熱電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有流動通道的熱電裝置，該流動通道可被第一流體穿流，其中該流動通道具有第一壁板以及連接該第一壁板的側(cè)壁，其中至少一個第一壁板與熱電模塊處于熱接觸狀態(tài)。此外，本發(fā)明還涉及一種熱電裝置在熱交換器中的布局。
【背景技術(shù)】
[0002]在機動車中，大部分存儲在燃料中的能量轉(zhuǎn)換成熱量。除了用于加熱例如內(nèi)部空間以外，該熱量也部分無用地通過廢氣再次排出。
[0003]這對車輛的整體效率產(chǎn)生不利的影響。為了提高效率并因此減少運行時的0)2排放，需要努力利用結(jié)合到廢氣中的能量。
[0004]為了實現(xiàn)這一點，必須應(yīng)用熱電裝置。這些熱電裝置具有熱電活躍的材料，它能夠產(chǎn)生電能。為此，該熱電材料必須在其邊界面(在此優(yōu)選在兩個相對而置的邊界面)上承受溫差。
[0005]尤其在機動車中提供通過排氣管道流動的廢氣作為熱源。該廢氣溫度在該整個排氣管道上都足夠高，因此熱電裝置能夠集成在排氣管道中的不同位置。
[0006]例如提供車輛的冷卻劑流作為冷源。為此，或者能夠擴展已存在的冷卻劑回路，或者必要時還能集成另一回路。
[0007]文獻EP 1230475B1, EP 1475532A2、WO 2007026432、JP 10281015AA、JP2000282960AA、JP 2004068608AA, JP 2005083251AA 或 JP 2005117836AA 雖然公開了應(yīng)用這種熱電裝置時的方案，但由于熱電元件不利地接合到熱交換器上，所述應(yīng)用的效率不高。
[0008]為了確保熱電裝置的尤其有效的應(yīng)用，重要的是，單個熱電元件尤其有利地?zé)峤Y(jié)合到流體上。低的熱轉(zhuǎn)換效率是尤其有利的，以便能夠從兩個流體的溫差中生成最大的應(yīng)用效果，或者在備選的實施方式中借助盡可能小的流體消耗實現(xiàn)盡可能有效的熱泵。
[0009]當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)的缺點尤其是，熱電元件接合到引導(dǎo)流體的熱電裝置上，尤其就流體和熱電活躍材料之間的盡可能小的熱阻力而言。此外缺點還包括相對于連接材料或熱電模塊中的熱應(yīng)力的抵抗力。此外，迄今為止還未完美地解決熱電模塊在裝置中的集成性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此本發(fā)明的目的是，提供一種熱電裝置，它在流體和熱電元件之間產(chǎn)生了盡可能小的熱量阻力，此外它對熱量應(yīng)力是不敏感的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)熱電裝置在熱交換器中的簡單集成性。此外，還提供了單個或多個熱電裝置在熱交換器中的布局。
[0011]本發(fā)明的目的通過具有權(quán)利要求1特征的熱電裝置得以實現(xiàn)。
[0012]本發(fā)明涉及一種具有流動通道的熱電裝置，該流動通道可被第一流體穿流，其中該流動通道具有第一壁板以及連接該第一壁板的側(cè)壁，其中至少一個第一壁板與熱電模塊處于熱接觸狀態(tài)，該熱電模塊具有殼體，該殼體帶有至少兩個相對而置的第二壁板，其中在第二壁板之間設(shè)置有多個熱電元件，其中熱電元件具有相對而置的表面，它們分別與熱電模塊的殼體的第二壁板中的一個處于熱接觸狀態(tài)。
[0013]該熱電元件在此封裝在殼體中，并且組接成熱電模塊。多個熱電元件以這種方式簡單地承受溫度梯度，其方式是:殼體的邊界面(熱電元件與之鄰接)暴露在特定溫度的流體中，殼體的與該邊界面相對而置的邊界面暴露在第二流體中，該第二流體具有與第一流體不同的溫度。
[0014]通過將殼體熱接合到流動通道上，流入流動通道中的第一流體能夠有利地集中，因此殼體的邊界面能夠盡可能長且均勻地暴露在流體中。
[0015]在有利的改進方案中，還可以通過將電壓施加到熱電元件上以實現(xiàn)熱量傳輸，而不是通過在熱電模塊上施加溫度差來獲得能量。
[0016]流入流動通道中的流體以及下述流體之間的溫度差是有利的，即后者盡可能大地環(huán)流著殼體的背向流動通道的邊界面。在此有利的是，應(yīng)用內(nèi)燃機的廢氣流作為這兩個流體中的一個，并且應(yīng)用具有更低溫度的流體(例如冷卻介質(zhì)回路)作為第二流體。
[0017]此外還適宜的是，流動通道具有兩個相對而置的第一壁板，它們分別與熱電模塊處于熱接觸狀態(tài)。
[0018]這一點是有利的，因為它確保了流動通道中的流體溫度也傳導(dǎo)到熱電模塊上。因為為了實現(xiàn)熱電模塊的按本發(fā)明的功能，必須在相對而置的邊界面(在它們之間設(shè)置有熱電元件)上施加溫度梯度，有利的是，確保將流動通道有利地?zé)峤雍系綗犭娔K上。
