(57)【要約】熱交換器(7)は、自動車内の内燃エンジン(1)の排気システム(5)用熱交換器であり、高温側(16)と低温側(17)とを有する熱電素子(15)を備える熱電発電器(13)と、熱電発電器(13)の熱電素子(15)の高温側(16)に配置され熱媒体を伝導する加熱経路(18)と、熱電発電器(13)の熱電素子(15)の低温側(17)に配置され冷却媒体を伝導する冷却経路(19)とを備え、熱電発電器(13)と、加熱経路(18)及び冷却経路(19)とが隣接して積載方向(20)に配置され、チャンネルスタック(21)を形成し、チャンネルスタック(21)を受ける内部空間(22)を覆い、冷却媒体入口(9)と、冷却媒体出口(10)と、熱媒体入口(11)と、熱媒体出口(12)と、電気接続部(14)とを各熱電発電器(13)用に備えるハウジング(8)とを備え、ハウジング(8)の内部空間(22)に二重壁の中間底部(23)が配置され、中間底部(23)には、熱電発電器(13)の熱電素子(15)が配置され、冷却経路(19)を隣接する加熱経路(18)から流体的に分離する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車内の内燃エンジン（１）の排気システム（５）用熱交換器であって、
各々高温側（１６）と低温側（１７）とを有する多数の熱電素子（１５）を備える少なくとも１個の熱電発電器（１３）と、
少なくとも１個の当該熱電発電器（１３）の熱電素子（１５）の高温側（１６）に配置される、熱媒体を伝導する少なくとも１個の加熱経路（１８）と、
少なくとも１個の当該熱電発電器（１３）の熱電素子（１５）の低温側（１７）に配置される、冷却媒体を伝導する少なくとも１個の冷却経路（１９）とを備え、
少なくとも１個の熱電発電器（１３）と、少なくとも１個の加熱経路（１８）及び少なくとも１個の冷却経路（１９）とが隣接して積載方向（２０）に配置され、チャンネルスタック（２１）を形成し、
前記チャンネルスタック（２１）を受ける内部空間（２２）を覆い、冷却媒体入口（９）と、冷却媒体出口（１０）と、熱媒体入口（１１）と、熱媒体出口（１２）と、電気接続部（１４）とを各熱電発電器（１３）用に備えるハウジング（８）とを備え、
前記ハウジング（８）の前記内部空間（２２）には、少なくとも１個の二重壁の中間底部（２３）が配置され、前記中間底部（２３）には、当該熱電発電器（１３）の熱電素子（１５）が配置され、かつ前記冷却経路（１９）を、それに隣接する前記加熱経路（１８）から流体的に分離する熱交換器。
【請求項２】
前記各熱電素子（１５）は、ｐ導体及びｎ導体として構成される多数の熱電半導体エレメントを有する請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記各中間底部（２３）は、高温壁（２４）と、低温壁（２５）と、高温壁（２４）と低温壁（２５）との間に形成される中間空間（２６）とを備え、
前記各高温壁（２４）は、このような加熱経路（１８）の境界を示し、この加熱経路（１８）の加熱手段から中間空間（２６）を分離させ、
前記各低温壁（２５）は、このような冷却経路（１９）の境界を示し、この冷却経路（１９）の冷却手段から中間空間（２６）を分離させ、
前記各中間空間（２６）において、前記熱電発電器（１３）の熱電素子（１５）が配置されることで、前記熱電素子（１５）の高温側（１６）は、前記高温壁（２４）に直接又は間接的に接触し、前記熱電素子（１５）の低温側（１７）は、前記低温壁（２５）に直接又は間接的に接触する請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記各中間底部（２３）内の前記各熱電発電器（１３）の前記熱電素子（１５）は、個々にカプセル化されておらず、前記中間底部（２３）を通じてグループとしてカプセル化されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記冷却経路（１９）及び少なくとも１個の前記中間底部（２３）を挿通して延在する熱媒体接続管（２７）を通じて、少なくとも２個の前記加熱経路（１８）が互いに流体的に電気接続され、及び／又は、
