(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電発電機を備えた内燃機関のエネルギー効率全体が高められるのを可能にするインタークーラを提供する。【解決手段】互いに対向する空気流入開口１７と空気流出開口１８とを備えた冷却チャンバ１９と、複数の交換器プレート２０が、冷却チャンバ内部で互いに上下に積み重ねられ、流入開口から流出開口への空気流方向に対して平行に配置され、互いの間に対応する空気通路を画定するように互いに離隔されており、そして内部が凹状である、複数の交換器プレートと、交換器プレート内部で冷却流体が循環するのを可能にする循環回路と、複数の熱電セル２４のそれぞれが、対応する交換器プレート上に載置され、そして交換器プレート上に位置するコールド側と、対応する空気通路を仕切るホット側とを有する、複数の熱電セルと、を有する、ターボチャージャ付き内燃熱機関のためのインタークーラ９。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャ付き内燃熱機関（１）のためのインタークーラ（９）であって、前記インタークーラ（９）が、
互いに対向する空気流入開口（１７）と空気流出開口（１８）とを備えた冷却チャンバ（１９）と、
複数の交換器プレート（２０）が、前記冷却チャンバ（１９）内部で互いに上下に積み重ねられ、前記空気流入開口（１７）から前記空気流出開口（１８）への空気流方向（Ｄ）に対して平行に配置され、互いの間に対応する空気通路を画定するように互いに離隔されており、そして内部が凹状である、複数の交換器プレート（２０）と、
前記交換器プレート（２０）内部で冷却流体が循環するのを可能にする循環回路（２１）と、
複数の熱電セル（２４）のそれぞれが、平行六面体の形状を有し、対応する交換器プレート（２０）上に載置され、そして前記交換器プレート（２０）上に位置するコールド側と、対応する空気通路を仕切るホット側とを有する、複数の熱電セル（２４）とを含む、ターボチャージャ付き内燃熱機関（１）のためのインタークーラ（９）において、
前記インタークーラ（９）は、各交換器プレート（２０）が少なくとも１つの平行六面体ポケット（２５）を含み、前記平行六面体ポケット（２５）が、対応する熱電セル（２４）の形状をネガティブに再現して前記熱電セル（２４）を収容し、５つの側で前記熱電セル（２４）を取り囲んでいることを特徴とする、ターボチャージャ付き内燃熱機関（１）のためのインタークーラ（９）。
【請求項２】
各ポケット（２５）が、前記対応する熱電セル（２４）のコールド側と直接に接触した状態で配置された方形の底壁と、前記底壁から垂直に突出して４つの側で前記底壁を取り囲み、そして前記対応する熱電セル（２４）の側壁と直接に接触した状態で配置された側壁とを有している、請求項１に記載のインタークーラ（９）。
【請求項３】
前記熱電セル（２４）の側壁が前記ポケット（２５）の側壁によって完全に覆われるように、そしてさらに、前記熱電セル（２４）のホット側が前記対応する交換器プレート（２０）の外面と面一であるように、各ポケット（２５）が前記対応する熱電セル（２４）の厚さに等しい深さを有している、請求項２に記載のインタークーラ（９）。
【請求項４】
各熱電セル（２４）が前記対応する交換器プレート（２０）の外面から突出することがなく、そして前記対応する交換器プレート（２０）の外面と完全に面一である、請求項２又は３に記載のインタークーラ（９）。
【請求項５】
各熱電セル（２４）の前記ホット側が前記対応する交換器プレート（２０）の外面と整合して同一平面上にある、請求項２〜４のいずれか１項に記載のインタークーラ（９）。
【請求項６】
各交換器プレート（２０）が２列の熱電セル（２４）と、複数のフィン（２６）とを含み、前記複数のフィンが、前記熱電セル（２４）の列の間に挿入され、そして流入開口（１７）から流出開口（１８）への空気流方向に対して平行に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインタークーラ（９）。
【請求項７】
前記空気流方向（Ｄ）に沿った前記フィン（２６）の広がりが、同じ空気流方向（Ｄ）の前記熱電セル（２４）の広がりの少なくとも７０％である、請求項６に記載のインタークーラ（９）。
【請求項８】
電子ＤＣ−ＤＣ変換器（２７）を含み、前記電子ＤＣ−ＤＣ変換器（２７）が、入力側では全ての前記熱電セル（２４）を接続する電気回路に接続されており、そして出力側では、常に一定であり且つ所定の公称値に等しい電圧を提供する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のインタークーラ（９）。
【請求項９】
