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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator, und insbesondere einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug, welcher Elektrizität unter Ausnutzung von Wärme eines Abgases des Fahrzeugs erzeugt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Ein thermoelektrisches Element betrifft ein Element, welches ein thermoelektrisches Phänomen ausnutzt, bei welchem eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden des Elements in Elektrizität umgewandelt wird, um Wärmeenergie in elektrische Energie umzuwandeln, oder bei welchem der Temperaturunterschied an den beiden Enden des Elements hervorgerufen wird, indem man das Element von Elektrizität bzw. Strom durchfließen lässt, um elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln. Das thermoelektrische Element wird in einer Kühlvorrichtung kleinen Umfangs, einer Heizvorrichtung kleinen Umfangs oder einer Generatorvorrichtung kleinen Umfangs verwendet.
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Das bei einer Generatorvorrichtung kleinen Umfangs verwendete thermoelektrische Element wird als thermoelektrische Generatorvorrichtung oder thermoelektrischer Generator bezeichnet. Der thermoelektrische Generator wird hauptsächlich in einer Energieversorgungsvorrichtung einer schnurlosen Kommunikationsvorrichtung, einer Energieversorgungsvorrichtung eines Raumschiffs, einer Energieversorgungsvorrichtung eines nukleargetriebenen Unterwasserboots und bei einem thermoelektrischen Generator, der in einem Abgassystem eines Fahrzeugs eingebaut ist, verwendet.
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1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug darstellt.
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Wie in der Figur dargestellt, weist ein in einem Abgassystem eines Fahrzeugs eingebauter thermoelektrischer Generator 10 eine hexagonale Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung 40 auf, durch welche Hochtemperaturabgas hindurchtritt, sowie eine Kühlvorrichtung 30, welche außerhalb der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung 40 eingebaut ist, und innerhalb der Kühlwasser hindurchtritt, und eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 20, welche Elektrizität mittels einer Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden erzeugen, indem sie das Äußere bzw. die Außenseite der Abgasrückgewinnungs-Vorrichtung 40 und das Innere bzw. die Innenseite der Kühlvorrichtung 30 kontaktieren.
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Die Wärmeenergie wird zu den thermoelektrischen Modulen 20 gefördert, während Hochtemperaturabgas in der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung 40 strömt. Ein Kühlrohr 32, in welchem das Kühlwasser fließt, ist in der Kühlvorrichtung 30 ausgebildet, um eine Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite des thermoelektrischen Moduls 20, welches im Kontakt mit der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung 40 ist, und den Außenseiten des thermoelektrischen Moduls 20, das im Kontakt mit der Kühlvorrichtung 30 ist, zu erhöhen. Somit ist die Effizienz des in dem Abgassystem eines Fahrzeugs eingebauten thermoelektrischen Generators erhöht, indem die Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des thermoelektrischen Moduls 20 vergrößert ist.
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Aus der
US 2011 / 0 120 106 A1 und der
JP S62 - 188 388 A ist jeweils ein thermoelektrischer Generator für ein Fahrzeug bekannt, welcher eine Mehrzahl von radial verlaufenden Abgasströmungskanälen aufweist, zwischen denen Kühlkanäle und thermoelektrische Elemente angeordnet sind.
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Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt bereitgestellt wird, dient nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds dieser Erfindung und sollte nicht so interpretiert werden, als würde hiermit anerkannt oder vorgeschlagen, dass diese Information den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellt.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Um eine große Menge von Elektrizität bzw. Strom in einem thermoelektrischen Generator zu erzeugen, das heißt, um die thermoelektrische Erzeugungseffizienz zu erhöhen, muss Wärmeenergie eines Abgases effizient zu den thermoelektrischen Modulen gefördert werden. Bei dem thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeugs gemäß des Standes der Technik jedoch verschlechtert sich die Rückgewinnungsfähigkeit der thermischen Energie des Abgases, und demzufolge verschlechtert sich die thermoelektrische Effizienz eines thermoelektrischen Generators, da die Wärmeenergie des Abgases nicht ausreichend zu einem Hochtemperaturbauteil gefördert wird.
