(57)【要約】本発明は、電力を取り出すための、エネルギー回収アセンブリ（１）、およびその提供方法に関する。アセンブリは、チューブ（６）の第一のアレイ（２）およびチューブ（１３）の第二のアレイ（３）を備える。第二のアレイ（３）の二つのチューブ（１３）が第一のアレイ（２）の二つの連続するチューブ（６）の間に配置される、または第一のアレイ（２）の二つのチューブ（６）が第二のアレイ（３）の二つの連続するチューブ（１３）の間に配置されるよう、第一のアレイ（２）のチューブ（６）は第二のアレイ（３）のチューブ（１３）と交互嵌合される。熱電モジュール（４）は、第一（２）および第二（３）のアレイの近接したチューブ（６、１３）の間の隙間（７）に受容される。固定構成（５）は、二つのチューブ（６；１３）の間のインタースペース（Ｘ）に受容される。固定構成（５）は、固定構成（５）が関連したインタースペース（Ｘ）に挿入可能である第一の状態と、固定構成（５）が、関連したインタースペース（Ｘ）で二つのチューブ（６；１３）に圧力をかけるよう適合され、二つのチューブ（６；１３）のそれぞれを、熱電モジュール（４）に向かっておよび、熱電モジュール（４）に近接した連続するチューブ（６；１３）に向かって押圧する第二の状態と、の間で動作可能である。
2018509774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが第一の入口マニホールド（１１）と第一の出口マニホールド（１２）との間で高温流体の流れを受容するよう適合されたチューブ（６）の第一のアレイ（２）と、
それぞれが第二の入口マニホールド（１９）と第二の出口マニホールド（２０）との間で低温流体の流れを受容するよう適合されたチューブ（１３）の第二のアレイ（３）と、を備える、電力を取り出すためのエネルギー回収アセンブリ（１）であって、
前記第二のアレイ（３）の二つのチューブ（１３）が前記第一のアレイ（２）の二つの連続するチューブ（６）の間に配置されるように、または前記第一のアレイ（２）の二つのチューブ（６）が前記第二のアレイ（３）の二つの連続するチューブ（１３）の間に配置されるように、前記第一のアレイ（２）の前記チューブ（６）は前記第二のアレイ（３）の前記チューブ（１３）と交互嵌合され、
前記エネルギー回収アセンブリは、
前記第一（２）および第二（３）のアレイの近接したチューブ（６、１３）の間のサブインタースペース（Ｙ´）内の熱電モジュール（４）と、
前記第一のアレイ（２）の二つの連続するチューブ（６）の間に配置された前記第二のアレイ（３）の前記二つのチューブ（１３）の間のインタースペース（Ｘ）内、または前記第二のアレイ（３）の二つの連続するチューブ（１３）の間に配置された前記第一のアレイ（２）の前記二つのチューブ（６）の間の前記インタースペース内の固定構成（５）と、をさらに備え、
各固定構成（５）は、
前記固定構成（５）が、関連したインタースペース（Ｘ）に挿入されるようにする第一の状態と、
前記固定構成（５）は、前記関連したインタースペース（Ｘ）で前記二つのチューブ（６；１３）に圧力をかけるよう適合され、前記第一のアレイ（２）の前記連続するチューブ（６）の間に配置された前記第二のアレイ（３）の前記二つのチューブ（１３）、または前記第二のアレイ（３）の前記連続するチューブ（１３）の間に配置された前記第一のアレイ（２）の前記二つのチューブ（６）を、それぞれの前記熱電モジュール（４）に向かって、および、それぞれの前記熱電モジュール（４）に近接した前記連続するチューブ（６；１３）に向かって押圧し、前記熱電モジュール（４）と、前記第一（２）および第二（３）のアレイの前記近接したチューブ（６；１３）との間の接触を提供する、第二の状態と、の間で動作可能である、エネルギー回収アセンブリ。
【請求項２】
前記第一（２）および第二（３）のアレイの前記チューブ（６；１３）はそれぞれ、少なくとも二つの対向する壁部（８；１７）によって画定された扁平な断面を有し、
前記固定構成（５）は、前記対向する壁部（８；１７）の表面延在に垂直な方向に、前記第一または第二のアレイ（２；３）の前記二つのチューブ（６；１３）への圧力をかけるよう配置された、請求項１に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項３】
前記固定構成（５）は、少なくとも一つの加圧手段（２６）およびスペーサ（２８）を備え、前記スペーサ（２８）は、前記二つの対向する壁部（８；１７）の前記表面延在に平行な平面において、前記加圧手段（２６）の上方または下方の位置に移動可能であることによって、前記固定構成（５）を、前記第一の状態と前記第二の状態との間で操作する、請求項１または２に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項４】
前記第一の状態の前記加圧手段（２６）は、前記スペーサ（２８）の貫通穴（２９）に部分的に受容される、請求項３に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項５】
前記スペーサ（２８）は、二つの対向する加圧手段（２６）の間に配置され、前記二つの対向する加圧手段（２６）は、前記スペーサ（２８）の、一つの同一の貫通穴（２９）に部分的に受容される、請求項４に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項６】
前記スペーサ（２８）は、押されまたは引かれ、または回転されることで、前記加圧手段（２６）の上方、下方、または後方の位置へ操作される、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも一つの加圧手段（２６）は、円板バネまたはカップバネである、請求項３乃至６のいずれか一項に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項８】
