專(zhuān)利名稱(chēng)：流體流之間借助熱電裝置的熱交換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在第一流體流和第二流體流之間傳遞熱流的熱交換器，其具有用于導(dǎo)引第一流體流的第一流體路徑、用于導(dǎo)引第二流體流的并且與第一流體路徑熱配置的第二流體路徑和連接在第一流體路徑和第二流體路徑之間的熱電裝置，借助該熱電裝置可以在供應(yīng)電能的情況下產(chǎn)生尤其與溫度梯度反向的熱流，但也可以設(shè)想具有產(chǎn)生沿溫度梯度方向的熱流的工況。
背景技術(shù)：
已知用于借助熱電裝置尤其與溫度梯度反向地傳遞熱流的熱交換器。熱電裝置可以是帕爾貼模塊(Peltier-Modul)，它在供應(yīng)電能的情況下將熱量從帕爾貼元件的冷側(cè)傳遞到熱側(cè)。已知將這種帕爾貼元件連接在兩個(gè)流體流之間，以便從流體流中獲取熱流并且將該熱流以及電損耗功率傳遞給另一個(gè)流體流。流體流可以是液態(tài)和/或氣態(tài)介質(zhì)流。由 WO 2005 020340 A2已知一種熱電系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有多個(gè)熱電模塊和多個(gè)第一以及第二熱傳遞裝置，其中，至少一些第一熱傳遞裝置作為夾層組合到至少兩個(gè)熱電模塊之間，并且至少一些第二熱傳遞裝置作為夾層布置在至少兩個(gè)熱電模塊之間，由此構(gòu)成至少一疊帶有交替的第一和第二熱傳遞裝置的熱電模塊，其中，所述至少一疊中的至少一些第一熱傳遞裝置和至少一些第二熱傳遞裝置沿不同的方向伸出，尤其是相互錯(cuò)移90°地布置。至少一些熱傳遞裝置布置成，使得它們可以沿工作介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向熱絕緣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，實(shí)現(xiàn)更好地在第一流體流和第二流體流之間傳遞熱流，尤其在汽車(chē)中實(shí)現(xiàn)對(duì)不同構(gòu)件靈活的冷卻和溫度調(diào)節(jié)管理。該技術(shù)問(wèn)題按本發(fā)明通過(guò)一種用于在第一流體流和第二流體流之間傳遞熱流的熱交換器解決，其具有用于導(dǎo)引第一流體流的第一流體路徑、用于導(dǎo)引第二流體流的并且與第一流體路徑熱配置的第二流體路徑和連接在第一流體路徑和第二流體路徑之間的熱電裝置，借助該熱電裝置可以在供應(yīng)電能的情況下產(chǎn)生尤其與溫度梯度反向的熱流，按照本發(fā)明，所述流體路徑互成角度地布置并且與所述熱電裝置一起構(gòu)成叉流式熱交換器。流體流可以有利地交叉導(dǎo)引，其中可以在流體流之間進(jìn)行良好的熱傳遞。在熱交換器的一種實(shí)施形式中，熱交換器具有多個(gè)熱電裝置，其中，每個(gè)熱電裝置的流體路徑分別互成角度地布置并構(gòu)成一個(gè)叉流式熱交換器。流體路徑可以分別以不同的相對(duì)夾角布置和/或可選地以相同的夾角(尤其是成90°角地)布置。有利地構(gòu)成多個(gè)叉流式熱交換器，其中，流體流有利地相繼經(jīng)過(guò)這些叉流式熱交換器，因此每個(gè)熱交換器有利地調(diào)節(jié)形成了各自的溫度水平。這樣對(duì)于單個(gè)的熱電裝置或單個(gè)的叉流式熱交換器可以有利地實(shí)現(xiàn)較小的溫度差，熱流與該溫度差相反地形成。對(duì)于整個(gè)熱交換器可以有利地實(shí)現(xiàn)較大的溫度差，該溫度差相當(dāng)于多倍的單個(gè)溫度差。由此可以有利地改善熱交換器，尤其是熱電裝置的效率，其中，熱電裝置在溫度差較小時(shí)具有較高的效率。因?yàn)榱黧w被逐級(jí)地加熱或冷卻，所以流體也可以在不同的溫度水平上耦合或去耦合。當(dāng)然，通過(guò)流體與模塊表面的直接接觸可以減小損耗。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，流體路徑在一個(gè)叉流式熱交換器與另一個(gè)叉流式熱交換器之間分別具有彎曲部。所述彎曲部可以?xún)?yōu)選具有180°的角度，所以相應(yīng)流體路徑或流體流的各流動(dòng)方向沿著彎曲部反轉(zhuǎn)。借助彎曲部可以有利地使相應(yīng)的流體流從一個(gè)叉流式熱交換器轉(zhuǎn)入到下一個(gè)叉流式熱交換器中。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，流體路徑由多個(gè)彎曲部構(gòu)成回紋形并且相互交織在一起。通過(guò)流體路徑回紋形和相互交織的布置可以有利地提供一種構(gòu)造特別緊湊的熱交換器。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，流體路徑與所述熱電裝置或各熱電裝置相鄰地具有直線走向區(qū)段?？梢杂欣卦谠撝本€走向區(qū)段的區(qū)域中進(jìn)行熱傳遞。