(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換機であって、
高温側（１３）と冷温側（１４）を有する少なくとも一つの熱電発電機（１２）と、
前記少なくとも一つの熱電発電機（１２）の前記高温側（１３）に配置され、加熱媒体（１０）を移送する少なくとも一つの加熱チューブ（１５）と、
前記少なくとも一つの熱電発電機（１２）の前記冷温側（１４）に配置され、冷却媒体（１１）を移送する少なくとも一つの冷却チューブ（１６）と、
を備え、
前記少なくとも一つの熱電発電機（１２）、前記少なくとも一つの加熱チューブ（１５）、及び、前記少なくとも一つの冷却チューブ（１６）は、スタック方向（１７）において、互いに上下に積み重ねられてチューブ・スタック（１８）を形成し、
前記熱交換機はハウジング（２１）を備え、前記ハウジングの内部空間（２２）が前記チューブ・スタック（１８）を収容し、前記ハウジングのカバー（２３）が前記チューブ・スタック（１８）を周方向（２４）に取り囲み、
上記カバー（２３）は少なくとも一つの予引っ張り部（２５）を一体的に備え、前記予引っ張り部は、少なくとも前記チューブ・スタック（１８）がない場合に存在する緩んだ状態と、少なくとも前記熱交換機（９）が最終的に組み立てられた場合に存在する引っ張られた状態との間で、ばね弾性的に調節可能であり、
前記チューブ・スタック（１８）の前記スタック方向（１７）の端部に対向する位置に配置される前記各予引っ張り部（２５）は、前記引っ張られた状態で、前記スタック方向（１７）において、前記チューブ・スタック（１８）に圧力を加える予引っ張り力（２６）を生成する、
熱交換機。
【請求項２】
前記カバー（２３）は、前記緩んだ状態で、上記ハウジング（２１）の長手方向（１９）を横切る内部断面領域（２７）を有し、前記カバー（２３）が前記緩んだ状態で有する内部断面領域は、前記カバー（２３）が前記引っ張られた状態で有する内部断面領域（２８）よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機。
【請求項３】
上記カバー（２３）は少なくとも二つの一体化された前記予引っ張り部（２５）を備え、少なくとも二つの一体化された前記予引っ張り部は、前記スタック方向（１７）に関し、前記チューブ・スタック（１８）を挟んだ状態で、互いに対向していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換機。
【請求項４】
少なくとも一つの前記予引っ張り部（２５）は、前記緩んだ状態で、前記スタック方向（１７）において、前記ハウジング（２１）の前記内部空間（２２）の内方に向かって凸状に曲がっており、
少なくとも一つの前記予引っ張り部（２５）は、前記引っ張られた状態で、前記スタック方向（１７）に垂直にまっすぐ伸びることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項５】
少なくとも一つの前記予引っ張り部（２５）は、前記スタック方向（１７）に垂直に伸びる平坦な接触部（２９）と二つのばね部（３６）とを備え、前記二つのばね部は前記接触部（２９）の両側に配置され、前記接触部（２９）を、前記スタック方向（１７）に平行に伸びる前記カバー（２３）の壁部（３７）に、各側部で接続し、
少なくとも一つの前記予引っ張り部（２５）は、前記緩んだ状態で、前記接触部（２９）と前記ばね部（３６）との境界において屈曲しており、
少なくとも一つの前記予引っ張り部（２５）は、前記引っ張られた状態で、前記接触部（２９）と前記ばね部（３６）との境界において前記スタック方向（１７）に垂直にまっすぐ伸びることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項６】
前記カバー（２３）は、前記スタック方向（１７）に沿って伸びる二つの壁部（３７）を備え、前記二つの壁部は上記スタック方向（１７）を横切って互いに対向することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項７】
