ES2379983T3 - Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de calor de gases de escape - Google Patents

Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de calor de gases de escape Download PDF

Info

Publication number
ES2379983T3
ES2379983T3 ES09745744T ES09745744T ES2379983T3 ES 2379983 T3 ES2379983 T3 ES 2379983T3 ES 09745744 T ES09745744 T ES 09745744T ES 09745744 T ES09745744 T ES 09745744T ES 2379983 T3 ES2379983 T3 ES 2379983T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heat exchange
exhaust gas
circulation
exchange section
thermoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
ES09745744T
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf BRÜCK
Jan Hodgson
Sigrid Limbeck
Axel Schatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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 Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2379983T3 publication Critical patent/ES2379983T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
    • F01N3/2889—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices with heat exchangers in a single housing
    • 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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2053—By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
    • 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 by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by 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
    • 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
    • H10N10/17—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 structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • 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
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/02—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of high temperature, e.g. overheating of catalytic reactor
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

Dispositivo (1) para la generación de energía eléctrica a partir de gases de escape de un motor de combustión interna (2) que comprende un generador (3) con un racor de entrada de gases de escape (4) y un racor de salida de gases de escape (5) así como al menos una sección de intercambio de calor (6) en medio, presentando la sección de intercambio de calor (6) al menos un conjunto de intercambio de calor (10), que está realizado con al menos un elemento termoeléctrico (11) y con una instalación de refrigeración (12), de manera que el al menos un elemento termoeléctrico (11) está conectado de manera imperdible con la instalación de refrigeración (12), y en el que la al menos una sección de intercambio de calor (6) está realizada con una pluralidad de vías de circulación (9) transversalmente al racor de entrada de gases de escape (4), que están asociadas a varios conjuntos de intercambio de calor (10), en el que al menos una parte de los conjuntos de intercambio de calor (10) está realizada con al menos un elemento termoeléctrico (11) y con una instalación de refrigeración (12) y en el que las vías de circulación (9) y los elementos termoeléctricos (11) están dispuestos radialmente.

Description

Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de calor de gases de escape
La presente invención se refiere a un dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de los gases de escape de un motor de combustión interna por medio de un generador. Por ello se entiende, en general, un generador para la conversión de energía térmica de un gas de escape en energía eléctrica, es decir, un llamado generador termoeléctrico.
El gas de escape de un motor de un automóvil posee energía térmica, que debe ser convertida por medio de un generador termo-eléctrico en energía eléctrica, para llenar, por ejemplo, una batería u otro acumulador de energía o para alimentar directamente la energía necesaria a consumidores eléctricos. De esta manera está disponible energía en mayor volumen para el funcionamiento del automóvil.
Un generador termoeléctrico de este tipo presenta la mayoría de las veces una pluralidad de elementos convertidores termoeléctricos. Los materiales termoeléctricos son de un tipo tal que éstos pueden convertir efectivamente energía térmica en energía eléctrica (efecto Seebeck) y a la inversa (efecto Peltier). El “efecto Seebeck” se basa en el fenómeno de la conversión de energía térmica en energía eléctrica y se utiliza para la generación de energía termoeléctrica. El “efecto Peltier” es el inverso del efecto Seebeck y es un fenómeno, que se inicia con adsorción de calor y se provoca en relación a un flujo de corriente a través de diferentes materiales. El efecto Peltier ya ha sido propuesto, por ejemplo, para la refrigeración termoeléctrica.
Tales elementos convertidores termoeléctricos presentan con preferencia una pluralidad de elementos termoeléctricos, que están posicionados entre un llamado “lado caliente” y un llamado “lado frío”. Los elementos termoeléctricos comprenden, por ejemplo, al menos 2 paralelepípedos de semiconductores (dotados p y n), que están conectados sobre su lado superior y su lado inferior (hacia el “lado caliente” y hacia “el lado frío”, respectivamente) de manera alterna con puentes conductores de electricidad. Unas placas cerámicas o bien recubrimientos cerámicos y/o materiales similares sirven para el aislamiento de los puentes metálicos y, por lo tanto, están dispuestos con preferencia entre los puentes metálicos. Si se prepara una caída de la temperatura a ambos lados de los paralelepípedos de semiconductores, entonces se forma un potencial de tensión. Sobre uno de los puntos de contacto se absorbe calor “”lado caliente”), de manera que los electrones de uno de los lados llegan a la banda de conducción colocada energéticamente más alta del paralelepípedo siguiente. Sobre el otro lado los electrones pueden liberar ahora energía para llegar de nuevo al otro lado con nivel de energía más bajo (“lado frío”). De esta manera, se puede ajustar un flujo de corriente con una caída correspondiente de la temperatura.
Ya se ha intentado preparar generadores termoeléctricos correspondientes para la aplicación en automóviles, en particular en vehículos de turismo. Sin embargo, éstos son la mayoría de las veces muy caros en la fabricación y se caracterizan por un rendimiento relativamente reducido. Por lo tanto, no se ha podido conseguir una utilidad en serie.
El documento US 2005/172993 A1 muestra una disposición de elementos termoeléctricos sobre la superficie periférica de un conducto de gas de escape. Los elementos termoeléctricos están realizados móviles frente a una instalación de refrigeración.
Los documentos JP 11-036981 A y JP 10-234194 A publican de la misma manera la disposición de elementos termoeléctricos sobre la superficie periférica de un conducto de gases de escape. Los elementos termoeléctricos están encajados entre el conducto de gases de escape y una instalación de refrigeración que rodea el conducto de gases de escape.
Se conoce a partir del documento WO 2004/059139 A1 una disposición de conducto de gases de escape y de elementos termoeléctricos, en la que la cantidad el gas de escape, que es alimentada a los elementos termoeléctricos, es regulable. También aquí los elementos termoeléctricos están dispuestos sobre la superficie periférica del conducto de gases de escape.
De acuerdo con ello, el cometido de la presente invención es solucionar, al menos parcialmente, los problemas descritos con relación al estado de la técnica. En particular, debe indicarse un generador termoeléctrico, que posibilita un rendimiento mejorado con respecto a la conversión de energía térmica preparada en energía eléctrica y en particular que cumple también los requerimientos variables que se plantean en el sistema de gases de escape de motores de combustión interna móviles.
Estos cometidos se solucionan con un dispositivo de acuerdo con las características de la reivindicación 1 de la patente. Las configuraciones ventajosas del dispositivo de acuerdo con la invención se indican en las reivindicaciones de la patente formuladas de forma independiente. Hay que indicar que las características indicadas individualmente en las reivindicaciones de la patente se pueden combinar de una manera discrecional, tecnológicamente conveniente, entre sí y muestran otras configuraciones de la invención. La descripción, en particular en conexión con las figuras, explica en detalle la invención e indica ejemplos de realización
complementarios de la invención.
El dispositivo de acuerdo con la invención para la generación de energía eléctrica a partir de gases de escape de un motor de combustión interna comprende un generador con un racor de entrada de gases de escape y un racor de salida de gases de escape así como al menos una sección de intercambio de calor en medio, presentando la sección de intercambio de calor al menos un conjunto de intercambio de calor, que está realizado con al menos un elemento termoeléctrico y con una instalación de refrigeración, de manera que el al menos un elemento termoeléctrico está conectado de manera imperdible con la instalación de refrigeración.