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，所述直線走向區(qū)段與彎曲部相連或布置在兩個(gè)彎曲部之間。相應(yīng)的流體流可以有利地從直線走向區(qū)段轉(zhuǎn)入相連的彎曲部，以便例如從該處轉(zhuǎn)入下一個(gè)熱交換器或?qū)儆谠摕峤粨Q器的直線走向區(qū)段中。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，所述直線走向區(qū)段在兩側(cè)配有兩個(gè)熱電裝置。在各直線走向區(qū)段中導(dǎo)引的流體流可以有利地在兩側(cè)由兩個(gè)熱電裝置加熱或冷卻。有利地規(guī)定，為直線走向區(qū)段分別配屬兩個(gè)冷側(cè)或熱側(cè)，因此直線走向區(qū)段分別在兩側(cè)由兩個(gè)熱交換器施加或抽取熱流。由此可以有利地形成多個(gè)熱電裝置的堆疊狀布置，其中，回紋形地在兩條流體路徑中導(dǎo)引的、相互交織在一起的兩股流體流繞流這些熱電裝置。熱電裝置疊中的各熱電裝置有交替變化的致冷或加熱定向，因此每?jī)蓚€(gè)冷側(cè)相對(duì)指向并且每?jī)蓚€(gè)熱側(cè)相應(yīng)地相對(duì)指向。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，在至少一條流體路徑中，在一個(gè)叉流式熱交換器與另一個(gè)叉流式熱交換器之間連接有流通口。有利地在各叉流式熱交換器之間形成了與整個(gè)熱交換器的輸入溫度水平和輸出溫度水平都不同的溫度水平?？梢杂欣亟柚摿魍诜种С鲈摐囟人交蛳鄳?yīng)流體流的具有該溫度水平的支流。可選地和/或附加地，可以通過(guò)該流通口將支流輸入到相應(yīng)的流體流中。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，熱交換器具有支承板，該支承板具有所述一條流體路徑的至少一個(gè)彎曲部。相應(yīng)的流體流可以有利地通過(guò)該支承板的彎曲部導(dǎo)引。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，所述流體路徑之一具有至少一個(gè)U形彎折的扁管，該扁管流體密封地連接在所述彎曲部上。該流體路徑有利地設(shè)計(jì)為多構(gòu)件式，這點(diǎn)例如可以有利地在安裝整個(gè)熱交換器時(shí)得到充分利用。在安裝整個(gè)熱交換器時(shí)才能有利地形成整個(gè)一條流體路徑，其中，該整個(gè)的流體路徑由一個(gè)或多個(gè)U形彎折的扁管和支承板的至少一個(gè)彎曲部導(dǎo)引。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，熱交換器具有殼體，其中，所述殼體具有第一殼體框架部分和可與該第一殼體框架部分組合成殼體的殼體框架的第二殼體框架部分，其中，所述多個(gè)熱電裝置可以分別與殼體框架在周向上流體密封式貼靠接觸地并且彼此間隔地裝入殼體的殼體框架中。有利地，在殼體框架和每?jī)蓚€(gè)彼此間隔并且相鄰地處于流體密封的周向貼靠接觸中的熱電裝置之間分別設(shè)計(jì)有流體路徑或腔室，它們有利地分別是第一流體路徑和/或第二流體路徑的組成部分。在各熱電裝置的區(qū)域中，相應(yīng)的流體路徑有利地直接由一個(gè)與流體流接觸的熱電裝置表面構(gòu)成，其中，可以有利地在相應(yīng)流體流和熱電裝置之間特別好地進(jìn)行熱傳遞。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，殼體具有限定至少一條流體路徑邊界的收集器。該收集器可以具有在熱電裝置之間延伸的分隔壁。有利地存在這種可能性，即，平行地接通多個(gè)流動(dòng)方向相同的流體路徑，并且借助收集器將其匯集到一起或劃分并且再轉(zhuǎn)向。 由此還可以避免多次轉(zhuǎn)向。在熱交換器的另一種實(shí)施例中規(guī)定，所述流體路徑的直線走向區(qū)段形成于裝入殼體框架中的熱電裝置之間并且所述流體路徑的分別連接在該直線走向區(qū)段上的彎曲部分別由殼體的護(hù)罩構(gòu)成，該護(hù)罩可流體密封式貼靠接觸地配屬于所述殼體框架。為了制造熱交換器，可以有利地首先將熱電裝置流體密封式貼靠接觸地插入一個(gè)殼體框架部分中。接著，可以有利地將第一殼體框架部分與第二殼體框架部分相組合，其中，也可以在其它的殼體框架部分與熱電裝置之間建立流體密封的貼靠接觸。為了安裝完整的殼體并且由此安裝整個(gè)熱交換器，也可以有利地例如通過(guò)夾子使護(hù)罩與殼體流體密封式貼靠接觸地連接。在此，是首先為殼體框架部分配設(shè)護(hù)罩并且接下來(lái)安裝熱電裝置還是反過(guò)來(lái)并不重要。熱交換器在殼體中的密封既可以在表面上也可以在棱邊上進(jìn)行。熱交換器可以由塑料注塑包封并且可以是殼體或流體導(dǎo)引通道的組成部分。注塑包封的熱交換器可以是堆疊且壓緊的并且構(gòu)成整個(gè)熱交換器。在每一層(熱交換器)之間設(shè)有確定的密封面或元件，它們尤其通過(guò)雙組分注塑法制造而成。