前記ハウジング（２１）は、前記スタック方向（１７）に垂直に伸びる分割面（３８）で分割され、上部（３９）と下部（４０）を備え、前記上部及び前記下部（３９、４０）の少なくとも一つは、少なくとも一つの前記予引っ張り部（２５）を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項８】
前記各予引っ張り部（２５）は、前記ハウジング（２１）の長手方向（１９）において、実質的に、前記チューブ・スタック（１８）の全長に亘って伸びていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項９】
前記カバー（２３）は前記各予引っ張り部（２５）において壁厚（４１）を有し、前記カバー（２３）が前記各予引っ張り部（２５）において有する壁厚（４１）は、前記カバー（２３）が前記各壁部（３７）において有する壁厚（４２）よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の熱交換機。
【請求項１０】
前記カバー（２３）は、前記各予引っ張り部（２５）において、上記各壁部（３７）とは異なる材料で製造されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換機。
【請求項１１】
前記各加熱チューブ（１５）、及び／または、前記各冷却チューブ（１６）は、その内部に、支持構造（４３）を備え、前記支持構造は、前記各チューブ（１５、１６）を、前記スタック方向（１７）において補強することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項１２】
前記スタック方向（１７）において、前記カバー（２３）と、前記チューブ・スタック（１８）との間に少なくとも一つの補強版（４４）が配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の熱交換機。
【請求項１３】
内燃機関であって、
複数の燃焼室（３）を備えたエンジン・ブロック（２）と、
燃焼排ガス（１０）を前記燃焼室（３）から排出するための排ガスシステム（５）と、
前記エンジン・ブロック（２）を冷却するための冷却回路（６）と、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の熱交換機（９）と、
を備え、
前記熱交換機の加熱チューブ（１５）は、前記排ガスシステム（５）に流体的に接続され、前記熱交換機の冷却チューブ（１６）は、前記冷却回路（６）に流体的に接続されている、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換機、特に内燃機関（好ましくは自動車用内燃機関）の排ガスシステムの熱交換機に関する。また、本発明は、少なくとも一つのこのような熱交換機を備えた内燃機関、特に自動車の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に車両で使用する場合に、内燃機関のエネルギ効率を向上させるために、内燃機関の排ガスに含まれる熱エネルギを利用することが可能である。例えば、熱電発電機によって、排ガス中に含まれる熱を電気エネルギに変換することが可能である。そこで、高温側と冷温側を有する熱電発電機を少なくとも一つ備えた、上記のタイプの熱交換機が使用されている。加えてまたは代わりに、排ガスに含まれる熱エネルギを利用するために、熱交換機を使用して、その熱を、加熱媒体として用いられる排ガスから、冷却媒体に伝達して、例えば、乗客室を暖房するか、または、作業媒体として用いられる冷却媒体を、ランキン・サイクル工程内で気化させることが可能である。少なくとも一つの熱電発電機を備えた熱交換機は、さらに、加熱媒体を移送する少なくと一つの加熱チューブと、冷却媒体を移送する少なくとも一つの冷却チューブを備え、上記加熱チューブは、そのような熱電発電機の少なくとも一つの高温側に配置され、上記冷却チューブは、そのような熱電発電機の少なくとも一つの冷温側に配置されている。