[0019]還優(yōu)選的是，第一壁板和第二壁板構(gòu)造得相互隔開，并且相互處于熱接觸狀態(tài)，或者第一壁板和第二壁板構(gòu)成為一個單元。
[0020]對于第一壁板和第二壁板隔開的情況，它們之間的熱接觸是尤其有利的，因為這樣能夠盡量無損失地調(diào)節(jié)熱電模塊的溫度，這有利于通過熱電模塊實現(xiàn)盡可能大的溫度梯度，因為從第一流體到熱電模塊的溫度損失通過良好的熱接合降至最少。
[0021]在第一壁板和第二壁板構(gòu)成為一個單元的情況下，該熱接合更有利，因為一個壁板的熱阻力在各種情況下都比兩個相互鄰接的壁板的熱阻力更低。
[0022]在另一有利的實施例中，這些側(cè)壁具有熱退耦元件。
[0023]該熱退耦元件額外地實現(xiàn)了對于流動通道的側(cè)面區(qū)域的熱隔離，這些側(cè)面區(qū)域并不直接鄰接到熱電模塊上。因此尤其避免了熱輻射損失。
[0024]在有利的實施方式中，熱退耦元件能夠具有填充空氣的中空腔，它具有額外的隔離效果。熱退耦元件在此還構(gòu)成為沖壓件，或例如通過應(yīng)用模制線材制成。
[0025]還優(yōu)選的是，第一壁板具有凹口。
[0026]通過該凹口，同樣減少了在流入流動通道中的流體和熱電模塊中的熱電元件之間的熱阻力，這有利于熱電裝置的效率。
[0027]此外還有利的是，第一壁板和/或第二壁板具有流動阻力元件，其伸進流動通道中。
[0028]通過該流動阻力元件，能夠更好地將熱量從流體傳遞到熱電模塊上。通過該流動阻力元件，增加了熱電模塊的暴露在流體中的表面，這改善了熱量傳遞。
[0029]此外還適宜的是，構(gòu)成為一個單元的第一壁板和第二壁板具有至少一個凹口，其中這些凹口借助密封元件液密地封閉。
[0030]構(gòu)成為一個單元的第一和第二壁板的凹口用來平衡熱應(yīng)力。因為這兩個流體中的一個(優(yōu)選是流體通道內(nèi)的流體)具有非常高的溫度，所以可能會在流動通道的壁板中出現(xiàn)熱應(yīng)力。當(dāng)?shù)谝缓偷诙诎逶O(shè)計成一個單元時，該單元既構(gòu)成流動通道的邊界，也構(gòu)成熱電模塊的邊界。
[0031]熱電元件設(shè)置在壁板的背向流動通道的側(cè)面上，因此熱應(yīng)力傳遞到熱電元件上。通過該凹口能夠降低該熱應(yīng)力，該凹口能夠有利地設(shè)計成膨脹縫的布局。
[0032]此外還優(yōu)選的是，流動通道構(gòu)成為扁管，它由以堆垛方式構(gòu)成的板狀元件構(gòu)成或構(gòu)成為一體的扁管。
[0033]這兩個實施例都適合應(yīng)用在按本發(fā)明的熱電裝置中。一體化的構(gòu)造的優(yōu)點是，不會產(chǎn)生不密封的連接位置。以堆垛方式構(gòu)成的扁管能夠尤其簡單且成本低廉地制成。
[0034]還有利的是，熱電元件通過導(dǎo)電橋串聯(lián)，其中導(dǎo)電橋設(shè)置在熱電元件和第二壁板之間。
[0035]熱電元件的串聯(lián)提高了熱電裝置的效率，因為獲得的能量由單個熱電元件上的獲得的能量的相加構(gòu)成。
[0036]熱電元件通過導(dǎo)電橋連接到第二壁板上是有利的，因為導(dǎo)電橋起中間介質(zhì)的作用，它能夠局部地接收可能出現(xiàn)的應(yīng)力并因此釋放敏感的熱電元件的應(yīng)力。
[0037]此外還適宜的是，熱電模塊的殼體設(shè)計為多部件結(jié)構(gòu)，其中該殼體基本上通過第二壁板和在第二壁板的方向上敞開的盒狀的蓋子構(gòu)成，或者通過構(gòu)成為一個單元的第一壁板、第二壁板以及在第二壁板的方向上敞開的盒狀的蓋子構(gòu)成。
[0038]通過殼體的多部件設(shè)計方案，能夠簡化制造工藝。此外，還能應(yīng)用成本尤其低廉的待制造的部件(例如深拉伸片材金屬)。
[0039]布局方面的目的通過具有權(quán)利要求11特征的布局得以實現(xiàn)。
[0040]本發(fā)明的實施例涉及一個或多個熱電裝置在熱交換器中的布局，其中流動通道可由第一流體穿流，并且熱電模式的外部邊界面可由第二流體繞流。
[0041]將熱電裝置設(shè)置在熱交換器中，這是尤其簡單的應(yīng)用方式。該熱電裝置能夠類似常見的管子一樣容納在熱交換器的管板中。在此，第一流體通過集流箱流入熱電裝置的流動通道中，該集流箱與管板相連。熱電裝置的外表面在此能夠由第二流體繞流。
[0042]本發(fā)明的有利的改進方案在從屬權(quán)利要求和以下的附圖描述中進行描述。
【附圖說明】
[0043]下面借助實施例且參照附圖詳細(xì)地闡述了本發(fā)明。在附圖中示出了:
[0044]圖1在立體分解視圖中示出了以堆垛方式擺放的扁管；
[0045]圖2在立體圖中示出了圖1的扁管；
[0046]圖3在分解視圖中不出了熱電裝置,其