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Ferner ist bei einem thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug des Standes der Technik eine Effizienz der thermoelektrischen Erzeugung klein verglichen mit einer Größe davon, da eine ausgetauschte Wärmemenge klein ist bzw. Abmessungen des Wärmetauschbereichs klein sind, obwohl die Kühlvorrichtung 30 einen großen Bereich einnimmt.
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Dementsprechend versucht die vorliegende Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu lösen, und stellt einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug bereit, welcher klein ist und eine verbesserte Effizienz der thermoelektrischen Erzeugung aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug bereit, welcher aufweist: ein Hochtemperaturbauteil, welches ein Abgasrohr aufweist, das mittels Wärmeaustauschs mit Abgas erwärmt wird, während Abgas hoher Temperatur innen hindurchtritt bzw. -strömt, sowie eine Mehrzahl von Paaren von Wärmeübertragungsplatten bzw. Wärmeübertragungsblechen (kurz: Wärmeübertragungsplatten), welche an einer Außenumfangsfläche des Abgasrohrs in einem vorbestimmten Abstand zueinander montiert sind und durch das Abgasrohr erwärmt werden; eine Mehrzahl von Paaren thermoelektrischer Module, welche mittels Bondens bzw. Verbindens eines p-Halbleiters und eines n-Halbleiters erhalten werden, welche jeweils zwischen einem Paar der Mehrzahl von Paaren von Wärmeübertragungsplatten eingefügt sind, um mittels Ausnutzens eines thermoelektrischen Phänomens Elektrizität zu erzeugen, und welche elektrisch miteinander verbunden sind; und ein Niedertemperaturbauteil, wobei die Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen Elektrizität erzeugt, indem sie ein thermoelektrisches Phänomen mittels einer Temperaturdifferenz zwischen den durch die Wärmeübertragungsplatte(n) erwärmten Außenflächen und durch das Niedertemperaturbauteil gekühlten Kaltflächen ausnutzen.
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Das Niedertemperaturbauteil weist auf: eine Mehrzahl von ringförmigen Kühlwasserkanälen, wobei jeder ringförmige Kühlwasserkanal eine erste Flachseite und eine gegenüberliegende zweite Flachseite aufweist und zwischen einem Paar der Mehrzahl von Paaren von thermoelektrischen Modulen eingefügt ist, in welchem ein Kühlwasser strömt und der jeweils die Kaltfläche jedes thermoelektrischen Moduls mittels des Kühlwassers kühlt, und welcher einen Kühlwassereinlass aufweist, durch welchen das Kühlwasser eingebracht wird, welcher auf der ersten Flachseite der einen Fläche ausgebildet ist, sowie einen Kühlwasserauslass, durch welchen das Kühlwasser abgegeben wird, welcher an der zweiten Flachseite ausgebildet ist; und je eine Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit, welche den Kühlwassereinlass eines benachbarten Kühlwasserkanals mit dem Kühlwasserauslass des anderen benachbarten Kühlwasserkanals aus der Mehrzahl von Kühlwasserkanälen verbindet.
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Jede Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit kann aufweisen: einen Schlauch, welcher an Außenumfangsflächen des Kühlwassereinlasses und des Kühlwasserauslasses montiert ist; und eine Klemmvorrichtung bzw. eine Schelle, welche den Schlauch presst bzw. auf den Schlauch drückt.
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Jede Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit kann mittels Verschweißens des Kühlwassereinlasses des einen benachbarten Kühlwasserkanals und des Kühlwasserauslasses des anderen benachbarten Kühlwasserkanals erlangt werden.
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Jede Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit kann aufweisen: Eine linksgängige Schraube bzw. ein linksgängiges Schraubgewinde bzw. eine Schraube mit Linksgewinde (kurz: linksgängiges Schraubgewinde), welche bzw. welches an dem Kühlwassereinlass des einen benachbarten Kühlwasserkanals ausgebildet ist; eine rechtsgängige Schraube bzw. ein rechtsgängiges Schraubgewinde bzw. eine Schraube mit Rechtsgewinde (kurz: rechtsgängiges Schraubgewinde), welche bzw. welches an dem Kühlwasserauslass des anderen benachbarten Kühlwasserkanals ausgebildet ist; und eine Verbindungsmutter, welche den Kühlwassereinlass und den Kühlwasserauslass mittels einer Schraubverbindung verbindet.