実用的には、この場合、熱交換機内には、少なくとも一つの熱電発電機、少なくとも一つの加熱チューブ、及び、少なくとも一つの冷却チューブが、スタック方向に互いに上下に積み重ねられ、これにより、チューブ・スタックを形成し、この中で、各熱電発電機、各加熱チューブ、及び、各冷却チューブが、上記チューブ・スタックの長手方向において、互いに平行に伸びている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、少なくとも一つの熱電発電機を含むそのような熱交換機のために、特にエネルギ効率の向上を特徴とする、改良された、または、少なくとも一つの他の実施形態を提供することを目的としている。同時に、簡単で、したがって、費用対効果の高い構造を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、上記の課題は、特に、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。
【０００５】
本発明は、熱交換機にハウジングを設け、上記ハウジングは内部空間にチューブ・スタックを収容し、上記チューブ・スタックを周方向に取り囲むカバーを備えるという基本的な考えに基づいている。上記周方向は、この場合、上記チューブの長手方向、または、上記チューブ・スタックの長手方向に対応する。さらに、本発明は、上記ハウジングまたは上記カバーを予引っ張りばねとして構成し、上記予引っ張りばねは、上記スタック方向において、上記チューブ・スタックに圧力を加え、これによって、上記チューブ・スタックの個々の構成要素間の熱伝達接触を向上させるという基本的な考えに基づいている。上記チューブ・スタック内に互いに上下に積み重ねられた構成要素、つまり、加熱チューブ、冷却チューブ、及び、熱電発電機を収容することは熱伝達の向上につながり、これは、上記熱交換機のエネルギ効率を向上させる。予引っ張り機能を上記ハウジングまたは上記カバーに一体化することにより、予引っ張り力を生成する際に、例えば、ばね部やベアリング・マット等の別な構成要素を省略することが可能で、この結果、同時に、上記熱交換機を比較的高い費用対効果で実現することが可能である。
【０００６】
本発明の上記基本的な考えを、上記熱交換機において実施するために、有利な解決策では、上記カバーに少なくとも一つの予引っ張り部を一体的に設け、上記予引っ張り部を、緩んだ状態と、引っ張られた状態との間で調節することが可能である。緩んだ状態はチューブ・スタックがない場合に存在する。引っ張られた状態は、上記熱交換機が最終的に組み立てられたときに少なくとも存在する。上記引っ張られた状態は、例えば、上記チューブ・スタックが上記ハウジング内に挿入され、上記ハウジングまたは上記カバーが最終的に組み立てられるときに、前もって実現することが可能である。また、例えば、上記ハウジングまたは上記カバーは、少なくとも周方向の少なくとも軸部で閉じることが可能であることが必要である。上記各予引っ張り部を上記カバーに一体化することは、必要な予引っ張り力の生成にとって、上記カバーに、別な構成要素を追加して取り付ける必要は全くないことを意味する。これは、所望の予引っ張り力を生成する予引っ張り部は上記カバーの一体的な部分を形成している、つまり、上記カバーの対応する領域または部分によって形成されているからである。これにより、上記各予引っ張り部は上記ハウジングの一体的な部分であり、つまり、この点で別な構成要素ではないのである。
【０００７】
上記各予引っ張り部によって生成される予引っ張り力は、内部で、板スタックの長手方向に垂直に伸びるスタック方向に平行に作用するので、周方向に不均一な力分布が発生する。予引っ張り力は、上記スタック方向と反対方向に、「作用反作用」の法則で作用する。これに対して、これを横切る方向には、上記各予引っ張り部は予引っ張り力を全く生成しないか、または、非常に小さな予引っ張り力しか生成しない。上記各予引っ張り部は、上記板スタックの長手方向中心軸に垂直な断面内において、周方向に、１８０°未満、例えば、約９０°以下の角度範囲で伸びている。
【０００８】
好ましくは、上記板スタックは、複数の加熱チューブ及び複数の冷却チューブで構成されていて、この場合、さらに、複数の熱電発電機を備えることが可能である。