前記加熱路（１８）及び少なくとも１個の前記中間底部（２３）を挿通して延在する冷却媒体接続管（２８）を通じて少なくとも２個の前記冷却経路（１９）が互いに流体的に電気接続される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記接続管（２７、２８）は、ハウジング（８）から間隔をおいて前記内部空間（２２）内に延在する請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記チャンネルスタック（２１）内では、積載方向（２０）に対して、最初の経路及び最終の経路は、加熱経路（１８）又は冷却経路（１９）のいずれかの同じタイプの経路であり、
前記ハウジング８内の最初の及び最終の中間底部（２３）は、最初の経路と、最終の経路と、存在する同じタイプの他の経路の各々を互いに流体的に接続させる接続管（２８）により、周方向に閉じた積載方向（２０）に対して横方向に密封されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
周方向は、積載方向（２０）、又は積載方向（２０）に対して横方向かつ前記チャンネルスタック（２１）の長手方向に対して横方向に走る横方向である請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
最初の経路及び最終の経路は、前記冷却経路（１９）である請求項７又は８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記各中間空間（２６）は、冷却媒体及び熱媒体の両方に対して密封されている請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記各中間空間（２６）は、不活性ガスで充填されている、または真空を有する請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記各中間底部（２３）は、前記ハウジング（８）内に配置され、積載方向（２０）に互いに間隔が置かれている２つの分離した壁（２４、２５）により形成される請求項１乃至１１のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記各中間底部（２３）は、前記ハウジング（８）内に挿入された平らな管により形成される請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１４】
多数の燃焼室（３）を含むエンジンブロック（２）と、
前記燃焼室（３）から排気ガスを排出する前記排気システム（５）と、
前記エンジンブロック（２）を冷却する冷却回路（６）と、
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の熱交換器（７）と、
排気システム（５）に流体的に連結される前記加熱経路（１８）と、
冷却回路（６）に流体的に連結される前記冷却経路（１９）と
を備える自動車用の内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関し、特に、好ましくは自動車における、内燃エンジンの排気システム用の熱交換器に関する。さらに、本発明は、このような熱交換器を装備した内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に車両に適用される内燃エンジンでのエネルギー効率を向上させるために、内燃エンジンの排気ガスに含まれる熱エネルギーを活用する試みがなされている。排気ガスに含まれる熱エネルギーを活用する可能性として、いわゆる熱電発電器の利用があり、該熱電発電器は、温度差を電圧に変換することができ、又は熱流を電流に変換できるものである。このような熱電発電器は、いわゆるペルティエ効果の逆であるいわゆるゼーベック効果に従って作動する。
【０００３】
熱電発電器は、通常多数の熱電素子で構成され、該熱電素子は、熱電モジュールとして呼ぶこともでき、高温側及び低温側を有している。熱電素子に対して、熱を高温側に供給し、低温側において熱を排出することにより、電流に変換される熱流が各熱電素子を通過可能となっている。熱電素子の高温側に熱を供給し、低温側に寒気を供給することができるように、熱電発電器は、熱媒体を伝導する少なくとも１個の加熱経路と、冷却媒体を伝導する少なくとも１個の冷却経路とを備える熱交換器内に一体化させることが可能とされている。そして、当該加熱経路は、各熱電発電器の高温側に配置され、当該冷却経路は各熱電発電器の低温側に配置され、加熱経路と冷却経路との間に熱電発電器が配置される。このために、加熱経路、熱電発電器、及び冷却経路は、積載方向に互いに積載され、チャンネルスタックを形成している。
