JP4706983B2 - 熱電モジュールを含む暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱い排ガスを送るための領域を自身に隣接して内側に有する第１のハウジングと、第１のハウジングを少なくとも部分的に囲む第２のハウジングと、第１のハウジングと第２のハウジングとの間の隙間を流れる被加熱媒体と、隙間に配置され、かつ排ガスと被加熱媒体との間の温度差によって電圧を生成するのに適した熱電モジュール（ＴＥＭ）と、を備えた暖房装置であって、好ましい態様に従い、熱電モジュールが、第１のハウジングと熱交換器との間に配置された暖房装置に関する。

このタイプの装置は、特許文献１から周知である。このタイプの装置で熱エネルギを電気エネルギに変換する能力によって、暖房装置を動作させるために、たとえば暖房装置自体における送風機および制御装置に給電するために必要な電気エネルギを生成することが可能になる。同様に、生成された電気エネルギは、たとえば自動車電源に給電することによって、自動車における他の消費機器が利用できるようにすることができる。特許文献１に示された構成は、「ホットサイド」を形成する第１のハウジング部と「コールドサイド」を形成する熱交換器との間に配置された熱電モジュール型の熱電装置を有する。したがって、暖房装置が動作しているときに、熱電モジュールにおいて電圧を得ることができるが、できる限り高い温度差を維持することと、熱膨張と、熱電モジュールとハウジングまたは熱交換器との間の不十分な熱伝導率と、に関して、問題が生じる可能性がある。
ＤＥ １０２ ３５ ６０１ Ａ１

本発明が基づいている目的は、先行技術のこれらの問題を少なくとも部分的に克服し、同時に、特に配置の熱的および機械的条件を改善することである。

この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項において特定される。

本発明は、第１の態様によれば、熱電モジュールが、弾性接続部を介して第２のハウジングに支持されるという点で、一般的な暖房装置に基礎を置く。熱電モジュールのこの取り付けによって、熱により引き起こされる膨張の補償を改善することが可能になる。したがって、熱電モジュールは、安定的な方法で保持されるが、しかし弾力的な取り付けによって、十分な柔軟性が可能になる。

たとえば、これは、熱電モジュールが熱交換器および弾性手段を介して第２のハウジングに支持されるように、実行してもよい。熱交換器は、その回りを液体またはガスの熱媒体が流れているので、かくして弾性接続部を提供する仕事を引き受けることができる。

この考えを発展させて、熱電モジュールが、熱交換器と、熱交換器を支持しかつ弾性手段を備えたプレートとを介して、第２のハウジングに支持されるように対処してもよい。

この点において、熱交換器、および弾性手段を備えたプレートは、一体型に製造することが可能である。

熱膨張を補償するこれらの配置の単純で効果的な実装では、弾性接続部には、カップスプリングが含まれる。

本発明は、第２の態様によれば、第１のハウジングと熱交換器との間の機械的接続部が断熱材を有するという点において、一般的な暖房装置に基礎を置く。それによって、第１のハウジングと熱交換器との間の望ましくない温度補償が回避され、その結果、熱電装置は、高効率で動作することができる。

たとえば、断熱材が、酸化アルミニウムおよび／またはムライトを含むように対処してもよい。

さらに、第１のハウジングと熱交換器との間の機械的接続部が、被加熱媒体に対して熱電装置を封止するために、および熱により引き起こされる膨張を補償するために適した封止装置を有することが有用である。かくして、機械的接続部は、特に２つの構成要素を有することができる。一方の構成要素は、断熱の点で最適化され、もう一方の構成要素は、熱膨張を補償する有用な弾力性を提供する役割をする。材料を適切に選択すれば、これらの２つの構成要素は、単一構成要素型、すなわち高断熱弾性シール型で実現することができる。

同様に、第１のハウジングならびに断熱材および／または封止装置を一体型に製造することが可能である。

類似の方法で、熱交換器ならびに断熱材および／または封止装置を一体型に製造するように対処してもよい。さらに、これらの一体型を実現する可能性は、用いられる構造部品のための材料の適切な選択に依存する。

本発明は、第３の態様によれば、熱電モジュールと第１のハウジングとの間、および／または熱電モジュールと熱交換器との間に、熱伝導手段が設けられるという点において、一般的な暖房装置に基礎を置く。かかる熱伝導手段によって、熱要素は、改善された方法で熱源およびヒートシンクに熱的に結合される。