De acuerdo con la invención, la sección de intercambio de calor está realizada con una pluralidad de vías de circulación transversalmente al racor de entrada de gases de escape, que están asociadas a varios conjuntos de intercambio de calor, en el que al menos una parte de los conjuntos de intercambio de calor está realizada con al menos un elemento termoeléctrico y con una instalación de refrigeración y en el que las vías de circulación y los elementos termoeléctricos están dispuestos radialmente.
En este dispositivo se trata especialmente de un llamado generador termoeléctrico. El racor de entrada de gases de escape y el racor de salida de gases de escape pueden estar realizados especialmente como parte de una instalación de gases de escape o de un tubo de gases de escape. Pero también es posible que estén previstos varios racores de entrada de gases de escape y/o varios racores de salida de gases de escape. La parte esencial del generador es la sección de intercambio de calor. Por ella se entiende especialmente una parte de la vía de circulación de los gases de escape a través del generador, en la que el gas de escape cede energía térmica al conjunto de intercambio de calor. Es posible que el gas de escape recorra en el camino a través del generador varia secciones de intercambio de calor de este tipo, pero se prefiere la variante en la que el gas de escape solamente atraviesa una sección de intercambio de calor (coherente).
Además, se indica que el gas de escape es desviado y dividido especialmente antes de la entrada en la sección de intercambio de calor. Esto significa, por ejemplo, que el gas de escape circula a través del conducto de gases de escape o bien a través del racor de entrada de gases de escape y/o a través del racor de salida de gases de escape con una dirección principal de la circulación, pero para el paso a través de la sección de intercambio de calor es necesaria una desviación (completa) de los gases de escape. A este respecto, se prefiere que se realice una desviación inclinada o bien transversal a esta dirección principal de la circulación, de manera que se distribuye toda la circulación de gases de escape en dirección circunferencial. En este caso, se forman circulaciones parciales de gases de escape, que siguen especialmente diferentes direcciones de la circulación diferentes, en parte incluso opuestas. Para ofrecer ahora superficies de contacto lo más grandes posible para el intercambio de calor, se realiza una división de la circulación de gases de escape en vías de circulación y especialmente en canales pequeños. Las vías de circulación pueden ser pasos dirigidos y/o no dirigidos para los gases de escape, por ejemplo como consecuencia de una división regular y/o irregular de los gases de escape en la sección de intercambio de calor, siendo posible, en general, que estas circulaciones de gases de escape se mezclen de nuevo (varias veces) entre sí dentro de la sección de intercambio de calor. Tales vías de la circulación pueden estar formadas especialmente con nervaduras, salientes o similares introducidos en un intersticio. Los canales están separados con preferencia claramente unos de los otros (por ejemplo, por medio de una pared de canal continua). Pero en el caso de vías de circulación y/o de canales, en casos especiales es posible también que las vías de circulación o bien los canales se puedan comunicar entre sí a través de canales de unión y/o de orificios. El número de las vías de circulación o bien de los canales es con preferencia claramente mayor que 20, tal como por ejemplo al menos 50 o incluso al menos 100 canales. De esta manera, los canales tienen una sección trasversal de apertura, que está claramente reducida con respecto a la sección transversal de racor de entrada de gases de escape, de manera que se proporciona una superficie de intercambio de calor claramente incrementada, que se forma por las paredes de los canales.
Cerca de las vías de circulación están dispuestos con preferencia uno o dos conjuntos de intercambio de calor con los elementos termoeléctricos y con la instalación de refrigeración. Dado el caso, se prefiere que los canales se encuentren en los conjuntos de intercambio de calor, es decir, que estén en contacto conductor de calor. Los elementos termoeléctricos están dispuestos en este caso con preferencia a lo largo de los canales, siendo muy especialmente preferido posicionar en cada caso al menos un elemento termoeléctrico sobre la longitud de una vía de circulación en la sección de intercambio de calor. La instalación de refrigeración está dispuesta sobre el lado de los elementos termoeléctricos, que está alejado de las vías de circulación. En este caso, los elementos termoeléctricos están conectados de manera imperdible con la instalación de refrigeración. Esto significa especialmente que los elementos termoeléctricos solamente están conectados con la instalación de refrigeración o bien con una parte de los conjuntos de intercambio de calor. Por lo tanto, el contacto conductor de calor con las vías de circulación se realiza especialmente sólo a través de un contacto de apoyo sin conexión de material. “Imperdible” debe significar en este contexto que no es posible un movimiento relativo de los elementos termoeléctricos frente a la instalación de refrigeración (sin desmontaje) durante el funcionamiento del dispositivo, es decir, que los elementos termoeléctricos están soldados, estañados, encolados, amarrados, atornillados, tensados o fijados con seguridad de otra manera con la instalación de refrigeración o bien con el conjunto de intercambio de calor.
De acuerdo con un desarrollo ventajoso del dispositivo, entre el racor de entrada de gases de escape y la sección de
intercambio de calor está prevista al menos una desviación de la circulación.
De acuerdo con otro desarrollo, entre el racor de entrada de gases de escape y la sección de intercambio de calor está prevista al menos una división de la circulación.
De acuerdo con otro desarrollo del dispositivo, el racor de entrada de gases de escape y el racor de salida de gases de escape están colocados opuestos y los conjuntos de intercambio de calor están dispuestos radialmente a ellos. De esta manera, el raro de entrada de gases y el racor de salida de gases se pueden integrar, por ejemplo, en un conducto de gases de escape lineal de forma tubular. Los conjuntos de intercambio de calor están dispuestos radial y perpendicularmente al conducto de gases de escape, de manera que el gas de escape debe desviarse radialmente para la generación de energía eléctrica a partir de la dirección de la circulación principal, debe pasar a través de la sección de intercambio de calor y a continuación debe desviarse de nuevo una o varias veces, para circular de nuevo en la dirección de la circulación principal a través del racor de salida de gases de escape. De esta manera, se puede realizar, por una parte, una estructura especialmente compacta, además la desviación eleva la circulación de turbulencia de los gases de escape, de manera que en la sección siguiente de intercambio de calor se garantiza un contacto especialmente íntimo y, por lo tanto, una buena transmisión de calor hacia los elementos termoeléctricos.
Además, se considera ventajoso que los conjuntos de intercambio de calor y la instalación de refrigeración estén configurados con elementos de placas, sobre los que está posicionado el menos un elemento termoeléctrico. De esta manera, los canales de refrigeración, a través de los cuales se conduce, por ejemplo, el líquido de refrigeración, pueden estar configurados entre dos placas superpuestas. Por lo tanto, la instalación de refrigeración o bien los conjuntos de intercambio de calor son relativamente estables y robustos, de manera que se impide especialmente una salida del líquido de refrigeración. Pero de esta manera los elementos de placas ofrecen también la posibilidad de la adhesión de los elementos termoeléctricos, que están configurados con preferencia sobre un lado de un elemento de placa, que está alejado de la instalación de refrigeración. De esta manera, el elemento termoeléctrico está dispuesto, por ejemplo, sobre la superficie de un elemento de placa, en el que están dispuestos entonces también los canales para la circulación de gases de escape. Los elementos de placas se pueden acondicionar como módulos y se pueden ensamblar para un montaje sencillo en la forma deseada. De esta manera, se puede realizar una fabricación relativamente económica de un generador termoeléctrico de este tipo.