前記スペーサおよび前記少なくとも一つの加圧手段（２６）は、二つの対向する壁部（３０；３８）の間に配置され、前記固定構成（５）は一つの一体のユニットを構成する、請求項３乃至７のいずれか一項に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項９】
前記固定構成は、能動的に前記第一の状態に置かれない限り、ロッキング機構によって前記第二の状態に留まるよう配置される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のエネルギー回収アセンブリ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエネルギー回収アセンブリを提供する方法であって、
それぞれが第一の入口マニホールドと第一の出口マニホールドとの間で高温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第一のアレイを提供するステップ（１００）であって、前記チューブの第一のアレイは一体のろう付けユニットとして提供されるステップと、
それぞれが第二の入口マニホールドと第二の出口マニホールドとの間で低温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第二のアレイを提供するステップ（２００）であって、前記チューブの第二のアレイは一体のろう付けユニットとして提供されるステップと、
前記第一のアレイの前記チューブを前記第二のアレイの前記チューブと交互嵌合させるステップ（３００）であって、前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置され、または前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置されるステップと、
熱電モジュールを、前記第一および第二のアレイの近接するチューブの間のサブインタースペース（Ｙ´）に配置するステップ（４００）と、
前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置された前記第二のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペース、または前記第二のアレイの二つの連続するチューブの間に配置された前記第一のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペースに、固定構成を挿入するステップ（５００）と、
前記固定構成を、前記インタースペースに挿入されるようにする第一の状態から、前記固定構成が、関連したインタースペースで前記二つのチューブに圧力をかけ、前記第一のアレイの前記連続するチューブの間に配置された前記第二のアレイの前記二つのチューブ、または前記第二のアレイの前記連続するチューブの間に配置された前記第一のアレイの前記二つのチューブを、それぞれの前記熱電モジュールに向かって、および、それぞれの前記熱電モジュールに近接した前記連続するチューブに向かって押圧することで、前記熱電モジュールと、前記第一および第二のアレイの前記近接したチューブとの間の接触を提供する第二の状態に、前記固定構成を操作するステップ（６００）と、を備える、エネルギー回収アセンブリを提供する方法。
【請求項１１】
電力を取り出すための燃焼エンジンにおける請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエネルギー回収アセンブリの使用方法であって、前記高温流体は前記燃焼エンジンからの排気ガスであり、前記低温流体は冷媒である、使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を取り出すためのエネルギー回収アセンブリ、およびそのようなエネルギー回収アセンブリを提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯用冷蔵ボックスなどの種々の冷却装置、およびプロセッサのような集積回路の能動冷却に熱電モジュールを用いることは周知である。また発電に熱電モジュールを用いることも周知である。設計および大きさが適切であれば、発電機として使用される排気ガスまたは再循環排気ガス（ＥＧＲ）駆動の熱電モジュールは、燃料消費量を低減し、よって、燃焼エンジンを動力とする機械および車両からの二酸化炭素排出量を低減しうる。
【０００３】
熱い排気ガスを動力とする熱電発電機システムは、排気ガスまたはＥＧＲ流への入口および出口連結、第一および第二の熱交換器表面、および、第一および第二の熱交換器表面の間に接触して配置された熱電モジュールから成る。第一の熱交換器表面は、熱い排気ガスからの熱伝達を提供する。第二の熱交換器表面は、概して外部の冷却システムに連結される。
【０００４】
熱電モジュールは、表面間の温度差を通して熱を電気エネルギーに変換する少なくとも一つの熱電素子を含む。発生した電気エネルギーは、パワーエレクトロニクスによって処理され、燃焼エンジンシステムの周囲の電力需要者、または燃焼エンジンを動力とする機械に分配されうる。したがって、通常は排気ガスを介して大気中に放出される熱エネルギーは、ある程度回収されうる。
【０００５】