【０００９】
好ましくは、個々のチューブは各々実質的に矩形の断面を有し、最終的に、上記板スタックも実質的に矩形の断面を有することが好ましい。上記スタック方向と予引っ張り力は、径方向に互いに対向する側部を通って伸びる。上記板スタックの断面内で、これら二つの側部は、この場合、実質的に上記スタック方向を横切って伸び、他の二つの側部は、実質的に、上記スタック方向に平行に伸びる。
【００１０】
有利な実施形態では、上記チューブ・スタックがない場合、つまり、緩んだ状態において、上記チューブ・スタックの長手方向に対応する、上記ハウジングの長手方向を横切って上記ハウジングが内部断面領域を有するように、上記各予引っ張り部内において上記カバーを設計することが可能で、上記内部断面領域は、上記チューブ・スタックが挿入されて上記引っ張られた状態が存在する場合に、上記ハウジングが有する内部断面領域よりも小さい。つまり、上記熱交換機が組み立てられた場合、上記チューブ・スタックにより、上記各予引っ張り部において上記ハウジングが拡張し、この場合、上記ハウジングの拡張は、可逆的に、かつ、弾性的に発生する。これによって、上記各予引っ張り部は特に容易にばねとして作用し、これによって、所望の予引っ張り力を実現することが可能である。
【００１１】
上記ハウジングは、例えば、周方向に閉じて設けられたカバーで形成することが可能で、その周方向端部は、適切な固定方法、例えば、熔接シームまたはフランジ接続によって、互いに強固に接続される。そして、このような実施形態では、上記チューブ・スタックは上記カバー内に軸方向に導入しなければならず、上記カバー内に上記チューブ・スタックを導入する際に、上述した内部断面領域の拡張が実現する。この代わりに、上記ハウジングは二つの半ケースで形成することも可能で、分割面において互いに対面する端部で、上記二つの半ケースを、例えば、熔接接続またはフランジ接続で互いに固定する。このような実施形態では、上記チューブ・スタックを、先ず、一方の半ハウジング内に配置する。この後、他方の半ハウジングを取り付け、これによって、上記周方向に上記ハウジングを閉じる、つまり、上記二つの半ハウジングを互いに固定するために、上記ハウジングは閉じることが可能なように、上記各予引っ張り部において弾性変形しなければならない。
【００１２】
有利な実施形態では、上記カバーは少なくとも二つのそのような一体化された予引っ張り部を備えることが可能で、上記予引っ張り部は、上記スタック方向に関し互いに対向している。この措置により、個々の予引っ張り部の寸法を小さくすることが可能で、これは上記予引っ張り部を上記カバー内で実現するのを容易にする。
【００１３】
他の有利な実施形態では、少なくとも一つのそのような予引っ張り部は、上記緩んだ状態で、上記スタック方向において、上記ハウジングの内部空間の内方に向かって凸状に曲げることが可能である。上記緩んだ状態では、上記凸状の屈曲部はある屈曲半径を有し、これは、上記チューブ・スタックを導入する際、または、上記カバーを上記引っ張られた状態にシフトする際に大きく膨らみ、特に引っ張られた状態で平坦になる。このような設計は、高い費用対効果とともに、比較的高い予引っ張り力を可能にする。
【００１４】
他の実施形態では、少なくとも一つのそのような予引っ張り部は、上記スタック方向に垂直に伸びる平坦な接触部と二つのばね部を備えることが可能で、上記二つのばね部は上記接触部の両側に配置され、上記接触部を、上記スタック方向にそって、好ましくは平行に伸びる上記カバーの壁部に、各側部で、接続する。上記平坦な接触部によって、表面圧力を、上記チューブ・スタックの該当する外側で、均質にすることができる。上記ハウジングが二つの半ケースから成る場合、上記分割面は、実用的には、上記スタック方向に沿って伸びる二つの壁部を通って伸びる。代わりに、例えば、上記分割面を違うように配置する、例えば、接触部を通って伸びるように配置することも同様に可能である。
【００１５】