A este respecto, es especialmente ventajoso que un elemento de placa de este tipo esté realizado con una instalación de refrigeración interior y con elementos termoeléctricos en ambos lados hacia las vías de circulación adyacentes. La instalación de refrigeración interna puede estar formada por canales de refrigeración fresados o perforados o fabricados de otra manera, pudiendo estar introducido, dado el caso (pero no de manera preferida) un material adicional en los canales. Pero es ventajoso que los elementos de placas propiamente dichos estén formados de materiales muy buenos conductores de calor, para que se garantice la mejor transmisión posible de calor de la energía térmica generada desde los gases de escape sobre los conjuntos de intercambio de calor y, por lo tanto, a los elementos termoeléctricos. Además, estos elementos de placas ofrecen la posibilidad de disponer las líneas eléctricas de manera estable y protegida hacia los elementos termoeléctricos.
En este contexto, se propone también que el elemento de placa esté formado con una lámina metálica, que está provista con al menos un elemento termoeléctrico y esté cubierta con una capa de protección. La lámina metálica presenta a este respecto, dado el caso, una estructura, de manera que una pila de al menos dos láminas metálicas forma entre ellas unos canales, en particular para el fluido de refrigeración. De esta manera, el elemento de placa tiene una masa térmica reducida y es muy ligero. Además, una capa de protección, que impide especialmente el contacto de gases de escape sobre u superficie con el elemento termoeléctrico cubierto, proporciona una unión imperdible entre el elemento termoeléctrico y la lámina metálica. La capa de protección puede estar realizada como recubrimiento y/o como componente separado (como por ejemplo otra lámina metálica).
Los canales generados a través del apilamiento de tales elementos de placas, que son atravesados por la corriente de gases de escape, se pueden generar de la misma manera a través de láminas metálicas estructuradas. En este caso, se pueden disponer varias láminas metálicas superpuestas, de manera que se pueden prever también canales, que no están dispuestos adyacentes a los elementos termoeléctricos.
De acuerdo con otra forma de realización del dispositivo, el conjunto de intercambio de calor está configurado como elemento tubular. El elemento tubular está realizado de manera que puede ser atravesado por la corriente en el interior. El interior del tubo se utiliza en este caso especialmente como instalación de refrigeración y a través fin es atravesado por una corriente de medio de refrigeración líquido o en forma de gas. Sobre o junto a la pared tubular del elemento en forma de tubo esta configurado al menos un elemento termoeléctrico, que está conectado de forma imperdible con el elemento en forma de tubo. El conjunto de intercambio de calor formado por el elemento en forma de tubo puede ser atravesado, por lo tanto, en el interior por un medio de refrigeración y en el exterior puede ser rodado por una corriente de gases de escape.
El elemento en forma de tubo puede presentar en este caso una sección redonda o también angular. La disposición de una pluralidad de elementos en forma de tubo generan los canales ya descritos con relación a los elementos de
placa entre los conjuntos de intercambio de calor.
De acuerdo con un desarrollo de la invención se propone también que en la sección de intercambio de calor estén previstos compensares para movimientos relativos de los conjuntos de intercambio de calor. Por ello se entiende especialmente que en la sección de intercambio de calor están previstos medios que permiten, dado el caso, también un movimiento relativo de los componentes de la sección de intercambio de calor, es decir, por ejemplo, un movimiento (mínimo) de los canales con gases de escape con relación a los conjuntos de intercambio de calor, en particular en la dirección de la circulación principal. Esto no debe ser aplicable para todos los conjuntos de intercambio de calor, en general un compensador debería ser suficiente para todos los conjuntos de intercambio de calor. Un compensador de este tipo se puede conseguir, por ejemplo, con piezas de chapa deformables elásticamente, dado el caso pretensazas. Como compensadores sirven especialmente componentes, que delimitan (parcialmente) las vías de circulación, como por ejemplo láminas metálicas onduladas. Además, se pueden prever, por ejemplo, compensadores adicionales en los lados frontales de la sección de intercambio de calor (por ejemplo, de la misma manera con láminas metálicas (onduladas) dispuestas paralelamente a los elementos de placas, que no están en contacto con gases de escape).
De acuerdo con un desarrollo, el generador está realizado con una sección de catalizador, que está colocada, el manos parcialmente, delante de la sección de intercambio de calor. En este caso, es muy especialmente preferido que los gases de escape, que son desviados en la sección de intercambio de calor, circulen en primer lugar sobre la sección del catalizador y a continuación lleguen a la sección de intercambio de calor. Es muy especialmente preferido que la sección de catalizador y la sección de intercambio de gas sean atravesadas por la corriente de gases de escape en sentido opuesto. En la sección de catalizador está prevista con preferencia una estructura radial de panal de abejas, que está recubierta con capa de lavad y con un catalizador de oxidación (con preferencia platino). En la sección de catalizador se pone en marcha, como consecuencia de la conversión catalítica de componentes de los gases de escape, una reacción exotérmica, que eleva la energía térmica en los gases de escape. Estos gases de escape “precalentados” sirven ahora para la generación de una cantidad mayor de energía termoeléctrica. La sección de catalizador puede estar realizada, dado el caso, con diferentes recubrimientos y/o catalizadores. También es posible configurar de una manera variable la sección de catalizador con respecto a la zona de contacto y/o a los gases de escape alimentados, para regular de esta manera de una forma selectiva la elevación de la temperatura. En particular, también al menos zonas parciales de los canales y paredes de las otras zonas del generador, que están atravesadas por la corriente de gases de escape, en particular al menos zonas parciales de los canales de la sección de intercambio de calor, pueden estar recubiertas con capa de lavar y con un catalizador de oxidación. Con preferencia en este caso las zonas de los canales, que están directamente adyacentes a un elemento termoeléctrico, no están provistas con un recubrimiento de este tipo, puesto que con ello se puede perjudicar a conductividad térmica desde las vías de circulación hacia los elementos termoeléctricos.
Además, se considera ventajoso que la desviación de la circulación sea una estructura de guía posicionada en el racor de entrada de gases de escape. En este caso, con preferencia se trata de una estructura de guía posicionada en el centro en el racor de entrada de gases de escape. La estructura de guía puede estar realizada, por ejemplo, a modo de un cono. También se pueden emplear mezcladoras estáticas y similares. En determinadas circunstancias es ventajoso variar el ángulo y/o la posición axial de la estructura de guía en el racor de entrada de gases de escape.
De manera alternativa y/o acumulativa a ello, también se puede prever una estructura de guía auto-reguladora, como por ejemplo una estructura que adopta, a diferentes temperaturas, una posición o bien un estado diferente en el racor de entrada de gases de escape. A tal fin es adecuado especialmente un bimetal, que está dispuesto de manera que está rodeado, al menos parcialmente, por la corriente de gases de escape. Un bimetal (también termobimetal) es especialmente una tira metálica de dos capas de diferente material, que están conectadas entre sí en unión del material y/o en unión positiva. Es característica la modificación de la forma en caso de modificación de la temperatura. Ésta se manifiesta como flexión. La causa es el coeficiente de dilatación térmica diferente de los metales utilizados.