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Jede Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit kann eine Quetsch- bzw. Pressdichtung (kurz: Quetschdichtung) aufweisen, welche zwischen dem Kühlwassereinlass des einen benachbarten Kühlwasserkanals und dem Kühlwasserauslass des anderen benachbarten Kühlwasserkanals, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als der Kühlwassereinlass des einen benachbarten Kühlwasserkanals, eingefügt ist.
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Jede Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit kann eine Anschlussverbindung aufweisen, welche den Kühlwassereinlass des einen benachbarten Kühlwasserkanals und den Kühlwasserauslass des anderen benachbarten Kühlwasserkanals verbindet.
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Obwohl eine Menge des Abgases, welches in Kontakt mit dem thermoelektrischen Modul ist, gemäß dem thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung groß ist, ist die Gesamtgröße des thermoelektrischen Generators klein.
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Da eine Struktur einfach ist und die Anzahl von Teilen klein ist, sind Herstellungskosten verringert und eine Leistungsfähigkeit ist verbessert.
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Die Größe des thermoelektrischen Generators für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist klein, und demzufolge ist der thermoelektrische Generator leicht an einer Fahrzeugeinheit zu montieren und kann bei verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden.
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Ein Wärmeübertragungsnetz bzw. -gitter bzw. -gewebe bzw. eine Wärmeübertragungsmatte bzw. ein Wärmeaustauschnetz bzw. -gitter bzw. -gewebe bzw. eine Wärmeaustauschmatte (kurz: Wärmeübertragungsnetz) kann zwischen dem Hochtemperaturbauteil und dem thermoelektrischen Modul eingebaut sein, um das Ausmaß des Kontakts mit dem Abgas bzw. die Größe des Bereichs, der im Kontakt mit dem Abgas ist, zu vergrößern, und demzufolge wird die Wärmeenergie des Abgases effizienter an das thermoelektrische Modul übertragen und Geräusche von dem Abgas, welches durch das thermoelektrische Modul hindurchtritt, sind auch verringert.
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Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat andere Eigenschaften und Vorzüge, welche anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich sind, bzw. genauer erläutert werden. Zusammen mit der detaillierten Beschreibung dienen sie der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug gemäß der bezogenen Technik darstellt.
- 2 ist eine Perspektivansicht, die einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Hochtemperaturbauteils, eines thermoelektrischen Moduls und eines Niedertemperaturbauteils eines beispielhaften thermoelektrischen Generators für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' aus 2 und stellt einen Zustand dar, in welchem das Hochtemperaturbauteil, das thermoelektrischen Modul und das Niedertemperaturbauteil verbunden sind.
- 5 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' aus 2 und stellt den Fluss des Kühlwassers dar, welches in dem Niedertemperaturbauteil strömt.
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B' aus 2.
- 7 ist eine Querschnittsansicht, welche verschiedene Beispiele einer Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit eines beispielhaften thermoelektrischen Generators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Beispiele werden durch die beigefügten Zeichnungen und den Text unten erläutert. Auch wenn die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungen erläutert wird, wird damit in keiner Weise die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Sondern die Erfindung soll abgesehen von den als Beispiel angeführten Ausführungsformen auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen abdecken, insofern innerhalb des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegend.