電子制御ユニット（２８）を含み、前記電子制御ユニット（２８）が、最適な等価電気抵抗を追求するように、各熱電セル（２４）によって、又は互いに電気的に接続された熱電セル群（２４）によって把握された等価電気抵抗を変化させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のインタークーラ（９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本発明出願は、２０１７年１２月２０日付けで出願されたイタリア国特許出願第１０２０１７０００１４７４２６号の優先権を主張する。前記出願の開示内容は参照することにより援用される。
【０００２】
本発明は、ターボチャージャ付き内燃熱機関のための熱電発電機（thermoelectric generator）（「ＴＥＧ」とも呼ばれる）を備えたインタークーラに関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃熱機関において、燃焼中に生成されたエネルギーの７５％は排ガス中又は冷却剤中で熱の形態を成して失われる。
【０００４】
内燃熱機関のエネルギー効率を高めようという絶え間ない努力の中で、排ガスの熱の一部（さもなければ、排気システムを通って大気中に完全に分散されることになる）を用いて、熱電セルの使用を介して電気エネルギーを生成することが最近では提案されている。
【０００５】
固体熱電セルが、そのホット側とコールド側との間に温度の差があるときに、（ゼーベック、ペルティエ、及びトムソン効果を介して）熱を電気エネルギーに変換することができる。電気エネルギーの効果的な生成を保証するために、熱電セルのコールド側の温度がホット側の温度よりも著しく低いままであることを保証することが必要であり、ひいてはコールド側の絶え間ない冷却を可能にすることが必要である。
【０００６】
従って、排気システムに沿って、複数の固体熱電セル、すなわちそれぞれの熱電セルが、排ガスに晒されて排ガス自体（熱電発電機が配置された排気システム領域に応じて２５０〜７５０℃の温度を有し得る）によって加熱されるホット側と、冷却流体（排ガスから厳重に分離された状態に維持され、一般にはラジエータを循環することによっても外部環境へ熱を移動させる水から成っている）によって絶え間なく冷却されるコールド側（ホット側の反対側）とを有する複数の固体熱電セルを備えた熱電発電機を配置することが提案されている。
【０００７】
例えば、ある特許文献には、内燃機関の排気システムのための熱電発電機が開示されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００８】
排気システムに沿って熱電発電機を組み込むことにより、内燃機関のエネルギー効率全体を高めることができるものの、他面において、排気システムに沿って熱電発電機を組み込むことは、いくつかの欠点を有する。それというのも、このことはコスト（排ガスの高い温度と、排ガス中の物質による化学的攻撃とに耐え得る特殊な熱電セルを購入する必要があること、そしてさもなければ排気システム内には存在しない液体冷却システムを形成する必要があるという両方の理由から）、全体寸法及び重量（本質的に、さもなければ排気システム内には存在しない液体冷却システムを形成する必要があることに起因する）を著しく増大させるからである。
【０００９】
さらに別の特許文献には、ターボチャージャ付き内燃熱機関のための熱電発電機を備えたインタークーラであって、具体的には、インタークーラは複数の熱電セルを含み、それぞれの熱電セルが、冷却流体によって内部を貫流される、交換器プレート上に位置するコールド側と、吸い込まれた空気によってリッキングされる（licked）ホット側とを有している、インタークーラが開示されている（例えば、特許文献７及び８参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０７２８２号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０８３８３１号
【特許文献３】欧州特許出願公開第２７６５２８５号
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１４／３０５４８１号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１５／１２８５９０号
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１６／１５５９２２号
【特許文献７】独国特許出願公開第１０２００８０５１８４３号