【０００４】
このような熱電素子又は熱電モジュールは、大量の半導体エレメントで構成され、該半導体エレメントは、熱流を電流に、そしてその逆の変換も行う。各熱電素子においては、多数の当該半導体エレメントが、通常直列に接続されている。特に、正にドープした半導体エレメント（要するに、ｐ導体）、及び負にドープした半導体エレメント（要するに、ｎ導体）は、互いに交互に直列接続されている。連続したｐ導体及びｎ導体の電気接続は、通常は、金属で構成されることが好ましいブリッジエレメントにより達成される。これは、各熱電素子が、熱電的に作用する半導体エレメントを大量に備えることを意味する。
【０００５】
各熱電素子内で熱電変換を引き起こす半導体材料の場合、酸素との接触からの保護が必要となることがある。このために、従来の熱電発電器では、各熱電素子を各自で密封してカプセル化することが通常である。このカプセル化は、各熱電素子を完全に密封して覆うケースタイプ又はカバータイプを用いて達成される。このケースまたはこのカバーの材料によっては、熱電発電器の効率を減少させるため、そのせいで追加の熱抵抗が発生する。このように、多数の熱電素子を有する熱電発電器は、各自で個別に分離してカプセル化され、各カプセル内に多数の熱電半導体エレメントを備える多数の熱電素子を備えている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、簡単な構成からなる上記に説明したタイプの熱交換器を更に改善した実施形態を提示することを課題とする。本発明は、このような熱交換器の熱から電気への変換効率の向上を達成可能にするものである。
【０００７】
本発明は、この課題を、独立請求項の主題を通して解決する。従属請求項の主題は、好ましい実施の形態を示す。
【０００８】
本発明は、ハウジングの内部空間を覆い、内部に少なくとも１個の二重壁の中間底部が配置され、一方で各熱電発電器の熱電素子を収容し、他方では冷却経路を加熱経路から流体的に直接分離する役割を果たすハウジング付き熱交換器を装備する。したがって、二重壁の中間底部は、２つの壁で各熱電発電器を受け入れる空間を形成し、外側に向けて一方では２つの壁で冷却経路の境界を示し、他方では加熱経路の境界を示す二重機能を有している。このようにして、各熱電発電器を、内部に中間底部が挿入されるハウジングと接続して、中間底部において全体としてカプセル化することができ、その結果、中間底部の内部を外側から密閉することができる。例えば、中間底部を、熱交換器のハウジングにより長手方向端部にて閉鎖される平らな管として設計することができる。同様に、中間底部の２つの壁を、熱交換器のハウジングにより周方向縁に沿ってしっかりと密封される別個のプレートとして設計することが可能である。
【０００９】
言い換えると、本発明は、少なくとも１個のこのような二重壁の中間底部を用いて、ハウジング内において、一方では各加熱経路を各冷却経路から分離し、他方では各熱電発電器を各冷却経路及び各加熱経路から分離する。各加熱経路及び各冷却経路を、それぞれに管を用いて実現する従来設計（この管の間に各熱電発電器を配置できる）と比較すると、本発明に係る熱交換器は、加熱管及び冷却管に代えて中間底部を要することで足り、その結果、熱交換器の実現に必要な部品は明らかに少なくなる。これは、ハウジングと接続した二重壁の各中間底部によっても実現可能である（これは、全側部において熱交換器の内部を覆う）。
【００１０】
特に車両への適用では、内燃エンジンの冷却回路の冷却剤を、例えば冷却媒体として使用することができ、内燃エンジンの排気ガスを加熱媒体として使用することができる。
【００１１】
この場合、二重壁の中間底部を、熱交換器のハウジング内に挿入される２つの分離した壁を用いて実現することができる。この場合、各熱電発電器の熱電素子は、当該２つの壁の間に配置されている。あるいは、好ましい実施の形態によれば、内部に熱電発電器の熱電素子が挿入され、熱交換器のハウジング内に設置される平らな管を用いて二重壁の各中間底部を実現することが可能である。
【００１２】
