DE102010054432B4 - Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie sowie Anlage und Abgasanlage mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie sowie Anlage und Abgasanlage mit einer solchen Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, mitzumindest einem thermoelektrischen Modul (19), das eine Außenfläche mit einer für einen Kontakt mit einer Wärmequelle (11) vorgesehenen Warmseite (20) und einer für einen Kontakt mit einer Wärmesenke (25) vorgesehenen Kaltseite (22) aufweist, wobei die Warmseite (20) des thermoelektrischen Moduls (19) in wärmeleitender Verbindung mit einer Wärmequelle (11) steht, und mit einem Kühlkanal (25), der von einem Kühlfluid durchströmbar ist und der mit der Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) in wärmeleitender Verbindung steht, wobeider Kühlkanal (25) mindestens eine zur Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) weisende Öffnung aufweist und um die Öffnung fluiddicht gegenüber der Warmseite (20) des thermoelektrischen Moduls (19) abgedichtet ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Kühlkanal fluiddicht an einem Gehäuse (21) für das thermoelektrische Modul (19) angebracht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, mit zumindest einem thermoelektrischen Modul, das eine Außenfläche mit einer für einen Kontakt mit einer Wärmequelle vorgesehenen Warmseite und einer für einen Kontakt mit einer Wärmesenke vorgesehenen Kaltseite aufweist, wobei die Warmseite des thermoelektrischen Moduls in wärmeleitender Verbindung mit einer Wärmequelle, insbesondere einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors, steht, und mit einem Kühlkanal, der von einem Kühlfluid durchströmbar ist und der mit der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls in wärmeleitender Verbindung steht. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage und eine Abgasanlage mit einer solchen Vorrichtung.
  • Derartige Vorrichtungen werden auch als „thermoelektrische Generatoren“ (TEG) bezeichnet und finden bei verschiedenen Arten der Nutzung von Abwärme Verwendung. Beispielsweise können thermoelektrische Generatoren zur Abgaswärmenutzung bei Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, indem ein Teil der thermischen Energie des heißen Abgasstroms in elektrische Energie gewandelt und dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, um so letztlich Kraftstoff zu sparen. Entscheidend für eine möglichst große Ausbeute an elektrischer Energie ist neben dem Wirkungsgrad des thermoelektrischen Moduls vor allem ein möglichst großer Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke.
  • Die DE 10 2009 013 535 A1 offenbart einen thermoelektrischen Generator, bei welchem eine Vielzahl von thermoelektrischen Modulen an den Wänden einer Anordnung aus gestapelten Rohren angeordnet ist, wobei in Stapelrichtung gesehen abwechselnd Kühlfluid und Heizfluid durch die Rohre geführt wird.
  • In der JP 2001-004 245 A ist ein thermoelektrischer Generator offenbart, an dessen Kaltseite unter Verwendung einer Wärmeleitpaste ein Kühlmittelkanal angebracht ist.
  • Die WO 2004 / 054 007 A2 offenbart eine Wärmepumpe mit einem thermoelektrischen Element und zwei Umhüllungselementen, die an entgegengesetzten Funktionsseiten des thermoelektrischen Elements angebracht sind und Fluidkanäle definieren.
  • Der Wirkungsgrad von gebräuchlichen thermoelektrischen Generatoren ist jedoch relativ gering, sodass das Bedürfnis besteht, die Ausbeute an elektrischer Energie bei Vorrichtungen der genannten Art zu erhöhen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 oder einer Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
  • Gemäß Anspruch 1 weist der Kühlkanal mindestens eine zur Kaltseite des thermoelektrischen Moduls weisende Öffnung auf und ist um die Öffnung fluiddicht gegenüber der Warmseite des thermoelektrischen Moduls abgedichtet. Es wird also nicht etwa ein funktionsfähiger fluiddicht abgeschlossener Kühlkanal an dem thermoelektrischen Modul angebracht, sondern die Abdichtung ergibt sich erst durch den Befestigungsvorgang, das heißt eine äußere Begrenzung des thermoelektrischen Moduls wird direkt zur Begrenzung des Kühlkanals eingesetzt. Auf diese Weise kann der Wärmeübergang von der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls in das Kühlfluid verbessert werden, da die normalerweise vorliegende Kühlkanalwand zumindest im Bereich der Öffnung als zusätzlicher Wärmeübergangswiderstand wegfällt. Die Erfindung ermöglicht somit eine verbesserte Wärmeabfuhr über das strömende Kühlfluid und daher einen höheren Gesamtwirkungsgrad des thermoelektrischen Generators.
