WO2013068291A1 - Device for converting thermal energy into electrical energy - Google Patents

Device for converting thermal energy into electrical energy Download PDF

Info

Publication number
WO2013068291A1
WO2013068291A1 PCT/EP2012/071580 EP2012071580W WO2013068291A1 WO 2013068291 A1 WO2013068291 A1 WO 2013068291A1 EP 2012071580 W EP2012071580 W EP 2012071580W WO 2013068291 A1 WO2013068291 A1 WO 2013068291A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermoelectric generator
thermoelectric
heizkanalanordnung
channel
heat transfer
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/071580
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Gauss
Karl Stockinger
Original Assignee
Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg filed Critical Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2013068291A1 publication Critical patent/WO2013068291A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a device for converting thermal energy into electrical energy, comprising a thermoelectric generator which has an active surface provided for contact with a heat source, and a heating channel arrangement through which a heat transfer fluid can flow, which is designed to Carrying heat carrier fluid along a flow direction along the active surface of the thermoelectric generator, wherein the thermoelectric generator has a longitudinal direction due to its overall dimensions.
  • thermoelectric generators are used in various ways of using waste heat.
  • thermoelectric generators can be used for exhaust heat utilization in internal combustion engines, by converting a portion of the thermal energy of the hot exhaust gas stream into electrical energy and the electrical system of the
  • thermoelectric generator Motor vehicle is supplied, so as ultimately to save fuel.
  • thermoelectric generator it is above all the largest possible temperature difference between the heat source and the associated heat sink that is decisive for the greatest possible yield of electrical energy.
  • thermoelectric generators that is to say the heat transfer fluid is generated essentially in the longitudinal direction by the thermoelectric generator. led through it.
  • This has the advantage of a good space utilization and a relatively smooth passage without excessive pressure loss.
  • heat energy is continuously withdrawn from the heat transfer fluid on its flow path through the thermoelectric generator, so that the active surface located at the end of the flow path is heated less than the active surface located at the beginning of the flow path.
  • the temperature of the heat source and thus the decisive for the effectiveness temperature difference between the heat source and the heat sink at the end of the flow path is only relatively small. This means that the thermoelectric generator operates in the output region with a reduced efficiency.
  • An object of the invention is thus to increase the yield of electrical energy in devices of the type mentioned.
  • the flow direction is transverse to the longitudinal direction.
  • the Schukanalan extract is thus designed and arranged so that the thermoelectric generator is not total longitudinally as usual, but flows through it.
  • the temperature gradient of the heat transfer fluid along the flow path can be considerably reduced by a transverse flow and that, in addition, the increase in the overall efficiency caused thereby overcompensates the known disadvantages of a transverse flow.
  • the term "longitudinal direction" with respect to the thermoelectric generator is seen independent of any symmetries. That is to say that a longitudinal direction in the sense of the invention is defined whenever the shape of the thermoelectric generator determined by the external dimensions is in any way oblong-regardless of the cross-sectional profile.
  • the Schukanalanowski herein is formed such that the flow of the heat transfer fluid upstream of the thermoelectric generator and / or downstream of the thermoelectric generator is deflected, in particular by 90 °.
  • the flow deflection can be accomplished for example by provided in the Schukanalanowski elbows.
  • a flow deflection is advantageous above all from a construction space point of view, since then e.g. the inlet channel of the Schukanalanowski, the thermoelectric generator itself and the output channel of the Schukanalan ever extend as in a conventional longitudinal flow along a common longitudinal direction.
  • thermoelectric generator can define an elongated cuboid, wherein the Schukanalan extract is designed to run the heat transfer fluid from one broad side of the cuboid to the opposite broad side of the cuboid.
  • the heat carrier fluid can be guided parallel to the narrow sides of the elongated cuboid and at right angles to the longitudinal axis of the cuboid.
  • a cuboid shape allows in particular a simple housing and installation.
  • the thermoelectric generator may further include a plurality of thermoelectric modules mounted side by side on the heating channel assembly. Thermoelectric generators usually comprise a plurality of individual thermoelectric modules or individual elements, which together form the generator. Often these are similar single modules.
  • thermoelectric generator per se is given by the entire space filled by the thermoelectric modules and the associated heating and, where appropriate, cooling duct sections.
  • the individual modules it is in principle possible for the individual modules to likewise each have a longitudinal direction which, however, does not coincide with the longitudinal direction of the thermoelectric generator.
  • a juxtaposition of elongate modules could be provided, which are each longitudinally flowed through, but which together provide a cross-flow of the thermoelectric generator.
  • the Bankkanalan- order comprises a plurality of parallel individual channels, with a common input channel branches into the individual channels and unite the individual channels to a common output channel.
  • a common input channel branches into the individual channels and unite the individual channels to a common output channel.
  • thermoelectric modules of the thermoelectric generator can be attached to each individual channel. In this way it can be ensured that in each case a thermoelectric module or in each case a set of several sets of thermoelectric modules is acted upon by a separate individual channel with heat transfer fluid becomes. This causes a particularly uniform temperature distribution, which benefits the efficiency of the generator.
  • thermoelectric module can be attached to each individual channel on two opposite sides, in particular flat sides.
  • the heat transfer between the heat transfer fluid and the thermoelectric modules can thereby be further improved because the fluid is guided along both sides of active surfaces.
  • the heating channel has a flattened rectangular cross-section, wherein one or more thermoelectric modules are attached to both flat sides. In this way, a particularly large area of the heating channel is in contact with the thermoelectric modules.
  • the heating channel assembly may comprise two spaced apart rows of parallel individual channels. This allows a particularly favorable distribution of the incoming fluid to the various thermoelectric modules.