在此，流體通道包含在注塑件中或在事后推套到相應(yīng)的套管上。此外，所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種用于制造熱交換器，尤其是制造之前所述的熱交換器的方法解決。按照本發(fā)明，將多個(gè)熱電裝置彼此間隔地并且構(gòu)成多個(gè)空隙地插入熱交換器的殼體部分中，并且在所述殼體部分和熱交換器的另一部分之間建立流體密封的連接。 熱交換器可以有利地由一些單個(gè)構(gòu)件制成。第一和/或第二流體流可以有利地導(dǎo)弓I通過(guò)所述空隙。借助流體密封的連接可以有利地防止流體流出熱交換器。在該方法的一種實(shí)施形式中，將多個(gè)熱電裝置插入第一殼體框架部分中，并且將第一殼體框架部分與第二殼體框架部分相組合，并且為這兩個(gè)殼體框架部分配設(shè)構(gòu)成部分流動(dòng)路徑的護(hù)罩。有利地，熱交換器的導(dǎo)流部分可以通過(guò)熱電裝置自身、殼體框架部分以及構(gòu)成部分流動(dòng)路徑的護(hù)罩在裝配熱交換器時(shí)制成。在該方法的另一種實(shí)施形式中，將多個(gè)熱電裝置彼此間隔地并且構(gòu)成多個(gè)空隙地插到支承板上，和/或每隔一個(gè)空隙將具有熱交換器的第一流體路徑的回紋形扁管插入多個(gè)熱電裝置之間，和/或?qū)⒍鄠€(gè)具有熱交換器的第二流體路徑的U形彎折的扁管插入剩下的空隙中，和/或使U形彎折的扁管的至少一個(gè)或兩個(gè)端部與所述支承板的一個(gè)或多個(gè)連接通道流體密封地接觸，其中，所述連接通道是所述第二流體路徑的組成部分。有利地，第一流體路徑可以完整地預(yù)加工而成。第二流體路徑可以有利地在裝配熱交換器時(shí)制成并且密封。有利地，在熱交換器裝配完成后形成了第一和第二流體路徑回紋形的、相互交織在一起的導(dǎo)引關(guān)系。所述技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)一種帶有用于在第一流體流和第二流體流之間傳遞熱流的熱交換器的汽車(chē)解決，其中，該熱交換器可如前所述設(shè)計(jì)和/或制造。由此形成了如前所述的優(yōu)點(diǎn)。


其它優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)和細(xì)節(jié)由以下參照附圖對(duì)實(shí)施例的具體說(shuō)明中得出。相同、相似和 /或功能相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。在附圖中圖1示出了一種理想化的熱交換器，其具有兩個(gè)相互交織的回紋形流體路徑和布置在流體路徑之間的熱電裝置；圖2示出與圖1所示類(lèi)似的熱交換器的一種實(shí)施形式的分解視圖，以便說(shuō)明裝配流程；圖3示出圖2所示的熱交換器在裝配狀態(tài)下的示意圖；圖4示出類(lèi)似于圖1所示熱交換器的另一種熱交換器的實(shí)施形式的三維分解視圖；圖5示出圖4所示的熱交換器的示意側(cè)視圖，其中示出了導(dǎo)引經(jīng)過(guò)熱交換器的流體流；圖6示出與圖5所示熱交換器相似的另一種熱交換器的示意側(cè)視圖，其中不同的是設(shè)置有收集器；并且圖7示出與圖5所示熱交換器類(lèi)似的示意側(cè)視圖，其中不同的是設(shè)有兩個(gè)附加的
流通口。
具體實(shí)施例方式圖1示出用于將用箭頭標(biāo)出的熱流3從第一流體流5傳遞到第二流體流7的熱交換器1。流體流5和7分別在圖1中用箭頭標(biāo)出。為導(dǎo)引第一流體流5，熱交換器1具有第一流體路徑9。為導(dǎo)引第二流體流7，熱交換器1具有第二流體路徑11。流體路徑9和11分別構(gòu)造成回紋形并且相互交織在一起。為此，流體路徑9和11 分別具有多個(gè)交替的或相互連接的直線走向區(qū)段15和彎曲部17。彎曲部17的彎曲角度為 180°，因此流體流5和7的方向分別在彎曲部17處反轉(zhuǎn)。從圖1中可以看出，第一流體路徑9和第二流體路徑11的彼此相鄰布置的直線走向區(qū)段15以相互間尤其成90的夾角延伸。因此第一流體流5和第二流體流7的流動(dòng)方向呈交叉流導(dǎo)引。在第一流體路徑9和第二流體路徑11的彼此相鄰布置的直線走向區(qū)段15之間分別連接有熱電裝置13。熱交換器1具有多個(gè)熱電裝置13，它們交替地分別與流體路徑9，11 的直線走向區(qū)段15之一疊置。流體路徑9，11分別由一個(gè)回紋形或波浪形彎折的扁管構(gòu)成，該扁管在此構(gòu)成多個(gè)彼此平行延伸的單個(gè)流體路徑。第一流體路徑9是圖1中僅部分示出的冷循環(huán)的一部分。第二流體路徑11是圖 1中僅部分示出的熱循環(huán)的一部分。熱流3沿溫度梯度的方向或逆溫度梯度方向地從第一流體路徑9的冷循環(huán)流入第二流體路徑11的熱循環(huán)。為了形成熱流3，給熱電裝置13通電流或給這些熱電裝置13輸送電能。此外在圖1中示出相應(yīng)的導(dǎo)電接觸。在相應(yīng)地為熱電裝置13通電流時(shí)，熱流3從相應(yīng)熱電裝置13的冷側(cè)19流向熱側(cè)21。