  • Der Kühlkanal ist erfindungsgemäß an einem, insbesondere wannen- oder halbschalenartigen, Gehäuse für das thermoelektrische Modul angebracht. Das Gehäuse schützt das thermoelektrische Modul vor Beschädigungen und kann gleichzeitig zu dessen Befestigung am Abgaskanal dienen.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
  • Vorzugsweise ist der Kühlkanal in Richtung der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls gesehen im Wesentlichen vollständig offen. Somit steht die Kaltseite des thermoelektrischen Moduls - abgesehen von etwaigen Befestigungsabschnitten - vollflächig und unmittelbar mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmedium in Kontakt, wodurch sich ein besonders effektiver Wärmeübergang ergibt.
  • An der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls kann eine sich zumindest bereichsweise über die Öffnung des Kühlkanals erstreckende Oberflächenstruktur vorgesehen sein, welche insbesondere Noppen und/oder Sicken umfasst. Hierdurch kann die Effektivität des Wärmeübergangs von der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls in das Kühlfluid erhöht werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Oberflächenstruktur über die gesamte Öffnung, also über den Bereich, an welchem ein direkter Kontakt zwischen dem strömenden Kühlfluid und dem thermoelektrischen Modul stattfindet. Erhebungen oder Vorsprünge der Oberflächenstruktur können auch durch die Öffnung in den Kühlkanal hineinragen.
  • Der Kühlkanal kann die Kaltseite des thermoelektrischen Moduls im Wesentlichen vollflächig bedecken, um die Kühlwirkung zu optimieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind in dem Kühlkanal quer zu der Kaltseite verlaufende Strömungsleitwände angeordnet. Die Strömungsleitwände können nach dem Anbringen des Kühlkanals an dem thermoelektrischen Modul fluiddicht mit der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls in Kontakt stehen . Durch die Strömungsleitwände kann während des Betriebs das Kühlfluid entlang einer vorgegebenen Strecke über die Kaltseite des thermoelektrischen Moduls geführt werden. Die Befestigung des Kühlkanals an dem thermoelektrischen Modul kann kraftschlüssig oder stoffschlüssig erfolgen. Bevorzugt ist der Kühlkanal in einem randnahen Bereich des thermoelektrischen Moduls kraftschlüssig an diesem angebracht.
  • Insbesondere können die Strömungsleitwände einen mäanderförmigen Strömungspfad über die Kaltseite des thermoelektrischen Moduls definieren. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann das Kühlfluid während des Durchströmens des Kühlkanals eine besonders große Wärmemenge von der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls aufnehmen.
  • Alternativ können die Strömungsleitwände auch derart ausgebildet sein, dass ein durch den Kühlkanal strömendes Fluid zu einer chaotischen Strömung anregbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Strömungsleitwände kraftschlüssig oder stoffschlüssig an dem thermoelektrischen Modul angebracht. Auf diese Weise können Leckageströmungen vermieden werden und es ergibt sich eine gute Führung des Kühlmediums über die Kaltseite des thermoelektrischen Moduls.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner mehrere nebeneinander angeordnete thermoelektrische Module umfassen, die jeweils mit Kühlkanälen in wärmeleitender Verbindung stehen. Vorzugsweise kommen mehrere gleichartige thermoelektrische Module sowie gleichartige Kühlkanäle zum Einsatz. Die Vorrichtung kann somit auf einfache Weise an unterschiedliche Anwendungen, insbesondere an unterschiedlich große und verschieden geformte Abgaskanäle, angepasst werden.