  • the individual channels can have a rectangular or trapezoidal cross section and / or a rectangular or trapezoidal longitudinal section. Such designed channels are particularly suitable for mounting thermoelectric elements, since sufficient flat surfaces for connecting the respective hot sides of the thermoelectric modules are available.
  • the Schukanalan extract can be formed in particular as an exhaust passage for integration into an exhaust line of an internal combustion engine.
  • the heating channel arrangement has an outer wall with at least one opening, wherein the active surface of the thermoelectric generator covers the opening at least partially. In the region in which the breakthrough is covered, there is thus a direct contact between the heat transfer fluid and the active surface. In this way, the heat transfer from the heat transfer fluid can be improved to the active surface, since the normally existing Schwarzkanalwand omitted in the region of the aperture as additional heat transfer resistance.
  • the invention also relates to an exhaust system for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, wherein at least one device as described above in an exhaust line of the internal combustion engine is integrated and wherein an electrical output terminal of the thermoelectric generator with an internal combustion engine associated electrical energy storage is in communication.
  • the electrical energy store may be, for example, the main battery of a motor vehicle.
  • the exhaust gas line can have at least one sound damping device, which is designed taking into account the sound damping performance of the thermoelectric generator.
  • one or more sound damping devices can be accommodated in a muffler housing, which is integrated in an arbitrary position of the exhaust gas line in this. Due to the sound-absorbing effect of the thermoelectric generator, it is possible to to dimension smaller dimensions in the silencer housing and / or to reduce their number or even completely dispense with additional silencing devices. Because heat energy is withdrawn from the exhaust gas by the thermoelectric generator, not only cooling of the exhaust gas results, but also a reduction of the acoustic emission.
  • Fig. 1 is a plan view of an apparatus for converting thermal energy into electrical energy according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 1 is a plan view of an apparatus for converting thermal energy into electrical energy according to a second embodiment of the invention.
  • a device for converting thermal energy into electrical energy comprises a heating channel arrangement 10, which is integrated in an exhaust duct, not shown, of an internal combustion engine.
  • the Schukanalan extract 10 includes a hot exhaust gas from the internal combustion engine receiving input channel 1 1 and arranged offset parallel to this, the exhaust gas to an exhaust, not shown, output channel thirteenth
  • Between the input channel 1 1 and the output channel 13 extend two superimposed and spaced apart rows of five parallel individual channels 15, which extend at right angles to the input channel 1 1 and to the output channel 13 and have a rectangular, flattened cross-section.
  • Each of the individual channels 15 branches off from the input channel 1 1 and opens again into the output channel 13.
  • thermoelectric modules 19 are each housed in a half-shell-like housing 27 (FIG. 2) made of metal, which is attached to the individual channel 15 by means of fastening tabs (not shown). For targeted generation of turbulence in the flowing exhaust swirling elements and / or openings may be present, which is not shown in the figures. To clarify the arrangement, the thermoelectric modules are omitted in Fig. 1 in the right in the image channel 15.
  • thermoelectric module 19 is arranged such that its intended for contact with the exhaust warm side 30 to the single channel 15 has.
  • a cooling channel 33 is provided, the id of adefluu-, in particular water, can be flowed through.
  • cooling water flowing to each cooling channel 33 is supplied, which is subsequently guided, preferably in a meandering flow, over the cold side 32 of the thermoelectric element 19 and subsequently fed to an outlet (not shown).
  • the arrangement of the thermoelectric modules 19 attached to the upper sides 23 and lower surfaces 25 of the individual channels 15 forms a total of a thermoelectric generator 18 which has a cuboid shape with an excellent longitudinal direction L in terms of its overall dimensions.
  • the hot sides 30 of all thermoelectric modules 19 together form the active area of the thermoelectric generator 18.
  • the flow direction S along which the hot exhaust gas is guided through the individual channels 15 on the hot sides 30 of the thermoelectric modules 19, extends transversely to the longitudinal direction L.
  • the flow direction S extends at right angles to the longitudinal direction L.
  • transverse flow should also be understood to mean an arrangement in which the flow direction is oblique to the longitudinal direction.
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment of a device according to the invention, which is constructed in principle as the embodiment of FIG. 1, but with S-shaped pipe bends 35 upstream and are provided downstream of the thermoelectric generator.
  • the elbows 35 are attached to respective flange portions 37 on the input channel 1 1 and on the output channel 13 and allow a smaller lateral offset between the input channel 1 1 and the output channel 13. This may be desirable in certain applications for reasons of exploitable space.
  • thermoelectric module 19 During operation of the internal combustion engine, the flowing exhaust gas heats the hot side 30 of each thermoelectric module 19, whereas the cold side 32 of each thermoelectric module 19 is cooled by means of the water flowing through the respective cooling channel 33. In this way, electrical energy can be obtained from the thermal energy of the exhaust gas, which is expediently supplied to the electrical system of the associated motor vehicle. Due to the modular design, the invention can be adapted to many different variants of exhaust strands. The principle of the two-sided arrangement of thermoelectric modules 19 allows a particularly effective thermal connection of the thermoelectric modules 19 to the Schukanalanaku 10th
  • thermoelectric generator Due to the cross-flow of the thermoelectric generator, the temperature drop along the flow path relative to a longitudinal flow can be reduced. As a result, the invention thus enables a higher overall efficiency of the thermoelectric see generator 18th LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to a device for converting thermal energy into electrical energy, comprising a thermoelectric generator (18), which has an active surface that is provided for contact with a heat source, and a heating duct arrangement (10), through which a heat transfer fluid can flow and which is configured to guide the heat transfer fluid in a flow direction (S) along the active surface of the thermoelectric generator. The thermoelectric generator has a longitudinal direction (L) due to the overall dimensions of the generator. The flow direction (S) runs transversely to the longitudinal direction (L).