これらの熱電モジュールに共通なのは、それらが第一および第二の熱交換器表面と接触する十分な表面を要することである。実際には、これは、熱交換器プレートのコアに軸力または圧力を加えることで、コア熱電モジュールが熱交換器プレートの中間に配置されることによって達成されうる。軸力または圧力は、外側からの力を二つの対向する剛性のエンドプレートにかけることによって加えられうる（例えばＤＥ１０２００７０６３１９６Ａ１参照）。径方向圧縮を開示するさらに他の例は、ＤＥ１０２００５００５０７７Ａ１に開示される。軸圧をコア内に加えることもまた知られている。これは例としてＡＴ５０６２６２Ａ２に開示されており、コア内の一層を形成する冷チューブがコアの組立中に圧縮され、それによって、熱電モジュールを近接する温チューブに向かって押圧する軸力を加える。
【０００６】
この種のアセンブリの設計には克服すべきいくつかの問題がある。性能は通常、熱電モジュールの表面全体の温度差が高いほど上がる。つまり、熱交換器を介した熱流はできる限り効果的であるべきだが、同時に熱電モジュールを介した熱伝達は、温度差を維持するためにできる限り低くあるべきである。
【０００７】
熱電モジュールと熱交換器表面との間の接触面および接触圧は、良好な熱伝達を提供するための重要な要因である。したがって熱電モジュールは、その供給者によって、最適な動作を提供するための寸法設計接触圧をもって設計される。
【０００８】
熱電モジュールと熱交換器プレートの高温側との間の接触が不十分であったり、隙間があると、熱電モジュールの高温側がより冷たくなり、それによって熱電モジュール全体の温度差が下がり、よって電気性能も下がる。
【０００９】
反対に、熱電モジュールと熱交換器表面の低温側との間の接触が不十分であると、熱電モジュールの低温側がより熱くなり、それによって熱電モジュール全体の温度差が下がり、よって電気性能も下がる。この場合、熱電モジュールが高温流体の温度に依って過熱になるリスクもある。
【００１０】
また、圧力が熱電モジュールの表面にわたって均一であることも重要である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、熱電モジュールと熱交換器表面との間の接触圧および接触面の改善を提供する構成および方法を提供することによって、良好な熱接触およびそれによる良好な電気性能を確保することである。
【００１２】
さらに他の目的は、構成および方法が、アセンブリ全体の複数のチューブに同時に圧力を加えることを可能にすることである。
【００１３】
これらの、および他の目的は、それぞれが第一の入口マニホールドと第一の出口マニホールドとの間で高温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第一のアレイと、それぞれが第一の入口マニホールドと第二の出口マニホールドとの間で低温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第二のアレイと、を備える、電力を取り出すためのエネルギー回収アセンブリであって、前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置される、または前記第一のアレイの二つのチューブは前記第二のアレイの二つの連続するチューブの間に配置されるよう、前記第一のアレイの前記チューブは前記第二のアレイの前記チューブと交互嵌合され、前記エネルギー回収アセンブリは、前記第一および第二のアレイの近接したチューブの間のサブインタースペースに受容される熱電モジュールと、前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置される前記第二のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペース、または前記第二のアレイの二つの連続するチューブの間に配置される前記第一のアレイの前記二つのチューブの間の前記インタースペースに受容される固定構成と、をさらに備え、各固定構成は、前記固定構成が前記関連したインタースペースに挿入されるようにする第一の状態と、前記固定構成は、前記関連したインタースペースで前記二つのチューブに圧力をかけるよう適合され、前記第一のアレイの前記連続するチューブの間に配置された前記第二のアレイの前記二つのチューブ、または前記第二のアレイの前記連続するチューブの間に配置された前記第一のアレイの前記二つのチューブを、前記それぞれの熱電モジュールに向かっておよび、前記それぞれの熱電モジュールに近接した前記連続するチューブに向かって押圧し、前記熱電モジュールと、前記第一および第二のアレイの前記近接したチューブとの間の接触を提供する第二の状態と、の間で動作可能である、エネルギー回収アセンブリによって解決される。
【００１４】
本発明は、単一の動作で、全ての熱電モジュールに所定の均一な圧力をかけうる固定構成を使用する。それによって、熱電モジュールが、寸法接触圧および圧力分布に合う条件下で作動し、それによって最適な動作を提供しうることが保証される。
【００１５】
本発明は、チューブの第一および第二のアレイがそれぞれ、完全に密閉された二つの単一のユニットとして提供されうるため、製造時の単純な組立を可能にする。実際は、完全な密閉は、アレイのろう付けまたは接着時に提供されうる。それにより、原則的に、チューブを、緩んだガスケット等を間にして積み重ねられる複数の個々のチューブの形状の個々の物品として扱う必要がない。これはまた、熱電モジュールおよび固定構成にも適用される。これらは、交互嵌合したチューブの間の関連したインタースペースに挿入されようとする独立のユニットとして提供されうる。第一および第二のアレイのチューブを相互嵌合させる前に、少なくとも熱電モジュールを一方のアレイのチューブに装着することも可能である。したがって、組立は非常に手軽に時間効率良く為されうる。
【００１６】
固定構成によって、特定の張力を要し、使用中油や埃の汚れに影響されやすい外部部品を有し、掃除のためのアクセスが困難な、かさばる外部固定装置を使用する必要もない。
