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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator
und spezieller einen thermoelektrischen Generator zum Umsetzen von
thermischer Energie des Abgases einer Brennkraftmaschine in elektrische
Energie.
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Die
Erzeugung von elektrischer Energie, wobei ein thermoelektrisches
Generierungselement verwendet wird, welches thermische Energie in
elektrische Energie umwandelt, ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Das thermoelektrische Generatorelement macht Gebrauch von einem
Seeback-Effekt, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Enden
(einem Hochtemperaturabschnitt und einem Niedrigtemperaturabschnitt)
eines Metalls oder eines Halbleiterteiles eine Potenzialdifferenz
zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedrigtemperaturabschnitt
des Metalls oder des Halbleiterteiles erzeugt. Eine größere Temperaturdifferenz
erhöht
die elektrische Energie, die durch das thermoelektrische Generatorelement
erzeugt wird.
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1 zeigt ein Beispiel einer
Konstruktion eines thermoelektrischen Generatorelements. Wie in 1 gezeigt ist, enthält das thermoelektrische
Generatorelement n-leitende
und p-leitende Halbleiter. Jeder n-leitende Halbleiter besitzt einen
Hochtemperaturabschnitt, der als ein positiver Pol funktioniert, und
einen Niedrigtemperaturabschnitt, der als ein negativer Pol funktioniert.
Um eine große
Menge an elektrischer Energie zu erzeugen, sind die n-leitenden
und die p-leitenden Halbleiter abwechselnd in Reihe geschaltet,
um einen Elektrodenmodul zu bilden.
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Die
offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-297632
beschreibt ein Beispiel einer Anwendung solch eines thermoelektrischen
Generatorelements. Spezifischer ausgedrückt, ist eine Katalysatorvorrichtung
(eine Vorrichtung, die einen Träger
enthält,
welcher einen Katalysator zum Reinigen des Abgases trägt) in einem
Abgaskanal für
eine Brennkraftmaschine angeordnet. Der thermoelektrische Generator
ist stromaufwärts
von der Katalysatorvorrichtung angeordnet, um die thermische Energie
des Abgases in elektrische Energie umzuwandeln. Jedoch absorbiert
der thermoelektrische Generator Wärme aus dem Abgas. Dies stellt
einen Nachteil dar, da sich die Katalysatorvorrichtung erwärmen muss,
wobei die inaktive Periode des Katalysators verlängert wird. Um dieses Problem
zu beseitigen, funktioniert der thermoelektrische Generator als
eine Heizvorrichtung, die das Abgas aufheizt, und zwar mit Hilfe
von elektrischer Energie, wenn der Katalysator inaktiv ist, wie
dies in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-297632
offenbart ist.
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Wenn
jedoch der thermoelektrische Generator als eine Heizvorrichtung
arbeitet, wird die thermische Energie des Abgases nicht in elektrische
Energie umgewandelt. Dies reduziert den Betrag der erzeugten Energie.
Um mit diesem Problem fertig zu werden, wurde ein weiterer thermoelektrischer
Generator stromabwärts
von der Katalysatorvorrichtung angeordnet, wie in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2000-297632 beschrieben ist. Der weitere thermoelektrische Generator
wird konstant dazu verwendet, um Energie bzw. Strom zu erzeugen.
Jedoch vergrößert solch
eine Konstruktion das gesamte Abgasgerät.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen thermoelektrischen Generator,
bei dem die Größe eines Abgasgerätes für eine Brennkraftmaschine
reduziert werden kann und wobei sichergestellt wird, dass die Energieerzeugungsmenge
oder Stromerzeugungsmenge eines thermoelektrischen Generatorelements und
die Reinigungswirkung einer Katalysatorvorrichtung sichergestellt
werden.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf einen thermoelektrischen
Generator für die
Verwendung bei einer Brennkraftmaschine, der an einen Abgaskanal
angeschlossen ist. Der Generator enthält eine Katalysatorvorrichtung,
die in dem Abgaskanal angeordnet ist, um das Abgas zu reinigen.