Description

VORRICHTUNG ZUR WANDLUNG VON WÄRMEENERGIE IN  DEVICE FOR CONVERTING HEAT ENERGY IN
ELEKTRISCHE ENERGIE  ELECTRICAL POWER
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, mit einem thermoelektrischen Generator, der eine für einen Kontakt mit einer Wärmequelle vorgesehene aktive Fläche aufweist, und einer von einem Wärmeträger- Fluid durchström- baren Heizkanalanordnung, die dazu ausgebildet ist, das Wärmeträger- Fluid entlang einer Strömungsrichtung an der aktiven Fläche des thermoelektrischen Generators entlang zu führen, wobei der thermoelektrische Generator aufgrund seiner Gesamtabmessungen eine Längsrichtung aufweist. The present invention relates to a device for converting thermal energy into electrical energy, comprising a thermoelectric generator which has an active surface provided for contact with a heat source, and a heating channel arrangement through which a heat transfer fluid can flow, which is designed to Carrying heat carrier fluid along a flow direction along the active surface of the thermoelectric generator, wherein the thermoelectric generator has a longitudinal direction due to its overall dimensions.
Thermoelektrische Generatoren (TEG) 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 desThermoelectric generators (TEG) are used in various ways of using waste heat. For example, thermoelectric generators can be used for exhaust heat utilization in internal combustion engines, by converting a portion of the thermal energy of the hot exhaust gas stream into electrical energy and the electrical system of the
Kraftfahrzeugs zugeführt wird, um so letztlich Kraftstoff zu sparen. Entscheidend für eine möglichst große Ausbeute an elektrischer Energie ist neben dem Wirkungsgrad des thermoelektrischen Generators vor allem ein möglichst großer Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und der zugehörigen Wärmesenke. Motor vehicle is supplied, so as ultimately to save fuel. In addition to the efficiency of the thermoelectric generator, it is above all the largest possible temperature difference between the heat source and the associated heat sink that is decisive for the greatest possible yield of electrical energy.
Üblicherweise ist bei länglich geformten thermoelektrischen Generatoren eine Längsdurchströmung vorgesehen, d.h. das Wärmeträger- Fluid wird im Wesentlichen in Längsrichtung durch den thermoelektrischen Genera- tor hindurch geführt. Dies hat den Vorteil einer guten Bauraumausnutzung sowie eines relativ glatten Durchgangs ohne übermäßigen Druckverlust. Allerdings wird dem Wärmeträger- Fluid auf seinem Strömungsweg durch den thermoelektrischen Generator fortlaufend Wärmeenergie entzo- gen, so dass die am Ende des Strömungswegs gelegene aktive Fläche weniger erhitzt wird als die am Anfang des Strömungswegs gelegene aktive Fläche. Mit anderen Worten ist die Temperatur der Wärmequelle und somit der für die Effektivität maßgebliche Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke am Ende des Strömungswegs nur noch relativ gering. Das bedeutet dass der thermoelektrische Generator im Ausgangsbereich mit einem verringerten Wirkungsgrad arbeitet. A longitudinal flow is usually provided in the case of elongated thermoelectric generators, that is to say the heat transfer fluid is generated essentially in the longitudinal direction by the thermoelectric generator. led through it. This has the advantage of a good space utilization and a relatively smooth passage without excessive pressure loss. However, heat energy is continuously withdrawn from the heat transfer fluid on its flow path through the thermoelectric generator, so that the active surface located at the end of the flow path is heated less than the active surface located at the beginning of the flow path. In other words, the temperature of the heat source and thus the decisive for the effectiveness temperature difference between the heat source and the heat sink at the end of the flow path is only relatively small. This means that the thermoelectric generator operates in the output region with a reduced efficiency.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, bei Vorrichtungen der genannten Art die Ausbeute an elektrischer Energie zu erhöhen. An object of the invention is thus to increase the yield of electrical energy in devices of the type mentioned.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved by a device having the features of claim 1.
Erfindungsgemäß verläuft die Strömungsrichtung quer zu der Längsrich- tung. Die Heizkanalanordnung ist also derart gestaltet und angeordnet, dass der thermoelektrische Generator insgesamt nicht wie üblich längs, sondern quer durchströmt wird. Dies bedeutet eine Abkehr von dem auf dem Fachgebiet gängigen Vorgehen, länglich ausgebildete thermoelektrische Generatoren für eine Längsdurchströmung auszulegen. Erfindungs- gemäß wurde nämlich insbesondere erkannt, dass durch eine Querdurchströmung der Temperaturgradient des Wärmeträger- Fluids entlang des Strömungswegs beträchtlich reduziert werden kann und dass weiterhin die dadurch bewirkte Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads die bekannten Nachteile einer Querdurchströmung überkompensiert. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff "Längsrichtung" in Bezug auf den thermoelektrischen Generator unabhängig von etwaigen Symmetrien zu sehen ist. D.h. eine Längsrichtung im Sinne der Erfindung ist immer dann definiert, wenn die durch die äußeren Abmessungen bestimmte Form des thermoelektrischen Generators in irgendeiner Weise länglich ist - unabhängig vom Querschnittsverlauf. According to the invention, the flow direction is transverse to the longitudinal direction. The Heizkanalanordnung is thus designed and arranged so that the thermoelectric generator is not total longitudinally as usual, but flows through it. This means a departure from the common practice in the art, interpreted elongated thermoelectric generators for a longitudinal flow. In accordance with the invention, it has in particular been recognized that the temperature gradient of the heat transfer fluid along the flow path can be considerably reduced by a transverse flow and that, in addition, the increase in the overall efficiency caused thereby overcompensates the known disadvantages of a transverse flow. It should be noted that the term "longitudinal direction" with respect to the thermoelectric generator is seen independent of any symmetries. That is to say that a longitudinal direction in the sense of the invention is defined whenever the shape of the thermoelectric generator determined by the external dimensions is in any way oblong-regardless of the cross-sectional profile.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben. Further developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.
Vorzugsweise ist die Heizkanalanordnung derart ausgebildet, dass die Strömung des Wärmeträger- Fluids stromaufwärts des thermoelektrischen Generators und/ oder stromabwärts des thermoelektrischen Generators umgelenkt wird, insbesondere um 90°. Die Strömungsumlenkung kann beispielsweise durch in der Heizkanalanordnung vorgesehene Rohrbögen bewerkstelligt werden. Eine Strömungsumlenkung ist vor allem unter Bauraum-Gesichtspunkten vorteilhaft, da sich dann z.B. der Eingangskanal der Heizkanalanordnung, der thermoelektrische Generator selbst sowie der Ausgangskanal der Heizkanalanordnung wie bei einer herkömmli- chen Längsdurchströmung entlang einer gemeinsamen Längsrichtung erstrecken. Preferably, the Heizkanalanordnung is formed such that the flow of the heat transfer fluid upstream of the thermoelectric generator and / or downstream of the thermoelectric generator is deflected, in particular by 90 °. The flow deflection can be accomplished for example by provided in the Heizkanalanordnung pipe bends. A flow deflection is advantageous above all from a construction space point of view, since then e.g. the inlet channel of the Heizkanalanordnung, the thermoelectric generator itself and the output channel of the Heizkanalanordnung extend as in a conventional longitudinal flow along a common longitudinal direction.