【００１７】
前記第一および第二のアレイの前記チューブはそれぞれ、少なくとも二つの対向する壁部によって画定された扁平な断面を有し、前記固定構成は、前記対向する壁部の表面延在に垂直な方向に、前記第一または第二のアレイの前記二つのチューブへの圧力をかけるよう配置されうる。扁平な断面によって、近接した物品の間の適切な接触面が、そのような物品が、近接したチューブ、熱電モジュール、または固定構成であっても提供される
前記固定構成は、少なくとも一つの加圧手段およびスペーサを備え、前記スペースは、前記二つの対向する壁部の前記表面延在に平行な平面において、前記加圧手段の上方または下方の位置に移動可能であることによって、前記固定構成を、前記第一の状態と前記第二の状態との間で操作しうる。
【００１８】
前記加圧手段は、前記第一の状態で、前記スペーサの貫通穴に部分的に受容されうる。貫通穴は、固定構成の組立時に加圧手段の適切な位置決めを提供する。
【００１９】
前記スペーサは、二つの対向する加圧手段の間に配置され、前記二つの対向する加圧手段は、前記スペーサの同一の貫通穴に部分的に受容されうる。
【００２０】
前記スペーサは、押されまたは引かれ、または回転されることで、前記加圧手段の上方、下方、または後方の位置へ操作されうる。したがって、スペーサは、加圧手段の動作方向に垂直な方向に操作されるよう適合される。
【００２１】
少なくとも一つの加圧手段は、円板バネまたはカップバネでありうる。これらはまた、皿バネとしても知られる。他の加圧手段が用いられうることが理解されるが、円板バネまたはカップバネは、スペーサを押す、引く、または回転する際にスペーサと協働できるようにする外部の傾斜した壁部を本来的に呈することが好ましい。つまり、くさび作用が促進されることで、スペーサが、加圧手段の動作方向に実質的に垂直な平面において、加圧手段の上方または下方の位置に変位できるようになり、それによって加圧手段を圧縮する。
【００２２】
前記スペーサおよび前記少なくとも一つの加圧手段は、二つの対向する壁部の間に配置され、前記固定構成は一つの一体のユニットを構成しうる。対向する壁部は、第一または第二のアレイのチューブと直接または間接接触して配置されるよう適合された圧力分配器として作用する。
【００２３】
第二の状態は、安定した状態でありうる。安定が意味するのは、固定構成は、能動的に前記第一の状態に改めて置かれない限り、この位置に留まるということである。これは例えば、車両操作時に起こりうる振動または移動のために固定構成が第一の状態に戻らないよう保護するロッキング機構によって提供されうる。
【００２４】
他の態様によれば、本発明は、エネルギー回収アセンブリを提供する方法に関する。前記方法は、それぞれが第一の入口マニホールドと第一の出口マニホールドとの間で高温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第一のアレイを提供するステップであって、前記チューブの第一のアレイは一体のろう付けユニットとして提供されるステップと、それぞれが第二の入口マニホールドと第二の出口マニホールドとの間で低温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第二のアレイを提供するステップであって、前記チューブの第二のアレイは一体のろう付けユニットとして提供されるステップと、前記第一のアレイの前記チューブを前記第二のアレイの前記チューブと交互嵌合させるステップであって、前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置され、または前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置されるステップと、熱電モジュールを、前記第一および第二のアレイの近接するチューブの間の隙間に配置するステップと、前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置された前記第二のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペース、または前記第二のアレイの二つの連続するチューブの間に配置された前記第一のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペースに、固定構成を挿入するステップと、前記固定構成を、前記インタースペースに挿入されるようにする第一の状態から、前記固定構成が、前記関連したインタースペースで前記二つのチューブに圧力をかけ、前記第一のアレイの前記連続するチューブの間に配置された前記第二のアレイの前記二つのチューブ、または前記第二のアレイの前記連続するチューブの間に配置された前記第一のアレイの前記二つのチューブを、前記それぞれの熱電モジュールに向かっておよび、前記それぞれの熱電モジュールに近接した前記連続するチューブに向かって押圧することで、前記熱電モジュールと、前記第一および第二のアレイの前記近接したチューブとの間の接触を提供する第二の状態に、前記固定構成を操作するステップと、を備える。
【００２５】
さらに他の態様によれば、本発明は、電力を取り出すための燃焼エンジンにおける、上記の特徴を備えるエネルギー回収アセンブリの使用に関し、前記高温流体は前記燃焼エンジンからの排気ガスであり、前記低温流体は冷媒である。
【００２６】
本発明は、模式図を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】燃焼エンジンの排気ガスから電力を取り出すためのエネルギー回収アセンブリの一例の模式図。
【図２】第一のアレイのチューブの一実施形態。
【図３】第二のアレイのチューブの一実施形態。