  • Die Kühlkanäle der mehreren thermoelektrischen Module können strömungstechnisch in Reihe geschaltet sein. Alternativ können die Kühlkanäle der mehreren thermoelektrischen Module strömungstechnisch parallel geschaltet sein, wobei Mittel zur Aufteilung eines gemeinsamen Kühlfluidzufuhrstroms in mehrere Einzel-Kühlfluidströme zum Speisen der Kühlkanäle vorgesehen sind. Als Mittel zur Aufteilung kann beispielsweise eine Verteilerleitung oder ein Verteilerrohr eingesetzt werden. Durch eine Parallelschaltung mehrerer Kühlkanäle kann verhindert werden, dass sich entlang der Abgasströmungsstrecke ein unerwünscht großer Temperaturgradient von der Eintrittsseite zur Austrittsseite ausbildet.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Nutzung von Abgaswärme bei einem Verbrennungsmotor, wobei zumindest eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie wie vorstehend beschrieben an einen Abgaskanal des Verbrennungsmotors angebracht ist und wobei ein elektrischer Ausgangsanschluss des thermoelektrischen Moduls mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten elektrischen Energiespeicher in Verbindung steht. Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich beispielsweise um die Hauptbatterie eines Kraftfahrzeugs handeln. Durch das Einspeisen von elektrischer Energie in die Hauptbatterie des Kraftfahrzeugs kann die Lichtmaschine entlastet werden, sodass sich insgesamt eine Kraftstoffersparnis beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ergibt.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einer Anlage zur Nutzung von Abgaswärme wie vorstehend beschrieben.
  • Es können mehrere nebeneinander angeordnete thermoelektrische Module mit jeweiligen Kühlkanälen an einer Komponente der Abgasanlage angebracht sein, wobei sich eine gemeinsame Kühlfluid-Zuflussleitung und eine gemeinsame Kühlfluid-Abflussleitung parallel zur Strömungsrichtung des Abgases erstrecken. Hierdurch ergibt sich einerseits eine einfache Konstruktion, da alle thermoelektrischen Module und somit alle Kühlkanäle durch eine einzige gemeinsame Leitung gespeist werden. Andererseits ist eine effektive Kühlung bezogen auf die Oberfläche der Abgasanlagenkomponente sichergestellt, da alle Einzelmodule separat durchströmt werden und somit unerwünscht große Temperaturgradienten vermieden werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei thermoelektrische Module mit jeweiligen Kühlkanälen an entgegengesetzten Seiten einer Komponente der Abgasanlage angebracht. Beispielsweise kann ein abgeflachter Abschnitt eines Abgaskanals sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite mit einer Anordnung von thermoelektrischen Modulen versehen sein. Hierdurch kann der Wärmeübergang von dem Abgas zu den Warmseiten der thermoelektrischen Module weiter verbessert werden.
  • Eine erfindungsgemäße Abgasanlage kann auch Mittel zum Verzweigen eines ersten Abgaskanals der Abgasanlage in zwei parallele Teilkanäle und zum Zusammenführen der Teilkanäle an deren stromabwärtigem Ende zu einem zweiten Abgaskanal umfassen, wobei an beiden Teilkanälen wenigstens ein thermoelektrisches Modul angebracht ist und wenigstens ein weiteres thermoelektrisches Modul zwischen den beiden Teilkanälen angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedem der parallelen Teilkanäle eine eigene Kühlfluid-Zuflussleitung und eine eigene Kühlfluid-Abflussleitung zugeordnet. Die Wärmeübertragung von dem Abgas in die thermoelektrischen Module kann auf diese Weise weiter optimiert werden.
  • Vorzugsweise ist der Kühlkanal an einen Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen. Somit wird auf vorteilhafte Weise das ohnehin für den Motorbetrieb benötigte Kühlfluid genutzt, um mittels Abgaswärmenutzung Kraftstoff einzusparen.
  • Die Abgasanlage kann weiterhin wenigstens eine Schalldämpfungseinrichtung aufweisen, welche unter Berücksichtigung der Schalldämpfungsleistung des thermoelektrischen Moduls ausgestaltet ist. Insbesondere können eine oder mehrere Schalldämpfungseinrichtungen in einem Schalldämpfergehäuse untergebracht sein, welches an einer beliebigen Stelle der Abgasanlage in diese integriert ist. Aufgrund der schalldämpfenden Wirkung des thermoelektrischen Elements ist es möglich, die Schalldämpfungseinrichtungen im Schalldämpfergehäuse kleiner zu dimensionieren und/oder in ihrer Anzahl zu reduzieren oder auf zusätzliche Schalldämpfungseinrichtungen vollständig zu verzichten. Dadurch dass dem Abgas durch das thermoelektrische Modul Wärmeenergie entzogen wird, ergibt sich nämlich nicht nur eine Kühlung des Abgases, sondern auch eine Verringerung der Schallemission.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
    • 1 ist eine perspektivische, aufgeschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, welche an einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors angebracht ist.
    • 2 zeigt die Vorrichtung gemäß 1 in einer Ansicht von oben.
    • 3 ist eine perspektivische Darstellung einer Komponente einer Abgasanlage, an welcher mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie angebracht sind.