別の好ましい実施の形態では、各中間底部は、高温壁と、低温壁と、高温壁と低温壁との間に形成される中間空間とを備えることができ、設置状態では、各高温壁が中間空間をこの加熱経路の加熱媒体から分離するように、この加熱経路の境界を示している。さらに、各低温壁が中間空間をこのような冷却経路の冷却媒体から分離するように、この冷却経路の境界を示している。さらに、熱電素子の高温側が高温壁に直接又は間接的に接触し、熱電素子の低温側が低温壁に直接又は間接的に接触するように、各熱電発電器の熱電素子が、各中間空間に配置される。各壁及び各側部を十分平らに生産できる場合、各側部と各壁が直接接触していることが好ましい。しかし、各側と各壁との適切な局所接触を保証する程度までに製造公差を選択することがしばしばできない。この場合には、熱伝導性材料を介した間接的な接触が好ましく、これは、例えば、フィルム又はペーストの形式で各側部と各壁との間に配置され、不具合を解消可能な弾力性及び高い伝熱性を有するものとされる。
【００１３】
本発明では、二重壁の中間底部として具体的にどのような構成を採用するかに拘わらず、全体として、すなわちユニットとして、各熱電発電器を密閉してカプセル化する構成を、当該二重壁の中間底部を用いることによって採り得る。熱電発電器をカプセル化することにより、熱電発電器全体及び個々の熱電素子を酸素との接触から保護する。結果として、個々の熱電素子については、中間底部にカプセル化していない状態で収容することが原則として可能である。このようにすると、必然的に熱抵抗を発生させる各壁を、個々の熱電素子毎に設ける構成を高温側及び低温側でも回避できる。したがって、全体としての熱交換器のエネルギー効果を向上させることができる。カプセル化していない熱電素子の場合、少なくとも２つの熱電素子の熱電半導体の追加密封カプセル化が、中間底部内に設けられない、すなわち、多数の熱電素子の半導体エレメントが同じ空間、すなわち中間底部内に位置している。言い換えると、例えばガス、好ましくは半導体エレメントに対して不活性なガス又は不活性ガス、又は真空等の流体は、各熱電発電器の熱電素子のすべての半導体エレメントを用いて中間底部に接触している。
【００１４】
したがって、特に好ましい実施の形態によると、各熱電発電器の熱電素子は、各中間底部内に個々にカプセル化せず、これらを各中間底部によりグループとして一緒にカプセル化するようにできる。さらに、またはその代わりに、熱電材料、すなわち大量の熱電半導体で構成される各熱電素子の熱電体は、互いの側部（高温側及び低温側を形成する側）が各中間底部の壁に直接または間接的に接触するようにすることができる。通常、行列内に局所的にかつ好ましくは平らに配置される半導体エレメントは、伝導性コンタクトブリッジ、特に金属ブリッジにより熱電素子の上側及び下側にペアで互いに電気的接触している。コンタクトブリッジにおいては、実際には板状で、特に平らな電気絶縁体が各々、上側及び下側においてコンタクトブリッジ上に配置されている。カプセル化していない状態では、各絶縁体は、各熱電素子の低温側及び高温側のそれぞれを形成している。
【００１５】
別の好ましい実施の形態では、少なくとも２個のこのような加熱経路を、冷却経路及び２個の中間底部を挿通して、延在する加熱媒体接続管により互いに流体的に接続させることができる。このために、多数の加熱経路、好ましくは、全ての加熱経路を、共通の加熱媒体入口及び共通の加熱媒体出口を通じて加熱媒体路内に組み入れることができるように、多数の加熱経路をチャンネルスタック内で互いに流体的に接続することができる。
【００１６】
さらに、又はその代わりに、少なくとも２つのこのような冷却経路を、加熱経路及び２個の中間底部を挿通して延在する冷却媒体接続管により、互いに流体的に接続させることができる。この対策は、ハウジング上で少なくとも２個の冷却経路（好ましくはすべての冷却経路）を冷却媒体路内に組み入れるために共通の冷却媒体入口及び共通の冷却媒体出口が十分になるように、ハウジング内の多数の冷却経路を互いに流体的に接続できる結果になる。
【００１７】
ハウジング内で接続経路がチャンネルスタックを密封する周方向は、接続経路が、２つの面端部経路及び２つの長辺経路（各々最初及び最終の経路を互いに接続する）を備えるような積載方向に関することが可能である。その代わりに、周方向は、積載方向に対して横方向に、チャンネルスタックの長手方向に対して横方向に走る横方向に関することも可能である。この場合、接続経路は、最初の経路を最終の経路に接続する面端経路のみで構成される。