Das thermoelektrische Generatorelement, welches an der Katalysatorvorrichtung
angeordnet ist, wandelt thermische Energie des Abgases, welches durch
den Abgaskanal strömt,
in elektrische Energie um. Das thermoelektrische Generatorelement
ist wenigstens an einem stromabwärtigen
Abschnitt der Katalysatorvorrichtung in Bezug auf die Strömung des
Abgases angeordnet.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf einen
thermoelektrischen Generator für
die Verwendung mit einer Brennkraftmaschine, der an einen Abgaskanal
angeschlossen ist. Der Generator besitzt eine Katalysatorvorrichtung,
die in dem Abgaskanal angeordnet ist, und enthält einen ersten Abschnitt,
in welchem die Temperatur relativ hoch ist, wenn Abgas durch die
Katalysatorvorrichtung strömt,
und enthält
einen zweiten Abschnitt, in welchem die Temperatur relativ niedrig
ist, wenn das Abgas durch die Katalysatorvorrichtung strömt. Das thermoelektrische
Generatorelement, welches an der Katalysatorvorrichtung angeordnet
ist, dient der Umwandlung von thermischer Energie des Abgases, welches
durch den Abgaskanal hindurch strömt, in elektrische Energie.
Das thermoelektrische Generatorelement ist an dem ersten Abschnitt
angeordnet.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
die anhand eines Beispiels die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung kann zusammen mit den Zielen und Vorteilen derselben am
besten anhand der folgenden Beschreibung momentan bevorzugter Ausführungsformen
unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm, welches die Konstruktion eines thermoelektrischen
Generatorelements zeigt;
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2 ein
schematisches Diagramm, welches ein Abgassystem eines Fahrzeugs
veranschaulicht, in welchem ein thermoelektrischer Generator inkorporiert
ist, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Teil-Querschnittsdarstellung, welche den thermoelektrischen Generator
von 2 veranschaulicht;
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4 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 ein
Diagramm, welches die Temperaturverteilung in einem Katalysatorträger und
einem Kühlmittel
zeigt; und
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6 eine
Teil-Querschnittsdarstellung, die einen thermoelektrischen Generator
gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche
Elemente durchgehend verwendet.
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Der
thermoelektrische Generator 20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Hinweis auf die 2 bis 5 erläutert.
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2 zeigt
schematisch ein Abgassystem 12 eines Fahrzeugs 1,
in welchem der thermoelektrische Generator 20 eingebaut
ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, enthält das Abgassystem 12 einen
Abgaskanal 17. Von der stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die
Strömung
des Abgases enthält
der Abgaskanal 17 einen Abgasverteiler 13, einen
thermoelektrischen Generator 20, eine zweite Katalysatorvorrichtung 14 und
einen Schalldämpfer 16.
In dem Abgassystem 12 strömt das Abgas, welches von einer
Brennkraftmaschine 11 ausgestoßen wird, durch den Abgasverteiler 13,
den thermoelektrischen Generator 20, den Schalldämpfer 16,
um dann in die Atmosphäre
ausgetragen zu werden.
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Der
thermoelektrische Generator 20 wird nun unter Hinweis auf
die 3 bis 5 erläutert.
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3 zeigt
eine Teil-Querschnittsansicht, welche den thermoelektrischen Generator 20 wiedergibt.
Wie in 3 dargestellt ist, enthält der thermoelektrische Generator 20 eine
erste Katalysatorvorrichtung 30 und einen thermoelektrischen
Generatorstapel 40.
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Die
erste Katalysatorvorrichtung 30 enthält einen zylinderförmigen Katalysatorträger 31 und
ein Gehäuse 32,
welches den Katalysatorträger 31 aufnimmt.
Der Katalysatorträger 31 trägt einen
Katalysator. Wenn der Katalysator eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur
erreicht, reinigt der Katalysator die Abgaskomponenten, wie beispielsweise
Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx).