【図４ａ】エネルギー回収アセンブリを構成する部品の組立の模式図。
【図４ｂ】エネルギー回収アセンブリを構成する部品の組立の模式図。
【図５ａ】それぞれ第一および第二の状態に置かれた固定構成の第一の実施形態の模式図。
【図５ｂ】それぞれ第一および第二の状態に置かれた固定構成の第一の実施形態の模式図。
【図５ｃ】それぞれ第一および第二の状態に置かれた固定構成の第一の実施形態の模式図。
【図５ｄ】それぞれ第一および第二の状態に置かれた固定構成の第一の実施形態の模式図。
【図５ｅ】それぞれ第一および第二の状態に置かれた固定構成の第一の実施形態の模式図。
【図６ａ】固定構成の第二の実施形態の簡略な模式図。
【図６ｂ】固定構成の第二の実施形態の簡略な模式図。
【図６ｃ】固定構成の第二の実施形態の簡略な模式図。
【図７ａ】固定構成の第三の実施形態の簡略な模式図。
【図７ｂ】固定構成の第三の実施形態の簡略な模式図。
【図７ｃ】固定構成の第三の実施形態の簡略な模式図。
【図８】エネルギー回収アセンブリを提供する方法のステップ。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここで図１を参照すると、燃焼エンジンの排気ガスから電力を取り出すための例示のエネルギー回収アセンブリ１の一例が開示される。そのようなアセンブリ１はまた、熱電発電機（ＴＥＧ）とも称されうる。アセンブリ１は、チューブ６の第一のアレイ２と、チューブ１３の第二のアレイ３とを備える。第一および第二のアレイ２、３のチューブ６、１３は、互いに交互に嵌合されている。アセンブリ１は、交互嵌合されたチューブ６、１３の間のインタースペースに受容される熱電モジュールと固定構成とをさらに備える。説明のために、熱電モジュールおよび固定構成は、組立てられた状態では見えないため、図１に開示しない。
【００２９】
以下の説明では、アセンブリ１は、高温流体が高温排気ガスまたは再循環排気ガス（ＥＧＲ）で構成され、低温流体が冷却システムの冷媒である燃焼エンジンで使用されるものとして例示される。しかしながら、本アセンブリは、高温流体および低温流体の流れを含む他の用途においても等しく適応可能であると理解されたい。
【００３０】
ここで図２を参照すると、チューブ６の第一のアレイ２が説明される。第一のアレイ２は、中間隙間７をはさんで並んで配置される複数の扁平チューブ６を備える。開示された実施形態では、各チューブ６は、二つの対向する縁部に沿って接合された二つの実質的に扁平な平行壁部８から構成され、それによって、入口開口９および対向する出口開口１０を備えた貫通流路（図示せず）を有する実質的に扁平なチューブ６を画定する。チューブ６は、それらの主面が実質的に互いに平行になるよう配置される。チューブ６は、内部タービュレータ（図示せず）を備えうる。チューブ６は、例えばろう付け、溶接、または接着によって、一つの一体的および液密なユニットを形成するよう、互いに接合されうる。
【００３１】
入口開口９は、第一の入口マニホールド１１と連通して配置される。さらに、出口開口１０は、第一の出口マニホールド１２と連通して配置される。第一の入口および出口マニホールド１１、１２は燃焼エンジン（図示せず）連結され、それによって、入口マニホールド１１からの高温排気ガスまたは再循環排気ガス（ＥＧＲ）の流れを、個々のチューブ６を介して、第一の出口マニホールド１２に向かってガイドする。言うまでもなく、第一の入口および出口マニホールド１１、１２の設計はそれぞれ、例えばエンジンハウス内の利用可能な空間に適合すべきであるので、その設計は図示したものと異なりうる。
【００３２】
ここで図３を参照すると、チューブ１３の第二のアレイ３が説明される。第二のアレイ３は、ペアＡで並んで配置される複数のチューブ１３を備える。各ペアＡのチューブ１３は、第一のインタースペースＸを挟んで配置され、近接するペアＡは、第二のインタースペースＹを挟んで配置される。第一のインタースペースＸは、下記に説明される固定構成（図示せず）が挿入できる十分な大きさがあるべきである。第二のインタースペースＹは、下記に説明されるように、第一のアレイの個々のチューブ（図示せず）および少なくとも一つの熱電モジュール（図示せず）が挿入できる十分な大きさがあるべきである。好ましくは、熱電モジュールは、第二のインタースペースＹに挿入される個々のチューブの反対側に配置される。
【００３３】
各チューブ１３は、周縁部１８に沿って接合された二つの実質的に扁平な壁部１７から構成され、それによって、入口開口１４および出口開口１５を有する貫通流路（図示せず）を備えた実質的に扁平なチューブ１３を画定する。開示した実施形態では、入口開口１４および出口開口１５は、同一の縁部に沿って互いの隣に配置される。また、開示した実施形態では、入口および出口開口１４、１５は、各チューブ１３の二つの近接した角部のローブ状領域１６に配置される。言うまでもなく、位置は変わりうる。
【００３４】
チューブ１３は、内部タービュレータ（図示せず）を備えうる。壁部１７および、もしあればタービュレータを備えたチューブ１３は、例えばろう付け、溶接、または接着によって、一つの一体のユニットを形成するよう接合されうる。
【００３５】
第二のアレイ３のチューブ１３の入口および出口１４、１５は、第二の入口マニホールド１９および第二の出口マニホールド２０とそれぞれ連通して配置される。第二の入口および出口マニホールド１９、２０はそれぞれ、開示された実施形態において、縦に区分された配管２２によって構成される。シーリング２１は、好ましくは、配管２２の区画と入口および出口開口１４、１５との間の境界面にそれぞれ配置され、漏れを防ぐ。
【００３６】