【００１８】
ここで特に好ましいのは、最初の経路及び最終の経路が冷却経路である更なる開発である。したがって、冷却媒体のカバーが、熱電素子とハウジングを囲む周辺との間に存在する。ガス（外気）に対する液体（冷却媒体）の適切な密閉は、第二ガス（外気）に対する第一ガス（排気ガス）の密閉よりも簡単に実現することができる。
【００１９】
好ましい実施の形態に係る各中間空間を、冷却剤及び熱媒体の両方に対して密閉することができる。特に中間底部を平らな管として設計した場合、このような密閉は簡略化される。
【００２０】
別の好ましい実施の形態では、各中間空間を、不活性ガスで充填したり、真空を含ませることができる。これら両者の場合、特に効果的に酸素との接触から熱電素子を保護する。
【００２１】
したがって、特に自動車内に配置される本発明に係る内燃エンジンは、多数の燃焼室を有するエンジンブロックと、燃焼室から排気ガスを排出する排気システムと、エンジンブロックを冷却する冷却回路と、上記タイプの熱交換器（これの加熱経路は、排気システムに流体的に連結され、これの冷却経路は冷却回路に流体的に接続されている）とにより特徴付けられている。
【００２２】
本発明の更に重要な特徴及び効果は、従属請求項、図面、及び図面を用いた関連図説明から得られる。
【００２３】
上記及び後記の特徴は、記述した各組み合わせだけでなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、他の組み合わせ又はそれ単独で使用することができる。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態が、図示され、以下より詳細に説明する。ここで、同じ参照符号は、同じ、類似、又は機能的に同じ部品に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】内燃エンジンの回路図による簡易的に示す概略図である。
【図２】熱交換器の内部を簡易的に示した長手方向断面図である。
【図３】図２と同様の熱交換器であって、別の実施形態に係る熱交換器の内部を示す長手方断面図である。
【図４】図３におけるＩＶの拡大詳細図である。
【図５】単一の熱電素子の内部を簡易的に示す長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１によると、自動車内で好適に採用できる内燃エンジン１は、多数の燃焼室３を含むエンジンブロック２と、燃焼室３に外気を供給する外気システム４と、燃焼室３から排気ガスを排出する排気システム５とを備える。さらに、内燃エンジン１には、冷却回路６が装備されており、該冷却回路６を活用して、エンジンブロック２が冷却される。ここで、冷却回路６内に保持される冷却剤を適切に冷却できるように、ここでは図示しない冷却器（好適な例としては、ファンが接続される）を冷却回路６内にさらに設けることができるのは明らかである。
【００２７】
内燃エンジン１には、熱交換器７がさらに装備されており、該熱交換器７のハウジング８は、冷却媒体入口９と、冷却媒体出口１０と、熱媒体入口１１と、熱媒体出口１２とを備える。熱交換器７は、熱媒体入口１１及び熱媒体出口１２を通じて排気システム５内に流体的に組み込まれており、熱交換器７内の排気ガスは、熱媒体としての機能を果たしている。さらに、冷却媒体入口９及び冷却媒体出口１０を通じて、熱交換器７は、冷却回路６内に組み込まれており、該冷却回路６の冷却剤は、熱交換器７内で冷却媒体としての機能を果たしている。熱交換器７は、さらに少なくとも１個の熱電発電器１３を含み、該熱電発電器１３は、熱交換器７の内部において熱媒体及び冷却媒体に伝熱的に連結されている。ハウジング８においては、各熱電発電器１３に電気接続された電気接続部１４が形成されている。
【００２８】