7
在由直線走向區(qū)段15和多個(gè)熱電裝置13構(gòu)成的堆疊中，每?jī)蓚€(gè)熱側(cè)21和兩個(gè)冷側(cè)19相應(yīng)地彼此相鄰地布置。因此，每個(gè)直線走向區(qū)段15要么由兩個(gè)熱電裝置13的兩個(gè)冷側(cè)19冷卻，要么由兩個(gè)熱電裝置13的兩個(gè)熱側(cè)21加熱。在此，每?jī)蓚€(gè)熱電裝置13的每?jī)蓚€(gè)冷側(cè)19配屬于僅部分示出的冷循環(huán)的第一流體路徑9的直線走向區(qū)段15，并且每?jī)蓚€(gè)熱側(cè)21配屬于圖1中僅部分示出的熱循環(huán)的第二流體路徑11的直線走向區(qū)段15，或者這些直線走向區(qū)段15與冷側(cè)或熱側(cè)導(dǎo)熱地貼靠接觸。每個(gè)熱電裝置13與第一流體路徑9的直線走向區(qū)段15以及第二流體路徑11相對(duì)布置的直線走向區(qū)段共同構(gòu)成一個(gè)叉流式熱交換器23。可以看出，流體流5和7有利地部分在叉流式熱交換器23中呈交叉流導(dǎo)引?？傮w來(lái)說(shuō)，第一流體流5和第二流體流7沿著多個(gè)熱電裝置13的疊呈對(duì)流導(dǎo)引?？梢杂欣貙⒕植坎媪魇綗峤粨Q器23的優(yōu)點(diǎn)與對(duì)流式熱交換器的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。熱交換器1可以作為對(duì)流熱交換器運(yùn)行，其中，該對(duì)流熱交換器具有多個(gè)局部叉流式熱交換器23。每個(gè)局部叉流式熱交換器23有利地具有較小的溫度差。圖2和3分別示出與圖1所示熱交換器類(lèi)似的另一種熱交換器的示意側(cè)視圖。圖 2示出熱交換器1的分解視圖并且圖3為組裝的熱交換器1。圖2和3所示熱交換器1的不同之處在于其具有多構(gòu)件式的第二流體路徑11。第一流體路徑9具有波浪形或回紋形彎折的扁管。第二流體路徑11具有兩個(gè)U形扁管25和一個(gè)在支承板27中延伸的彎曲部17。以下參照?qǐng)D2進(jìn)一步闡述用于安裝，尤其是組裝第二流體路徑11的方法。首先將熱電裝置13彼此間隔地安裝到，例如插到支承板27上，其中，在這些熱電裝置13之間留有空隙四。此后每隔一個(gè)空隙四插入或推入第一流體路徑9的一個(gè)直線走向區(qū)段15?？蛇x地和/或附加地可以考慮，首先將第一流體路徑9放置在支承板27側(cè)面， 此后在回紋形構(gòu)造的第一流體路徑9的每個(gè)U形區(qū)段中插入兩個(gè)熱電裝置13。接下來(lái)將兩個(gè)U形扁管25插入剩下的空隙四(即每隔一個(gè)空隙四)中，因此在每?jī)蓚€(gè)熱電裝置13之間分別交替地具有流體路徑9，11的直線走向區(qū)段15。兩個(gè)外側(cè)的熱電裝置13是例外，其中，相鄰于這兩個(gè)熱電裝置分別布置有一個(gè)直線走向區(qū)段15，但沒(méi)有布置另外的熱電裝置13。在將U形扁管25插入剩下的空隙四中時(shí)，在支承板27和各U形扁管25的端部 31之間有利地形成流體密封的連接。這些端部31與支承板27的彎曲部17流體密封地接觸或連接?？梢钥闯?，U形扁管25不對(duì)稱(chēng)地構(gòu)造，即具有通向端部31的較短直線走向區(qū)段15 和通向入口 33和出口 35的較長(zhǎng)直線走向區(qū)段15。入口 33和出口 35貫穿支承板27的穿孔37插入。如圖3所示可以看出，熱循環(huán)的第二流體路徑11導(dǎo)引穿過(guò)支承板27或穿過(guò)該支承板27的穿孔37。通過(guò)入口 33和出口 35可以接觸到熱交換器1或可以繼續(xù)導(dǎo)引熱循環(huán)的第二流體路徑11。冷循環(huán)的第一流體路徑9同樣具有入口 39和無(wú)法在圖3中看到的出口 41?？梢钥闯?，第一流體流5和第二流體流7可以呈對(duì)流導(dǎo)引。圖4示出另一個(gè)熱交換器1，其與圖1所示的熱交換器1在流動(dòng)技術(shù)上類(lèi)似地構(gòu)造。圖4以三維分解視圖示出熱交換器1。圖4中以三維分解視圖示出的熱交換器1具有殼體43。該殼體43具有殼體框架 45，該殼體框架可以由第一殼體框架部分47和第二殼體框架部分49組成。此外，熱交換器1的殼體43具有多個(gè)護(hù)罩51，這些護(hù)罩51有利地構(gòu)成流體路徑9和11的彎曲部17。為此，護(hù)罩51可以(例如通過(guò)夾子)與殼體框架45按流體密封式貼靠接觸方式相互配置?？蛇x地和/或附加地，可以考慮在護(hù)罩51和殼體框架45之間設(shè)置一個(gè)未在圖4中進(jìn)一步示出的密封件。熱電裝置13可以流體密封式貼靠接觸地插入殼體框架45中。為此，殼體框架45 具有位于內(nèi)部的容納槽53，熱電裝置13可以流體密封式貼靠接觸地插入該容納槽中。為了形成更好的流體密封式貼靠接觸，熱電裝置13分別具有一個(gè)環(huán)繞的密封件55，該密封件55 與容納槽53和熱電裝置13本身流體密封地貼靠接觸。