  • Gemäß 1 und 2 dient ein Abgaskanal 11 dem Führen eines heißen Abgases von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor entlang einer Strömungsrichtung S in die Atmosphäre. Der Abgaskanal 11 weist einen rechteckigen, abgeflachten Querschnitt auf und ist in mehrere Unterkanäle 12 aufgeteilt. An einer stromeintrittsseitigen Stirnseite des Abgaskanals 11 ist ein Flansch 13 vorgesehen, welcher der Anbindung des Abgaskanals 11 an eine vorhergehende Komponente des zugehörigen Abgasstrangs dient. Ebenso ist an der stromaustrittsseitigen Stirnseite des Abgaskanals 11 ein Flansch vorgesehen, welcher in 1 jedoch nicht dargestellt ist. An der Oberseite 15 und an der Unterseite 17 des Abgaskanals 11 sind jeweilige Anordnungen von thermoelektrischen Modulen 19 vorgesehen, um die thermische Energie des strömenden Abgases in elektrische Energie zu wandeln. Die thermoelektrischen Module 19 sind jeweils in einem halbschalenartigen oder hutartigen Gehäuse 21 aus Metall untergebracht, welches mittels Befestigungslaschen 23 an dem Abgaskanal 11 angebracht ist. Zur gezielten Erzeugung von Turbulenzen in dem strömenden Abgas sind in dem Abgaskanal 11 zungenartige Verwirbelungselemente 14 vorgesehen.
  • Jedes thermoelektrische Modul 19 ist derart ausgerichtet, dass die für einen Kontakt mit einer Wärmequelle vorgesehene Warmseite 20 zum Abgaskanal 11 weist. An der entgegengesetzten Kaltseite 22 eines jeden thermoelektrischen Moduls 19 ist ein Kühlkanal 25 vorgesehen, der von einem Kühlfluid, insbesondere Wasser, durchströmbar ist. Jeder Kühlkanal 25 umfasst eine Trägerstruktur aus mehreren Strömungsleitwänden 27 und bedeckt die Kaltseite 22 des zugehörigen thermoelektrischen Moduls 19 im Wesentlichen vollflächig. Die Strömungsleitwände 27 verlaufen dabei vorzugsweise rechtwinklig zu der Kaltseite 22 des thermoelektrischen Moduls 19 und definieren einen mäanderförmigen Strömungspfad. An einer von dem Abgaskanal 11 weg weisenden Flachseite des Kühlkanals 25 sorgt ein Abdeckelement 29 für einen fluiddichten Abschluss des Kühlkanals 25 gegenüber der Umgebung. An der entgegengesetzten Flachseite des Kühlkanals 25 ist jedoch kein solches Abdeckelement vorgesehen, das heißt in Richtung der Kaltseite 22 des thermoelektrischen Moduls 19 gesehen ist jeder Kühlkanal 25 im Wesentlichen vollständig offen. Die Strömungsleitwände 27 sind stoffschlüssig mit dem Gehäuse 21 verbunden, sodass der Kühlkanal 25 trotz einer offenen Seite gegenüber der Warmseite 20 des thermoelektrischen Moduls 19 abgedichtet ist.
  • Die Strömungsleitwände 27 können aus Blech, spanend bearbeitetem Vollmaterial wie Kunststoff oder auf ähnliche Weise gefertigt sein. Im dargestellten Beispiel bilden die Strömungsleitwände 27 wie erwähnt selbst die Trägerstruktur des Kühlkanals 25. Alternativ könnte für jeden Kühlkanal 25 auch eine rahmenartige Basisstruktur vorgesehen sein, an welcher die Strömungsleitwände 27 angebracht sind.
  • Während des Betriebs der Vorrichtung wird jedem Kühlkanal 25 über einen Kühlwassereinlass 31 (2) strömendes Kühlwasser zugeführt, welches nachfolgend mittels der Strömungsleitwände 27 in einer mäandernden Strömung über die Kaltseite 22 des thermoelektrischen Elements 19 geführt wird, bevor es an einem Kühlwasserauslass 33 wieder abgeführt wird.