【特許文献８】独国特許出願公開第１０２０１２２１７２１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ターボチャージャ付き内燃熱機関のための熱電発電機を備えたインタークーラであって、インタークーラが内燃機関のエネルギー効率全体が高められるのを可能にするとともに、製造が容易且つ低廉である、インタークーラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、添付の請求項において主張されたような、ターボチャージャ付き内燃熱機関のための熱電発電機を備えたインタークーラが提供される。
【００１３】
請求項には、本明細書の不可欠な部分を形成する本発明の好ましい実施態様が記載されている。
【００１４】
非制限的な実施態様を示す添付の図面を参照しながら、本発明を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に基づいて製造されたインタークーラを備えた、ターボチャージャ付き内燃熱機関を示す概略図である。
【図２】図２は、給気マニホルドと一体化された、図１のインタークーラを示す斜視図である。
【図３】図３は、図１のインタークーラを示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図１のインタークーラの一部を示す概略長手方向断面図である。
【図５】図５は、図１のインタークーラのいくつかの交換器プレートを示す斜視図である。
【図６】図６は、図５の交換器プレートのポケット、及び対応する熱電セルを示す斜視図である。
【図７】図７は、図５の交換器プレートによって担持される熱電セル群を示す上面斜視図である。
【図８】図８は、図５の交換器プレートによって担持される熱電セル群を示す底面斜視図である。
【図９】図９は、熱電セルのエネルギー効率の成績を、その端子における等価電気抵抗変化として示すダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１では、符号１が内燃熱機関を全体として示す。内燃熱機関は、乗り物の駆動ホイールに運動を伝達するための駆動軸２を備えている。
【００１７】
内燃熱機関１は４つのシリンダ３を含む。これらのシリンダのそれぞれは、少なくとも１つのそれぞれの給気弁（図示せず）を介して給気マニホルド４に、そして少なくとも１つのそれぞれの排気弁（図示せず）を介して排気マニホルド５に接続されている。各シリンダ３は、内部にそれぞれのピストンを収容している。ピストンは、往復動によってスライドし、駆動軸２に機械的に結合されている。さらに、各シリンダ３はその固有の噴射装置を備えている。噴射装置はシリンダ３の内部で燃料を直接に噴射する。給気マニホルド４は新鮮空気（すなわち外部環境からの空気）を、給気管６を通して受容する。給気管はエアフィルタ７を備えており、絞り弁８によって制御される（すなわち、絞り弁８は給気管６によって給気マニホルド４へ供給される新鮮空気の流量を調節する）。燃焼のための最適温度で空気をシリンダ３内へ供給するように給気を冷却する機能を有するインタークーラ９（すなわち水−空気熱交換器）が、給気管６に沿って配置されている。排気マニホルド５は排気管１０に接続されている。排気管１０は、燃焼によって生成された排ガスを排気システムに供給する。排気システムは、燃焼によって生成されたガスを大気中に放出し、通常は、少なくとも１つの触媒１１と、触媒１１の下流側に配置された少なくとも１つの消音器（図示せず）とを含む。
【００１８】
内燃熱機関１は、ターボチャージャ過給システム１２によって過給される。ターボチャージャ過給システム１２は、シリンダ３によって駆出された排ガスの推進力を受けて高速で回転するように排気管１０に沿って配置されたタービン１４と、タービン１４によって回転させられ、そして給気管６によって供給された空気の圧力を高めるように給気管６に沿って（インタークーラ９の上流側に）配置された圧縮機１５とを備えている。図示されていない、考えられる１実施態様によれば、過給システム１２は、ターボチャージャ１３の軸に機械的に結合され（すなわちタービン１４及び圧縮機１５に機械的に結合され）、且つ可逆的である（すなわち、電気エネルギーを吸収し、機械的なトルクを生成するための電動モータとして、又は機械エネルギーを吸収し、電気エネルギーを生成するための発電機として操作することができる）電気機械を含んでもよい。
【００１９】