他の有利な実施形態では、上記カバーは、上記スタック方向に沿って、好ましくは、平行に伸びる、特に直線状の二つの壁部を備えることが可能で、上記二つの壁部は上記スタック方向を横切って、かつ、上記チューブ・スタックの長手方向を横切って互いに対向する。これらの壁部は上記予引っ張り力を吸収する。この場合、上記壁部は引っ張り荷重を受けるだけであり、その結果、比較的小さな壁厚を実現することが可能である。
【００１６】
他の有利な実施形態では、上記ハウジングは、上記スタック方向に垂直に伸びる分割面で分割され、上部と下部を備えることが可能で、この場合、上記上部および上記下部の少なくとも一つは、少なくとも一つのそのような予引っ張り部を備えている。既に説明したように、上記ハウジングの分割によって、組み立てを簡略化することが可能である。
【００１７】
他の有利な実施形態では、上記各予引っ張り部は、上記ハウジングの長手方向において、実質的に、上記チューブ・スタックの全長に亘って伸びることが可能である。これによって、上記チューブ・スタックの全長に亘って、できるだけ均質な予引っ張りを実現することが可能である。代わりに、上記ハウジングが上記長手方向に複数の単一予引っ張り部を備え、上記複数の単一予引っ張り部が上記長手方向に互いに隣接して配置されるような実施形態も原理的に考えられる。例えば、通常、長手方向に互いに前後して、または、互いに隣接して配置された複数の熱電素子を組み立てて成る熱電発電機の構造に、このような個々の予引っ張り部を適合させることが可能である。特に、上記各熱電発電機内部で、熱電素子ごとに別個の予引っ張り部を設けるような実施形態を実現することが可能である。
【００１８】
他の有利な構成では、上記カバーは、上記スタック方向に沿って伸びる上記各壁部よりも大きな壁厚を、上記各予引っ張り部に有することが可能である。このような構成は、例えば、所謂「テイラード・ブランク」、つまり、異なる板厚を有する複数の板を組み立てて成る板によって実現することが可能である。これによって、上記ハウジングの各部はその各部の荷重に関し最適化される。
【００１９】
加えてまたは代わりに、他の有利な構成では、上記カバーは、上記各予引っ張り部において、上記スタック方向に沿って伸びる上記各壁部とは異なる材料で製造することが可能である。また、このような構成では、例えば、「テイラード・ブランク」、つまり、この場合、複数の異なる材料の板を組み立てて成る板によって実現することが可能である。これによって、上記ハウジングの各部はその各部の荷重に関し最適化される。
【００２０】
上記構成の組み合わせも考えられ、この場合、上記カバーは、上記各予引っ張り部において、上記スタック方向に沿って伸びる上記各壁部よりも大きな壁厚を有し、かつ、異なる材料で製造される。このような構成は、例えば、「テイラード・ブランク」、つまり、異なる板厚、及び、異なる材料の複数の板を組み立てて成る板によって実現することが可能である。
【００２１】
他の有利な実施形態では、上記各加熱チューブ、または、上記各冷却チューブは、その内部において、上記各予引っ張り部に少なくとも一つの支持構造を備えることが可能で、上記支持構造は、上記各チューブを、上記スタック方向において補強する。上記予引っ張り部によって、上記チューブ・スタック内に、比較的大きな予引っ張り力を導入することが可能である。今、ねじれによって上記加熱チューブまたは冷却チューブが曲がるのを避けるために、上記スタック方向に互いに対向する上記各チューブの壁の間で、上記予引っ張り力を伝達するそのような支持構造によって、上記各チューブを補強することが可能である。
【００２２】
加えてまたは代わりに、上記スタック方向において、上記カバーと最上部の上記チューブとの間、及び／または、上記カバーと最下部の上記チューブとの間に補強板を配置することが可能である。上記引っ張られた状態で、上記各予引っ張り部は、そのような補強板と連動し、上記補強板は、内部に導入された予引っ張り力を、上記補強板に隣接する上記チューブまたは上記チューブ・スタックに均質に伝達する。
【００２３】