Además, tal bimetal, que está dispuesto para ser rodeado, al menos parcialmente, por la corriente de gases de escape, se puede utilizar también para el control del funcionamiento del dispositivo y/o de componentes parciales del dispositivo. Por ejemplo, el bimetal se puede utilizar como sensor de temperatura, de manera que en función de la deformación del bimetal, se activa, por ejemplo, la estructura de guía de acuerdo con las necesidades.
Como consecuencia de un desarrollo del dispositivo, está prevista al menos una conexión regulable de la circulación desde el racor de entrada de gases de escape hacia el racor de salida de gases de escape, de manera que los gases de escape pueden circular al menos por delante de una parte de la sección de intercambio de calor. Muy especialmente preferida es esta conexión regulable de la circulación, una llamada derivación, que representa una conexión directa desde el racor de entrada de gases de escape y el racor de salida de gases de escape, especialmente con la misma sección transversal de la circulación. Es muy especialmente preferido que esta conexión de la circulación permita conducir todos los gases de escape por delante de toda la sección de intercambio de calor. Esto abre, por ejemplo, la posibilidad de conducir solamente en determinados ciclos de carga y/o fases de
funcionamiento del motor los gases de escape sobre la sección de intercambio de calor y generar energía termoeléctrica. Si fuese necesaria, por ejemplo, energía térmica para los componentes siguientes de purificación de los gases de escape, se puede evitar, por lo tanto, con la conexión regulable de la circulación un transporte de descarga precoz del calor necesario posteriormente. Con el concepto “regulable” debe expresarse que se puede regular la extensión, en la que se utiliza la conexión de la circulación de gases de escape. A tal fin se contemplan, en principio, trampillas conocidas de gases de escape, válvulas o similares.
Es muy especialmente preferido que la al menos un conexión de circulación regulable sea una trampilla pretensada elásticamente y pivotable en la entrada de la conexión de circulación. Esto significa especialmente que un muelle u otro mecanismo ajusta la posición de la trampilla regularmente de tal manera que se cierra la conexión de la circulación, por lo tanto aquí no pueden pasar gases de escape, o solamente muy pocos. En situaciones concretamente determinadas, la trampilla se puede pivotar activamente por medio de un mecanismo de ajuste, de manera que los gases de escape circulan a través de la entrada de la conexión de circulación y de esta manera pueden circular directamente hacia el racor de salida de gases de escape. Pero también es posible que la trampilla presenta una tensión previa de resorte de este tipo, y que se articule en función de la contra presión de los gases de escape. Con otras palabras, esto significa también que en el caso de caudales especialmente altos de gases de escape, la trampilla se abre más de manera automática. De esta manera, se puede evitar, por ejemplo, un recalentamiento del generador termoeléctrico y/o una pérdida de presión demasiado alta para la potencia del motor necesaria en estas fases. Este mecanismo auto-regulador es especialmente sencillo y garantiza el funcionamiento duradero del dispositivo.
Además, también puede estar previsto que se contemple una refrigeración adicional para al menos una parte de la sección de intercambio de calor. Esto significa, por ejemplo, que se puede conectar adicionalmente en caso necesario un segundo circuito de refrigeración. De manera muy especialmente preferida, la refrigeración adicional es un circuito de inversión de los elementos termoeléctricos, de manera que éstos actúan como elementos Peltier. De esta manera, pueden refrigerar la sección de intercambio de calor o bien se pueden refrigerar a sí mismos en el caso de que circulen gases de escape demasiado calientes a través del generador termoeléctrico.
La invención encuentra una aplicación especialmente preferida en un automóvil, en particular en un vehículo de turismo.
La invención así como el entorno técnico se ilustran con la ayuda de las figuras esquemáticas adjuntas. Hay que indicar que las figuras muestran formas de realización especialmente preferidas, pero la invención no está limitada a ella. En este caso:
La figura 1 muestra una primera variante de un dispositivo de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra otra variante de realización del dispositivo de acuerdo con la invención.
La figura 3 muestra un detalle de un conjunto de intercambio de calor de acuerdo con otra variante de realización de la invención.
La figura 4 muestra un ejemplo de una lámina metálica para la formación de una sección de intercambio de calor.
La figura 5 muestra una estructura posible de un conjunto de intercambio de calor en representación despiezada ordenada.
La figura 6 muestra de forma esquemática la integración del dispositivo de acuerdo con la invención en un automóvil.
La figura 7 muestra otra forma de realización de la invención con una sección parcial a través de una parte superior de la instalación de refrigeración con un elemento termoeléctrico, y
La figura 8 muestra un detalle de una variante de realización de un conjunto de intercambio de calor con un elemento en forma de tubo.
La figura 1 representa una primera variante de realización de un dispositivo 1 de acuerdo con la invención para la generación de energía eléctrica a partir de los gases de escape de un motor de combustión interna 2 no representado aquí. El dispositivo 1 presenta en la zona interior una especie de canal anular, que forma el racor de entrada de gases de escape 4. Como se ilustra con flechas, allí todos los gases de escape afluyen al generador 3 con la dirección de la circulación 24 correspondiente. Al comienzo, los gases de escape inciden entonces sobre una sección del catalizador 17, que está realizada, por ejemplo, con un llamado cuerpo de panal de abejas, en el que está previsto un recubrimiento catalíticamente activo. Después del paso de esta sección de catalizador 17, los gases de escape en la sección de intercambio de calor 6, en la que circulan radialmente hacia dentro alrededor de 90º con la ayuda de una pluralidad de estructuras de guía previstas en el racor de entrada de gases de escape 4. En este caso, los gases de escape son desviados en una pluralidad de vías de circulación 9, de manera que se consigue una división de la circulación 8 en la superficie envolvente. Entonces los gases de escape circulan radialmente hacia
dentro hacia el racor de salida 5 dispuesto en el centro, que solamente está abierto en un lado (a saber, por arriba). A continuación, los gases de escape salen ahora de nuevo desde las vías de circulación individuales 9 y circulan a lo largo del eje central 25.
Alrededor del eje 25 o bien del racor de salida de gases de escape 5 están dispuestos en dirección radial 26 varios conjuntos de intercambio de calor 10. Los conjuntos de intercambio de calor 10 comprenden en el centro una instalación de refrigeración 12, a través de la cual circula una corriente de refrigerante con preferencia líquido, para realizar una diferencia de temperatura lo más grande posible entre la instalación de refrigeración 12, por una parte, y las vías de circulación 9 travesadas por la corriente de gases de escape. Se prefiere que cada conjunto de intercambio de calor presente una admisión 27 y una salida 28 separadas para el refrigerante, pero esto no es forzosamente necesario. Entre las vías de circulación 9 y la instalación de refrigeración 12 están previstos elementos termoeléctricos 11, aquí varios en serie, pero esto no es tampoco necesario. Durante la circulación a través de los canales 9 se forma una diferencia de temperatura, que tiene como consecuencia una generación de energía termoeléctrica en los elementos termoeléctricos 11, que están conectados aquí con vías de circulación 29 indicadas de forma esquemática hacia un acumulador 30.