Die Außenabmessungen des thermoelektrischen Generators können einen länglichen Quader definieren, wobei die Heizkanalanordnung dazu ausge- bildet ist, das Wärmeträger- Fluid von einer Breitseite des Quaders zu der entgegengesetzten Breitseite des Quaders zu führen. Insbesondere kann das Wärmeträger- Fluid parallel zu den Schmalseiten des länglichen Quaders und rechtwinklig zu der Längsachse des Quaders geführt werden. Eine Quaderform ermöglicht insbesondere eine einfache Unterbringung und Montage. Der thermoelektrische Generator kann weiterhin mehrere thermoelektrische Module umfassen, die nebeneinander an der Heizkanalanordnung angebracht sind. Thermoelektrische Generatoren umfassen üblicherweise eine Vielzahl von thermoelektrischen Einzelmodulen oder Einzelelementen, welche gemeinsam den Generator bilden. Häufig handelt es sich um gleichartige Einzelmodule. Bei einer derartigen Konfiguration ist die Form des thermoelektrischen Generators an sich durch den gesamten von den thermoelektrischen Modulen sowie den zugehörigen Heiz- und gegebenen- falls Kühlkanalabschnitten ausgefüllten Raum gegeben. Hierbei ist es grundsätzlich möglich, dass die Einzelmodule ebenfalls jeweils eine Längsrichtung aufweisen, die jedoch mit der Längsrichtung des thermoelektrischen Generators nicht übereinstimmt. Zum Beispiel könnte eine Aneinanderreihung von länglichen Modulen vorgesehen sein, welche jeweils für sich gesehen in Längsrichtung durchströmt werden, welche aber gemeinsam eine Querdurchströmung des thermoelektrischen Generators vorsehen. The outer dimensions of the thermoelectric generator can define an elongated cuboid, wherein the Heizkanalanordnung is designed to run the heat transfer fluid from one broad side of the cuboid to the opposite broad side of the cuboid. In particular, the heat carrier fluid can be guided parallel to the narrow sides of the elongated cuboid and at right angles to the longitudinal axis of the cuboid. A cuboid shape allows in particular a simple housing and installation. The thermoelectric generator may further include a plurality of thermoelectric modules mounted side by side on the heating channel assembly. Thermoelectric generators usually comprise a plurality of individual thermoelectric modules or individual elements, which together form the generator. Often these are similar single modules. In such a configuration, the shape of the thermoelectric generator per se is given by the entire space filled by the thermoelectric modules and the associated heating and, where appropriate, cooling duct sections. In this case, it is in principle possible for the individual modules to likewise each have a longitudinal direction which, however, does not coincide with the longitudinal direction of the thermoelectric generator. For example, a juxtaposition of elongate modules could be provided, which are each longitudinally flowed through, but which together provide a cross-flow of the thermoelectric generator.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Heizkanalan- Ordnung mehrere parallel verlaufende Einzelkanäle, wobei sich ein gemeinsamer Eingangskanal in die Einzelkanäle verzweigt und sich die Einzelkanäle zu einem gemeinsamen Ausgangskanal vereinigen. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des anströmenden Wärmeträger- Fluids auf unterschiedliche Bereiche der aktiven Fläche. Insbesondere kann an jedem Einzelkanal wenigstens eines von mehreren thermoelektrischen Modulen des thermoelektrischen Generators angebracht sein. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass jeweils ein thermoelektrisches Modul oder jeweils ein Satz von mehreren Sätzen thermoelektrischer Module durch einen eigenen Einzelkanal mit Wärmeträger- Fluid beaufschlagt wird. Dies bewirkt eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung, welche der Effektivität des Generators zugutekommt. According to one embodiment of the invention, the Heizkanalan- order comprises a plurality of parallel individual channels, with a common input channel branches into the individual channels and unite the individual channels to a common output channel. This allows a uniform distribution of the inflowing heat transfer fluid to different areas of the active surface. In particular, at least one of a plurality of thermoelectric modules of the thermoelectric generator can be attached to each individual channel. In this way it can be ensured that in each case a thermoelectric module or in each case a set of several sets of thermoelectric modules is acted upon by a separate individual channel with heat transfer fluid becomes. This causes a particularly uniform temperature distribution, which benefits the efficiency of the generator.
Weiterhin kann an zwei entgegengesetzten Seiten, insbesondere Flachsei - ten, jedes Einzelkanals jeweils wenigstens ein thermoelektrisches Modul angebracht sein. Die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeträger- Fluid und den thermoelektrischen Modulen kann hierdurch weiter verbessert werden, da das Fluid beidseitig an aktiven Flächen entlanggeführt wird. Besonders bevorzugt weist der Heizkanal einen abgeflachten recht- eckigen Querschnitt auf, wobei an beiden Flachseiten ein oder mehrere thermoelektrische Module angebracht sind. Auf diese Weise steht eine besonders große Fläche des Heizkanals in Kontakt mit den thermoelektrischen Modulen. Die Heizkanalanordnung kann zwei voneinander beabstandete Reihen von parallelen Einzelkanälen umfassen. Dies ermöglicht eine besonders günstige Verteilung des ankommenden Fluids auf die verschiedenen thermoelektrischen Module. Die Einzelkanäle können einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt und/ oder einen rechteckigen oder trapezförmigen Längsschnitt aufweisen. Derart gestaltete Kanäle sind in besonderer Weise zur Befestigung von thermoelektrischen Elementen geeignet, da genügend ebene Flächen zur Anbindung der jeweiligen Warmseiten der thermoelektrischen Module zur Verfügung stehen. Furthermore, at least one thermoelectric module can be attached to each individual channel on two opposite sides, in particular flat sides. The heat transfer between the heat transfer fluid and the thermoelectric modules can thereby be further improved because the fluid is guided along both sides of active surfaces. Particularly preferably, the heating channel has a flattened rectangular cross-section, wherein one or more thermoelectric modules are attached to both flat sides. In this way, a particularly large area of the heating channel is in contact with the thermoelectric modules. The heating channel assembly may comprise two spaced apart rows of parallel individual channels. This allows a particularly favorable distribution of the incoming fluid to the various thermoelectric modules. The individual channels can have a rectangular or trapezoidal cross section and / or a rectangular or trapezoidal longitudinal section. Such designed channels are particularly suitable for mounting thermoelectric elements, since sufficient flat surfaces for connecting the respective hot sides of the thermoelectric modules are available.