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2 ist eine Perspektivansicht, die einen thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Hochtemperaturbauteils, eines thermoelektrischen Moduls und eines Niedertemperaturbauteils des thermoelektrischen Generators gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' aus 2 und stellt einen Zustand dar, in welchem das Hochtemperaturbauteil, das thermoelektrischen Modul und das Niedertemperaturbauteil verbunden sind. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' aus 2 und stellt den Fluss des Kühlwassers dar, welches in dem Niedertemperaturbauteil strömt. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' aus 2. 7 ist eine Querschnittsansicht, welche verschiedene Beispiele einer Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit des thermoelektrischen Generators gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Wie in den Figuren dargestellt, weist ein thermoelektrischer Generator 100 für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Hochtemperaturbauteil 110 auf, welches mittels Wärmeaustauschs mit Hochtemperaturabgas, welches von einem Motor, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, abgegeben wird, erwärmt wird, sowie ein Niedertemperaturbauteil 120, in welchem Kühlwasser strömt, welches mittels eines Motorkühlsystems zirkuliert wird und welches außerhalb des Hochtemperaturbauteils 110 eingebaut ist, und ein thermoelektrisches Modul 130, welches zwischen dem Hochtemperaturbauteil 110 und dem Niedertemperaturbauteil 120 eingefügt ist, um Elektrizität zu erzeugen, indem es ein thermoelektrisches Phänomen mittels einer Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperaturbauteil 110 und dem Niedertemperaturbauteil 120 nutzt.
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Das Hochtemperaturbauteil 110 weist ein Abgasrohr 112 auf, welches erwärmt wird, während Hochtemperaturabgas darin hindurchtritt, sowie eine Mehrzahl von Paaren torusförmiger Wärmeübertragungsplatten 114, welche an einer Außenumfangsfläche des Abgasrohrs in einem vorbestimmten Abstand zueinander eingebaut sind.
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Jede der Wärmeübertragungsplatten 114 erstreckt sich an einer Innenumfangsfläche in einer longitudinalen Richtung und weist einen Flansch 115 auf, der die Außenumfangsfläche des Abgasrohrs 112 kontaktiert, und einen an einer Seite ausgebildeten Öffnungsabschnitt 113 auf, wie in 3 dargestellt. Der Flansch 115 überträgt Wärmeenergie des Abgases an die Wärmeübertragungsplatte 114 mittels des Abgasrohrs 112.
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Das Abgasrohr 112 weist eine Hohlzylinderform auf und wird mittels des darin strömenden Hochtemperaturabgases erwärmt. Das wie oben beschrieben erwärmte Abgasrohr 112 erwärmt die Wärmeübertragungsplatten 114, welche an der Außenumfangsfläche davon eingebaut sind. Ein Bypassrohr 117, durch welches das Abgas vorbeiströmt bzw. vorbeigeleitet wird, ist innerhalb des Abgasrohrs 112 eingebaut. Ein Bypassventil 116, welches ein Ende bzw. einen Anschluss (kurz: ein Ende) des Bypassrohrs 117 öffnet/schließt, ist an dem Ende des Bypassrohrs 117 eingebaut, um das Abgas abhängig von der Motorlast vorbeizuleiten. Das Bypassventil 116 ist elastisch mittels einer Feder 118 von dem Bypassrohr 117 gestützt bzw. gehalten bzw. getragen. Am oberen bzw. stromaufwärts gelegenen Flusspfad des Bypassrohrs 117 ist eine Mehrzahl von Abgaslöchern ausgebildet, durch welches das Abgas hindurchströmt, wenn das Bypassventil 116 geschlossen ist.
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Ein Wärmeübertragungsnetz 111 ist zwischen der Außenumfangsfläche des Bypassrohrs 117 und der Innenumfangsfläche des Abgasrohrs 112 eingefügt. Das Wärmeübertragungsnetz 111 tauscht Wärme mit dem Hochtemperaturabgas aus, um die Wärmeenergie des Abgases zu absorbieren bzw. die Wärmeenergie von dem Abgas aufzunehmen und die aufgenommene Energie zu dem Abgasrohr 112 zu fördern bzw. zu transportieren. Das heißt, dass die Wärmeenergie des Abgases durch das Wärmeübertragungsnetz 111 effizient zu dem Abgasrohr 112 gefördert bzw. geleitet wird.
