die thermoelektrischen Schenkelpaare, die Trägerhülle 10 sowie die Rippen 11.
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Die in der 4 dargestellte Anordnung repräsentiert ein thermoelektrisches Generatorsystem mit integriertem Mikrodampfstrahlprozess zur Absenkung der Temperatur der Wärmesenke. Die Anordnung ist in eine Abgasführungseinrichtung 1 integriert, welche durch einen Luftspalt 12 isoliert ist. Das Ziel ist die Erhöhung des Temperaturgradienten in den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8.
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Der Dampfstrahlprozess läuft dabei wärmegetrieben ab. Die Energie wird dem Abgas entnommen. Das Kühlmedium verdampft im Verdampfungsbereich 7. In einer Lavaldüse 13 wird das sogenannte Treibgas auf Überschall beschleunigt, wobei die Lavaldüse 13 dabei gleichzeitig das verdampfte Kühlmedium niedrigeren Druckniveaus aus der Wärmesenke mitnimmt.
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Das energetische Mischgas wird in einem Diffusor entschleunigt und strömt über den Kondensbereich 6. Der Strom trennt sich dabei.
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Ein Teil fließt über Querschnittsverengungen 14 in die dahinter liegenden Kondenskanäle 4. Die Volumina sind so ausgelegt, dass das Gas sich entspannt und stark abkühlt.
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Die ringförmigen thermoelektrischen Schenkelpaare 8 umschließen die stark gekühlten Kondenskanäle 4. Aufgrund des hohen daraus resultierenden Temperaturgradienten über den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 fließt ein ausreichend hoher Wärmestrom über die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 in das Kühlmedium. Gleichzeitig wird die elektrische Energie in den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 erzeugt.
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Das erhitzte Kühlmedium wird nun in die Lavaldüse 13 gesogen, dort vermischt es sich wieder mit dem Triebgasstrahl.
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Ein Vorteil liegt in der Tieftemperaturwärmesenke. Sie ermöglicht einen hohen Temperaturgradienten über den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 und damit einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Leistungsausbeute.
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Die in den 5 und 6 dargestellte Anordnung bezieht sich auf eine Integration von den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 in einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 15 (beispielsweise ein Katalysator). Die Anordnung besteht aus einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 15, in welcher senkrecht angeordnete Verdampfungskanäle 5 mit integrierten Kondenskanälen 4 in ausgewählten Abständen eingelassen sind.
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Weiterhin beinhaltet die Anordnung einen Kühlflüssigkeitskanal 2 und einen Abgaskanal 3. Der Abgaskanal 3 repräsentiert die Wärmequelle zum Betreiben der Kombination aus Verdampfungskanal 5 mit integriertem Kondenskanal 4.
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Der Verdampfungskanal 5 ist von thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 umgeben, welche die Wärme vom Keramikmaterial 16 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 15 in die Kühleinheit – Kombination aus Verdampfungskanal 5 und Kondenskanal 4 (Wärmesenke) – transportieren und gleichzeitig elektrische Energie erzeugen. Der Wärmetransport in dem Verdampfungskanal 5 erfolgt durch aufsteigenden Kühlmediumsdampf in den oberen zentral gelegenen Kühlflüssigkeitskanal 2.
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Das Vorbeiströmen des verdampften Kühlmediums am oberen Kühlflüssigkeitskanal 2 lässt das Kühlmedium kondensieren (Kondensbereich 6), wobei dieses durch den Kondenskanal 4 nach unten fällt, dort wieder am Abgaskanal 3 erhitzt wird (Verdampfungsbereich 7), nach oben durch den Verdampfungskanal 5 steigt und dabei die Wärme aus den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 wieder abtransportiert.
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Die Dezentralisierung der Kühleinheiten ermöglicht eine effiziente Volumen- und Leistungsdichte. Zudem wird die Kombination aus Verdampfungskanal 5 und Kondenskanal 4 selbst wärmegetrieben, wodurch die hydraulische Leistung, die zum Transport der Kühlflüssigkeit notwendig ist, auf den zentralen Kühlflüssigkeitskanal 2 reduziert.
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Da die Abgasnachbehandlungseinrichtung 15 eine möglichst große Oberfläche benötigt, aber gleichzeitig eine angemessene elektrische Energie erzeugt werden soll, ist der Einsatz von thermoelektrischen Modulen ungeeignet.
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Um bei einer gleichzeitigen minimalen Minderung der katalytischen Oberfläche die vielen thermoelektrischen Schenkelpaare 8 zu integrieren, ist eine kleine Dimensionierung der thermoelektrischen Schenkelpaare 8 und der dezentralen Kühleinheiten erforderlich.