Die Heizkanalanordnung kann insbesondere als Abgaskanal zur Integration in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Heizkanalanordnung eine Außenwand mit wenigstens einer Durchbrechung auf, wobei die aktive Fläche des thermoelektrischen Generators die Durchbrechung zumindest teilweise abdeckt. In dem Bereich, in welchem die Durchbre- chung abgedeckt ist, besteht somit ein direkter Kontakt zwischen dem Wärmeträger- Fluid und der aktiven Fläche. Auf diese Weise kann der Wärmeübergang von dem Wärmeträger- Fluid zu der aktiven Fläche verbessert werden, da die normalerweise vorliegende Heizkanalwand im Bereich der Durchbrechung als zusätzlicher Wärmeübergangswiderstand wegfällt. The Heizkanalanordnung can be formed in particular as an exhaust passage for integration into an exhaust line of an internal combustion engine. According to one embodiment of the invention, the heating channel arrangement has an outer wall with at least one opening, wherein the active surface of the thermoelectric generator covers the opening at least partially. In the region in which the breakthrough is covered, there is thus a direct contact between the heat transfer fluid and the active surface. In this way, the heat transfer from the heat transfer fluid can be improved to the active surface, since the normally existing Heizkanalwand omitted in the region of the aperture as additional heat transfer resistance.
Die Erfindung betrifft auch eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei zumindest eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben in einen Abgasstrang des Verbren- nungsmotors integriert ist und wobei ein elektrischer Ausgangsanschluss des thermoelektrischen Generators 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 elektri- scher Energie in die Hauptbatterie des Kraftfahrzeugs kann die Lichtmaschine entlastet werden, so dass sich insgesamt eine Kraftstoff ersparnis beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ergibt. The invention also relates to an exhaust system for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, wherein at least one device as described above in an exhaust line of the internal combustion engine is integrated and wherein an electrical output terminal of the thermoelectric generator with an internal combustion engine associated electrical energy storage is in communication. The electrical energy store may be, for example, the main battery of a motor vehicle. By feeding electrical energy into the main battery of the motor vehicle, the alternator can be relieved, resulting in a total fuel saving during operation of the motor vehicle.
Der Abgasstrang kann wenigstens eine Schalldämpfungseinrichtung auf- weisen, welche unter Berücksichtigung der Schalldämpfungsleistung des thermoelektrischen Generators ausgestaltet ist. Insbesondere können eine oder mehrere Schalldämpfungseinrichtungen in einem Schalldämpfergehäuse untergebracht sein, welches an einer beliebigen Stelle des Abgasstrangs in diesen integriert ist. Aufgrund der schalldämpfenden Wirkung des thermoelektrischen Generators ist es möglich, die Schalldämpfungs- einrichtungen im Schalldämpfergehäuse kleiner zu dimensionieren und/ oder in ihrer Anzahl zu reduzieren oder sogar auf zusätzliche Schalldämpfungseinrichtungen vollständig zu verzichten. Dadurch dass dem Abgas durch den thermoelektrischen Generator Wärmeenergie entzogen wird, ergibt sich nämlich nicht nur eine Kühlung des Abgases, sondern auch eine Verringerung der Schallemission. The exhaust gas line can have at least one sound damping device, which is designed taking into account the sound damping performance of the thermoelectric generator. In particular, one or more sound damping devices can be accommodated in a muffler housing, which is integrated in an arbitrary position of the exhaust gas line in this. Due to the sound-absorbing effect of the thermoelectric generator, it is possible to to dimension smaller dimensions in the silencer housing and / or to reduce their number or even completely dispense with additional silencing devices. Because heat energy is withdrawn from the exhaust gas by the thermoelectric generator, not only cooling of the exhaust gas results, but also a reduction of the acoustic emission.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. The invention will now be described by way of example with reference to the drawings.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1. ist eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 is a plan view of an apparatus for converting thermal energy into electrical energy according to a first embodiment of the invention. Fig. 1 is a plan view of an apparatus for converting thermal energy into electrical energy according to a second embodiment of the invention.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 umfasst eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie eine Heizkanalanordnung 10, welche in einen nicht dargestellten Abgaskanal eines Verbrennungsmotors integriert ist. Die Heizkanalanordnung 10 umfasst einen ein heißes Abgas von dem Verbrennungsmotor empfangenden Eingangskanal 1 1 und einen parallel versetzt zu diesem angeordneten, das Abgas an einen nicht dargestellten Auspuff abführenden Ausgangskanal 13. Zwischen dem Eingangskanal 1 1 und dem Ausgangskanal 13 erstrecken sich zwei übereinander liegende und voneinander beabstandete Reihen von jeweils fünf parallelen Einzelkanälen 15, welche rechtwinklig zu dem Eingangskanal 1 1 und zu dem Ausgangskanal 13 verlaufen und einen rechteckigen, abgeflachten Querschnitt aufweisen. Jeder der Einzelkanäle 15 zweigt von dem Eingangskanal 1 1 ab und mündet wieder in den Aus- gangskanal 13. Es ergeben sich somit am Eingang und am Ausgang jedes Einzelkanals 15 Strömungsumlenkungen 21 um einen Winkel von 90°. An der Oberseite 23 und an der Unterseite 25 jedes Einzelkanals 15 sind Anordnungen von zwei thermoelektrischen Modulen 19 vorgesehen, um die thermische Energie des strömenden Abgases in elektrische Energie zu wandeln. Die thermoelektrischen Module 19 sind jeweils in einem halb- schalenartigen Gehäuse 27 (Fig. 2) aus Metall untergebracht, welches mittels nicht dargestellter Befestigungslaschen an dem Einzelkanal 15 angebracht ist. Zum gezielten Erzeugen von Turbulenzen in dem strömenden Abgas können Verwirbelungselemente und/ oder Durchbrechungen vorhanden sein, was in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist. Zur Verdeutlichung der Anordnung sind in Fig. 1 bei dem im Bild rechten Einzelkanal 15 die thermoelektrischen Module weggelassen. According to FIGS. 1 and 2, a device for converting thermal energy into electrical energy comprises a heating channel arrangement 10, which is integrated in an exhaust duct, not shown, of an internal combustion engine. The Heizkanalanordnung 10 includes a hot exhaust gas from the internal combustion engine receiving input channel 1 1 and arranged offset parallel to this, the exhaust gas to an exhaust, not shown, output channel thirteenth Between the input channel 1 1 and the output channel 13 extend two superimposed and spaced apart rows of five parallel individual channels 15, which extend at right angles to the input channel 1 1 and to the output channel 13 and have a rectangular, flattened cross-section. Each of the individual channels 15 branches off from the input channel 1 1 and opens again into the output channel 13. Thus, at the input and at the output of each individual channel 15, flow deflections 21 are formed at an angle of 90 °. On the upper side 23 and on the lower side 25 of each individual channel 15, arrangements of two thermoelectric modules 19 are provided in order to convert the thermal energy of the flowing exhaust gas into electrical energy. The thermoelectric modules 19 are each housed in a half-shell-like housing 27 (FIG. 2) made of metal, which is attached to the individual channel 15 by means of fastening tabs (not shown). For targeted generation of turbulence in the flowing exhaust swirling elements and / or openings may be present, which is not shown in the figures. To clarify the arrangement, the thermoelectric modules are omitted in Fig. 1 in the right in the image channel 15.