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Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird, das heißt, wenn die Motorlast erhöht ist, kann das Abgasrohr überhitzt werden. Um das Überhitzen des Abgasrohrs zu verhindern, wird das Bypassventil 116 geöffnet, wenn die Motorlast hoch ist, und das meiste von dem Hochtemperaturabgas wird durch das Bypassrohr 117 abgegeben, und folglich wird die Menge des zwischen dem Bypassrohr 117 und dem Abgasrohr 112 hindurchtretenden bzw. entlangströmenden Abgases bzw. die Aufteilung der Abgasmenge in durch das Bypassrohr 117 bzw. das Abgasrohr 112 hindurchtretende Anteile gesteuert bzw. geregelt.
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Das Niedertemperaturbauteil 120 ist zwischen der Mehrzahl von Paaren von Wärmeübertragungsplatten 114 des Hochtemperaturbauteils 110 angeordnet. Das Niedertemperaturbauteil 120 weist eine Mehrzahl von ringförmigen Kühlwasserkanälen 122 auf, welche eingefügt sind zwischen der Mehrzahl von Paaren von Wärmeübertragungsplatten 114 und einer Mehrzahl von Kühlwasserkanal-Verbindungseinheiten 124, die abwechselnd bzw. wechselweise immer im Abstand von 180° die Mehrzahl von ringförmigen Kühlwasserkanälen 122 verbinden.
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Wie in 3 dargestellt, weist jeder aus der Mehrzahl von Kühlwasserkanälen 122 einen an einer ersten Flachseite ausgebildeten Kühlwassereinlass 121 auf, durch welchen mittels eines Motorkühlsystems zirkuliertes Kühlwasser eingebracht wird, sowie einen in einer diagonalen Richtung an einer dem Kühlwassereinlass 121 entgegengesetzten zweiten Flachseite ausgebildeten Kühlwasserauslass 123, durch welchen das Kühlwasser abgegeben wird. Die Mehrzahl von Kühlwasserkanälen 122 ist miteinander auf solche Weise verbunden, dass der Kühlwassereinlass 121 des einen Kühlwasserkanals 122 und der Kühlwasserauslass 123 des anderen Kühlwasserkanals 122 miteinander unter Verwendung der Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit 124 in einer longitudinalen Richtung verbunden sind. Das heißt, dass drei zueinander benachbarte Kühlwasserkanäle 122 miteinander mittels der Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit 124 in einem Zustand verbunden sind, in welchem die Kühlwasserauslässe 123 und die Kühlwassereinlässe 121 von zwei benachbarten Kühlwasserkanälen 122 zunächst in derselben Richtung bzw. an derselben Winkelposition angeordnet sind. Ein weiterer Kühlwasserkanal 122, welcher noch nicht verbunden wurde, wird mittels der Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit 124 mit dem entsprechenden Kühlwasserkanal 122 um 180° gegenüber dem Kühlwassereinlass 121 und dem Kühlwasserauslass 123 des bereits verbundenen Kühlwasserkanals 122 gedreht verbunden, das heißt an einer in Bezug auf eine Mittellinie des Kühlwasserkanals 122 entgegengesetzten Seite. Die wie oben beschrieben verbundenen Kühlwasserkanäle 122 sind in 4 und 5 dargestellt.
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Wenn die Kühlwasserkanäle 122 wie oben beschrieben verbunden sind, fließt das Kühlwasser, wie in 5 dargestellt, in Bezug auf die Mittellinie des Abgasrohrs 112 in einem Zickzack. Verfahren zum Verbinden des Kühlwassereinlasses 121 mit dem Kühlwasserauslass 123 sind vielfältig, und Beispiele dafür sind in 7 dargestellt.
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7(A) stellt ein Verbindungsverfahren mittels eines Schlauchs dar. 7(A) stellt ein Verfahren da, bei welchem der Kühlwassereinlass 121 und der Kühlwasserauslass 123 des Kühlwasserkanals 122 in den Schlauch eingebracht werden und die Außenumfangsflächen des Schlauchs mittels einer Klemmvorrichtung bzw. einer Schelle befestigt werden.