Un concepto que se diferencia un poco para un dispositivo 1 de este tipo de acuerdo con la invención se deduce de la figura 2. Aquí la dirección de la circulación 24 se representa de manera que circula esencialmente desde arriba hacia abajo. De esta manera, todos los gases de escape circulan en primer lugar al racor de entrada de gases de escape 4 por arriba en el generador 3. Cerca de la entrada al generador 3 está prevista en el centro en el racor de entrada de gases de escape 4 una estructura de guía en forma de cono, que motiva ya a una parte de la circulación de gases de escape a circular radialmente hacia arriba. Más aguas abajo de la circulación está prevista una trampilla 20 que, para un estado de funcionamiento predeterminado del generador 3, cierra esencialmente el racor de entrada de gases de escape 4, de manera que (casi) todos los gases de escape son desviados ahora radialmente hacia fuera. En este caso, los gases de escape pasan entonces a la sección de catalizador 17, que está realizada, por ejemplo, a modo de un cuerpo de panal de abejas radial igualmente con una pluralidad de vías de circulación 9. Los canales están provistos, al menos parcialmente, con un recubrimiento, que tiene como consecuencia una reacción exoterma de los gases de escape, de manera que los gases de escape tienen una energía térmica elevada cuando abandonan la sección de catalizador 17. Los gases de escape circulan entonces en la figura 2 más hacia abajo en el canal anular y se desvían de nuevo en virtud del cierre, esta vez radialmente hacia dentro en los canales 9. Para garantizar que se ceda una medida alta de energía térmica a los conjuntos de intercambio de calor 10, el generador 3 está provisto con un aislamiento térmico 33.
Los canales 9 que conducen los gases de escape presentan en la zona de la sección de intercambio de calor 6 a ambos lados, respectivamente, un conjunto de intercambio de calor 10. Éstos están constituidos, en general, de tal forma que en el interior está prevista una instalación de refrigeración 12 y en proximidad directa con las vías de circulación 9 se encuentran los elementos termoeléctricos. Los elementos termoeléctricos 11 están conectados en este caso de forma imperdible con los conjuntos de intercambio de calor 10, en particular están fijados allí por unión del material. Después de la circulación a través de estos conjuntos de intercambio de calor 10, los gases de escape salen de nuevo por el racor de salida de gases de escape 5 y circulan (en la figura 2 hacia abajo) fuera del generador 3.
En la figura 2 se representa de nuevo en la parte superior izquierda una refrigeración adicional 22 especial. A tal fin, se mide, por ejemplo, por medio de un sensor 32 dispuesto en el racor de entrada de gases de escape 4 la composición y/o la temperatura de los gases de escape y se conduce a un control 31. Si el control 31 detecta que el funcionamiento del generador 3 no es ya posible, por ejemplo porque la temperatura es demasiado alta y, como consecuencia de ello, hay que temer un daño de los elementos termoeléctricos 11, el control 31 puede provocar también la alimentación de energía desde el acumulador 30 hacia los elementos termoeléctricos 11, de manera que éstos provocan una refrigeración a modo de un elemento Peltier y de esta manera se protegen a sí mismos. Tal refrigeración adicional 22 se puede emplear de manera especialmente rápida. A tal fin, se pueden prever, dado el caso, también otos sensores 32, especialmente en los conjuntos de intercambio de calor 10.
Además, en conexión con la trampilla 20 se indica otro detalle especial. La trampilla 20 está posicionada en la entada 21 con una conexión de la circulación 19 entre el racor de entrada de gases de escape 4 y el racor de salida de gases de escape 5 opuesto. La trampilla 20 es pivotable, como se indica con la flecha negra. Muy especialmente preferido es que la trampilla 20 sea alineada por medio de fuerza de resorte esencialmente perpendicular a la dirección de la circulación 24. Pero si ahora la circulación de gases de escape alcanza una presión determinada, se abre la conexión de la circulación 19, articulando la trampilla 20 (por sí misma). De esta manera se realiza una derivación por delante de la sección de intercambio de calor 6. De este modo, se consigue especialmente un seguro contra sobrecarga.
En la parte inferior derecha se ilustra un detalle adicional, que favorece adicionalmente la estructura sencilla del dispositivo 1. Así, por ejemplo, para la realización de la instalación de refrigeración 12 se puede recurrir también al refrigerador 34 de un retorno de gases de escape. Por lo tanto, en particular, se propone aquí un sistema combinado que está constituido por un refrigerador del conducto de retorno de gases de escape 34 de la instalación de gases
de escape 39 no representada aquí y del generador termoeléctrico 3.
La figura 3 ilustra de manera esquemática la estructura de un conjunto de intercambio de calor 10. El conjunto de intercambio de calor 10 está posicionado cerca de las vías de circulación 9 dispuestas a ambos lados, que son atravesadas por la corriente de gases de escape calientes. El conjunto de intercambio de calor 10 comprende de nuevo una instalación de refrigeración interna 12, estando previsto entre la instalación de refrigeración 12 y las vías de circulación 9, respectivamente, un elemento termoeléctrico 11. Para la conexión imperdible del elemento termoeléctrico 11 y de la instalación de refrigeración 12 está previsto aquí un recubrimiento 14, que tiene, sin embargo, una alta conductividad térmica. En la parte superior de la figura 3 se representa, además, para la explicación un diagrama que ilustra la temperatura 36 de los gases de escape obre la longitud 37 de la vía de circulación 9 o bien del elemento termoeléctrico. En cambio, la temperatura del elemento termoeléctrico 11 es claramente más reducida en virtud del refrigerante. Esto conduce al llamado efecto Seebeck, de manera que se puede tomar corriente desde el elemento termoeléctrico 11, que se alimenta a un acumulador 30. Para evitar aquí especialmente el contacto directo de los elementos termoeléctricos 11 (o bien los elementos semiconductores) con los gases de escape, está prevista una capa de protección 35, que cubre los elementos termoeléctricos 11.
Para el caso de que los componentes que forman canales 9 presenten otro comportamiento de dilatación térmica que el conjunto de intercambio de calor 10 o bien la instalación de refrigeración 12, se pueden prever compensadores 16, que lo compensan. De esta manera se impide especialmente que los canales 9 se deformen y/o se perjudique en una medida considerable el contacto de apoyo entre las vías de circulación 9 y los elementos termoeléctricos 11.
La figura 4 muestra una lámina metálica 15, que se puede utilizar especialmente para la limitación de los canales 9 para los gases de escape y/o de los canales para la instalación de refrigeración 12. Esta lámina metálica 15 presenta una estructura 38, que presenta elevaciones y recesos que alternan entre sí en la dirección periférica de la lámina metálica, de manera que se forman canales que se extienden en la dirección del radio 26. Los canales se pueden extender también en forma de espiral, de manera que aparecen elevaciones y recesos que alternan entre sí en la dirección del radio 26. Si se apilan varias de tales láminas metálicas 15 unas sobre las otras, se pueden conformar en medio los canales 9 o bien la instalación de refrigeración 12.
La figura 5 muestra de forma esquemática y en una representación despiezada ordenada una estructura posible para un conjunto de intercambio de calor 10. Éste comprende un lado superior 14, que se representa también en la parte superior de la figura 5. Allí se realiza, por ejemplo, una disposición radial de los elementos termoeléctricos 11, en particular con alineación del mismo tipo de los canales 9. A tal fin, el conjunto de intercambio de calor 10 presenta un elemento de placa central 13, en el que está configurada una instalación de refrigeración 12. A tal fin, el refrigerante afluye, rodea el elemento de placa 13 en dirección circunferencial y sale de nuevo hacia fuera. No obstante, también se pueden realizar otras direcciones de la circulación y/o divisiones de la circulación del refrigerante. Sobre el lado inferior 14 opuesto están dispuestos de nuevo los elementos termoeléctricos 11, que se representan aquí sólo con trazos, puesto que se encuentran sobre el lado inferior.