図２及び３に示されているように、インタークーラ９は給気マニホルド４と一体化されており（すなわち、インタークーラは給気マニホルド４と単一のボディを形成する）、そして互いに対向して対面する空気流入開口１７と空気流出開口１８とを有する平行六面体ボックス様ボディ１６を含む（すなわち、空気流入開口１７と空気流出開口１８とは、ボックス様ボディ１６の対向する平行な壁を通して形成されている）。ボックス様ボディ１６内部には冷却チャンバ１９が画定されている。冷却チャンバ１９は、開口１７及び１８によって２つの対向する側で仕切られており、そして使用中には、ターボチャージャ１３の圧縮機１５から来て給気マニホルド４に向けられた空気流によって貫流される。
【００２０】
図４によりよく示されているように、インタークーラ９は複数の交換器プレート２０を含む。これらの交換器プレートは冷却チャンバ１９内部で互いに上下に積み重ねられており、流入開口１７から流出開口１８への空気流方向Ｄに対して平行に配置されており、互いの間に対応する空気通路を画定するように互いに離隔しており、そして内部が凹状である（すなわち、内部にこれらの交換器プレートは少なくとも１つの通路、１つのチャンバを有する）。
【００２１】
図５に示されているように、インタークーラ９は循環回路２１を含む。循環回路は、冷却流体（典型的には水、任意には不凍添加剤及び／又は防食添加剤と一緒に添加される）が交換器プレート２０の内部で（すなわち、交換器プレート２０の内部に形成された通路又はチャンバ内部で）循環するのを可能にする。各交換器プレート２０内部には、流入開口２２と流出開口２３との間に延びる、冷却流体のための循環路が画定されている。交換器プレート２０全ての開口２２及び２３は、それぞれの通路を画定するように、互いに整合され重ねられている。それぞれの通路は、循環回路２１の残りの部分に接続されている。この残りの部分はボックス様ボディ１６（すなわち冷却チャンバ１９）の外部に配置されており、一般には循環ポンプとラジエータ（すなわち空気−水熱交換器）とを含む。
【００２２】
図４に示されているように、インタークーラ９は複数の固体熱電セル２４を含む。固体熱電セルのそれぞれはほぼ平行六面体の形状を有し、対応する交換器プレート２０上に載置されており、交換器プレート２０上に位置するコールド側と、対応する空気通路を仕切るホット側とを有している。各熱電セル２４は、その固有のホット側とその固有コールド側との間に温度の差があるときに、（ゼーベック、ペルティエ、及びトムソン効果を介して）熱を電気エネルギーに変換することができる。電気エネルギーの効果的な生成を保証するために、各熱電セル２４のコールド側の温度がホット側の温度よりも著しく低いままであることを保証することが必要であり、ひいては（ターボチャージャ１３の圧縮機１５によって加熱された給気を介した）ホット側に対する絶え間ない加熱と、（交換器プレート２０の内部の冷却流体の循環を介した）コールド側に対する絶え間ない冷却との両方を可能にすることが必要である。
【００２３】
全ての熱電セル２４から成る群は熱電発電機（すなわち、空気の熱の部分を電気エネルギーに変換することができ、「ＴＥＧ」とも呼ばれる装置）を構成する。
【００２４】
図６に示されているように、各交換器プレート２０は複数のポケット２５（具体的には８つのポケット２５）を含み、ポケットのそれぞれは平行六面体形状を有し、対応する熱電セル２４の形状をネガティブに再現して熱電セル２４を収容し、５つの側で前記熱電セル２４を取り囲んでいる。換言すれば、各交換器プレート２０は複数の座部、平行六面体状キャビティ（すなわちポケット２５）を含み、これらのキャビティは、熱電セル２４の形状をネガティブに再現して前記熱電セル２４を収容する。具体的には、各ポケット２５は、対応する熱電セル２４のコールド側と直接に接触した状態で配置された方形の底壁と、底壁から垂直に突出して４つの側で底壁を取り囲み、そして対応する熱電セル２４の側壁と直接に接触した状態で配置された側壁とを有している。このように、各ポケット２５は、対応する熱電セル２４を５つの側で取り囲んでいる。各熱電セル２４のホット側は、ターボチャージャ１３の圧縮機１５から来た（冷却されるべき）高熱空気流によって衝突されることが可能になるのに対して、各熱電セル２４のコールド側は、対応するポケット２５内部に配置されており、交換器プレート２０の壁上に位置している。
【００２５】
好ましい実施態様によれば、熱電セル２４の側壁がポケット２５の側壁によって完全に覆われるように、そしてさらに、熱電セル２４のホット側が対応する交換器プレート２０の外面と面一であるように、各ポケット２５は、対応する熱電セル２４の厚さに等しい深さを有している。すなわち、各熱電セル２４は、対応する交換器プレート２０の外面から突出することはなく、対応する交換器プレート２０の外面と完全に面一である（すなわち、各熱電セル２４のホット側は、対応する交換器プレート２０の外面と整合して同一平面上にある）。
【００２６】