開示した実施形態では、第二のアレイ３のチューブ１３は、冷却システムで使用される冷媒などの低温流体の回流に連結されることを意図される。第二のアレイ３は使用中、第二の入口および出口マニホールド１９、２０を介して冷却システムに連結され、低温流体は、各チューブ１３の内部表面を横切って、その入口開口１４からその出口開口１５へと流れる。
【００３７】
ここで図４ａを参照すると、第一のアレイ２のチューブ６は、第二のアレイ３のチューブ１３と交互嵌合して配置される。これは、ペアＡを形成する第二のアレイ３の二つのチューブ１３が、第一のアレイ２の二つの連続するチューブ６の間に配置されることによって為されうる。したがって、第一のアレイ２のチューブ６は、第二のアレイ３のチューブ１３の二つの近接したペアＡの間に形成された第二のインタースペースＹに受容されるよう適合される。
【００３８】
図４ｂに見られるように、サブインタースペースＹ´が、第一のアレイ２のチューブ６および第二のアレイ３の近接したチューブ１３の対向する壁の間の交互嵌合によって形成される。より正確には、サブインタースペースＹ´は、第一のアレイ２のチューブ６の各側に形成される。
【００３９】
サブインタースペースＹ´は、熱電モジュール４を受容するために使用される。同一のサブインタースペースＹ´は、複数の熱電モジュール４（ＴＥＭ）を受容しうる。
【００４０】
そのような熱電モジュール４は当技術分野で周知であり、有用な電力出力を生み出すために、温度勾配および熱流を利用することで電力を発生させる半導体系の電子部品である。この種の熱電モジュールをエネルギー回収アセンブリに統合することで、他のアクティビティによって発生した廃棄物または副産物の熱流が、発電に使われうる。
【００４１】
熱電モジュール４は多くの方法で配置されうることを理解されたい。例として、熱電モジュール４は、チューブ６、１３のいずれかの実質的に扁平な壁部に前もって取り付けられうる。これは例として接着によって為されうる。また、開示したように、フレーム２３またはシートに予め装着された複数の熱電モジュール４を提供することも可能であり、それらは組立中一つの一体のユニットとして取り扱われうる。そのようなフレーム２３またはシートでは、複数の熱電モジュール４は所定のパターンで配置され、そのワイヤ２４は整理されてエネルギー回収アセンブリの外側からの容易なアクセスを提供しうる。言うまでもなく、熱電モジュール４がどのように提供されても、それらの個々のワイヤ２４へのアクセスは、交互嵌合したチューブ６、１３の外側から提供されるべきである。また、フレームまたはシートに装着されると、個々の熱電モジュール４は貫通穴に受容されるべきであり、サブインタースペースＹ´に受容された際にチューブ６、１３との密着した接着面を可能にする。
【００４２】
エネルギー回収アセンブリ１は、固定構成５をさらに備える。固定構成５は、ペアＡを成す第二のアレイ３の二つのチューブ１３の間のインタースペースＸに挿入され、受容されるよう適合される。
【００４３】
ここで図５ａを参照すると、そのような固定構成５の一実施形態が、分解組立図として開示される。固定構成５は、加圧手段２６の二つのグループ２５を備える。各グループ２５は、円板バネまたはカップバネの形状の加圧手段２６の四つのペア２７を備える。各ペア２７の加圧手段２６は、直線状に互いの反対側に配置されることによって、使用中反対の方向に動作する。加圧手段２６は好ましくは、それらの動作方向ＯＤが、個々の熱電モジュール（開示せず）の中心点と直線状に一致するよう配置される。
【００４４】
各グループ２５の加圧手段２６のペア２７は、スペーサ２８によって隔てられる。スペーサ２８は、加圧手段２６の動作方向ＯＤに垂直な平面に延在するプレートによって構成される。スペーサ２８は、各ペア２７の加圧手段２６の部分、より正確には互いに向き合うその対向端部３４を受容する貫通穴２９を備える。
【００４５】
スペーサ２８および加圧手段２６は、加圧手段２６を正しい位置に保つ二つの対向するフレーム３０の間に配置される。さらにフレーム３０は、二つの対向する壁部３８の間に配置される。
【００４６】
対向する壁部３８は省略されうる。その場合フレーム３０が固定構成５の最外の壁部として作用する。
【００４７】
フレーム３０および壁部３８（もしあれば）は、二つの対向する縁部３１で相互に接合され、固定構成５が一つの一体のユニットとして取り扱われるようにする。接合点（開示せず）は好ましくは柔軟であり、それによって、対向する壁部３８が、加圧手段２６の動作方向ＯＤに一致する方向に相互に動くようにする。
【００４８】
開示された実施形態では、スペーサ２８は、中心軸３３の周りに回転可能な円板３２として形成される。スペーサ２８は、二つの状態の間で回ることによって動作可能である。状態１は図５ｂおよび５ｃに開示され、状態２は図５ｄおよび５ｅに開示される。
【００４９】
第一の状態では、図５ｂおよび５ｃを参照すると、ペア２７を成す加圧手段２６の対向する端部３４が、スペーサ２８の穴２９に、その端部３４が互いに向かい合って受容される。二つの端部３４は、互いに接触さえしうる。
【００５０】
固定構成５を第二の状態にするために、スペーサ２８は中心軸３３の周りを回転される。スペーサ２８の回転時、スペーサ２８の穴９の壁部３６は、くさび作用によって、加圧手段２６のカップまたは円板形状の外側壁部３７に沿って登坂する。登坂およびくさび作用は、スペーサ２８の穴の壁部３６に面取り（開示せず）を設けることによって、さらに促進されうる。固定構成が第二の状態位置に留まることを確実にするために、スペーサ２８は、ロッキング機構（開示せず）を備えうる。例として、そのようなロッキング機構は、円板バネの中心穴と係合しうる、くぼみまたはインプリントをスペーサの壁３５に備えうる。そのようなロック機構によって、車両操作時に起こりうる振動または移動のために固定構成が第一の状態に戻らないことが保護されうる。
【００５１】