Jedes thermoelektrische Modul 19 ist derart angeordnet, dass dessen für einen Kontakt mit dem Abgas vorgesehene Warmseite 30 zum Einzelkanal 15 weist. An der entgegengesetzten Kaltseite 32 eines jeden thermoelektrischen Moduls 19 ist ein Kühlkanal 33 vorgesehen, der von einem Kühlflu- id, insbesondere Wasser, durchströmbar ist. Während des Betriebs der Vorrichtung wird jedem Kühlkanal 33 strömendes Kühlwasser zugeführt, welches nachfolgend vorzugsweise in einer mäandernden Strömung über die Kaltseite 32 des thermoelektrischen Elements 19 geführt und anschließend einem nicht dargestellten Auslass zugeleitet wird. Die Anordnung der an den Oberseiten 23 und Unterseiten 25 der Einzelkanäle 15 angebrachten thermoelektrischen Module 19 bildet insgesamt einen thermoelektrischen Generator 18, der hinsichtlich seiner Gesamtabmessungen eine Quaderform mit einer ausgezeichneten Längsrichtung L aufweist. Die Warmseiten 30 aller thermoelektrischen Module 19 bilden gemeinsam die aktive Fläche des thermoelektrischen Generators 18. Each thermoelectric module 19 is arranged such that its intended for contact with the exhaust warm side 30 to the single channel 15 has. On the opposite cold side 32 of each thermoelectric module 19, a cooling channel 33 is provided, the id of a Kühlfluu-, in particular water, can be flowed through. During the operation of the device, cooling water flowing to each cooling channel 33 is supplied, which is subsequently guided, preferably in a meandering flow, over the cold side 32 of the thermoelectric element 19 and subsequently fed to an outlet (not shown). The arrangement of the thermoelectric modules 19 attached to the upper sides 23 and lower surfaces 25 of the individual channels 15 forms a total of a thermoelectric generator 18 which has a cuboid shape with an excellent longitudinal direction L in terms of its overall dimensions. The hot sides 30 of all thermoelectric modules 19 together form the active area of the thermoelectric generator 18.
Die Strömungsrichtung S, entlang welcher das heiße Abgas durch die Einzelkanäle 15 an den Warmseiten 30 der thermoelektrischen Module 19 entlang geführt wird, verläuft quer zu der Längsrichtung L. Durch dieThe flow direction S, along which the hot exhaust gas is guided through the individual channels 15 on the hot sides 30 of the thermoelectric modules 19, extends transversely to the longitudinal direction L. Through the
Heizkanalanordnung 10 wird somit im Ergebnis das heiße Abgas von einer Breitseite des quaderförmigen thermoelektrischen Generators 18 zu der entgegengesetzten Breitseite geführt. Für jede einem Einzelkanal 15 zugeordnete Anordnung von thermoelektrischen Modulen 19 ist somit der Strömungsweg gegenüber einer Durchströmung des thermoelektrischen Generators 18 in der Längsrichtung L verkürzt. Somit ist auch der innerhalb des Strömungswegs auftretende Temperaturabfall verringert. Der Strömungswiderstand der Gesamtanordnung ist aufgrund der Umlenkun- gen 21 gegenüber einer Anordnung mit vollständig geradem Durchgang erhöht, was jedoch durch den relativ kurzen Strömungsweg durch die Einzelkanäle 15 hindurch kompensiert wird. Heizkanalanordnung 10 is thus performed as a result, the hot exhaust gas from a broad side of the cuboid thermoelectric generator 18 to the opposite broad side. For each individual channel 15 associated arrangement of thermoelectric modules 19 thus the flow path is compared to a flow of the thermoelectric generator 18 in the longitudinal direction L shortened. Thus, the temperature drop occurring within the flow path is also reduced. The flow resistance of the overall arrangement is increased due to the deflections 21 compared to a completely straight-through arrangement, which however is compensated by the relatively short flow path through the individual channels 15.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Strömungsrichtung S rechtwinklig zu der Längsrichtung L. Grundsätzlich soll unter dem Begriff "Querdurchströmung" jedoch auch eine Anordnung verstanden werden, bei welcher die Strömungsrichtung schräg zur Längsrichtung verläuft. In the exemplary embodiment shown, the flow direction S extends at right angles to the longitudinal direction L. However, the term "transverse flow" should also be understood to mean an arrangement in which the flow direction is oblique to the longitudinal direction.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche im Prinzip so aufgebaut ist wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 , wobei jedoch S-förmige Rohrbögen 35 stromaufwärts und stromabwärts des thermoelektrischen Generators vorgesehen sind. Die Rohrbögen 35 sind an jeweiligen Flanschabschnitten 37 an dem Eingangskanal 1 1 bzw. an dem Ausgangskanal 13 angebracht und ermöglichen einen geringeren seitlichen Versatz zwischen dem Eingangskanal 1 1 und dem Ausgangskanal 13. Dies kann bei bestimmten Anwendungen aus Gründen des ausnutzbaren Bauraums wünschenswert sein. Fig. 3 shows an alternative embodiment of a device according to the invention, which is constructed in principle as the embodiment of FIG. 1, but with S-shaped pipe bends 35 upstream and are provided downstream of the thermoelectric generator. The elbows 35 are attached to respective flange portions 37 on the input channel 1 1 and on the output channel 13 and allow a smaller lateral offset between the input channel 1 1 and the output channel 13. This may be desirable in certain applications for reasons of exploitable space.
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors heizt das strömende Abgas die Warmseite 30 jedes thermoelektrischen Moduls 19 auf, wohinge- gen die Kaltseite 32 jedes thermoelektrischen Moduls 19 mittels des durch den jeweiligen Kühlkanal 33 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 beidseitigen Anordnung von thermoelektrischen Modulen 19 ermöglicht eine besonders effektive thermische Anbindung der thermoelektrischen Module 19 an die Heizkanalanordnung 10. During operation of the internal combustion engine, the flowing exhaust gas heats the hot side 30 of each thermoelectric module 19, whereas the cold side 32 of each thermoelectric module 19 is cooled by means of the water flowing through the respective cooling channel 33. In this way, electrical energy can be obtained from the thermal energy of the exhaust gas, which is expediently supplied to the electrical system of the associated motor vehicle. Due to the modular design, the invention can be adapted to many different variants of exhaust strands. The principle of the two-sided arrangement of thermoelectric modules 19 allows a particularly effective thermal connection of the thermoelectric modules 19 to the Heizkanalanordnung 10th
Aufgrund der Querdurchströmung des thermoelektrischen Generators kann der Temperaturabfall entlang der Strömungsstrecke gegenüber einer Längsdurchströmung verringert werden. Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung somit einen höheren Gesamtwirkungsgrad des thermoelektri- sehen Generators 18. Bezugszeichenliste Due to the cross-flow of the thermoelectric generator, the temperature drop along the flow path relative to a longitudinal flow can be reduced. As a result, the invention thus enables a higher overall efficiency of the thermoelectric see generator 18th LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Heizkanalanordnung 10 heating channel arrangement
1 1 Eingangskanal  1 1 input channel
13 Ausgangskanal  13 output channel
15 Einzelkanal  15 single channel
18 thermoelektrischer Generator 18 thermoelectric generator
19 thermoelektrisches Modul19 thermoelectric module
21 Strömungsumlenkung21 flow deflection
23 Oberseite 23 top
25 Unterseite  25 bottom
27 Gehäuse  27 housing
30 Warmseite  30 warm side
32 Kaltseite  32 cold side
33 Kühlkanal  33 cooling channel
35 Rohrbogen  35 pipe bend
37 Flanschabschnitt s Strömungsrichtung  37 flange section s flow direction
L Längsrichtung L longitudinal direction