在圖4中未進(jìn)一步示出熱電裝置13的導(dǎo)電接觸。這可以通過(guò)在密封件55和殼體框架45之內(nèi)或之上流體密封地引線而實(shí)現(xiàn)?？梢钥闯觯舜讼噜彶贾玫娜菁{槽53交替地由流體密封的蓋子57遮蓋。容納槽 53之間的空隙每隔一個(gè)保持打開(kāi)或構(gòu)成穿孔59。殼體相互鄰接的側(cè)面交替地配設(shè)有蓋子 57并且相應(yīng)交替地配設(shè)有配屬的護(hù)罩51。為了形成彎曲部17，每個(gè)護(hù)罩51覆蓋兩個(gè)穿孔59和一個(gè)蓋子57。可以看出，流體路徑9和11有利地在熱電裝置13之間構(gòu)成，更確切地說(shuō)，流體路徑9和11的直線走向區(qū)段15在每?jī)蓚€(gè)熱電裝置13之間由這兩個(gè)熱電裝置本身構(gòu)成。相應(yīng)流體流5或7借助彎曲部17的流動(dòng)反轉(zhuǎn)分別通過(guò)一個(gè)護(hù)罩51實(shí)現(xiàn)。圖5示出圖4所示熱交換器1的示意側(cè)視圖。為了說(shuō)明流體流5和7畫(huà)有箭頭。 護(hù)罩51簡(jiǎn)化地未進(jìn)一步示出?？梢钥吹綗犭娧b置13，流體路徑9和11在這些熱電裝置13 旁邊導(dǎo)引經(jīng)過(guò)?？梢钥闯觯瑹犭娧b置13這樣布置在熱交換器1殼體43的殼體框架45內(nèi)部， 使得每?jī)蓚€(gè)冷側(cè)19在第一流體路徑9的直線走向區(qū)段15中相互對(duì)置地布置，并且第二流體路徑11的每?jī)蓚€(gè)熱側(cè)21相互對(duì)置地布置。圖6示出與圖4和圖5所示熱交換器1類(lèi)似構(gòu)造的另一個(gè)熱交換器1。以下只說(shuō)明它們的不同點(diǎn)。與按圖5的視圖不同，按圖6的熱交換器1具有一個(gè)收集器61。該收集器61取代了第二流體路徑11的彎曲部17。不同的是，殼體43并不具有如圖4和5所示的構(gòu)成第二流體路徑11的彎曲部17的護(hù)罩51，而是具有收集器61。收集器61通過(guò)收集器密封件63 流體密封地與其余的殼體43配置。另一個(gè)不同之處在于，殼體43與收集器61相對(duì)置的一側(cè)連續(xù)地用蓋子57流體密封地遮蓋。在穿孔59和熱電裝置13熱側(cè)21之間的空隙中插嵌有收集器61的分隔壁65。可以看出，由此使得第二流體路徑11的流動(dòng)橫截面減小，即得到了沿?zé)醾?cè)21的更高的流動(dòng)速度。由此可以有利地進(jìn)行更好的熱傳遞，尤其可以更好地將由于輸送電能而附加產(chǎn)生的熱導(dǎo)出。圖7示出與圖4和圖5所示熱交換器1類(lèi)似構(gòu)造的熱交換器1。護(hù)罩51同樣簡(jiǎn)化地未進(jìn)一步示出。與按圖5的視圖不同，第二流體路徑11具有第一流通口 67和第二流通口 69。通過(guò)這兩個(gè)流通口 67和69，第二流體流7的流體支流71 (在圖7中用箭頭標(biāo)出)可以與熱交換器1耦合并且去耦合。在流通口 67和69處有利地形成了這樣的溫度水平，其與第二流體路徑11的入口 33處的溫度水平和第二流體路徑11的出口 35處的溫度水平不同。第二流體路徑11的入口 33例如可以具有30°C的溫度水平。在具有第一流通口 67的彎曲部17處，第二流體路徑11或第二流體路徑11的第二流體流7可具有40°C的溫度水平。在第二流通口 69處，第二流體流7和/或第二流體流7的流體支流71可以具有 60°C的溫度。在第二流體路徑11的出口 35處，第二流體流7可以具有80°C的溫度水平。 可以看出，通過(guò)第一流通口 67和第二流通口 69可以在40°C至60°C之間的溫度水平下導(dǎo)引流體支流71。整個(gè)的第二流體流7可以在30°C至80°C之間的溫度水平下導(dǎo)引經(jīng)過(guò)第二流體路徑11?？梢钥闯?，由于流通口 67和69使得在熱交換器1的第二流體路徑11上總共存在四個(gè)不同的溫度?？梢杂欣貙⑦@一點(diǎn)用于使例如一輛未詳細(xì)示出的(在圖7中僅借助附圖標(biāo)記73標(biāo)出的)汽車(chē)的不同構(gòu)件進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)?？蛇x地和/或附加地可以考慮，尤其借助熱交換器1各熱電裝置13的單獨(dú)的控制裝置單獨(dú)地控制和/或調(diào)節(jié)入口 33，39以及出口 35，41以及流通口 67和69處的溫度。有利地可以?xún)H用一個(gè)熱交換器1對(duì)汽車(chē)73的多個(gè)分別需要不同溫度水平的構(gòu)件進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。對(duì)于汽車(chē)73各構(gòu)件的調(diào)溫可以例如是座椅制冷、座椅加熱、動(dòng)力源尤其是電動(dòng)機(jī)的溫度調(diào)節(jié)、電子器件尤其是功率電子器件和/ 或汽車(chē)73的其它部件的溫度調(diào)節(jié)。