第二の状態では、図５ｄおよび５ｅを参照すると、スペーサ２８は中心軸３３の周りを、スペーサ２８の壁３５が加圧手段２６の対向端部３４の間の位置にされる程度に回転され、それによって、二つの加圧手段２６のそれぞれを、スペーサ２８の壁３５の厚さの半分に対応する程度に圧縮する。圧縮は、加圧手段２６の動作方向ＯＤと一致する応力Ｆをもたらし、その応力Ｆは、固定構成５の二つの外側壁部３８に作用する。応力Ｆは、二つの壁部３８を分離しようとする。
【００５２】
開示した実施形態では、スペーサ２８は、外部の駆動機構（開示せず）との相互作用を可能にするギア４０を備え、それによって、固定構成５を第一の状態と第二の状態の間にする。言うまでもなく、他のセッティング手段が実行可能である。
【００５３】
ここで図４ｂを参照すると、エネルギー回収アセンブリ１の組立時、固定構成５は、その第一の状態にされ、第二のアレイ３の二つのチューブ１３の間のインタースペースＸに挿入される。それから、固定構成５はその第二の状態にされ、固定構成５の最外の壁３０は、加圧手段２６によって分離される。図４ｂでは、固定構成５の最外の壁は、フレーム３０によって形成される。結果として、固定構成５の壁部３０に近接した第二のアレイ３の二つのチューブ１３は、熱電モジュール４に向かって、およびそれに近接した第一のアレイの連続するチューブ６に向かって押圧される。それによって、熱電モジュール４と、第一および第二のアレイ２、３の近接したチューブ６、１３との間の密着した接触が確立される。
【００５４】
そのような固定構成５の均一な分布を備えるアセンブリによって、アセンブリ１に配置された熱電モジュール４は、均一に分布された圧力分布および接触面を受ける。均一な圧力分布および接触面は、好ましくは動作方向ＯＤが個々の熱電モジュール４の中心点に直線状に一致して配置される加圧手段２６によって高められる。
【００５５】
固定構成は、残りの機能を備える多くの方法で配置されうる。例として、スペーサ２８は、回転される代わりに押されまたは引かれるよう配置されうる。
【００５６】
固定構成５が押すまたは引くことによって動作される実施形態の第一の例は、図６ａ−６ｃに開示される。固定構成５は、互いに向き合った二つのミラードシート４１ａ、４１ｂの形状のスペーサ２８´を備える。各シート４１ａ、４１ｂは、Ｍ字外形４２の形状のプレスされた波形パター相互にンを、中間の実質的な扁平部４３とともに備える。Ｍ字外形４２は、Ｖ形腰部４３を囲む二つの脚部４４を備える。柔軟性を高めるために、各Ｍ字外形４２は、Ｍ字外形４２に沿った対向する境界線を形成する二つの縦スリット５０を備える。Ｍ形以外の他のパターンが残りの機能で可能であることを理解されたい。
【００５７】
ここで図６ｂを参照すると、固定構成が、第二のアレイ３の二つのチューブ１３の間のインタースペースＸに配置されるものとして模式的に開示される。矢印参照のように、二つのミラードシート４１ａ、４１ｂの主面の延在と平行な方向に押すまたは引くことによって相互に変位されることで、固定構成５は第一および第二の状態の間に置かれうる。第一の状態では、図６ｂ参照のように、二つのシート４１ａ、４１ｂは、第一のシート４１ａのＭ字外形４２が第二のシート４１ｂのＭ字外形４２に近接して配置され、二つのシート４１ａ、４１ｂの実質的な扁平部４３の間に第一の距離“ａ”が形成される程度に変位される。距離“ａ”は、原則的に、二つの近接したチューブ１３の間に形成された距離Ｘに対応する。
【００５８】
第二の状態では、図６ｃ参照のように、二つのシート４１ａ、４１ｂは、二つの対向するＭ字外形４２の脚部４４が、二つの対向するＭ字外形４２の腰部４５が互いに係合する位置へと、互いに対してスライドした程度に、相互に変位される。変位は、二つのシート４１ａ、４１ｂの間の登坂またはくさび相互作用として見ることができる。この第二の状態では、第二の距離“ａ´”は、二つのシート４１ａ、４１ｂの実質的な扁平部４３の間に形成され、第二の距離“ａ´”は、第一の距離“ａ”よりも大きい。
【００５９】
したがって、第一の状態では、図６ｂを参照すると、固定構成５は、二つのチューブ１３の間の関連したインタースペースＸに挿入可能であり、第二の状態では、図６ｃを参照すると、二つのシート４１ａ、４１ｂの間の距離ａ´は広がり、それによって二つのチューブ１３に圧力をかけ、それらのそれぞれを熱電モジュール４に向かっておよび、熱電モジュール４に近接した連続するチューブ６に向かって押圧する。開示した実施形態では、非常に模式的なドーリ１００がチューブ６に近接して示される。
【００６０】
さらに他の実施形態では、図７ａ−７ｃを参照すると、固定構成５は、互いに向き合う二つのミラードシート４６ａ、４６ｂの形状のスペーサ２８´´を備える。例示を容易にするために、図７ａには一つのみが開示される。各シート４６ａ、４６ｂは、プレスされたカップ状のパターンを備え、複数のカップ４７ａ、４７ｂが直交するパターンで配置される。柔軟性を向上するために、カップの間の余剰物４８は除去されうる。
【００６１】
シート４６ａ、４６ｂは、一方が他方の上に配置され、カップ４７ａ、４７ｂは、互いに向き合う凸状延在を形成する。
【００６２】
二つのミラードシート４６ａ、４６ｂの主面延在に平行な方向に押すまたは引くことで相互に変位されることによって、固定構成５は、第一および第二の状態の間に置かれうる。
【００６３】
第一の状態では、図７ｂを参照すると、二つのシート４６ａ、４６ｂは、第一のシート４６ａの凸状カップ４７ａが第二のシート４６ｂの連続する凸状カップ４７ｂの間に受容され、二つのシート４６ａ、４６ｂの間に第一の距離“ｂ”が形成される程度に変位される。
【００６４】