La figura 6 ilustra de forma esquemática el objeto de aplicación preferido de un dispositivo 1 de este tipo. En este caso, se muestra un automóvil 23 con un motor de combustión interna 2. Los gases de escape generados en el motor de combustión interna 2, por ejemplo un motor Otto o un motor Diesel, circulan entonces en adelante a una instalación de gases de escape 39. En este caso, el dispositivo de acuerdo con la invención 1 está conectado a continuación del motor de combustión interna 2 de una manera ventajosa directamente. Puede ser parte de la instalación de gases de escape 39 propiamente dicha, pero dado el caso puede ser también parte de un conducto de retorno de gases de escape 41, en el que se puede recurrir de manera especialmente ventajosa al refrigerador
34. Después del tratamiento a través del generador termoeléctrico 3, los gases de escape se pueden alimentar todavía a una unidad de tratamiento de gases de escape 40, antes de que sean introducidos purificados en el medio ambiente.
La figura 7 ilustra otra forma de realización de la invención con una sección a través de una variante de realización de la parte superior de la instalación de refrigeración con el elemento termoeléctrico 11. Solamente para completar hay que indicar que (la mayoría de las veces) varios elementos termoeléctricos 11 están previstos en un dispositivo de refri9geración 12, que están conectados en paralelo y/o en serie eléctricamente. Un elemento termoeléctrico 11 está dispuesto aquí de forma hermética al gas entre una capa de protección 35 y un elemento de placa 13 del dispositivo de refrigeración 12 y está conectado por unión del material con el elemento de placa 13. El elemento termoeléctrico 11 comprende varias disposiciones por parejas de diferentes paralelepípedos de semiconductores (paralelepípedos de semiconductores dotados-p 44 y paralelepípedos de semiconductores dotados-n 43), que están conectados sobre su lado superior y su lado inferior de forma alterna con puentes metálicos 45 conductores de electricidad, Los puentes 45 están colocados sobre placas cerámicas 42, de manera que se garantiza un flujo de corriente dirigido sobre los puentes 45. Si circulan ahora gases de escape calientes por delante de la capa de protección 35, se calienta este lado, mientras que el lado opuesto es refrigerado a través del refrigerante. De esta manera, ahora de acuerdo con el efecto Seebeck, se puede convertir de una manera efectiva energía térmica en
energía eléctrica.
La figura 8 ilustra todavía un detalle de una variante de realización de un conjunto de intercambio de calor, que está configurado con varios elementos 46 en forma de tubo. En este caso, están previstos varios elementos termoeléctricos 11 tanto sobre la periferia como también en dirección axial de cada elemento en forma de tubo 46 y están previstos de forma imperdible en la pared del tubo 47. Los elementos termoeléctricos 11 están rodeados hacia fuera por una capa de protección 48, que impiden especialmente un contacto de los elementos termoeléctricos 11 con los gases de escape. Para la estructura, el circuito eléctrico, la conducción de la circulación, los materiales, etc., se puede recurrir de manera correspondiente en toda su extensión a los hechos explicados con relación a otras configuraciones del conjunto de intercambio de calor.
Lista de signos de referencia
1 Dispositivo 2 Motor de combustión interna 3 Generador 4 Racor de entrada de gases de escape 5 Racor de salida de gases de escape 6 Sección de intercambio de calor 7 Desviación de la circulación 8 División de la circulación 9 Vía de la circulación 10 Conjunto de intercambio de calor 11 Elemento termoeléctrico 12 Instalación de refrigeración 13 Elemento de placa 14 Lado 15 Lámina metálica 16 Compensador 17 Sección de catalizador 18 Estructura de guía 19 Conexión de la circulación 20 Trampilla 21 Entrada 22 Refrigeración adicional 23 Automóvil 24 Dirección de la circulación 25 Eje 26 Radio 27 Admisión 28 Salida 29 Vía de la circulación 30 Acumulador 31 Control 32 Sensor 33 Aislamiento 34 Refrigerador para el retorno de gases de escape 35 Capa de protección 36 Temperatura 37 Longitud 38 Estructura 39 Instalación de escape de gases 40 Unidad de tratamiento de gases de escape 41 Retorno de gases de escape 42 Placa cerámica 43 Paralelogramo de semiconductores dotado-n 43 44 Paralelogramo de semiconductores dotado-p 45 Puente 46 Elemento en forma de tubo 47 Pared tubular 48 Capa de protección

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Dispositivo (1) para la generación de energía eléctrica a partir de gases de escape de un motor de combustión interna (2) que comprende un generador (3) con un racor de entrada de gases de escape (4) y un racor de salida de gases de escape (5) así como al menos una sección de intercambio de calor (6) en medio, presentando la sección de intercambio de calor (6) al menos un conjunto de intercambio de calor (10), que está realizado con al menos un elemento termoeléctrico (11) y con una instalación de refrigeración (12), de manera que el al menos un elemento termoeléctrico (11) está conectado de manera imperdible con la instalación de refrigeración (12), y en el que la al menos una sección de intercambio de calor (6) está realizada con una pluralidad de vías de circulación (9) transversalmente al racor de entrada de gases de escape (4), que están asociadas a varios conjuntos de intercambio de calor (10), en el que al menos una parte de los conjuntos de intercambio de calor (10) está realizada con al menos un elemento termoeléctrico (11) y con una instalación de refrigeración (12) y en el que las vías de circulación (9) y los elementos termoeléctricos (11) están dispuestos radialmente.
  2. 2.-Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que entre el racor de entrada de gases de escape (4) y la al menos una sección de intercambio de calor (6) está prevista al menos una desviación de la circulación (7) y/o al menos una división de la circulación (8).
  3. 3.-Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el racor de entrada de gases de escape (4) y el racor de salida de gases de escape (5) están colocados opuestos y los conjuntos de intercambio de calor (10) están dispuestos radialmente a ellos.
  4. 4.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que los conjuntos de intercambio de calor (10) y la instalación de refrigeración (12) están formadas con elementos de placas (13) y/o con elementos (46) de forma tubular, sobre los que está posicionado al menos un elemento termoeléctrico (11).
  5. 5.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que un elemento de placas (13) está realizado con una instalación de refrigeración interna (12) y con elementos termoeléctricos (11) en ambos lados (14) hacia las vías de circulación (9) adyacentes.
  6. 6.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en el que el elemento de placas (13) está formado con una lámina metálica (15), que presenta al menos un elemento termoeléctrico (15), que está cubierto por una capa de protección (35).
  7. 7.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que en la sección de intercambio de calor (6) están previstos compensadores (16) para movimientos relativos de los conjuntos de intercambio de calor (10).
  8. 8.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el generador (3) está realizado con una sección de catalizador (17), que está colocada, al menos parcialmente, delante de la sección de intercambio de calor (6).