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Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der Verwendung der wärmegetriebenen Kombination aus Verdampfungskanal 5 und Kondenskanal 4 (Kühleinheit), deren Energie direkt aus dem Abgas gewonnen wird. Somit existiert keine hydraulische Kopplung der Kühleinheiten zum Kühlflüssigkeitskanal 2.
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Der Träger des thermoelektrischen Materials ist das Keramikmaterial 16. Die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 werden formschlüssig in das Keramikmaterial 16 integriert. Somit gibt es kein eigenständiges Träger-Modul. Der direkte Kontakt zwischen den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 und dem Keramikmaterial 16 bietet einen sehr guten Wärmetransport.
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Die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 sind ringförmig ausgebildet, die Wärmesenke stellt der im Inneren befindliche Kondenskanal 4 und Verdampfungskanal 5 dar.
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Es erfolgt primär eine Nutzung der in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 15 exotherm generierten Energie und sekundär eine Nutzung der Abgasenergie.
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Der direkte Kontakt des thermoelektrischen Materials mit der Wärmequelle, welches das Keramikmaterial 16 darstellt, gewährleistet einen hohen Wärmeübergang und damit einen effizienten Wärmetransport. Weiterhin wird durch den Abtransport der Wärmeenergie die Kühlung des Keramikmaterials 16 ermöglicht.
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Während des Aufheizprozesses im Kaltstart des Verbrennungsmotors und der Abgasanlage können die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 durch Anlegen eines elektrischen Stromes als Wärmepumpe arbeiten. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 15 wird dadurch beschleunigt aufgeheizt und erreicht schneller die notwendige Reaktionstemperatur. Hier führt wieder der direkte Wandkontakt zu einem effizienten Wärmetransport in das Keramikmaterial 16.
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Der Einsatz der Kombination des zentralen Kühlflüssigkeitskanals 2 und der wärmegetriebenen Kombination aus Verdampfungskanal 5 und Kondenskanal 4 führt zu sehr geringen Druckverlusten im Kühlflüssigkeitskanal 2, da der Verdampfungskanal 5 seine Transportenergie aus dem Abgasmassenstrom bezieht.
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Der Wärmertransport aus den thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 wird von dem hydraulischen Transport entkoppelt. Der Kühlflüssigkeitskanal 2 kann folglich sehr kurz ausgelegt und mit einem geeignet großen Durchmesser versehen werden.
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Die thermoelektrischen Schenkelpaare 8 werden mit einem optimal kleinen Innen- und Außenradius versehen, um die Oberfläche für den eintretenden Wärmestrom durch die hohe Anzahl an thermoelektrischen Schenkelpaaren 8 zu maximieren.
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Weiterhin wird eine minimale Minderung der katalytischen Oberfläche erreicht.
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Der elektrische Kontakt 9 ist aufgrund des Keramikmaterials 16 elektrisch isoliert. Es bedarf somit keine zusätzliche elektrische Isolierung durch keramische Materialien.
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In den 7 und 8 ist eine im Vergleich zu den 1 und 3 alternative Ausführungsform der Anordnung der thermoelektrischen Schenkel n und p dargestellt. Die ringförmige Anordnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p ist mit geschlossenen Schenkelebenen ausgeführt, wobei die Schenkelebenen alternierend entweder einen n-dotierten Schenkel n oder einen p-dotierten Schenkel p umfassen.
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Der ringförmige elektrische Kontakt 9 liegt vertikal betrachtet alternierend innen und außen zwischen den Schenkelebenen.
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Sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite befindet sich ein keramischer Hohlzylinder 17. Er stellt den elektrischen Kontaktschutz dar.
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Die Ringform ist aus einem Stück gefertigt, aufgrund dessen wird der Fertigungsaufwand gering gehalten. Der elektrische Kontakt 9 behindert nicht den Wärmetransport.
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In den 9 und 10 ist eine im Vergleich zu den 1 und 3 alternative Ausführungsform der Anordnung der thermoelektrischen Schenkel n und p dargestellt.
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Die ringförmige Anordnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p ist mit geschlossenen Schenkelebenen ausgeführt, wobei die Schenkelebenen alternierend entweder einen n-dotierten Schenkel n oder einen p-dotierten Schenkel p umfassen.
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Der elektrische Kontakt 9 ist auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen. Sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite befindet sich ein keramischer Hohlzylinder 17. Er stellt den elektrischen Kontaktschutz dar.
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Die Ringform ist aus einem Stück gefertigt, aufgrund dessen wird der Fertigungsaufwand gering gehalten.
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Durch die Fixierung der elektrischen Kontakte 9 auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen wird die gesamte Schenkeldicke für die Erzeugung der elektrischen Energie genutzt. Weiterhin ist der elektrische Widerstand der Kontakte aufgrund der großen Fläche gering.