  • Wie insbesondere aus der Gesamtdarstellung gemäß 3 hervorgeht, kann zur Abgaswärmenutzung bei einem Verbrennungsmotor ein Abgasstrangabschnitt einen Eintrittstrichter 35, einen Austrittstrichter 37 sowie zwei dazwischen verlaufende parallele Teilkanäle 11a, 11b umfassen. Der ankommende Abgasstrom wird mittels des Eintrittstrichters 35 verzweigt und auf die beiden Teilkanäle 11a, 11b aufgeteilt. Nach Durchströmen der parallelen Teilkanäle 11a, 11b werden die Abgasteilströme mittels des Austrittstrichters 37 wieder zu einem Gesamtstrom vereinigt. Jeder der parallelen Abgaskanäle 11a, 11b weist sowohl an seiner Oberseite 15 als auch an seiner Unterseite 17 eine Anordnung aus nebeneinanderliegenden thermoelektrischen Modulen 19 mit jeweiligen Kühlkanälen 25 auf. Zwischen den beiden Teilkanälen 11a, 11b befinden sich somit zwei Anordnungen von entlang der Strömungsrichtung S hintereinander positionierten thermoelektrischen Modulen 19. Es sind also beidseits jedes Teilkanals 11a, 11b thermoelektrische Module 19 vorgesehen, sodass im Vergleich mit einem einzelnen unverzweigten Abgaskanal 11 eine größere Fläche zur thermoelektrischen Energiewandlung beiträgt.
  • Jedem der Teilkanäle 11a, 11b ist dabei eine gemeinsame Kühlfluid-Zuflussleitung 41 sowie eine gemeinsame Kühlfluid-Abflussleitung 43 zugeordnet, welche sich jeweils parallel zur Strömungsrichtung S des Abgases entlang der Teilkanäle 11a, 11b erstrecken. Jeder Kühlkanal 25 ist mittels einer Einzelzuflussleitung 45 und einer Einzelabflussleitung 47 an die jeweils zugehörige gemeinsame Kühlwasser-Zuflussleitung 41 und an die jeweils zugehörige gemeinsame Kühlwasser-Abflussleitung 43 angeschlossen. Auf diese Weise ergibt sich eine Parallelschaltung der einzelnen Kühlkanäle 25 jeder einer Flachseite eines Teilkanals 11a, 11b zugehörigen Anordnung von thermoelektrischen Modulen 19. Durch diese Parallelschaltung wird die Ausbildung eines unerwünscht hohen Temperaturgradienten entlang der Strömungsrichtung S des Abgases verhindert. Die gemeinsame Kühlwasser-Zuflussleitung 41 und die gemeinsame Kühlwasser-Abflussleitung 43 jeder Anordnung von thermoelektrischen Modulen 19 sind an einen Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen.
  • Während des Betriebs des Verbrennungsmotors heizt das strömende Abgas die Warmseite 20 jedes thermoelektrischen Moduls 19 auf, wohingegen die Kaltseite 22 jedes thermoelektrischen Moduls 19 mittels des durch den Kühlkanal 25 strömenden Wassers gekühlt wird. Auf diese Weise kann elektrische Energie aus der thermischen Energie des Abgases gewonnen werden, welche zweckmäßigerweise dem Bordnetz des zugehörigen Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Aufgrund der modularen Bauweise kann die Erfindung an viele unterschiedliche Varianten von Abgassträngen angepasst werden. Das Prinzip der parallelen Teilkanäle sowie der beidseitigen Anordnung von Modulen in Verbindung mit der strömungstechnischen Parallelschaltung der einzelnen Module ermöglicht eine besonders effektive thermische Anbindung der thermoelektrischen Module 19 an den Abgaskanal 11 sowie an den Kühlkanal 25.