  9. 9.-Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la desviación de la circulación (7) es una estructura de guía (18) posicionada en el racor de entrada de gases de escape (4).
  10. 10.- Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos está prevista al menos una conexión de la circulación (19) regulable desde el racor de entrada de gases de escape (4) hacia el racor de salida de gases de escape (5), de manera que el gas de escape puede circular al menos por delante de una parte de la sección de intercambio de calor (6).
  11. 11.- Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la al menos una conexión de la circulación regulable (19) es una trampilla (20) pretensada por resorte y pivotable en la entrada (21) de la conexión de la circulación (19).
  12. 12.-Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que está prevista una refrigeración adicional (22) ara al menos una parte de la sección de intercambio de calor (6).
  13. 13.- Automóvil (23) que presenta un dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
ES09745744T 2008-05-16 2009-05-13 Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de calor de gases de escape Active ES2379983T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008023937A DE102008023937A1 (de) 2008-05-16 2008-05-16 Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Abgaswärme
DE102008023937 2008-05-16
PCT/EP2009/055744 WO2009138412A1 (de) 2008-05-16 2009-05-13 Vorrichtung zur erzeugung elektrischer energie aus abgaswärme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2379983T3 true ES2379983T3 (es) 2012-05-07

Family

ID=40935665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09745744T Active ES2379983T3 (es) 2008-05-16 2009-05-13 Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de calor de gases de escape

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8881513B2 (es)
EP (1) EP2288796B1 (es)
JP (1) JP5559153B2 (es)
KR (1) KR101285061B1 (es)
CN (1) CN102066708B (es)
AT (1) ATE539243T1 (es)
DE (1) DE102008023937A1 (es)
ES (1) ES2379983T3 (es)
PL (1) PL2288796T3 (es)
RU (1) RU2519529C2 (es)
WO (1) WO2009138412A1 (es)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063487A1 (de) * 2008-12-17 2010-06-24 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem Abgas
DE102009058948A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-22 J. Eberspächer GmbH & Co. KG, 73730 Abgasanlage mit thermoelektrischem Generator
DE102011013129A1 (de) * 2010-03-04 2011-12-15 Mann + Hummel Gmbh Verlustwärmetauscher im Abgasstrang
DE102010012629A1 (de) * 2010-03-24 2011-09-29 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung umfassend einen Katalysatorträgerkörper und einen thermoelektrischen Generator angeordnet in einem Gehäuse
DE102010014089A1 (de) 2010-04-06 2011-10-06 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Anordnung eines thermoelektrischen Generators in einer Abgasanlage
DE102010022225A1 (de) * 2010-04-28 2011-12-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Wärmeübertragungsanordnung, Wärmeübertrager und Herstellungsverfahren
US8309044B2 (en) * 2010-06-21 2012-11-13 Corning Incorporated Exhaust gas treatment system including a thermoelectric generator
DE102010041652A1 (de) * 2010-09-29 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Thermoelektrischer Generator
US9476617B2 (en) 2010-10-04 2016-10-25 Basf Se Thermoelectric modules for an exhaust system
KR20130108381A (ko) * 2010-10-04 2013-10-02 바스프 에스이 배기 시스템을 위한 열전 모듈
DE102010054640A1 (de) * 2010-12-15 2012-06-21 Benteler Automobiltechnik Gmbh Wärmetauscher
DE102011004606A1 (de) * 2011-02-23 2012-08-23 Mahle International Gmbh Abgaskühler
DE102011013622A1 (de) * 2011-03-11 2012-09-13 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Thermoelektrische Generatoreinheit
JP6181560B2 (ja) * 2011-03-18 2017-08-16 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 集積された熱電発電機を備える排気トレイン
DE102011016886A1 (de) * 2011-04-13 2012-10-18 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung mit einem Wärmetauscher für einen thermoelektrischen Generator eines Kraftfahrzeugs
DE102011016808A1 (de) 2011-04-13 2012-10-18 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung mit einem Wärmetauscher für einen thermoelektrischen Generator eines Kraftfahrzeugs
FR2976124B1 (fr) * 2011-06-01 2015-10-23 Michel Simonin Module et dispositif thermo electriques, notamment destines a generer un courant electrique dans un vehicule automobile
DE102011108872B4 (de) * 2011-07-28 2016-02-11 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Thermoelektrischer generator mit integriertem bypass
DE102011113307A1 (de) * 2011-09-14 2013-03-14 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrischer Generator mit kompaktem Aufbau
DE102011118375A1 (de) * 2011-11-11 2013-05-16 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie
KR101340846B1 (ko) 2011-12-12 2013-12-12 현대자동차주식회사 차량용 열전 발전기
KR101340848B1 (ko) 2011-12-15 2013-12-12 현대자동차주식회사 차량용 열전 발전기
KR101401065B1 (ko) 2011-12-15 2014-05-30 현대자동차주식회사 차량용 열전 발전기
KR101265145B1 (ko) 2011-12-23 2013-05-24 현대자동차주식회사 차량용 열전 발전기
GB2500041B (en) 2012-03-08 2019-03-13 Ford Global Tech Llc Thermoelectric device for oil temperature control
DE102012206085B4 (de) * 2012-04-13 2013-11-21 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Wärmetauscher
DE102012210565A1 (de) * 2012-06-22 2013-12-24 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Wärmetauscher
CN102769414A (zh) * 2012-08-10 2012-11-07 江西纳米克热电电子股份有限公司 一种圆形汽车尾气半导体热电发电机
DE102012219968A1 (de) * 2012-10-31 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasanlage mit thermoelektrischem Generator
KR101421956B1 (ko) * 2012-12-31 2014-07-22 현대자동차주식회사 자동차용 적층형 열전발전장치
US20140262178A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Hussmann Corporation Thermoelectric power generation condenser
JP5715739B2 (ja) * 2013-03-12 2015-05-13 パナソニック株式会社 熱発電システム
US20140265997A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 GM Global Technology Operations LLC Underhood heat absorber
FR3013433B1 (fr) * 2013-11-18 2019-05-17 Valeo Systemes Thermiques Dispositif hybride comprenant un module thermo electrique, notamment destine a generer un courant electrique dans un vehicule automobile, et un echangeur de chaleur de chaleur
JP6020434B2 (ja) * 2013-12-10 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 熱電発電装置
CN103696837A (zh) * 2013-12-23 2014-04-02 天津大学 内燃机排气余热回收利用***