Claims

Patentansprüche claims
Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, mit Device for converting thermal energy into electrical energy, with
einem thermoelektrischen Generator (18), der eine für einen Kontakt mit einer Wärmequelle vorgesehene aktive Fläche aufweist und einer von einem Wärmeträger- Fluid durchströmbaren Heizkanalanordnung (10), die dazu ausgebildet ist, das Wärmeträger- Fluid entlang einer Strömungsrichtung (S) an der aktiven Fläche des thermoelektrischen Generators (18) entlangzuführen, a thermoelectric generator (18) having an active surface provided for contact with a heat source and a heat passage arrangement (10) through which a heat transfer fluid is adapted to move the heat transfer fluid along a flow direction (S) at the active one Along the surface of the thermoelectric generator (18),
wobei der thermoelektrische Generator (18) aufgrund seiner Gesamtabmessungen eine Längsrichtung (L) aufweist, the thermoelectric generator (18) having a longitudinal direction (L) due to its overall dimensions,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Strömungsrichtung (S) quer zu der Längsrichtung (L) verläuft. the flow direction (S) is transverse to the longitudinal direction (L).
Vorrichtung nach Anspruch 1 , Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Heizkanalanordnung (10) derart ausgebildet ist, dass die Strömung des Wärmeträger- Fluids stromaufwärts des thermoelektrischen Generators (18) und/ oder stromabwärts des thermoelektrischen Generators (18) umgelenkt wird, insbesondere um 90°. the Heizkanalanordnung (10) is designed such that the flow of the heat transfer fluid upstream of the thermoelectric generator (18) and / or downstream of the thermoelectric generator (18) is deflected, in particular by 90 °.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Apparatus according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Außenabmessungen des thermoelektrischen Generators (18) einen länglichen Quader definieren, wobei die Heizkanalanordnung (10) dazu ausgebildet ist, das Wärmeträger- Fluid von einer Breitseite des Quaders zu der entgegengesetzten Breitseite des Quaders zu führen. the outer dimensions of the thermoelectric generator (18) defining an elongated cuboid, wherein the Heizkanalanordnung (10) is adapted to the heat transfer fluid from a broadside lead the cuboid to the opposite broad side of the cuboid.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,Device according to one of the preceding claims,
Figure imgf000014_0001
dadurch gekennzeichnet, dass
Figure imgf000014_0001
characterized in that
der thermoelektrische Generator (18) mehrere thermoelektrische Module (19) umfasst, die nebeneinander an der Heizkanalanordnung (10) angebracht sind.  the thermoelectric generator (18) comprises a plurality of thermoelectric modules (19) which are mounted side by side on the Heizkanalanordnung (10).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Heizkanalanordnung (10) mehrere parallel verlaufende Einzelkanäle (15) umfasst, wobei sich ein gemeinsamer Eingangskanal (11) in die Einzelkanäle ( 15) verzweigt und sich die Einzelkanäle (15) zu einem gemeinsamen Ausgangskanal (13) vereinigen.  the Heizkanalanordnung (10) comprises a plurality of parallel individual channels (15), wherein a common input channel (11) branches into the individual channels (15) and the individual channels (15) to a common output channel (13) unite.
Vorrichtung nach Anspruch 5, Device according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
an jedem Einzelkanal (15) wenigstens eines von mehreren thermo- elektrischen Modulen (19) des thermoelektrischen Generators (18) angebracht ist.  at least one of a plurality of thermoelectric modules (19) of the thermoelectric generator (18) is mounted on each individual channel (15).
Vorrichtung nach Anspruch 6, Device according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
an zwei entgegengesetzten Seiten, insbesondere Flachseiten, jedes Einzelkanals (15) jeweils wenigstens ein thermoelektrisches Modul (19) angebracht ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, on two opposite sides, in particular flat sides, of each individual channel (15) in each case at least one thermoelectric module (19) is mounted. Device according to one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Heizkanalanordnung (10) zwei voneinander beabstandete Reihen von parallelen Einzelkanälen (15) umfasst. the Heizkanalanordnung (10) comprises two spaced apart rows of parallel individual channels (15).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, Device according to one of claims 5 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Einzelkanäle (15) einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt und/oder einen rechteckigen oder trapezförmigen Längsschnitt aufweisen. the individual channels (15) have a rectangular or trapezoidal cross section and / or a rectangular or trapezoidal longitudinal section.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that
die Heizkanalanordnung (10) als Abgaskanal zur Integration in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist. the Heizkanalanordnung (10) is designed as an exhaust passage for integration into an exhaust line of an internal combustion engine.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that
die Heizkanalanordnung (10) eine Außenwand mit wenigstens einer Durchbrechung aufweist, wobei die aktive Fläche des thermoelektrischen Generators (18) die Durchbrechung zumindest teilweise abdeckt. the heating channel arrangement (10) has an outer wall with at least one opening, wherein the active area of the thermoelectric generator (18) at least partially covers the opening.
Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug , Exhaust system for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in einen Abgasstrang des Verbrennungsmotors integriert ist, wobei ein elektrischer Ausgangsanschluss des thermoelektrischen Generators (18) mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten elektrischen Energiespeicher in Verbindung steht. at least one device according to one of the preceding claims is integrated in an exhaust line of the internal combustion engine, wherein an electrical output terminal of the thermoelectric Generator (18) with an internal combustion engine associated electrical energy storage is in communication.
Abgasanlage nach Anspruch 12, Exhaust system according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Abgasstrang wenigstens eine Schalldämpfungseinrichtung aufweist, welche unter Berücksichtigung der Schalldämpfungsleistung des thermoelektrischen Generators (18) ausgestaltet ist. the exhaust line has at least one sound damping device, which is designed taking into account the sound damping performance of the thermoelectric generator (18).
PCT/EP2012/071580 2011-11-11 2012-10-31 Device for converting thermal energy into electrical energy WO2013068291A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011118375A DE102011118375A1 (en) 2011-11-11 2011-11-11 Device for converting thermal energy into electrical energy
DE102011118375.6 2011-11-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013068291A1 true WO2013068291A1 (en) 2013-05-16