Im Vergleich mit der zweiten Katalysatorvorrichtung 14 trägt die erste
Katalysatorvorrichtung 30 einen größeren Katalysator und besitzt
auch eine höhere
Abgasreinigungskapazität.
Das Gehäuse 32 ist aus
einem Material mit einer relativ hohen thermischen Leitfähigkeit
hergestellt und besitzt auch eine relativ hohe Antikorrosionseigenschaft
(z. B. rostfreier Stahl). Das Gehäuse 32 besitzt offene
Enden. Ein stromaufwärtiger
Flansch 33 ist mit dem Abgasverteiler 13 verbunden
und ist an einem Ende des Gehäuses 32 angeordnet.
Ein stromabwärtiger
Flansch 34 ist mit dem Abgaskanal 17 verbunden
und ist an dem anderen Ende des Gehäuses 32 angeordnet.
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Der
thermoelektrische Generatorstapel 40 enthält eine
Vielzahl an thermoelektrischen Generatorelementen 41 und
einen Kühlmechanismus 42. Jedes
thermoelektrische Generatorelement 41 hat die gleiche Struktur
wie das thermoelektrische Generatorelement, welches in 1 gezeigt
ist. Jedes thermoelektrische Generatorelement 41 besitzt
eine Elektrode, die an jeder von zwei sich gegenüber liegenden Flächen angeordnet
ist. Eine Isolationsschicht 41a, welche eine hohe thermische
Leitfähigkeit
hat, ist auf jeder der zwei Elektroden aufgebracht. Die thermoelektrischen
Generatorelemente 41 sind auf der peripheren Fläche der
ersten Katalysatorvorrichtung 30 entlang der axialen Richtung
der ersten Katalysatorvorrichtung 30 angeordnet oder in der
Strömungsrichtung
des Abgases. Die Oberfläche von
jedem thermoelektrischen Generatorelement 41, die der ersten
Katalysatorvorrichtung 30 gegenüber liegt (im Folgenden als
Oberfläche
H bezeichnet), besteht aus einer Hochtemperaturfläche.
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Der
Kühlmechanismus 42 ist
an der Fläche von
jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 angeordnet,
die der Fläche
H gegenüber
liegt. Es wird Kühlmittel,
welches aus einem Kühlmedium
besteht, in den Kühlmechanismus 42 eingesogen.
Von der stromaufwärtigen
Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung
des Kühlmittels
enthält
der Kühlmechanismus 42 ein
Einlassrohr 43, einen ersten Sammelabschnitt 44,
Verteilerrohre 45, Kühlabschnitte 46,
einen zweiten Sammelabschnitt 47 und ein Austragrohr 48.
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Der
erste Sammelabschnitt 44 und der zweite Sammelabschnitt 47 bestehen
aus ringförmigen Rohren,
die außerhalb
der peripheren Fläche
des Gehäuses 32 angeordnet
sind. Der zweite Sammelabschnitt 47 ist stromaufwärts von
dem ersten Sammelabschnitt 44 in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung
angeordnet. Die Verteilerrohre 45, die sich in der axialen
Richtung der ersten Katalysatorvorrichtung 30 erstrecken,
verbinden den ersten Sammelabschnitt 44 mit dem zweiten
Sammelabschnitt 47.
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Jedes
Verteilerrohr 45 enthält
Kühlabschnitte 46,
welche die zugeordneten thermoelektrischen Generatorelemente 41 kühlen. Die
Oberfläche
von jedem thermoelektrischen Generatorelement 41, welche
den zugeordneten Kühlabschnitt 46 kontaktiert (im Folgenden
als Oberfläche
C bezeichnet), ist eine Niedrigtemperaturfläche. Es wird Kühlmittel
in jedem Kühlabschnitt 46 über das
zugeordnete Verteilerrohr 45 angesaugt.