由于熱電模塊效率的進(jìn)步，這種技術(shù)對(duì)于汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用有很大吸引力。熱交換器1可以有利地設(shè)計(jì)為液態(tài)-液態(tài)熱交換器，其中，熱電裝置13可以有利地是指商業(yè)上通用的帕爾貼模塊。流體路徑9和11按照對(duì)流原理的布置有利地致使熱電裝置13功率系數(shù)明顯改善，因?yàn)楦鳠犭娧b置13的冷側(cè)19和熱側(cè)21之間的各溫度差較小。該溫度差與功率系數(shù)有直接關(guān)系。圖1示出熱交換器1的理想化結(jié)構(gòu)。冷的第一流體流5和熱的第二流體流7在波浪形彎折的扁管中分別在第一流體路徑9和第二流體路徑11中導(dǎo)引。在此，第一流體路徑 9的冷扁管沿著相鄰布置的熱電裝置13的冷側(cè)19導(dǎo)引，并且第二流體路徑11的熱扁管沿著分別相鄰布置的熱電裝置13的熱側(cè)21導(dǎo)引，其中，冷扁管和熱扁管分別構(gòu)成一個(gè)叉流式熱交換器23。為了確保熱電裝置13和流體路徑9和11的扁管之間良好的熱傳遞，流體路徑9和11有利地平坦扁平地貼靠在直線走向區(qū)段15上?？蛇x地和/或附加地可以考慮，例如通過(guò)在熱電裝置13和相應(yīng)相鄰布置的流體路徑9或11之間布置導(dǎo)熱膏體來(lái)補(bǔ)償制造公差。可選地和/或附加地，第一流體路徑9和第二流體路徑11可以這樣確定尺寸或彎折， 使得熱電裝置13可以借助流體路徑9和11之間的壓配合安裝到直線走向區(qū)段15上。為此，第一和第二流體路徑9，11的扁管可以具有相應(yīng)的預(yù)緊力。然而可選地和/或附加地也可以考慮設(shè)置夾子，即摩擦配合式連接。圖1所示的熱交換器由流體路徑9和11的兩個(gè)彎折的扁管和多個(gè)熱電裝置13組成。熱電裝置13的數(shù)量取決于熱交換器1所需效率和/或在流體流5和7中導(dǎo)引的兩種介質(zhì)的期望溫度差。所述介質(zhì)例如可以是液體和/或氣體。圖2和3所示的熱交換器1可以有利地簡(jiǎn)便安裝。熱電裝置13豎立地插在并且固定在例如可設(shè)計(jì)為塑料件的支承板27上。接下來(lái)將第一流體路徑9的波浪形扁管平放在支承板27上地放置在熱電裝置13之間。在此，每隔一個(gè)空隙四用第一流體路徑9填充。 現(xiàn)在，可將各U形扁管25從上方插入支承板27，這樣在熱電裝置13之間剩下的空隙四也被填充。U形扁管25通過(guò)彎曲部17相互連接，彎曲部17是支承板27的一部分。必要時(shí)可以考慮，與圖2所示不同，設(shè)置多個(gè)安裝于支承板27中的彎曲部17。相應(yīng)地可以增加U形扁管25和熱電裝置13的數(shù)量。
如圖4所示，可以由此將在流體流5，7和熱電裝置13的側(cè)面19，21之間進(jìn)行熱傳遞時(shí)的附加熱阻抗減至最小，即，流體流5，7的相應(yīng)介質(zhì)與相應(yīng)熱電裝置13的冷側(cè)19和/ 或熱側(cè)21直接接觸。熱電裝置13固定在例如可由塑料制成的殼體43的雙構(gòu)件式殼體框架45中。可選地和/或附加地可以考慮，將殼體框架45設(shè)計(jì)為三構(gòu)件或四構(gòu)件式，即設(shè)置三個(gè)或四個(gè)殼體框架部分。為了在熱電裝置13和殼體框架45之間建立流體密封的接觸，分別用密封件陽(yáng)包圍熱電裝置13。由此可以有利地沿殼體43的縱向形成腔室。殼體43的橫截面大約相當(dāng)于一個(gè)熱電裝置的基面。殼體43的長(zhǎng)度取決于熱電裝置13的數(shù)量并且因此取決于所需效率和/或流體流5和7的介質(zhì)的期望溫度。為了實(shí)現(xiàn)殼體43或熱交換器1的流通， 在殼體43內(nèi)加工有交替的旁路通道，即彎曲部17。所述旁路通道有一條位于水平平面內(nèi)， 有一條位于垂直平面內(nèi)。由此，待加熱的液態(tài)介質(zhì)在熱電裝置13的熱側(cè)21上波浪形地在一個(gè)平面內(nèi)例如水平地導(dǎo)引經(jīng)過(guò)，并且待冷卻的介質(zhì)在一個(gè)與上述平面垂直的平面內(nèi)例如垂直地導(dǎo)引經(jīng)過(guò)，即形成交叉流。借助護(hù)罩51實(shí)現(xiàn)的旁路通道或彎曲部17連接每?jī)蓚€(gè)(相互間隔一個(gè)腔室的)腔室，即，每隔一個(gè)在熱電裝置13堆疊之間的空隙四進(jìn)行連接?？梢杂欣乩脤?duì)流原理，其中，熱的和冷的流體流5，7的入口 33和39布置在殼體43相對(duì)置的側(cè)面上?？蛇x地和/或附加地可以考慮，將彎曲部17與如圖2所示位于支承板27中的情況相似地集成到殼體43中。然而可選地和/或附加地，這可以如圖4所示借助單獨(dú)的護(hù)罩 51實(shí)現(xiàn)。如圖6所示，兩個(gè)腔室或空隙四的連接通過(guò)安裝的收集器61進(jìn)行。收集器61在殼體43上與環(huán)繞的收集器密封件63相連?？蛇x地和/或附加地，收集器61也可以粘接或焊接，或熱接合在殼體43上。