熱電模塊和包括這樣的模塊的熱交換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱電模塊，特別是意圖形成熱交換器的一部分的熱電模塊。
【背景技術】
[0002]已經提出熱電模塊使用熱電元件，所述熱電元件允許在它們的其中兩個相對面之間存在溫度梯度的情況下，使用稱為賽貝克效應的現象，來產生電流。這些模塊包括由堆疊的第一管和第二管形成的管束，所述第一管意圖用于發動機排氣流通，所述第二管意圖用于熱傳遞流體在冷卻通路中流通。熱電元件夾持在管之間，以暴露于由熱的排氣和冷的冷卻流體之間的溫度差造成的溫度梯度。
[0003]這樣的模塊特別地有用，這是由于它們允許從由發動機排氣造成的熱量的轉換來產生電力。它們因此通過至少部分地代替通常設置在車輛中的交流發電機來提供減少車輛的燃料消耗的可能性，以便從由發動機的曲軸驅動的帶發電。
[0004]其他廢熱源存在于具有內燃發動機的車輛上，以及其他冷卻源也存在于所述車輛上，所述冷卻源比如接觸車輛前部面的空氣。但是，已有的熱電模塊不適于這些流體，特別是用于回收來自空氣的冷卻能。
[0005]本發明因此提出改善該情形。
【發明內容】
[0006]本發明涉及一種熱電模塊，特別是用于機動車輛的熱電模塊，包括熱電元件和熱交換裝置，所述熱電元件允許電流在存在溫度梯度的情況下產生，流體意圖通過所述熱交換裝置，所述裝置包括與第一系列所述熱電元件成熱交換關系的第一面、與第二系列所述熱電元件成熱交換關系的第二面、和用于與流體交換熱量的器件，其與所述第一和第二面成熱交換關系。
[0007]本發明因此允許在有限的空間內優化熱電元件和由所述流體限定的熱源或冷源中的一個之間的接觸。以該方式，更容易獲得較抖的溫度梯度，所述溫度梯度優選地盡可能恒定。
[0008]根據本發明的示例性實施例，所述熱交換器件包括一區域，該區域意圖與流體接觸并具有比第一面和/或第二面的表面積大得多的表面積。大得多這里意思是至少大五倍的面積，特別地大十倍。該面積允許本發明的模塊和穿過其的流體之間的熱交換的改進，特別是冷卻能的回收。
[0009]根據本發明的一個方面，所述熱交換裝置包括第一翅片和/或第二翅片，所述第一翅片包括所述第一面，所述第二翅片包括所述第二面。第一和/或第二翅片包括一個部分，該部分在一側上與熱交換器件成熱交換關系，且在相反于第一側的第二側上與熱電元件成熱交換關系。
[0010]有利地，所述第一和第二翅片相互平行。
[0011]根據本發明的示例性實施例，所述熱交換器件布置在所述第一翅片和所述第二翅片之間。所述熱交換器件特別地釬焊至所述第一翅片和所述第二翅片。
[0012]根據本發明的一個方面，所述熱交換器件意圖擾動流體流。流體的擾動改進熱交換，特別是冷卻能的回收。
[0013]有利地，所述熱交換器件包括插置元件。在上述描述的延伸中，特別地，插置元件具有一表面，該表面意圖與流體接觸且具有比與翅片熱電元件接觸的表面大得多的面積。
[0014]根據本發明的一個方面，插置元件包括波形部。
[0015]根據示例性實施例，插置元件包括用于擾動流體流的器件。有利地，所述用于擾動流體流的器件包括頁板。
[0016]根據本發明的一個方面，所述熱交換器件采取“偏置”隔板的形式。換句話說，其包括沿隔板的延伸方向彼此平行布置的波形材料條，所述條沿所述方向相對于其他條偏置，以提供用于所述流體從一個條的波形部至相鄰條的波形部的通道。波形部因此彼此偏置，其擾動流體流，以改進熱交換。
[0017]根據本發明的示例性實施例，所述模塊包括熱管和熱翅片，所述熱翅片與所示熱管和所述熱電元件的活動面成熱交換關系。
[0018]有利地，所述熱交換裝置配置為形成保護所述熱翅片的熱屏障。特別地，所述第一和/或第二翅片配置為形成保護所述熱翅片的熱屏障。
[0019]根據示例性實施例，熱管穿過具有縱向延伸方向的第一和第二面，所述模塊包括分立的熱交換器件，所述熱交換器件位于沿縱向延伸方向彼此間隔開的兩個所述熱管和沿所述縱向延伸方向間隔開的另外兩個所述熱管之間。
[0020]本發明因此涉及一種熱交換器，特別是用于機動車輛的熱交換器，包括如上所述的熱電模塊。
【附圖說明】
[0021]根據以下描述且伴隨有附圖將更好地理解本發明，以下描述僅被說明性地給出且不意圖為限制性的，在圖中:
[0022]圖1a以透視方式概略性地示出包括根據本發明的熱電模塊的交換器的第一示例實施例；