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Das
Einlassrohr 43 ist mit dem ersten Sammelabschnitt 44 verbunden.
Es wird Kühlmittel
in den ersten Sammelabschnitt 44 über das Einlassrohr 43 angesaugt.
Das Austragrohr 48 ist mit dem zweiten Sammelabschnitt 47 verbunden.
Kühlmittel
wird in ein Kühlsystem
von dem zweiten Sammelabschnitt 47 über das Austragrohr 48 ausgetragen.
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Die
thermoelektrischen Generatorelemente 41 oder der thermoelektrische
Generatorstapel 40 sind an der peripheren Fläche der
ersten Katalysatorvorrichtung 30 auf der stromabwärtigen Seite
in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung
angeordnet.
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4 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Katalysatorträger 31 in
das Gehäuse 32 eingesetzt.
Das Gehäuse 32 ist
in eine oktagonale Hülse 35 eingesetzt.
Die Hülse 35 besteht
aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit,
wie beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer. Die Hülse 35 besitzt
eine Umfangsfläche
mit acht flachen Ebenen, die sich in der longitudinalen Richtung
des Gehäuses 32 erstrecken.
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Die
thermoelektrischen Generatorelemente 41 sind in Berührung mit
der peripheren Fläche
der Hülse 35 angeordnet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind zwei thermoelektrische Generatorelemente 41 auf jeder
der acht flachen Ebenen der Hülse 35 angeordnet.
Es sind somit insgesamt 16(8 × 2) thermoelektrische
Generatorelemente 41 auf der peripheren Oberfläche der
Hülse 35 angeordnet.
Ferner sind die thermoelektrischen Generatorelemente 41 in gleichen
Winkelintervallen (45°)
angeordnet.
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In
jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 steht die
Oberfläche
C in Kontakt mit dem zugeordneten Kühlabschnitt 46. Ferner
sind gemäß der Darstellung
in 4 eine Vielzahl von Wärmeabstrahlflossen oder Rippen 49 in
jedem Kühlabschnitt 46 ausgebildet.
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Eine
Belleville-Feder 50 und eine Dichtungsscheibe 51 sind
auf der Oberfläche
von jedem Kühlabschnitt 46 gegenüber der
Oberfläche
angeordnet, welche das zugeordnete thermoelektrische Generatorelement 41 kontaktiert.
Ein Band 52 fixiert jeden Kühlabschnitt 46 mit
dem zugeordneten thermoelektrischen Generatorelement 41 mit
Hilfe der entsprechenden Belleville-Feder 50 und Unterlegscheibe 51.
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Wenn
das Abgas von der Brennkraftmaschine 11 in die erste Katalysatorvorrichtung 30 strömt, erhitzt
das Abgas die erste Katalysatorvorrichtung 30, das heißt, es wird
die Aktivierung des Katalysators erhöht, der durch den Katalysatorträger 31 getragen
wird. Wenn die Temperatur des Katalysators eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur
erreicht hat, reinigt der Katalysator das Abgas. Dann strömt das gereinigte
Abgas in den Abgaskanal 17.
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Die
Temperatur des Abgases hebt die Temperatur der ersten Katalysatorvorrichtung 30 an.
Es wird daher in jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 die
Temperatur der Oberfläche
H, welche die periphere Fläche
der ersten Katalysatorvorrichtung 30 kontaktiert, hoch.
Umgekehrt kühlt
in jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 das Kühlmittel
die Oberfläche
C, die den zugeordneten Kühlabschnitt 46 kontaktiert.
Daher wird die Temperatur der Oberfläche C niedrig. Eine Erhöhung der
Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche H und der Oberfläche C von
jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 erzeugt auf
diese Weise Potenzialdifferenz in dem thermoelektrischen Generatorelement 41 und
generiert elektrischen Strom.