  • Aufgrund des direkten Kontakts zwischen dem Kühlwasser in dem Kühlkanal 25 und der Kaltseite 22 des zugehörigen thermoelektrischen Moduls 19 ergibt sich ein besonders guter Wärmeübergang von dem thermoelektrischen Modul 19 zu der zugehörigen Wärmesenke, sodass die Vorrichtung mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 11, 11a, 11b
    Abgaskanal
    12
    Unterkanal
    13
    Flansch
    14
    Verwirbelungselement
    15
    Oberseite
    17
    Unterseite
    19
    thermoelektrisches Modul
    20
    Warmseite
    21
    Gehäuse
    22
    Kaltseite
    23
    Befestigungslasche
    25
    Kühlkanal
    27
    Strömungsleitwand
    29
    Abdeckelement
    31
    Kühlwassereinlass
    33
    Kühlwasserauslass
    35
    Eintrittstrichter
    37
    Austrittstrichter
    41
    Kühlwasser-Zuflussleitung
    43
    Kühlwasser-Abflussleitung
    45
    Einzelzuflussleitung
    47
    Einzelabflussleitung
    S
    Strömungsrichtung

Claims (19)

  1. Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, mit zumindest einem thermoelektrischen Modul (19), das eine Außenfläche mit einer für einen Kontakt mit einer Wärmequelle (11) vorgesehenen Warmseite (20) und einer für einen Kontakt mit einer Wärmesenke (25) vorgesehenen Kaltseite (22) aufweist, wobei die Warmseite (20) des thermoelektrischen Moduls (19) in wärmeleitender Verbindung mit einer Wärmequelle (11) steht, und mit einem Kühlkanal (25), der von einem Kühlfluid durchströmbar ist und der mit der Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) in wärmeleitender Verbindung steht, wobei der Kühlkanal (25) mindestens eine zur Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) weisende Öffnung aufweist und um die Öffnung fluiddicht gegenüber der Warmseite (20) des thermoelektrischen Moduls (19) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal fluiddicht an einem Gehäuse (21) für das thermoelektrische Modul (19) angebracht ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (25) in Richtung der Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) gesehen im Wesentlichen vollständig offen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) eine sich zumindest bereichsweise über die Öffnung des Kühlkanals (25) erstreckende Oberflächenstruktur vorgesehen ist, welche insbesondere Noppen und/oder Sicken umfasst.
  4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (25) die Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) im Wesentlichen vollflächig bedeckt.
  5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkanal (25) quer zu der Kaltseite (22) verlaufende Strömungsleitwände (27) angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitwände (27) einen mäanderförmigen Strömungspfad über die Kaltseite (22) des thermoelektrischen Moduls (19) definieren.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitwände (27) derart ausgebildet sind, dass ein durch den Kühlkanal (25) strömendes Fluid zu einer chaotischen Strömung anregbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitwände (27) kraftschlüssig oder stoffschlüssig an dem thermoelektrischen Modul (19) angebracht sind.
  9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere nebeneinander angeordnete thermoelektrische Module (19) umfasst, die jeweils mit Kühlkanälen (25) in wärmeleitender Verbindung stehen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (25) der mehreren thermoelektrischen Module (19) strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (25) der mehreren thermoelektrischen Module (19) strömungstechnisch parallel geschaltet sind, wobei Mittel zur Aufteilung eines gemeinsamen Kühlfluidzufuhrstroms in mehrere Einzel-Kühlfluidströme zum Speisen der Kühlkanäle vorgesehen sind.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) für das thermoelektrische Modul (19) wannen- oder halbschalenartig ist.
  13. Anlage zur Nutzung von Abgaswärme bei einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche an einem Abgaskanal (11) des Verbrennungsmotors angebracht ist, wobei ein elektrischer Ausgangsanschluss des thermoelektrischen Moduls (19) mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten elektrischen Energiespeicher in Verbindung steht.
  14. Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, die eine Anlage zur Nutzung von Abgaswärme nach Anspruch 13 umfasst.
  15. Abgasanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasanlage wenigstens eine Schalldämpfungseinrichtung aufweist, welche unter Berücksichtigung der Schalldämpfungsleistung des thermoelektrischen Moduls (19) ausgestaltet ist.
  16. Abgasanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander angeordnete thermoelektrische Module (19) mit jeweiligen Kühlkanälen (25) an einer Komponente der Abgasanlage angebracht sind, wobei sich eine gemeinsame Kühlfluid-Zuflussleitung (41) und eine gemeinsame Kühlfluid-Abflussleitung (43) parallel zur Strömungsrichtung (S) des Abgases erstrecken.
  17. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei thermoelektrische Module (19) mit jeweiligen Kühlkanälen (25) an entgegengesetzten Seiten (15, 17) einer Komponente der Abgasanlage angebracht sind.
  18. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch Mittel (35) zum Verzweigen eines ersten Abgaskanals der Abgasanlage in zwei parallele Teilkanäle (11a, 11b) und zum Zusammenführen der Teilkanäle (11a, 11b) an deren stromabwärtigem Ende zu einem zweiten Abgaskanal, wobei an beiden Teilkanälen (11a, 11b) wenigstens ein thermoelektrisches Modul (19) angebracht ist und wenigstens ein weiteres thermoelektrisches Modul (19) zwischen den beiden Teilkanälen (11a, 11b) angeordnet ist.
  19. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (25) an einen Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen ist.
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