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7(B) stellt ein Kühlwasserkanal-Verbindungsverfahren mittels Schweißens dar. Gemäß diesem Verfahren weisen der Kühlwassereinlass 121 und der Kühlwasserauslass 123 verschiedene Durchmesser auf, und demzufolge wird der Kühlwassereinlass (alternativ der Kühlwasserauslass) in den Kühlwasserauslass (alternativ den Kühlwassereinlass) eingesetzt, und beide Seiten werden miteinander verschweißt, um zwei Kühlwasserkanäle 122 zu verbinden.
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7(C) stellt ein Kühlwasserkanal-Verbindungsverfahren mittels einer Schraube dar. Gemäß diesem Verfahren sind Schraubgewinde verschiedener Richtung bzw. Drehrichtung bzw. Händigkeit auf den Außenumfangsflächen des Kühlwassereinlasses 121 und des Kühlwasserauslasses 123 ausgebildet. Wenn beispielsweise ein rechtsgängiges Schraubgewinde auf der Außenumfangsfläche des Kühlwassereinlasses 121 ausgebildet ist, ist ein linksgängiges Schraubgewinde auf der Außenumfangsfläche des Kühlwasserauslasses 123 ausgebildet. Die Außenumfangsflächen des Kühlwassereinlasses 121 und des Kühlwasserauslasses 123 werden miteinander mittels einer Mutter verbunden. Sowohl das linksgängige Schraubgewinde als auch das rechtsgängige Schraubgewinde sind an der Mutter ausgebildet, und folglich werden der Kühlwassereinlass 121 und der Kühlwasserauslass 123 miteinander verbunden, indem einfach die Mutter gedreht wird.
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7(D) stellt ein Kühlwasserkanal-Verbindungsverfahren mittels Abdichtens dar. Bei diesem Verfahren haben der Kühlwassereinlass 121 und der Kühlwasserauslass 123 verschiedene Durchmesser. Der Kühlwassereinlass 121 ist im Durchmesser kleiner als der Kühlwasserauslass 123, oder anders herum. Der Kühlwassereinlass (alternativ der Kühlwasserauslass) wird in den Kühlwasserauslass (alternativ den Kühlwassereinlass) eingebracht, und eine oder mehrere Quetschdichtungen wird dazwischen bzw. werden dazwischen eingequetscht, um den Kühlwassereinlass und den Kühlwasserauslass miteinander zu verbinden.
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Als letztes stellt 7(E) ein Kühlwasserkanal-Verbindungsverfahren mittels einer Anschlussverbindung dar. In diesem Fall werden der Kühlwassereinlass und der Kühlwasserauslass einfach unter Verwendung der Anschlussverbindung verbunden.
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Das thermoelektrische Modul 130 wird erhalten, indem ein P-dotierter Halbleiter und ein N-dotierter Halbleiter miteinander gebondet bzw. verbunden werden, und in einer Ringform hergestellt, welche einen Öffnungsabschnitt 132 aufweist, dessen eine Seite geöffnet ist. Ein Paar thermoelektrischer Module 130 ist an beiden Flächen des einen Kühlmittelkanals 122 des Niedertemperaturteils 120 angebracht, und das Paar von Wärmeübertragungsplatten 114 ist an einer Außenfläche davon angeordnet. Die Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 ist elektrisch mit einer Batterie des Fahrzeugs verbunden, während die thermoelektrischen Module 130 elektrisch miteinander verbunden sind.
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Äußere Flächen der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 kontaktieren Kaltflächen der Mehrzahl von Paaren von Wärmeübertragungsplatten 114. Die Bauteile sind wie oben beschrieben eingebaut, und demzufolge sind die Außenflächen der thermoelektrischen Module 130 mittels der Mehrzahl von Wärmeübertragungsplatten 114 erwärmt, und die Außenflächen werden mittels einer Mehrzahl von Kühlwasserkanälen 122 gekühlt. Darum tritt eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Flächen des thermoelektrischen Moduls 130 auf, und das thermoelektrische Phänomen tritt bei der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 mittels der Temperaturdifferenz auf, um Elektrizität zu erzeugen. Die produzierte Elektrizität lädt die Batterie, welche elektrisch mit der Mehrzahl thermoelektrischer Module 130 verbunden ist.