考えられる非制限的な実施態様によれば、熱伝導性であり且つ容易に変形可能な材料である（すなわちこれは「軟質」材料である）グラファイトシート（又は他の同様の材料シート）が、各熱電セル２４のコールド側と交換器プレート２０の対応壁（すなわち交換器プレート２０内に形成されたポケット２５の対応壁）との間に挿入されている。各グラファイトシートの機能は、熱電セル２４の１つの側と交換器プレート２０の対応壁との接触状態を改善すること（すなわち接触面を増大させること）により、熱交換を向上させ、任意の表面凹凸を埋めて均一にすることである。
【００２７】
図４，７及び８に示されているように、各交換器プレート２０は２列の熱電セル２４（具体的にはそれぞれ４つの熱電セル２４から成る２つの列）と、複数のフィン２６とを含み、複数のフィンは、熱電セル列２４の間に挿入され、そして流入開口１７から流出開口１８への空気流方向Ｄに対して平行に配置されている。中央に（すなわち２つの熱電セル列２４の間に）配置されたフィン２６の機能は、冷却チャンバ１９を貫流する空気によってリッキングされる（licked）各交換器プレート２０の熱交換面を増大させることにより、空気の冷却をより効果的にすることである。中央に（すなわち２つの熱電セル列２４の間に）配置されたフィン２６のさらなる機能は、一方の列の熱電セル２４を他方の列の熱電セル２４から所定の間隔を置くことにより、２つの列の間で、熱電セル２４が互いに不都合な影響を及ぼさないようにすることである。具体的には、２つの列の熱電セル２４間の相互の不都合な影響を回避するために、空気流方向Ｄに沿ったフィン２６の広がりは、同じ空気流方向Ｄの熱電セル２４の広がりの少なくとも７０％〜８０％でなければならない。
【００２８】
図８によりよく示された好ましい実施態様によれば、各交換器プレート２０において、同じ列の４つの熱電セル２４は、電気的に直列に相互接続されている。電気的に直列に相互接続された４つの熱電セル２４から成る群は、直列且つ／又は並列に互いに接続することができる。
【００２９】
インタークーラ９は電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７（図２に概略的に示されている）を含む。電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７は、冷却チャンバ１９の外部（すなわちボックス様ボディ１６の外部）に配置されている。電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７は、入力側では全ての熱電セル２４を接続する電気回路に接続されており、そして出力側では、常に一定であり且つ所定の公称値（内燃熱機関１を備えた乗り物のバッテリを充電するための１２ボルト）に等しい電圧を提供する。電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７に入る電圧（すなわち、熱電セル２４によって構成された熱電発電機によって供給された電圧）は、ターボチャージャ１３の圧縮機１５からの瞬間的な空気の温度が変化するのに伴って連続的に変化する。従って電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７は一定の出力電圧（例えば１２ボルトに等しい）を維持するためにその変換率を連続的に調節しなければならない。
【００３０】
例えば、電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７は「バックブースト（buck-boost）」タイプであってよい。「バックブースト」変換器は、入力電力よりも高い又は低い連続的な電圧出力を有するタイプのＤＣ−ＤＣ変換器である。
【００３１】
最後に、インタークーラ９は電子制御ユニット２８を含む。電子制御ユニット２８は、電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７に接続されており、そして最適な等価電気抵抗（すなわち、熱電セル２４のエネルギー効率が最大化されるのを可能にする等価電気抵抗、すなわち、熱電セル２４によって生成される全電力が全ての条件において最大化されるのを可能にする等価電気抵抗）を追求するために、全ての熱電セル２４を接続する電気回路によって把握された等価電気抵抗を調節することにより、電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７を制御する。図２に示された実施態様の場合、電子制御ユニット２８は、最適な等価電気抵抗を追求するように、全ての熱電セル２４を接続する電気回路によって把握された等価電気抵抗を調節することにより、電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７を制御する。