[0023]圖1b以透視方式概略性地示出根據本發明的交換器的第二示例實施例；
[0024]圖2以透視方式示出根據本發明的熱電模塊的一部分；和
[0025]圖3以透視方式不出圖2的熱電模塊的一部分，其中一些部分被省去。
【具體實施方式】
[0026]如圖1a中所示，本發明涉及一種熱交換器，特別是用于機動車輛的熱交換器，包括管束1，所示管束I在第一功能中允許第一熱流體和第二冷流體之間的熱交換。根據本發明的交換器因此意圖在其入口處接收兩種流體，第一或熱流體具有比第二或冷流體高的溫度。
[0027]熱流體可以是來自車輛發動機冷卻環路的冷卻流體，而冷流體可以是從車輛前部面通過其散熱器的環境空氣流。但是，其他類型的流體是可行的，特別是其他類型的熱流體。特別地，其可以是這樣的熱流體，其通路經過車輛的前部面，以便允許它們的冷卻和/或相變。
[0028]交換器特別地配置為使得熱流體沿第一方向(由標記為3的箭頭示出)穿過熱流體，而冷流體沿第二方向(由標記為2的箭頭示出)穿過交換器，該第二方向特別地垂直于第一方向3。交換器裝配有集管箱4，以將熱液體分配到管束I中和/或收集從所述管束I冒出的所述熱流體。
[0029]集管箱這里允許熱流體以U形形狀的流通。上集管箱4具有將箱分為兩個部件的內部分隔件(未示出)，每個部件具有用于熱流體的入口 /出口管。熱流體因此經由入口管進入上集管箱的第一部分中，沿方向3在管束的第一部件上向下行進通過管束，被下集管箱4收集并分配到管束的另一部件中，通過該另一部件，其沿方向3向上行進，在那里，其最終被上集管箱4的第二部件收集并經由其出口管從交換器冒出。
[0030]管束例如具有大致平行六面體的形式。集管箱4位于平行四邊形的兩個相對側上。管束具有連接集管箱4的兩個第一相對面5和兩個第二相對面6。交換器配置為使得冷流體流垂直于第一面5。管束沿冷流體流的方向2的尺寸，或其深度，例如小于管束的其他尺寸，也就是其寬度和高度，即，第一面5的尺寸。
[0031]由此配置的交換器例如意圖安裝在車輛的前部面處。但是其可放置在車輛中的其他位置。類似地，根據本發明的交換器可具有其他配置，同時仍意圖位于車輛的前部面處。
[0032]交換器包括熱電元件(圖2和3上標注為15)，所述熱電元件允許在存在溫度梯度的情況下產生電流。這些例如是大致平行六邊形形式的元件，當暴露于它們其中兩個相對面(稱為活動面)之間的所述梯度時，所述元件使用賽貝克效應產生電流。這樣的元件允許在連接在所述活動面之間的充電器(charge)中產生電流。以本領域技術人員已知的方式，這樣的元件例如包括祕和碲(Bi2Te3)。
[0033]這里，管束包括第一區域7和第二區域8，該第一區域7配置為允許熱流體和冷流體之間的所述熱交換，該第二區域8配置為允許所述電流的產生。
[0034]交換器由此形成，其既執行傳統熱交換功能，其中在第一區域7中冷流體冷卻熱流體以及熱流體加熱冷流體，又在第二區域8中將熱量轉換為電流。
[0035]根據圖1a中所示的第一實施例，第二區域8優選地設置在連接至包括入口 /出口管的集管箱4的管束I的那部分中，這里是上集管箱4。
[0036]根據圖1b中所示的第二實施例，第一區域7和第二區域8沿熱流體的流動方向平行地設置。在該示例實施例中，流體經由一個集管箱4進入，并經由另一個集管箱4離開。
[0037]在變化例(未示出)中，所示交換器完全專用于熱量至電流的轉換。其則配置為保持熱流體和冷流體之間的溫度梯度，而不是減少該溫度梯度。
[0038]熱交換器包括根據本發明的熱電模塊10，位于第二熱交換器區域中。
[0039]如圖2和3中所示的所述熱電模塊包括熱電元件15和熱交換器裝置20，冷流體意圖穿過它們。裝置20包括與第一系列所述熱電元件15成熱交換關系的第一面21、與第二系列所述熱電元件15成熱交換關系的第二面22、和與冷流體交換熱量的器件25，該器件25與所述第一和第二面21、22成熱交換關系。熱交換器件25確保與流體的大面積接觸，并經由第一和第二面21、22促進熱電元件15處的溫度梯度。
[0040]第一和第二面21、22具有縱向延伸方向D，且熱管30穿過第一和第二面而不必與其有熱關系。熱管30例如形式為圓矩形，相互平行，并允許熱流體通過。它們在它們的端部處經由設置在集管箱上的通孔而敞開到集管箱中，該通孔例如在所述箱的集管板處。交換器包括分