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Die
Aktivierung des Katalysators generiert eine chemische Reaktionswärme. Demzufolge
empfängt
die erste Katalysatorvorrichtung 30 die Wärme des
Abgases und die chemische Reaktionswärme. Dies erhöht dann
weiter die Temperatur der ersten Katalysatorvorrichtung 30.
Als ein Ergebnis wird die Temperatur der Hochtemperaturoberfläche H in
jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 weiter angehoben.
Das heißt,
die Anordnung der thermoelektrischen Generatorelemente 41 an
der ersten Kata lysatorvorrichtung 30 erhöht weiter
die Temperaturdifferenz zwischen der Hochtemperaturoberfläche H und
der Niedrigtemperaturoberfläche
C des thermoelektrischen Generatorelements 41, wodurch
der Betrag der erzeugten elektrischen Energie vergrößert wird.
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Die
thermoelektrischen Generatorelemente 41 oder der thermoelektrische
Generatorstapel 40 sind an der peripheren Oberfläche der
ersten Katalysatorvorrichtung 30 auf der stromabwärtigen Seite
in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung
angeordnet. Daher behindert an den Abschnitten entsprechend der
stromaufwärtigen
Seite des Abgases in der ersten Katalysatorvorrichtung 30 die
erste Katalysatorvorrichtung 30 nicht das Erwärmen oder
Aufheizen der ersten Katalysatorvorrichtung 30. Demzufolge wird
die stromaufwärtige
Seite der ersten Katalysatorvorrichtung 30 in Bezug auf
die Abgasströmung
in ausreichender Weise erhitzt. Dies sichert eine ausreichende Erhitzung
der ersten Katalysatorvorrichtung 30.
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Auf
diese Weise beeinflussen die thermoelektrischen Generatorelemente 41 nicht
die Temperaturerhöhung
der ersten Katalysatorvorrichtung 30 in einer unerwünschten
Weise. Bei der thermoelektrischen Generatorvorrichtung nach dem
Stand der Technik, wie sie oben beschrieben wurde, kann das thermoelektrische
Generatorelement als eine Heizvorrichtung verwendet werden. Jedoch
werden bei der bevorzugten Ausführungsform
die thermoelektrischen Generatorelemente 41 konstant dazu
verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen. Dies stellt sicher,
dass die thermoelektrischen Generatorelemente 41 einen
ausreichenden Betrag an elektrischer Energie erzeugen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist das thermoelektrische Generatorelement 41 (der thermoelektrische
Generatorstapel 40) an der peripheren Oberfläche der
ersten Katalysatorvorrichtung 30 angeordnet. Es sind somit
die erste Katalysatorvorrichtung 30 und die thermoelektrischen
Generatorelemente 41 zusammenhängend bzw. integral ausgebildet.
Dies reduziert die Größe des gesamten Abgasgerätes für eine Brennkraftmaschine
im Vergleich zu einer Situation, wenn eine Katalysatorvorrichtung
und ein thermoelektrischer Generator getrennt in einem Abgaskanal
angeordnet sind.
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Der
Kühlmechanismus 42 ist
auf der Oberfläche
C von jedem der thermoelektrischen Generatorelement 41 angeordnet.
Dies erhöht
die Temperaturdifferenz zwischen der Hochtemperaturoberfläche H und
der Niedrigtemperaturoberfläche
C des thermoelektrischen Generatorelements 41 und erhöht weiter die
Menge an elektrischer Energie, die durch das thermoelektrische Generatorelement 41 erzeugt wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird auch chemische Reaktionswärme erzeugt,
wenn der Katalysator aktiviert ist. In solch einem Zustand ist die
Temperaturverteilung der ersten Katalysatorvorrichtung 30 (des
Katalysatorträgers 31)
nicht einheitlich. Wie in 5 gezeigt
ist, liegt die Temperatur der ersten Katalysatorvorrichtung 30 zur
stromabwärtigen
Seite in Bezug auf die Strömung
des Abgases höher.