特に自動車に使用される、本発明による内燃機関は、複数の燃焼室を備えたエンジン・ブロック、燃焼排ガスを上記燃焼室から排出するための排ガスシステム、上記エンジン・ブロックを冷却するための冷却回路、及び、上述したタイプの熱交換機を少なくとも一つ備えている。この場合、上記熱交換機の少なくとも一つの加熱チューブは、上記排ガスシステムに流体的に接続され、上記熱交換機の少なくとも一つの冷却チューブは、上記冷却回路に流体的に接続されている。
【００２４】
本発明の他の重要な特徴および効果は、従属請求項、図面、および関連する図面に基づく説明より明らかになる。
【００２５】
上述した特徴、および以下に述べる特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、記載している各組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせ、あるいは、単独で利用できることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の好適な実施例は図示されるとともに、以下に、詳細に説明されるが、同一か、類似しているか、または、機能的に同一の構成要素は同一の参照符号で示す。
【００２７】
以下の図面は、それぞれ、概略を示している。
【図１】内燃機関の非常に簡略化された、概念的な原理図である。
【図２】熱交換機の非常に簡略化された、概略断面図である。
【図３】上記熱交換機の簡略化された側面図である。
【図４】緩んだ状態にある上記熱交換機のハウジングのケースを通る断面である。
【図５】図４に示すケースの断面であって、引っ張られた状態にある。
【図６】図４に示すような緩んだ状態にあるケースの断面であって、他の実施形態の断面である。
【図７】図６に示すケースの断面であって、引っ張られた状態にある。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１では、特に自動車に配置することが可能な内燃機関１はエンジン・ブロック２を備え、エンジン・ブロック２は複数の燃焼室３を備え、燃焼室内では、燃焼反応の際に排ガスが発生する。清浄空気システム４は燃焼室３に清浄な空気を供給する。排ガスシステム５は、排ガス１０を燃焼室３から排出する。内燃機関１は、さらに、冷却回路６を備え、この内部で冷却媒体１１が循環し、これによって、エンジン・ブロック２を冷却することが可能である。通常、この場合、冷却回路６内にはエンジン・ラジエータ７が配置され、ここには、例えば、送風機８によって周囲の空気が盛んに通過する。ここで紹介する内燃機関１は、また、熱交換機９を備え、これは、一方で、排ガスシステム５内に流体的に内蔵され、他方で、冷却回路６内に流体的に内蔵されていて、加熱媒体１０として利用される排ガスシステム５の排ガスと、冷却回路６の冷却媒体１１との間での熱伝達が実現可能である。
【００２９】
図１では、熱交換機９は、加熱媒体入口３２、加熱媒体出口３３、冷却媒体入口３４、及び、冷却媒体出口３５を有している。加熱媒体１０の流れ方向は、加熱媒体入口３２から加熱媒体出口３３まで伸びている。冷却媒体１１の流れ方向は、冷却媒体入口３４から冷却媒体出口３５まで伸びている。
【００３０】
このような熱交換機９は、図２及び図３では、少なくとも一つの熱電発電機１２を備えている。図２及び図３に示す実施形態では、熱交換機９は、全くの一例として、四つのそのような熱電発電機１２を有している。各熱電発電機１２は、この場合、各々、高温側１３と冷温側１４を有している。さらに、熱交換機９は少なくとも一つの加熱チューブ１５を備えている。この例では、二つのそのような加熱チューブ１５が設けられている。各加熱チューブ１５は加熱媒体１０の移送に用いられ、各々、そのような熱電発電機１２の少なくとも一つの高温側１３に配置されている。この例では、各加熱チューブ１５は、二つの隣接する熱電発電機１２の二つの互いに対向している高温側１３に配置されている。最後に、熱交換機９は少なくとも一つの冷却チューブ１６を備える。この例では、三つのそのような冷却チューブ１６、つまり、二つの外側冷却チューブ１６と一つの中間冷却チューブ１６が設けられている。各冷却チューブ１６は冷却媒体１１の移送に用いられ、この場合、少なくとも一つのそのような熱電発電機１２の少なくとも一つの冷温側１４に配置されている。この例では、二つの外側冷却チューブ１６は、各々、一つの熱電発電機１２の一つの冷温側１４に配置されている。これに対して、中間冷却チューブ１６は、二つの隣接する熱電発電機１２の二つの互いに対向する冷温側１４に配置されている。