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In den 11 und 12 ist eine im Vergleich zu den 1 und 3 alternative Ausführungsform der Anordnung der thermoelektrischen Schenkel n und p dargestellt. Die ringförmige Anordnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p ist unterbrochen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel n und die p-dotierten Schenkel p alternierend auf einer Schenkelebene angeordnet sind.
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Der elektrische Kontakt 9 liegt horizontal betrachtet alternierend innen und außen zwischen den n-dotierten Schenkeln n und den p-dotierten Schenkeln p. Vertikal betrachtet befindet sich nur jeweils ein elektrischer Kontakt 9 zwischen den Schenkelebenen. Der elektrische Kontakt 9 behindert nicht den Wärmetransport.
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Sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite befindet sich ein keramischer Hohlzylinder 17. Er stellt den elektrischen Kontaktschutz dar.
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Die thermische Längenausdehnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p wird aufgrund der vorhandenen Spalte 18 direkt berücksichtigt.
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In den 13 und 14 ist eine im Vergleich zu den 1 und 3 alternative Ausführungsform der Anordnung der thermoelektrischen Schenkel n und p dargestellt.
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Die ringförmige Anordnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p ist mit unterbrochenen Schenkelebenen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel n und die p-dotierten Schenkel p alternierend auf einer Schenkelebene angeordnet sind.
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Der elektrische Kontakt 9 ist horizontal betrachtet auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen. Vertikal betrachtet befindet sich jeweils nur ein elektrischer Kontakt 9 zwischen den Schenkelebenen.
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Sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite befindet sich ein keramischer Hohlzylinder 17. Er stellt den elektrischen Kontaktschutz dar.
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Die thermische Längenausdehnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p wird aufgrund der vorhandenen Spalte 18 direkt berücksichtigt.
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Durch die Fixierung der elektrischen Kontakte 9 auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen wird die gesamte Schenkeldicke der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p für die Erzeugung der elektrischen Energie genutzt. Weiterhin ist der elektrische Widerstand der elektrischen Kontakte 9 aufgrund der großen Fläche gering.
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In den 15 und 16 ist eine im Vergleich zu den 1 und 3 alternative Ausführungsform der Anordnung der thermoelektrischen Schenkel n und p dargestellt.
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Die ringförmige Anordnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p ist mit unterbrochenen Schenkelebenen ausgeführt, wobei die n-dotierten Schenkel n und die p-dotierten Schenkel p monoton auf alternierenden Schenkelebenen angeordnet sind.
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Der elektrische Kontakt 9 ist abwechselnd auf der Innen- und Außenseite der Schenkelebenen.
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Sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite befindet sich ein keramischer Hohlzylinder 17. Er stellt den elektrischen Kontaktschutz dar.
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Die thermische Längenausdehnung der n-dotierten Schenkel n und der p-dotierten Schenkel p wird aufgrund der vorhandenen Spalte 18 direkt berücksichtigt.
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Durch die Fixierung der elektrischen Kontakte 9 auf der Innen- und Außenseite der Ebenen wird die gesamte Schenkeldicke für die Erzeugung der elektrischen Energie genutzt. Weiterhin ist der elektrische Widerstand der elektrischen Kontakte 9 aufgrund der großen Fläche gering.
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In den 17 und 18 ist eine alternative Ausführungsform der Anordnung der thermoelektrischen Schenkel n und p dargestellt. Anstelle der in den 1 bis 3 gezeigten ringförmigen Anordnung der thermoelektrischen Schenkelpaare 8 wurde in den 17 und 18 eine spiralförmige Anordnung gewählt.
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Bei der spiralförmigen Anordnung kann die quaderförmige Struktur der thermoelektrischen Schenkelpaare 8 beibehalten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgasführungseinrichtung
- 2
- Kühlflüssigkeitskanal
- 3
- Abgaskanal
- 4
- Kondenskanal
- 5
- Verdampfungskanal
- 6
- Kondensbereich
- 7
- Verdampfungsbereich
- 8
- thermoelektrisches Schenkelpaar
- 9
- lektrischer Kontakt
- 10
- Trägerhülle
- 11
- Rippe
- 12
- Luftspalt
- 13
- Lavaldüse
- 14
- Querschnittsverengung
- 15
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 16
- Keramikmaterial
- 17
- keramischer Hohlzylinder
- 18
- Spalt
- M1
- erstes Material
- M2
- zweites Material
- n
- n-dotierter Schenkel
- p
- p-dotierter Schenkel
- P1
- Pfeil
- P2
- Pfeil
- P3
- Pfeil
- P4
- Pfeil
- S1
- Seite
- S2
- Seite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008023937 A1 [0002]