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Ein Betrieb des oben beschriebenen thermoelektrischen Generators 100 für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
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Wenn der Motor betrieben wird, wird das Abgas von dem Motor abgegeben und strömt in dem Abgasrohr 112, und in diesem Fall schließt das Bypassventil 116 das Bypassrohr 114. Indes wird das mittels des Motorkühlsystems zirkulierte Kühlwasser in den Kühlwassereinlass 121 des an einer ersten Flachseite angeordneten Kühlwasserkanals 122 eingebracht, um das Kühlwasser in dem Kühlwassereinlass 121 und in dem anderen, mittels der Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit 124 verbundenen Kühlwasserkanal 122 zu zirkulieren.
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Das Abgas tauscht Wärme mit dem Abgasrohr 112 aus, während es in dem Abgasrohr 112 zirkuliert, um das Abgasrohr 112 zu erwärmen. Die an der Außenumfangsfläche des Abgasrohrs 112 eingebaute Wärmeübertragungsplatte 114 wird mittels des erwärmten Abgasrohrs 112 erwärmt, und die Wärmeenergie des Abgases wird der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 mittels der erwärmten Wärmeübertragungsplatte 114 übertragen, um die Außenflächen der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 zu erwärmen.
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Indes zirkuliert das durch den Kühlwassereinlass 121 eingebrachte Kühlwasser in der mittels der Kühlwasserkanal-Verbindungseinheit 124 verbundenen Mehrzahl von Kühlwasserkanälen 122. Kaltflächen der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 sind durch das zirkulierende Kühlwasser gekühlt.
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Darum tritt eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Flächen der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130, welche an der Außenumfangsfläche des Abgasrohrs 112 in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, auf. Elektrizität wird innerhalb der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 mittels der Temperaturdifferenz erzeugt. Die Elektrizität, die von der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 erzeugt wird, lädt die Batterie, die mit der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 elektrisch verbunden ist.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht wird, das heißt, wenn die Motorlast erhöht wird, öffnet das Bypassventil 116 das Bypassrohr 117 gegen eine elastische Kraft der Feder 118. Das Bypassrohr 117 wird geöffnet, und folglich wird das meiste von dem Abgas durch das Bypassrohr 117 abgegeben, und der Rest davon zirkuliert zwischen dem Bypassrohr 117 und dem Abgasrohr 112. Das zwischen dem Bypassrohr 117 und dem Abgasrohr 112 eingefügte Wärmeübertragungsnetz 111 tauscht Wärme mit dem Abgas aus, um das Abgasrohr 112 zu erwärmen, und ein nachfolgender Betrieb ist mit dem Fall vergleichbar, bei dem das Bypassventil 116 geschlossen ist. Darum wir auf eine Beschreibung davon verzichtet.
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Da gemäß dem thermoelektrischen Generator für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung die Struktur als solche einfach ist und die Anzahl von Teilen klein ist, sind Herstellungskosten verringert und eine Leistungsfähigkeit ist verbessert. Der thermoelektrische Generator für ein Fahrzeug ist leicht an dem Fahrzeug zu montieren und kann bei verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden.
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Um die Erklärung zu vereinfachen und eine genaue Definition in den beigefügten Ansprüchen zu ermöglichen, werden die Begriffe „links“, „rechts“ etc. verwendet, um Elemente der beispielhaften Ausführung zu bezeichnen mit Bezug auf die Positionierung dieser Elemente wie in den Zeichnungen dargestellt.
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Die vorangehenden Beschreibungen bestimmter beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen wurden zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung aufgezeigt. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie vollständig sein sollen, oder die Erfindung auf die genau offenbarten Formen beschränken sollen, und offenbar sind viele Änderungen und Variationen im Licht der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu beschreiben, so dass Fachmänner in die Lage versetzt werden, sowohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als auch verschiedenen Alternativen und Abwandlungen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert wird.