別の実施態様によれば、電子制御ユニット２８は、個々の熱電セル群２４によって（例えば同じ交換器プレート２０の８つ全ての熱電セル２４によって、又は同じ交換器プレート２０の同じ列の４つの熱電セル２４によって）、或いは限定された事例では、個々の熱電セル２４によって把握された等価電気抵抗を調節することにより、電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７を制御する。実際には、種々の熱電セル２４は種々異なる条件下で動作し（例えば、空気流方向Ｄに対して上流側に配置された熱電セル２４は、空気流方向Ｄに対して下流側に配置された熱電セル２４よりも大きい温度変化を被り、或いは冷却チャンバ１９の中央に配置された熱電セル２４は、冷却チャンバ１９の縁部に配置された熱電セル２４よりも大きい温度変化を被る）、ひいては違いを付けた最適化が全体的な最適化よりも効果的である（しかしより複雑でもある）。
【００３２】
例えば、電子制御ユニット２８は、ＭＰＰＴ（「最大電力点トラッカ（Maximum Power Point Tracker）」アルゴリズムを用いて電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７を制御することができる。すなわち、熱電セル２４は、「最大電力点（Maximum Power Point）」と呼ばれる最適作業点を呈する特徴的な電圧／電流（又は等価電気抵抗）曲線を有している。最大電力点では、最大限可能な電力を抽出することができる。この特徴的電圧／電流点は、熱電セル２４が被る温度変化に従って連続的に変化する。従って、電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７は、全ての熱電セル２４を接続する電気回路によって把握された等価電気抵抗を連続的に変化させることによって、最適作業点（最大電力点）を追求しようとしなければならない。
【００３３】
換言すれば、（電子制御ユニット２８によって制御された）電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７は、最大効率作業点（すなわち電力が最大限に発生する点）を追求するために、一定の出力電圧（例えば１２ボルト）を維持し、これとともに熱電発電機によって（すなわち、全ての熱電セル２４を接続する電気回路によって）把握された入力抵抗を変化させるという二重の役割を有している。これは、温度変化が同じ場合、熱電セル２４がその端子で把握された電気抵抗の変動に基づいて、異なる電力を生成するからである。図９のグラフ（横座標は、熱電セル２４の端子で把握された電気抵抗Ｒを表し、縦座標は熱電セル２４のエネルギー効率ηを表す）に示されているように、温度変化が同じ場合、熱電セル２４のエネルギー効率は、その端子で把握された電気抵抗がほぼ０．７５〜２オームであるときに最大になる。
【００３４】
各交換器プレート２０は、対応する熱電セル２４と一緒に、発電機モジュールの一部であることが好ましい。この発電機モジュールは、他の発電機モジュールから独立して分離している。各発電機モジュールにおいて、全ての熱電セル２４は直列に相互接続されており、各発電機モジュールはその固有の制御電子装置を備えていることが好ましい。制御電子装置はいかなる非機能（すなわち機能停止した）熱電セルをも短絡（バイバス）させることができ、また各熱電セル２４の端子に、可変の最適な等価電気抵抗を把握させることもでき、ＭＰＰＴ（「最大電力点トラッカ（Maximum Power Point Tracker）」アルゴリズムを用いて電気エネルギーの発生が最大化されるのを可能にする。換言すれば、各発電機モジュールの制御電子装置は入力側で（すなわち各熱電セル２４の２つの端子に接続された側で）、等価電気抵抗を形成することにより、熱電セル２４の２つの端子間の電圧と、熱電セル２４の２つの端子を貫流する電流とが、熱電発電機の作業を最適化する（すなわち電気エネルギーの発生を最大化する）ような値を有するようにすることが好ましい。
【００３５】
例えば、インタークーラ９は、それぞれが８つの熱電セル２４（それぞれ４つの熱電セル２４から成る２つの列に分けられる）を収容する１５個の交換器プレート２０を含むことができる。各熱電セル２４の公称電力はほぼ６ワットであり、従って熱電発電機の公称電力は全体で７００ワットである（それというのも熱電セル２４が全部で１２０個あるからである）。良好な熱電材料のゼーベック係数は１００μＶ／Ｋ〜３００μＶ／Ｋであるので、熱電発電機の出力側で（すなわち電子ＤＣ−ＤＣ変換器２７の入力側で）数ボルトを得るためには、数多くの熱電セル２４を直列に接続しなければならない。