図２及び図３によると、各熱交換器７は、多数の熱電発電器１３を備えることが好ましく、該熱電発電器１３の各々は、多数の別個の熱電素子１５を備えている。この例では、４個の熱電発電器１３が設けられ、該熱電素子１３の各々は、４個の熱電素子１５を有している。各熱電素子１５には、高温側１６及びこれの反対側に位置する低温側１７を有する。熱交換器７内では、熱媒体を担持する多数の加熱経路１８が形成され、該加熱経路１８は、熱電素子１５の高温側１６に配置されている。さらに、多数の冷却経路１９が、熱交換器７内に設けられ、これは、冷却媒体を担持し、熱電素子１５の低温側１７に配置されている。熱電発電器１３、加熱経路１８、及び冷却経路１９は、両方向矢印で示される積載方向２０に交互に隣接して配置され、これによりチャンネルスタック２１を形成し、ハウジング８に覆われている内部空間２２が該チャンネルスタック２１を受け入れている。全ての加熱経路１８については、ハウジング８は、共通の熱媒体入口１１及び共通の熱媒体出口１２を有している。全ての冷却経路１９については、ハウジング８は、共通の冷却媒体入口９及び共通の冷却媒体出口１０を有している。
【００２９】
ハウジング８の内部空間２２には、ここで示される例では、二重壁の中間底部２３が４つ収容され、各中間底部２３では、熱電素子１５を備える熱電発電器１３が配置されている。さらに、各中間底部２３はいずれも、当該加熱経路１８から当該冷却経路１９を流体的に分離するように、ハウジング８内に配置されている。
【００３０】
詳細には、各中間底部２３は、高温壁２４と、低温壁２５と、中間空間２６とを備え、中間空間２６が高温壁２４と低温壁２５との間に形成されている。各高温壁２４は、加熱経路１８の境界を示し、したがって中間空間２６を加熱経路１８の熱媒体から分離させる。各低温壁２５は、このような冷却経路１９の境界を示し、各冷却経路１９の冷却媒体から中間空間２６を分離させる。各中間空間２６では、実際には、熱電素子１５の高温側１６が各高温壁２４に直接又は間接的に接触し、熱電素子１５の低温側１７が各低温壁２５に直接または間接的に接触するように、各熱電発電器１３の熱電素子１５が配置されている。
【００３１】
各中間底部２３では、高温壁２４及び低温壁２５を、別個の、特に平らな壁エレメントまたはプレートを通して形成することができ、これらは、適切な方法でハウジング８内に設けられている。これに対して、特に好ましいのは、各中間底部２３が平らな管で形成され、該管の広い側面部が高温壁２４及び低温壁２５を形成し、該管の短い側部の各々は、ハウジング８の側壁に接触している形態である。
【００３２】
具体的には、熱電素子１５は、個々の熱電素子１５をそれぞれカプセル化することなく中間底部２３内に配置されている。これは、各熱電素子１５が高温側１６と低温側１７とを備え、熱電材料で構成される熱電体は、高温壁２４及び低温壁２５のそれぞれに直接または間接的に接触していることを意味する。これは、ハウジング８内の各中間底部２３において、各熱電発電器１３の熱電素子１５が各中間底部２３内でグループとしてまとめてカプセル化される方法で、ハウジング８内における各中間底部２３の配設を達成可能である。
【００３３】
図２及び３に示す実施の形態では、全ての加熱経路１８は、熱媒体接続管２７を通じて互いに流体的に接続されており、いずれの場合もこれら熱媒体接続管２７は、少なくとも１個の冷却経路１９及び少なくとも１個の中間底部２３を挿通して配されている。さらに、全ての冷却経路１９は、ここでは冷却媒体接続管２８により互いに流体的に接続されており、いずれの場合も、冷却媒体接続管２８は、少なくとも１個の加熱経路１８及び少なくとも１個の中間底部２３を挿通して延在する。
【００３４】
図２に示す実施の形態では、熱媒体接続管２７及び冷却媒体接続管２８の両方は、ハウジング８から間隔をおいて内部空間２２内に配置されている。これとは対照的に、図３は、熱媒体接続管２７だけがハウジング８から間隔を置いて内部空間２２内に配置され、ハウジング８の面端２９上の冷却媒体接続管２８が、分離壁３０を用いた経路により実現された実施形態を示している。この場合、各分離壁３０と各面端２９に割り当てられたハウジング部分との間に形成される中間空間が冷却媒体接続管２８を形成するように、これら分離壁３０は、各面端２９から間隔をおいて内部空間２２内に配置されている。
【００３５】