在收集器61上成型有導(dǎo)流面或分隔壁65，它們影響并且導(dǎo)引第二流體流7在腔室或空隙四中的流動(dòng)。在圖6中僅有第二流體路徑11具有收集器61。 然而可選地和/或附加地可以考慮，也為第一流體路徑9設(shè)置一個(gè)與所示收集器61類(lèi)似的收集器。此外，可以通過(guò)收集器將一條和/或兩條流體路徑分開(kāi)或匯集到一起，其中，被分開(kāi)的各流體路徑分別平行地延伸并且流體路徑9和11彼此錯(cuò)移90°。汽車(chē)73可以例如是電動(dòng)車(chē)，其中存在電力部件，例如電動(dòng)機(jī)、功率電子器件和/或電池。這些部件可有利地借助圖7所示的熱交換器1根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)和外界溫度冷卻和/或加熱到不同的溫度水平。汽車(chē)73的熱源和冷卻源智能的聯(lián)網(wǎng)可以有利地對(duì)汽車(chē)73的效能和效率產(chǎn)生積極的影響。借助圖7所示的熱交換器1可以有利地控制和/或調(diào)節(jié)汽車(chē)73 的不同部件所需的不同溫度水平，其中，這些部件在必要時(shí)可以借助一條或多條支流71相互連接。借助圖7所示的熱交換器1可以有利地實(shí)現(xiàn)對(duì)于汽車(chē)73的智能熱管理，其中可以改善汽車(chē)73的整個(gè)系統(tǒng)的效能。為此可以有利地實(shí)現(xiàn)分隔開(kāi)的循環(huán)，例如第一流體流5、第二流體流7和支流71，它們可以有利地根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)相應(yīng)熱電裝置13的泵、閥門(mén)和/ 或控制裝置單獨(dú)地進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)。在圖7所示的熱電式熱交換器1中，可以實(shí)現(xiàn)使入口 33，39、出口 35，41以及流通口 67和69具有不同的溫度水平，因?yàn)榱黧w流5和7有利地被逐步冷卻或相應(yīng)被逐步加熱。 在圖7中示例性地示出了第二流體流7熱循環(huán)的不同溫度水平。在熱電裝置13的冷側(cè)19上，例如可將具有中等溫度水平的冷卻劑用于冷卻電力部件并且將具有非常低溫度水平的冷卻劑用于冷卻汽車(chē)73的車(chē)輛內(nèi)部空間。
0069]附圖標(biāo)記清單0070]1熱交換器0071]3熱流0072]5第一流體流0073]7第二流體流0074]9第一流體路徑0075]11第二流體路徑0076]13熱電裝置0077]15直線走向區(qū)段0078]17彎曲部0079]19冷側(cè)0080]21熱側(cè)0081]23叉流式熱交換器0082]^U形扁管0083]27支承板0084]29空隙0085]31端部0086]33入口0087]35出口0088]37穿孔0089]39入口0090]41出口0091]43殼體0092]45殼體框架0093]47第一殼體框架部0094]49第二殼體框架部0095]51護(hù)罩0096]53容納槽0097]55密封件0098]57蓋子0099]59穿孔0100]61收集器0101]63收集器密封件0102]65分隔壁0103]67第一流通口0104]69第二流通口0105]71流體支流0106]73汽車(chē)
權(quán)利要求
1.一種用于在第一流體流( 和第二流體流(7)之間傳遞熱流(3)的熱交換器(1)， 其具有-用于導(dǎo)引所述第一流體流(5)的第一流體路徑(9)，-用于導(dǎo)引所述第二流體流(7)的、與所述第一流體路徑(9)熱配置的第二流體路徑 (11)，-連接在所述第一流體路徑(9)和第二流體路徑(11)之間的熱電裝置(13)，借助該熱電裝置(1 可以在供應(yīng)電能的情況下產(chǎn)生與溫度梯度反向或沿溫度梯度方向的熱流(3)，其特征在于，所述流體路徑(9，11)互成角度地布置并且與所述熱電裝置(13) —起構(gòu)成叉流式熱交換器03)。
2.按權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述熱交換器(1)具有多個(gè)熱電裝置(13)，其中，每個(gè)熱電裝置(1 的流體路徑(9，11)分別互成角度地布置并構(gòu)成一個(gè)叉流式熱交換器03)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述流體路徑(9，11)在一個(gè)叉流式熱交換器與另一個(gè)叉流式熱交換器之間分別具有尤其為180°的彎曲部 (17)。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述流體路徑(9，11)由多個(gè)彎曲部(17)構(gòu)成回紋形并且相互交織在一起。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述流體路徑(9，11)與所述熱電裝置(1 或各熱電裝置(1 相鄰地具有直線走向區(qū)段(15)，和/或該直線走向區(qū)段(1 與所述彎曲部(17)相連或布置在兩個(gè)彎曲部(17)之間。