Das Kühlmittel
absorbiert Wärme
von der ersten Katalysatorvorrichtung 30, wenn es durch
den Kühlmechanismus 42 hindurch
strömt.
Daher ist die Temperatur des Kühlmittels
zur stromabwärtigen
Seite in Bezug auf die Kühlmittelströmung höher. Daher
ist auch die Temperaturdifferenz zwischen der Hochtemperaturoberfläche H und
der Niedrigtemperaturoberfläche
C des thermoelektrischen Generatorelements 41 größer, wenn
das Kühlmittel
und die Abgasströmung
in entgegengesetzten Richtungen verlaufen und mehr elektrische Energie
erzeugen, in Einklang mit der bevorzugten Ausführungsform, und zwar im Vergleich mit
dem Kühlmittel
des Kühlmechanismus 42,
welches in der gleichen Richtung wie das Abgas strömt.
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Der
thermoelektrische Generator 20 der bevorzugten Ausführungsform
besitzt die folgenden Vorteile:
- (1) Der thermoelektrische
Generator 20 enthält eine
erste Katalysatorvorrichtung 30 und thermoelektrische Generatorelemente 41,
die integral miteinander angeordnet sind. Demzufolge wird die Größe des gesamten
Abgasgerätes
für die Brennkraftmaschine 11 reduziert,
und zwar im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Katalysatorvorrichtung
und der thermoelektrische Generator in dem Abgaskanal 17 getrennt
angeordnet sind.
- (2) Es wird chemische Reaktionswärme erzeugt, wenn der Katalysator
aktiviert ist. Somit ist die Erhöhung
in der Temperatur der ersten Katalysatorvorrichtung 30 größer als
die Temperaturerhöhung,
die durch die Abgaswärme
erzeugt wird. Da jedes thermoelektrische Generatorelement 41 in solch
einer ersten Katalysatorvorrichtung 30 angeordnet ist,
wird die Temperatur der Hochtemperaturoberfläche H in jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 weiter
erhöht.
Dies erhöht die
Temperaturdifferenz zwischen der Hochtemperaturoberfläche H und
der Niedrigtemperaturoberfläche
C und erhöht
somit auch weiter die Menge an elektrischer Energie, die durch das thermoelektrische
Generatorelement 41 erzeugt wird.
- (3) Jedes thermoelektrische Generatorelement 41 ist
an der peripheren Oberfläche
der ersten Katalysatorvorrichtung 30 auf der stromabwärtigen Seite
in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung angeordnet.
Somit wird die stromaufwärtige
Seite der ersten Katalysatorvorrichtung 30 in einer optimalen
Weise erhitzt. Dies sichert einen Reinigungseffekt der ersten Katalysatorvorrichtung 30.
- (4) Die thermoelektrischen Generatorelemente 41 beeinflussen
das Aufheizen der ersten Katalysatorvorrichtung 30 nicht
in einer unerwünschten Weise.
Somit werden die thermoelektrischen Generatorelemente 41 konstant
zum Erzeugen von elektrischem Strom verwendet. Dies stellt sicher, dass
der Betrag an elektrischer Energie, der durch die thermoelektrischen
Generatorelemente 41 erzeugt wird, optimal gestaltet wird.
- (5) Der Kühlmechanismus 42 ist
an den thermoelektrischen Generatorelementen 41 angebracht. Dies
erhöht
die Temperaturdifferenz zwischen der Hochtemperaturoberfläche H und
der Niedrigtemperaturoberfläche
C von jedem thermoelektrischen Generatorelement 41. Somit
wird der Betrag der erzeugten elektrischen Energie weiter erhöht.
- (6) Das Kühlmittel
in dem Kühlmechanismus 42 und
das Abgas in der ersten Katalysatorvorrichtung 30 strömen in entgegengesetzten
Richtungen. Dies erhöht
weiter die Temperaturdifferenz zwischen der Hochtemperaturoberfläche H und der
Niedrigtemperaturoberfläche
C von jedem thermoelektrischen Generatorelement 41 und
es wird somit der Betrag der erzeugten elektrischen Energie weiter
erhöht.