これは、たとえば、熱伝導手段が熱伝導ペーストを有するという点において実現可能である。

別の可能性は、熱伝導手段が熱伝導箔を有することである。

次に、本発明を、添付の図面に関連して好ましい実施形態によって例として説明する。

図１は、本発明による暖房装置の部分断面図を示す。暖房装置１０、すなわち特に図示の熱交換装置は、本質的に軸方向に対称な構成であり、内側の第１のハウジング１２および外側の第２のハウジング１６が設けられている。炎管２８が、ハウジング１２、１６内に配置され、炎管２８から出てくる排ガスが、第１のハウジング１２の内側を加熱する。第１のハウジング１２と第２のハウジング１６との間に隙間１８が設けられ、この隙間１８を通って熱媒体たとえば水が流れ、その結果、第１のハウジング１２は、燃焼熱を熱媒体へ伝えるための熱交換器として機能する。熱電モジュール１００が、第１のハウジング１２の基部に配置されるが、前記基部は、熱接触部２４として設けられている。熱電モジュール１００は、熱伝導媒体たとえばペーストまたは箔を介して、第１のハウジング１２の熱接触部２４に接続される。熱電モジュール１００は、もう一方の側で、第１のハウジング１２と第２のハウジング１６との間の隙間１８に配置された熱交換器２６に接続される。熱交換器２６は、断熱リング５０を介して第１のハウジング１２に接続される。断熱リング５０は、たとえば酸化アルミニウムまたはムライトからなってもよい。第１のハウジング１２と熱交換器２６との間の隙間３２に熱媒体が入り込むのを防ぐために、封止リング５２が、断熱リング５０の両側に設けられる。材料を適切に選択すれば、断熱リングおよび封止装置は、１つの構造部品として形成してもよい。熱交換器２６は、カップスプリング４２を備えたプレート４０を介して、第２のハウジング１６に支持される。それによって安定した配置が得られ、熱電モジュール１００と第１のハウジング１２および熱交換器２６との間の信頼できる熱接触が、スプリング力の適切な定格によって得られる。熱交換器２６はまた、電気接続部４４の領域において第２のハウジング１６に接続され、そこにおいて、第２のハウジング１６によって保持される。この接続は、シール４６を介してなされる。

上記の説明、図面、および特許請求の範囲で開示される本発明の特徴は、本発明を実施するために、個別または任意の所望の組み合わせの両方において不可欠であろう。

本発明による暖房装置の部分断面図を示す。

符号の説明

１０‥暖房装置、１２‥ハウジング、１４‥領域、１６‥ハウジング、１８‥隙間、２４‥熱接触部、２６‥熱交換器、２８‥炎管、３２‥隙間、４０‥プレート、４２‥カップスプリング、４４‥接続部、５０‥断熱材、５２‥封止装置、１００‥熱電モジュール

Claims (13)

1. 熱い排ガスを送るための領域（１４）を自身に隣接して内側に有する第１のハウジング（１２）と、
   前記第１のハウジングを少なくとも部分的に囲む第２のハウジング（１６）であって、被加熱媒体が、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間の隙間（１８）を通って流れる第２のハウジング（１６）と、
   前記隙間（１８）に配置され、かつ前記排ガスと前記被加熱媒体との間の温度差によって電圧を生成するのに適した熱電モジュール（ＴＥＭ）（１００）と、
   を備えた暖房装置（１０）であって、
   前記熱電モジュール（１００）が、熱交換器（２６）および弾性手段（４２）を介して前記第２のハウジング（１６）に支持され、前記弾性手段（４２）が前記熱交換器（２６）の前記第２のハウジングに面する側に設けられることを特徴とする暖房装置（１０）。
2. 熱い排ガスを送るための領域に隣接する内側を有する第１のハウジングと、
   前記第１のハウジングを少なくとも部分的に囲む第２のハウジングと、
   前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間の隙間であって、当該隙間を流れる被加熱媒体を受け入れるように設けられる隙間と、
   前記隙間に設けられる熱電モジュール（ＴＥＭ）であって、前記排ガスと前記被加熱媒体との間の温度差によって電圧を生成するのに適した熱電モジュール（ＴＥＭ）（１００）と、
   対向する第１サイド及び第２サイドを有するプレートであって、第１サイドを介して前記熱電モジュール（ＴＥＭ）に接続されるプレートと、
   前記プレートの前記第２サイドに設けられる弾性手段であって、前記第１のハウジングの熱接触部に対して前記熱電モジュール（ＴＥＭ）を接続させる弾性手段と、を備える暖房装置（１０）。
3. 前記熱電モジュール（１００）が、熱交換器（２６）と、前記熱交換器を支持しかつ弾性手段（４２）を備えたプレート（４０）とを介して、前記第２のハウジングに支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の暖房装置。
4. 前記熱交換器、および弾性手段を備えた前記プレートが、一体型に製造されることを特徴とする請求項３に記載の暖房装置。
5. 弾性接続部が、カップスプリング（４２）を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の暖房装置。
6. 前記第１のハウジング（１２）と熱交換器（２６）との間の機械的な接続部が、断熱材（５０）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の暖房装置（１０）。
7. 前記断熱材が、酸化アルミニウムおよび／またはムライトを含むことを特徴とする請求項６に記載の暖房装置。
8. 前記第１のハウジングと前記熱交換器との間の前記機械的な接続部が、前記被加熱媒体に対して前記熱電モジュール（１００）を封止するために、および熱により引き起こされる膨張を補償するために適した封止装置（５２）を有することを特徴とする請求項７に記載の暖房装置。
9. 前記第１のハウジングならびに前記断熱材および／または前記封止装置が、一体型に製造されることを特徴とする請求項８に記載の暖房装置。
10. 前記熱交換器ならびに前記断熱材および／または前記封止装置が、一体型に製造されることを特徴とする請求項８または９に記載の暖房装置。
11. 熱伝導手段が、前記熱電モジュール（１００）と前記第１のハウジング（１２）との間、および／または前記熱電モジュール（１００）と熱交換器（２６）との間に設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の暖房装置（１０）。
12. 前記熱伝導手段が、熱伝導ペーストを有することを特徴とする請求項１１に記載の暖房装置。
13. 前記熱伝導手段が、熱伝導箔を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の暖房装置。

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