6.按權(quán)利要求4或5所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述直線走向區(qū)段(15)在兩側(cè)配有兩個(gè)熱電裝置(13)。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，在至少一條流體路徑(9， 11)中，在一個(gè)叉流式熱交換器與另一個(gè)叉流式熱交換器之間連接有流通口 (67，69)。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述熱交換器(1)具有支承板(27)，該支承板(XT)具有所述流體路徑(9，11)之一的至少一個(gè)彎曲部(17)，其中，所述流體路徑(9，11)之一具有至少一個(gè)U形彎折的扁管(25)，該扁管流體密封地連接在所述彎曲部(17)上。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述熱交換器(1)具有殼體(43)，其中，所述殼體具有第一殼體框架部分G7)和可與該第一殼體框架部分 (47)組合成殼體的殼體框架0 的第二殼體框架部分(49)，其中，所述多個(gè)熱電裝置(1 可以分別與殼體框架0 在周向上流體密封式貼靠接觸地并且彼此間隔地裝入殼體(43)的殼體框架(45)中。
10.按權(quán)利要求9所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述流體路徑(9，11)的直線走向區(qū)段(1 形成于可裝入殼體框架G5)中的熱電裝置(1 之間并且所述流體路徑(9，11) 的分別連接在該直線走向區(qū)段上的彎曲部(17)分別由殼體G3)的護(hù)罩(51)構(gòu)成，該護(hù)罩 (51)可流體密封式貼靠接觸地配屬于所述殼體框架05)。
11.按權(quán)利要求9或10所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述殼體具有限定至少一條流體路徑(9，11)邊界的收集器(61)。
12.按權(quán)利要求1至11之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述流體路徑(9，11) 構(gòu)成對(duì)流熱交換器03)。
13.一種用于制造熱交換器(1)，尤其是制造按權(quán)利要求1至12之一所述的熱交換器 (1)的方法，具有以下步驟-將多個(gè)熱電裝置(13)彼此間隔地并且構(gòu)成多個(gè)空隙09)地插入熱交換器(1)的殼體部分中，-在所述殼體部分和熱交換器(1)的另一部分之間建立流體密封的連接。
14.按權(quán)利要求13所述的方法，其具有以下步驟-將多個(gè)熱電裝置(1 插入第一殼體框架部分G7)中，-將第一殼體框架部分G7)與第二殼體框架部分G9)相組合，-為這兩個(gè)殼體框架部分(47，49)配設(shè)構(gòu)成部分流動(dòng)路徑的護(hù)罩(51)。
15.按權(quán)利要求13或14所述的方法，其至少具有下列步驟之一-將多個(gè)熱電裝置(13)彼此間隔地并且構(gòu)成多個(gè)空隙09)地插到支承板(XT)上，-每隔一個(gè)空隙09)將具有熱交換器(1)的第一流體路徑(9)的回紋形扁管插入多個(gè)熱電裝置(13)之間，-將多個(gè)具有熱交換器(1)的第二流體路徑(11)的U形彎折的扁管0 插入剩下的空隙中，-使U形彎折的扁管0 的至少一個(gè)或兩個(gè)端部(31)與所述支承板07)的一個(gè)或多個(gè)連接通道(17)流體密封地接觸，其中，所述連接通道(17)是所述第二流體路徑(11)的組成部分。
16.一種汽車(chē)(73)，其帶有用于在第一流體流( 和第二流體流(7)之間傳遞熱流(3) 的熱交換器(1)，其中，該熱交換器(1)可按照權(quán)利要求1至15之一設(shè)計(jì)和/或制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在第一流體流(5)和第二流體流(7)之間傳遞熱流(3)的熱交換器(1)，其具有-用于導(dǎo)引第一流體流(5)的第一流體路徑(9)，-用于導(dǎo)引第二流體流(7)的、與第一流體路徑(9)熱配置的第二流體路徑(11)，-連接在第一流體路徑(9)和第二流體路徑(11)之間的熱電裝置(13)，借助該熱電裝置(13)可以在供應(yīng)電能的情況下產(chǎn)生與溫度梯度反向或沿溫度梯度方向的熱流(3)。為了實(shí)現(xiàn)更好的熱電熱交換，規(guī)定流體路徑(9，11)互成角度地布置并且與熱電裝置(13)一起構(gòu)成叉流式熱交換器(23)。
文檔編號(hào)F25B21/02GK102278835SQ201110140098
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者克里斯托夫.貝徹, 托馬斯.霍爾特梅爾, 西爾萬(wàn).費(fèi)希爾, 赫爾姆特.沃爾特 申請(qǐng)人:大眾汽車(chē)有限公司