第二の状態では、図７ｃを参照すると、二つのシート４６ａ、４６ｂは、第一および第二のシート４６ａ、４６ｂのカップ４７ａ、４７ｂの外側表面が、第一のシート４６ａのカップ４７ａが第二のシート４６ｂのカップ４７ｂの上に配置される位置へと、互いに対して登坂作用によってスライドした程度に、相互に変位される。この第二の状態では、第二の距離“ｂ´”は、二つのシート４６ａ、４６ｂの間に形成され、第二の距離“ｂ´”は、第一の距離“ｂ”よりも大きい。したがって、第一の状態では、固定構成５は、二つのチューブ１３の間の関連したインタースペースＸに挿入可能であり、第二の状態では、二つのシート４６ａ、４６ｂの間の距離ｂ´は広がり、それによって二つのチューブ１３に圧力をかけ、二つのチューブ１３のそれぞれを熱電モジュール４に向かっておよび、熱電モジュールに近接した連続するチューブ６に向かって押圧する。開示した実施形態では、非常に模式的なドーリ１００がチューブ６に近接して示される。
【００６５】
二つの後者の固定構成の実施形態によって、そのようなＭ字外形４２およびカップ状外形４７がバネ手段として作用しうるため、バネ手段２６は必要でない。
【００６６】
ここで図８を参照すると、本発明は、エネルギー回収アセンブリを提供する方法に関する。本方法は、以下のステップを備える：
それぞれが第一の入口マニホールドと第一の出口マニホールドとの間で高温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第一のアレイを提供１００するステップであって、前記チューブの第一のアレイは一体のろう付けユニットとして提供されるステップ。
【００６７】
それぞれが第二の入口マニホールドと第二の出口マニホールドとの間で低温流体の流れを受容するよう適合されたチューブの第二のアレイを提供２００するステップであって、前記チューブの第二のアレイは一体のろう付けユニットとして提供されるステップ。
【００６８】
前記第一のアレイの前記チューブを前記第二のアレイの前記チューブと交互嵌合３００させるステップであって、前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置され、または前記第二のアレイの二つのチューブは前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置されるステップ。
【００６９】
熱電モジュールを、前記第一および第二のアレイの近接するチューブの間の隙間に配置４００するステップ。
【００７０】
前記第一のアレイの二つの連続するチューブの間に配置された前記第二のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペース、または前記第二のアレイの二つの連続するチューブの間に配置された前記第一のアレイの前記二つのチューブの間のインタースペースに、固定構成を挿入５００するステップ。
【００７１】
前記固定構成が前記関連したインタースペースで前記二つのチューブに圧力をかけ、前記二つのチューブのそれぞれを前記熱電モジュールに向かっておよび、前記熱電モジュールに近接した前記連続するチューブに向かって押圧する第二の状態に前記固定構成を操作６００することによって、前記熱電モジュールと前記第一および第二のアレイの前記近接したチューブとの間の接触を提供するステップ。
【００７２】
下記の説明は、多くの実施形態を例示するものである。如何なる実施形態も、加圧手段の数および熱電モジュールの数は変わりうる。好ましくは、加圧手段の数は熱電モジュールの数に対応し、加圧手段の動作方向は熱電モジュールの中心点と実質的に共線である。
【００７３】
スペーサが回転され、または押されまたは引かれても、加圧手段を受容する貫通穴の縁部は、円板バネ手段によって提供される外壁部に沿って導かれることが好ましい。摩擦を低減するために、貫通穴の周縁部は面取りされうる。
【００７４】
言うまでもなく、熱回収アセンブリの最外部では、一対の加圧手段を使用する代わりに単層の加圧手段を使用するので十分である。
【００７５】
開示されていない一実施形態では、固定構成は、アセンブリのどこに固定構成が使用されるかに依って、対向する側壁がなく、加圧手段が第一または第二のアレイのいずれかのチューブに対して直接作用するよう提供されうる。
【００７６】
さらに、スペーサは、押されまたは引かれるよう設計された場合、アセンブリから完全に取り除かれる程度に押されまたは引かれうることを理解されたい。そのような実施形態では、固定構成は、第二の状態に置かれた際、押圧手段および、もしあれば対向する側壁によって構成される。
【００７７】
回転によって動作可能な円形スペーサの場合、スペーサをそれらの周囲に沿ったフォロワ（開示せず）と共に提供することが可能である。一つのスペーサの回転時、回転されたスペースのフォロワは、他のスペーサのフォロワと相互作用し、それによって後者を同程度回転させ、それによってまたその個々のスペーサによって動作可能な加圧手段をセットする。したがって、フォロワによって、固定構成の全ての加圧手段をセットするのに、一つのスペーサのみを動作するだけで十分になる。
【００７８】
第一および第二のアレイのチューブは、低温流体を受容するよう適合された二つの近接したチューブの間のインタースペースに受容される固定構成を有して例示された。本発明は、本実施形態に限定されるべきではない。したがって、固定構成は、高温流体を受容するよう適合された二つの近接したチューブの間のインタースペースに受容されうる。
【００７９】
上記に開示した本発明の実施形態は、付属のクレームの範囲内で、様々な方法で変更されうることが認められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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