【００３６】
考えられる実施態様によれば、熱電発電機は、乗り物の低電圧の電気的な負荷装置全てに供給するのに充分に高い電力を生成することができ、ひいては、駆動軸の機械的動力の一部を用いて電気エネルギーを生成するオルタネータの必要をなくすることができる。換言すれば、熱電発電機は駆動軸の機械的動力の一部を用いて電気エネルギーを生成する伝統的なオルタネータに完全にとって代わることができる。
【００３７】
好ましい実施態様によれば、２つの隣接する交換器プレート２０間の距離は、空気流が層流になるように形成されている。このようにすると、熱電セル２４のエネルギー効率を改善することができる。同様に、交換器プレート２０の支持タレット間の距離も、空気流が層流になるように形成されている。このようにすると、熱電セル２４のエネルギー効率を改善することができる。
【００３８】
本明細書中に記載された実施態様は、本発明の保護範囲を逸脱することなしに互いに組み合わせることができる。
【００３９】
上記インタークーラ９は数多くの利点を有している。
【００４０】
先ず第一に、上記インタークーラ９は、電気エネルギーの生成の際の高いエネルギー効率を可能にする。それというのも上記インタークーラは、ターボチャージャ１３の圧縮機１５から来た空気からの優れた熱伝達を可能にするからである。
【００４１】
加えて、上記インタークーラ９は固体熱電セル２４だけを使用し、従って運動する部品が全くなく、ひいては摩耗を被らない。その結果、上記インタークーラ９はメンテナンスを必要とせず、極めて長い動作寿命を有する。加えて、上記インタークーラ９は音響ノイズ又は高周波電気的ノイズを発生させない。
【００４２】
上記インタークーラ９は、熱電セル２４がない同様のインタークーラ９に対する重量増大を極めて僅かしかもたらさない。なぜならば、実際には重量増大は熱電セル２４の挿入だけに起因し、また上記インタークーラ９の他の全ての部品は、熱電セル２４がない同様のインタークーラ９内にも（場合によっては異なる形態で）存在するからである。
【００４３】
上記インタークーラ９において、熱電セル２４が被る熱応力は比較的限られたものであり、従って熱電セル２４は深刻な熱応力に耐えるように構成される必要がなく、かなりのコスト削減を伴う（本質的には、著しく高い購入コストを有する「特殊」熱電セル２４の代わりに、標準的な「商業的」熱電セル２４を使用することが可能である）。この結果は、熱電セル２４が交換器プレート２０内に「埋められる（buried）」（埋め込まれる（embedded））、すなわち、熱電セル２４を５つの側で取り囲むことにより、前記熱電セル２４が過熱するのを防止する対応ポケット２５内に挿入されるという事実によって得られる。ターボチャージャの圧縮機１５から来た空気は、４００℃に近い最大温度を有し得るのに対して、標準的な「商業的」熱電セル２４は約２００℃の最大温度に耐えることができる。従って、熱電セル２４と、交換器プレート２５内部に流れる冷却流体（８０〜９０℃の作業温度を有する）との間に最適な熱接触を保証することによって、熱電セルが４００℃に近い温度を有する空気によって衝突されても、熱電セル２４が約２００℃の最大温度を内部で超えるのを防止する。
【００４４】
最後に、上記インタークーラ９は、熱電セル２４がない同様のインタークーラ９と比較してサイズをさほど増大させない。それというのは、熱電セル２４の総体積が、冷却チャンバ１９の全体積に対して無視できるものであるからである。
【符号の説明】
【００４５】
１    熱機関
２    駆動軸
３    シリンダ
４    給気マニホルド
５    排気マニホルド
６    給気管
７    エアフィルタ
８    絞り弁
９    インタークーラ
１０    排気管
１１    触媒
１２    ターボチャージャ過給システム
１３    ターボチャージャ
１４    タービン
１５    圧縮機
１６    ボックス様ボディ
１７    流入開口
１８    流出開口
１９    冷却チャンバ
２０    交換器プレート
２１    循環回路
２２    流入開口
２３    流出開口
２４    熱電セル
２５    ポケット
２６    フィン
２７    電子ＤＣ−ＤＣ変換器
２８    電子制御ユニット
Ｄ    空気流方向
【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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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2019143621000001.pdf