図３に示す実施の形態では、チャンネルスタック２１内の積載方向２０に、最初と最終の経路、又は、最下部と最上部の経路は同じタイプの経路、すなわち、冷却経路１９のタイプとされる。分離壁３０を用いて作られた接続管２８は、ここで最初の及び最終の冷却経路１９とこの間に配置される中間冷却経路１９とを互いに接続している。図３での図示において垂直になっており、チャンネルスタック２１の長手方向、及び積載方向２０に対して横方向に延び、かつチャンネルスタック２１に対して横方向に位置して図３での横方向に向かう方向である周方向に対して、チャンネルスタック２１は、接続管２８と、最初の冷却経路１９、及び最終の冷却経路１９によりハウジング８内に密封されている。この場合、チャンネルスタック２１は、最下部の又は最初の中間底部２３と、最終の又は最上部の中間底部２３と、全ての中間底部２３と、その間に位置する冷却経路１９及び加熱経路１８とを備える。
【００３６】
さらに、又はその代わりとして、接続管２８は、積載方向２０に関連する周方向に閉じたチャンネルスタック２１を密封することができる。この場合、ハウジング８の長い側から間隔が置かれ、面端部２９間及び下側３１と上側３２との間に延在する分離壁３０がさらに設けられている。これら分離壁３０を用いて、図３を視認する人に対して近いハウジング側と、当該視認する人から離れて面している側との両方に位置するこれら側壁に沿って、接続管２８をさらに作ることができる。この場合、チャンネルスタック２１は、最下部の中間底部２３と最上部の中間底部２３との間に延在する限り、全ての側において冷却媒体に囲まれている。
【００３７】
好ましい実施の形態では、中間底部２３の各中間空間２６は、不活性ガスで充填される、または真空を含むとすることができる。この場合、中間底部２３は、冷却媒体及び熱媒体の両方に対して実際には密封されている。
【００３８】
図２及び３によると、各電気接続部１４を実現するための送電線３３を、適切な液密のブッシング３４を用いて中間空間２６からハウジング８を挿通して導くことができる。
【００３９】
図４に示すように、別の好ましい実施の形態としては、中間底部２３の壁２４、２５が熱電素子１５の外形に適応するように、壁２４、２５をこれらの形状に対して熱電素子１５に適合させることが可能である。したがって、特にこのような熱電素子１５の領域における高温壁２４と低温壁２５との間の空間３５を、領域３７において２つの壁２４及び壁２５の間にあり、隣接する熱電素子１５間に位置して、隣接する熱電素子１５において送電線３３による電気接触を達成する空間３６より大きくすることができる。特に、経路１８、１９と中間空間２６との間の圧力差を維持可能とするために、熱電素子１５の領域における壁２４、２５が実質上密閉機能のみを果たし、隣接する熱電素子１５間の領域３７において向上した安定性を有することができるように、これら熱電素子１５を非常に薄くできる。あるいは、この領域３７において、壁２４、２５の厚さを減少することも可能となるように、適切なグラウト３８により中間領域３７において中間空間２６を充填することができる。あるいは、グラウト材として使用される各中間領域３７において壁２４、２５を省略することができる。
【００４０】
図５では、各熱電素子１５の代表的な構造が単に例示されており、これはここで紹介する本発明に係る熱交換器７の好ましい実施の形態によると、個々の熱電素子１５毎にはカプセル化されていない。熱電素子１５は、多数の行列において平面上に配置されるのが好ましい大量の個々の熱電半導体エレメント３９を備える。図５では、１本のラインのみが顕著であり、これに、筒状を形成するために図５の奥行き方向に多数の線が後に続いている。負にドープしたＮ導体４０及び正にドープしたＰ導体４１が交互に設けられるように、半導体エレメント３９は多様にドープされている。隣り合う２つの導体４０、４１の各々は、コンタクトブリッジ４２、特に金属ブリッジを通して互いに電気接続されている。この場合、コンタクトブリッジは、いずれの場合も平面上で、（この場合、低温側１７を通じて形成される）熱電素子１５の上側４３上で延び、かつ（この場合、高温側１６を通じて形成される）熱電素子１５の下側４４上で延び、各々電気絶縁体４５に覆われている。各熱電素子１５は、この電気絶縁体４５を通じて、高温壁２４及び低温壁２５のそれぞれに接触している。矢印４６は、各熱電エレメント１５を通過する熱流を示している。
【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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【国際調査報告】
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