【００３１】
図３では、各熱電発電機１２は、通常、複数の熱電素子３０を組み立てられて構成され、複数の熱電素子３０は長手方向１９に互いに前後して配置され、適切な方法で、互いに電気的に接続されている。対応する電気接続部３１は熱交換機９から導出され、これによって、排ガス１０の熱から生成される電流を取り出すことが可能である。
【００３２】
熱電発電機１２、加熱チューブ１５、及び、冷却チューブ１６はスタック方向１７において互いに上下に積み重ねられ、チューブ・スタック１８を形成している。チューブ・スタック１８の内部では、熱電発電機１２、加熱チューブ１５、及び、冷却チューブ１６は互いに平行に伸び、これによって、チューブ・スタック１８の長手方向１９を構成している。図２には、さらに、チューブ・スタック１８の横方向２０が示されていて、横方向２０は、スタック方向１７と長手方向１９を横切って伸びている。
【００３３】
熱交換機９は、さらに、図２と図３に破線で示すハウジング２１を備え、このハウジングは、チューブ・スタック１８が収容されている内部空間２２を取り囲んでいる。ハウジング２１は、カバー２３を有し、このカバーは、図２に二重矢印で示す周方向２４に、チューブ・スタック１８を取り囲んでいる。周方向２４は、この場合、チューブ・スタック１８またはチューブ１５、１６の長手方向１９に対応している。ハウジング２１またはカバー２３の構成は、後で、図４から図７でより詳細に説明する。ハウジング２１は長手方向端部で開くか、または、底部で閉じることが可能である。
【００３４】
図４から図７では、カバー２３は少なくとも一つの予引っ張り部２５を備えており、少なくとも一つの予引っ張り部２５は、図４から図７に、各々中括弧で示されている。図示している断面では、この場合、各々、二つのそのような予引っ張り部２５が設けられ、スタック方向１７に関し互いに対向している。予引っ張り部２５はカバー２３に一体形成され、つまり、各々の予引っ張り部２５がカバー２３の一体部分を形成している。予引っ張り部２５は、各々、図４と図６に示す緩んだ状態と、図５と図７に示す引っ張られた状態との間で調節可能である。図４と図６における上記緩んだ状態は、チューブ・スタック１８がハウジング２１内に収容されていないときに存在する。これに対して、図５と図７における上記引っ張られた状態は、チューブ・スタック１８がハウジング２１内に配置され、ハウジング２１の少なくともカバー２３が周方向に閉じられているときに存在する。上記引っ張られた状態では、図５と図７における予引っ張り部２５は、各々、矢印で示す予引っ張り力２６を生成する。この予引っ張り力２６は、この場合、スタック方向１７に平行に伸び、内部空間２２の内部に向かっている。これによって、予引っ張り力２６は、内部空間２２に収容されているチューブ・スタック１８に対して、スタック方向１７に圧力を加える。図５と図７では、分かりやすくするために、チューブ・スタック１８は示されていない。上記緩んだ状態では、ハウジング２１またはカバー２３は、図４と図６に示されかつ長手方向１９を横切って伸びる断面において、各々、内部断面領域２７を有し、以降、これを緩んだ内部断面領域２７と呼ぶ。これに対して、各ハウジング２１または各カバー２３は、図５と図７における上記断面において、上記引っ張られた状態で内部断面領域２８を有し、以降、これを引っ張られた内部断面領域２８と呼ぶ。図４と図５の比較、及び、図６と図７の比較によって、ハウジング２１またはカバー２３の緩んだ内部断面領域２７は、引っ張られた内部断面領域２８よりも小さいことが分かる。これは、ハウジング２１内に収容されたチューブ・スタック１８は、少なくとも各予引っ張り部２５において、ハウジング２１またはカバー２３の拡張につながることを意味する。この断面拡張は、この場合、可逆的かつ弾性的であり、予引っ張り部２５はばねとして作用する。
【００３５】