Family

ID=47178615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/071580 WO2013068291A1 (en) 2011-11-11 2012-10-31 Device for converting thermal energy into electrical energy

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011118375A1 (en)
WO (1) WO2013068291A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223353A1 (en) * 2015-11-25 2017-06-01 Mahle International Gmbh Thermoelectric device, in particular thermoelectric generator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008023937A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for generating electrical energy from exhaust heat
US20110126530A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-02 Joseph Callahan Cross-flow thermoelectric generator for vehicle exhaust system
WO2011107282A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-09 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Device for the utilization of exhaust-gas heat

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006057662A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Bayerische Motoren Werke Ag Vehicle, has combustion engine and thermoelectric generator and heat exchanger has heating elements, which are arranged in exhaust gas channel of combustion engine and is pass or flow through exhaust gas
DE102007063172B4 (en) * 2007-12-19 2010-11-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Thermoelectric generator and method for operating a thermoelectric generator
DE102009046318A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Thermoelectric generator and method for its production
DE202010003049U1 (en) * 2010-03-03 2010-07-08 Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh Device for exhaust heat utilization

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008023937A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for generating electrical energy from exhaust heat
US20110126530A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-02 Joseph Callahan Cross-flow thermoelectric generator for vehicle exhaust system
WO2011107282A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-09 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Device for the utilization of exhaust-gas heat

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011118375A1 (en) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010054432B4 (en) Device for converting thermal energy into electrical energy, as well as system and exhaust system with such a device
EP1985953B1 (en) Heat exchanger, in particular exhaust gas cooler, method for operating such a heat exchanger, system with an exhaust gas cooler
WO2011006978A1 (en) Thermoelectric device comprising tube bundles
DE102008036222B3 (en) Heat transfer unit for an internal combustion engine
DE102007063173A1 (en) Thermoelectrical generator for use in exhaust gas system of e.g. discontinuously operated combustion device, of motor vehicle, has fluid accumulator tapered in direction from inlet cross section to outlet cross section
DE102008063487A1 (en) Device for generating electrical energy from an exhaust gas
DE112007002824T5 (en) Two-dimensional multi-fluid heat exchanger
EP2159394A2 (en) Gas cooler for an internal combustion engine
WO2015121148A1 (en) Exhaust gas heat exchanger
EP2700795B1 (en) Heat transfer assembly
WO2014027014A1 (en) Thermoelectric device
DE102017206201A1 (en) Exhaust gas recirculation cooler for an internal combustion engine
WO2013068291A1 (en) Device for converting thermal energy into electrical energy
EP3309381B1 (en) Exhaust gas recirculation cooler for an internal combustion engine
EP3066407B1 (en) Heat exchanger
EP2402585B1 (en) Device for recirculating exhaust gas for an internal combustion engine
EP2031336B1 (en) Heat exchanger unit for a combustion engine
DE202015105743U1 (en) Inlet air through a turbulence generating grid mixing and a warmed surface having resonant intercooler core
DE102022103212A1 (en) Heating element and exhaust line with such an element
DE102016223703A1 (en) Heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger, for a motor vehicle
DE102010054431A1 (en) Device for transferring heat energy from heat source to heat sink in exhaust system for internal combustion engine, particularly in motor vehicle, has channel that stands in connection with heat source or heat sink
DE102012111928A1 (en) Heat exchanger for an internal combustion engine
DE102014208259A1 (en) Cooling device for cooling a fluid medium, exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102010054433A1 (en) Apparatus for converting heat energy into electrical energy, has thermoelectric module having hot side to cover apertures that are formed in outer wall of heat carrier fluid heating channel
DE102011056153C5 (en) Impact surface heat exchanger for arrangement in an exhaust system of a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12786889

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12786889

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1