JP6173932B2 (ja) * 2014-01-23 2017-08-02 フタバ産業株式会社 熱電発電装置
CN104033220A (zh) * 2014-05-27 2014-09-10 东莞市石碣宇商电子厂 一种汽车尾气的改善方法
JP6256224B2 (ja) * 2014-06-20 2018-01-10 株式会社豊田自動織機 化学蓄熱装置
RU2601075C1 (ru) * 2015-07-01 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) Глушитель-очиститель-электрогенератор для отработавших газов
CN105089849B (zh) * 2015-07-21 2017-03-01 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 排气余热温差热电***
US9551257B1 (en) 2015-07-27 2017-01-24 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Arrangement of catalyzed TEG systems
JP6761424B2 (ja) * 2015-10-23 2020-09-23 日本碍子株式会社 排熱回収器
EP3165735B1 (en) 2015-11-06 2018-05-23 C.R.F. Società Consortile per Azioni A unit for conversion of thermal energy
US9739190B2 (en) * 2015-11-12 2017-08-22 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to control reductant injection into an exhaust gas feedstream
US9879621B2 (en) 2015-12-08 2018-01-30 Ford Global Technologies, Llc Fuel vapor flow based on road conditions
CN105471091B (zh) * 2015-12-10 2018-05-08 成都德善能科技有限公司 一种热能转换汽车尾气处理***
JP6217765B2 (ja) * 2016-01-25 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 車両の発電装置
WO2017149048A2 (fr) * 2016-03-01 2017-09-08 Valeo Systemes Thermiques Dispositif thermoelectrique et generateur thermoelectrique comprenant un tel dispositif
US11289636B2 (en) 2016-04-06 2022-03-29 Jaguar Land Rover Limited Energy recovery unit for vehicle use
GB2549123B (en) * 2016-04-06 2019-10-09 Jaguar Land Rover Ltd Energy recovery unit for vehicle use
FR3050574B1 (fr) * 2016-04-22 2018-06-01 Valeo Systemes Thermiques Dispositif thermoelectrique et generateur thermoelectrique comprenant un tel dispositif
WO2017182627A2 (fr) * 2016-04-22 2017-10-26 Valeo Systemes Thermiques Dispositif thermoélectrique et générateur thermoélectrique comprenant un tel dispositif
FR3050575B1 (fr) * 2016-04-22 2018-06-01 Valeo Systemes Thermiques Dispositif thermoelectrique et generateur thermoelectrique comprenant un tel dispositif
DE102016217894A1 (de) 2016-09-19 2018-03-22 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Generator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
CN107395066B (zh) * 2017-07-12 2018-12-14 东南大学 一种用于高海拔地区的便携式制水与蓄电集成装置
GB201718253D0 (en) * 2017-11-03 2017-12-20 Univ Oxford Innovation Ltd Energy recovery system, vehicle, and method of recovering energy
KR102016525B1 (ko) 2017-11-30 2019-08-30 삼성중공업 주식회사 용융염 발전 장치
GB2570507B (en) * 2018-01-30 2020-05-06 Jaguar Land Rover Ltd Fluid flow network for a vehicle
RU188354U1 (ru) * 2018-11-30 2019-04-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет", ФГБОУ ВО "АГТУ" Термоэлектрический генератор
RU191662U1 (ru) * 2019-06-13 2019-08-15 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Жидкостной теплообменник термоэлектрического модуля для нагрева воздуха в помещениях сельскохозяйственного назначения
KR102096290B1 (ko) 2019-11-13 2020-04-02 (주)효천 신재생 에너지를 이용한 발전시스템의 열회수 장치
KR20220070856A (ko) * 2020-11-23 2022-05-31 주식회사 리빙케어 고효율 열전발전모듈
CN114151169B (zh) * 2021-11-22 2024-01-23 叶立 一种除烟消波阻燃装置及具有其的地下防护工程
DE102022123350A1 (de) 2022-09-13 2024-03-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Heizsystem mit einem Brenner und einem Rekuperator

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448150Y2 (es) * 1985-06-07 1992-11-12
SU1343056A1 (ru) * 1986-03-14 1987-10-07 Одесский Филиал Научно-Производственного Объединения По Тракторостроению Система выпуска двигател внутреннего сгорани
RU2081337C1 (ru) * 1992-09-28 1997-06-10 Сергей Петрович Фурсов Система выпуска двигателя внутреннего сгорания
JPH10234194A (ja) * 1997-02-20 1998-09-02 Calsonic Corp 排熱発電装置
JP3637365B2 (ja) * 1997-07-22 2005-04-13 日産自動車株式会社 排熱発電装置
JP2004208476A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Toyota Motor Corp 排熱発電装置
CN100374693C (zh) * 2002-12-26 2008-03-12 丰田自动车株式会社 废热发电装置
JP4165405B2 (ja) * 2003-10-06 2008-10-15 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化装置
JP4130912B2 (ja) * 2003-12-24 2008-08-13 愛三工業株式会社 内燃機関の排気圧上昇装置
JP4423989B2 (ja) * 2004-02-05 2010-03-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の熱電発電装置
US7523607B2 (en) * 2005-02-14 2009-04-28 John Timothy Sullivan System and method for reducing vehicle emissions and/or generating hydrogen
US7610993B2 (en) * 2005-08-26 2009-11-03 John Timothy Sullivan Flow-through mufflers with optional thermo-electric, sound cancellation, and tuning capabilities
WO2007026432A1 (ja) * 2005-08-31 2007-03-08 Hitachi, Ltd. Ｅｇｒガス発電装置
DE102006057662A1 (de) * 2006-12-07 2008-06-12 Bayerische Motoren Werke Ag Fahrzeug mit einem thermoelektrischen Generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP5559153B2 (ja) 2014-07-23
EP2288796A1 (de) 2011-03-02
KR101285061B1 (ko) 2013-07-10
ATE539243T1 (de) 2012-01-15
KR20110010782A (ko) 2011-02-07
RU2010151473A (ru) 2012-08-10
JP2011524481A (ja) 2011-09-01
DE102008023937A1 (de) 2009-11-19
RU2519529C2 (ru) 2014-06-10
US8881513B2 (en) 2014-11-11
EP2288796B1 (de) 2011-12-28
PL2288796T3 (pl) 2012-06-29
CN102066708A (zh) 2011-05-18
US20110120106A1 (en) 2011-05-26
WO2009138412A1 (de) 2009-11-19
CN102066708B (zh) 2013-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2379983T3 (es) Dispositivo para la generación de energía eléctrica a partir de calor de gases de escape
ES2387244T3 (es) Combinación de intercambiador de calor y catalizador como componente de un sistema de escape de gases
ES2467970T3 (es) Módulo para un generador termoeléctrico y un generador termoeléctrico
ES2439766T3 (es) Dispositivo termoeléctrico
US8713924B2 (en) Device and method for producing electrical energy from exhaust gas and motor vehicle
KR101494124B1 (ko) 자동차의 열전기 발생기용 열교환기를 구비한 장치
JP4085998B2 (ja) 排熱回収装置
RU2569128C2 (ru) Устройство с теплообменником для термоэлектрического генератора автомобиля
US20110016858A1 (en) Latent Heat Storage Device
ES2387212T3 (es) Flujo de aire mejorado de la campana de flujo de un apilamiento de celdas de combustible utilizando un dispositivo de distribución de aire
JP6034147B2 (ja) 排熱回収装置
JP4196737B2 (ja) 排気システム
US10193049B2 (en) Thermoelectric generator unit
KR20120042997A (ko) 관다발들을 포함하는 열전기 장치
US11605847B2 (en) Thermal exchange plate assembly for vehicle battery
JP5737139B2 (ja) 熱電発電装置
JP5939138B2 (ja) 熱電発電装置
US20150333245A1 (en) Thermoelectric generator
JP2014105605A (ja) 熱電発電装置
KR20130107389A (ko) 차량용 열전발전장치
JP2013110218A (ja) 熱電発電装置
JP2015102041A (ja) 熱電発電装置
JP2013150420A (ja) 熱電発電装置
JP6001423B2 (ja) サーモアクチュエータ
JP2013150419A (ja) 熱電発電装置