図４と図５に示す実施形態では、予引っ張り部２５は、図４の緩んだ状態で、スタック方向１７において、ハウジング２１の内部空間２２の内方に向かって凸状に曲がるように構成されている。ハウジング２１またはカバー２３の寸法は、図５の引っ張られた状態で、予引っ張り部２５の水平方向が実現するように具体的に選択され、この結果、チューブ・スタック１８内に所定の予引っ張り２６が導入される。
【００３６】
図６と図７に示す実施形態では、予引っ張り部２５は、各予引っ張り部２５が接触部２９と二つのばね部３６を有するように構成されている。各接触部２９は、この場合、水平に構成され、好ましくスタック方向１７に垂直に伸びている。ばね部３６は接触部２９の両側に配置され、この場合、ばね部３６は接触部２９を、スタック方向１７に平行に伸びるカバー２３の壁部３７に、各側部で接続するように形成されている。さらに、これらのばね部３６はばねとして設計され、スタック方向１７に平行な予引っ張り力２６を生成するために、内部空間２２の内方へ向かって、各接触部２９を引っ張る。
【００３７】
図４から図７の実施形態では、ハウジング２１はスタック方向１７に垂直に伸びる分割面３８で分割され、各ハウジング２１は上部３９と下部４０を有している。分割面３８は、この場合、上述した複数の壁部３７を通って伸び、この複数の壁部３７はスタック方向１７を横切って互いに対向し、この場合、チューブ・スタック１８の長手方向１９を横切って、かつ、スタック方向１７に平行に伸びている。これによって、ここで示す構成では、上部３９は少なくとも一つのそのような予引っ張り部２５を有している。同様に、各下部４０は、各々、少なくとも一つのそのような予引っ張り部２５を有している。
【００３８】
原理的に、スタック方向１７において互いに対向する複数の予引っ張り部２５を通って各分割面３８が伸びるように、分割面３８を９０°回転させることも考えられる。
【００３９】
ここで示す実施形態では、各予引っ張り部２５は、ハウジング２１の長手方向１９において、実質的に、チューブ・スタック１８の全長に亘って伸びている。したがって、ここで示すハウジング２１は各々二つの予引っ張り部２５、つまり、各々上部３９に一つ下部４０に一つ有している。この代わりに、複数の単一予引っ張り部２５が長手方向１９に互いに連続することも可能である。例えば、図３の分割では、五つの予引っ張り部２５が長手方向１９に互いに連続し、各々、スタック方向１７において互いに上下に位置する熱電素子３０に配置され、この熱電素子により個々の熱電発電機１２が構成されている。
【００４０】
有利な実施形態では、カバー２３は各予引っ張り部２５において、壁部３７の一つが有する厚み４２よりも大きな厚み４１を有することが可能である。加えてまたは代わりに、カバー２３は、各予引っ張り部２５において、壁部３７とは異なる材料で製造することが可能である。このような構成は、例えば、ハウジング３９、４０を成型によって製造するための素材として使用することが可能なテイラード・ブランクで実現することが可能である。
【００４１】
図２では、加熱チューブ１５及び冷却チューブ１６内に支持構造４３を配置することが可能で、上記支持構造は、スタック方向１７において、各チューブ１５、１６を補強する。図２では、全くの一例として、加熱チューブ１５の一つのみ、及び、冷却チューブ１６の一つのみに、このような支持構造部４３の断面が示されている。
【００４２】
このような支持構造４３に加えてまたは代わりに、図２では、スタック方向１７において、カバー２３と最上部のチューブ、ここでは、冷却チューブ１６との間、及び／または、カバー２３と最下部のチューブ、ここでは、冷却チューブ１６との間に、補強板４４を配置することが可能である。そして、上記引っ張られた状態で、各予引っ張り部２５は、各々、そのような補強板４４と協働し、補強板４４は、内部に導入された予引っ張り力２６を、上下に隣接する各チューブ、ここでは各冷却チューブ１６またはチューブ・スタック１８に均質に伝達する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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