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Es
sei für
Fachleute darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung in
vielfältiger
spezifischer Form modifiziert werden kann, ohne dabei jedoch den
Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sei speziell darauf hingewiesen,
dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen realisiert
werden kann.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Katalysatorvorrichtung 30 in dem thermoelektrischen
Generator 20 angeordnet und die zweite Katalysatorvorrichtung 14 ist
stromabwärts
von dem thermoelektrischen Generator 20 angeordnet. Statt
dessen können
von der stromaufwärtigen
Seite in Bezug auf die Strömungsrichtung
des Abgases in einem Gehäuse 32', welches ähnlich dem
Gehäuse 32 ausgeführt ist,
ein Katalysatorträger 31', welcher ähnlich dem
Katalysatorträger 31 ausgebildet
ist, und ein zweiter Katalysatorträger 60, der ähnlich dem
Katalysatorträger
der zweiten Katalysatorvorrichtung 14 ausgebildet ist,
angeordnet werden. Ferner kann der thermoelektrische Generatorstapel 40 an
der peripheren Oberfläche
des zweiten Katalysatorträgers 60 angeordnet
werden. Alternativ kann der Katalysatorträger 31 der bevorzugten
Ausführungsform
in einen stromaufwärtigen
Träger
und einen stromabwärtigen
Träger
aufgeteilt werden, wobei der thermoelektrische Generatorstapel 40 um
den stromabwärtigen
Träger
herum angeordnet ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
kann der Kühlmechanismus 42 weggelassen
sein. In diesem Fall liegt die Oberfläche C von jedem thermoelektrischen
Generatorelement 41 zur Atmosphäre hin frei und wird gekühlt. In
diesem Fall besitzt der thermoelektrische Generator weiterhin die
oben angeführten
Vorteile (1) bis (4).
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
sind die thermoelektrischen Generatorelemente 41 lediglich
an Abschnitten der ersten Katalysatorvorrichtung 30 angeordnet,
entsprechend der stromabwärtigen Seite
in Bezug auf die Abgasströmung.
Statt dessen können
die thermoelektrischen Generatorelemente 41 mit einer niedrigen
Dichte an Abschnitten der ersten Katalysatorvorrichtung 30 entsprechend
der stromaufwärtigen
Seite in Bezug auf die Abgasströmung
angeordnet werden, und können
auch mit einer hohen Dichte an Abschnitten der ersten Katalysatorvorrichtung 30 entsprechend
der stromabwärtigen Seite
in Bezug auf die Abgasströmung
angeordnet werden. Mit anderen Worten können dann mehr thermoelektrische
Generatorelemente 41 auf der stromaufwärtigen Seite der ersten Katalysatorvorrichtung 30 angeordnet
werden als auf der stromabwärtigen Seite.
In diesem Fall besitzt der thermoelektrische Generator die gleichen
Vorteile wie die bei der bevorzugten Ausführungsform.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
befestigt das Band 52 die erste Katalysatorvorrichtung 30 mit
dem thermoelektrischen Generatorstapel 40. Jedoch können die
erste Katalysatorvorrichtung 30 und der thermoelektrische
Generatorstapel 40 auch durch irgendein anderes Mittel
miteinander befestigt werden. Ferner kann irgendeine Menge an thermoelektrischen
Generatorelementen 41 vorgesehen sein.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
wird ein Kühlmittel
als Kühlmedium
in dem Kühlmechanismus 42 verwendet.
Es kann jedoch irgendein Kühlmedium
verwendet werden, sofern der Kühlmechanismus 42 auch
gekühlt
wird.
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Die
vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht einschränkend zu
interpretieren und die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten
Einzelheiten beschränkt,
sondern kann im Rahmen der anhängenden
Ansprüche
und Äquivalente
zu denselben modifiziert werden.