流體流之間藉助熱電裝置的熱交換的製作方法

2023-06-21 14:28:31

專利名稱：流體流之間藉助熱電裝置的熱交換的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在第一流體流和第二流體流之間傳遞熱流的熱交換器，其具有用於導引第一流體流的第一流體路徑、用於導引第二流體流的並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，藉助該熱電裝置可以在供應電能的情況下產生尤其與溫度梯度反向的熱流，但也可以設想具有產生沿溫度梯度方向的熱流的工況。
背景技術：
已知用於藉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)，它在供應電能的情況下將熱量從帕爾貼元件的冷側傳遞到熱側。已知將這種帕爾貼元件連接在兩個流體流之間，以便從流體流中獲取熱流並且將該熱流以及電損耗功率傳遞給另一個流體流。流體流可以是液態和/或氣態介質流。由 WO 2005 020340 A2已知一種熱電系統。該系統具有多個熱電模塊和多個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熱電模塊之間，並且至少一些第二熱傳遞裝置作為夾層布置在至少兩個熱電模塊之間，由此構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的運動方向熱絕緣。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，實現更好地在第一流體流和第二流體流之間傳遞熱流，尤其在汽車中實現對不同構件靈活的冷卻和溫度調節管理。該技術問題按本發明通過一種用於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，其具有用於導引第一流體流的第一流體路徑、用於導引第二流體流的並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，藉助該熱電裝置可以在供應電能的情況下產生尤其與溫度梯度反向的熱流，按照本發明，所述流體路徑互成角度地布置並且與所述熱電裝置一起構成叉流式熱交換器。流體流可以有利地交叉導引，其中可以在流體流之間進行良好的熱傳遞。在熱交換器的一種實施形式中，熱交換器具有多個熱電裝置，其中，每個熱電裝置的流體路徑分別互成角度地布置並構成一個叉流式熱交換器。流體路徑可以分別以不同的相對夾角布置和/或可選地以相同的夾角(尤其是成90°角地)布置。有利地構成多個叉流式熱交換器，其中，流體流有利地相繼經過這些叉流式熱交換器，因此每個熱交換器有利地調節形成了各自的溫度水平。這樣對於單個的熱電裝置或單個的叉流式熱交換器可以有利地實現較小的溫度差，熱流與該溫度差相反地形成。對於整個熱交換器可以有利地實現較大的溫度差，該溫度差相當於多倍的單個溫度差。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具有較高的效率。因為流體被逐級地加熱或冷卻，所以流體也可以在不同的溫度水平上耦合或去耦合。當然，通過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施例中規定，流體路徑在一個叉流式熱交換器與另一個叉流式熱交換器之間分別具有彎曲部。所述彎曲部可以優選具有180°的角度，所以相應流體路徑或流體流的各流動方向沿著彎曲部反轉。藉助彎曲部可以有利地使相應的流體流從一個叉流式熱交換器轉入到下一個叉流式熱交換器中。在熱交換器的另一種實施例中規定，流體路徑由多個彎曲部構成回紋形並且相互交織在一起。通過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造特別緊湊的熱交換器。在熱交換器的另一種實施例中規定，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段。可以有利地在該直線走向區段的區域中進行熱傳遞。在熱交換器的另一種實施例中規定，所述直線走向區段與彎曲部相連或布置在兩個彎曲部之間。相應的流體流可以有利地從直線走向區段轉入相連的彎曲部，以便例如從該處轉入下一個熱交換器或屬於該熱交換器的直線走向區段中。在熱交換器的另一種實施例中規定，所述直線走向區段在兩側配有兩個熱電裝置。在各直線走向區段中導引的流體流可以有利地在兩側由兩個熱電裝置加熱或冷卻。有利地規定，為直線走向區段分別配屬兩個冷側或熱側，因此直線走向區段分別在兩側由兩個熱交換器施加或抽取熱流。由此可以有利地形成多個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，因此每兩個冷側相對指向並且每兩個熱側相應地相對指向。在熱交換器的另一種實施例中規定，在至少一條流體路徑中，在一個叉流式熱交換器與另一個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。可以有利地藉助該流通口分支出該溫度水平或相應流體流的具有該溫度水平的支流。可選地和/或附加地，可以通過該流通口將支流輸入到相應的流體流中。在熱交換器的另一種實施例中規定，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彎曲部。相應的流體流可以有利地通過該支承板的彎曲部導引。在熱交換器的另一種實施例中規定，所述流體路徑之一具有至少一個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計為多構件式，這點例如可以有利地在安裝整個熱交換器時得到充分利用。在安裝整個熱交換器時才能有利地形成整個一條流體路徑，其中，該整個的流體路徑由一個或多個U形彎折的扁管和支承板的至少一個彎曲部導引。在熱交換器的另一種實施例中規定，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並且彼此間隔地裝入殼體的殼體框架中。有利地，在殼體框架和每兩個彼此間隔並且相鄰地處於流體密封的周向貼靠接觸中的熱電裝置之間分別設計有流體路徑或腔室，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。在各熱電裝置的區域中，相應的流體路徑有利地直接由一個與流體流接觸的熱電裝置表面構成，其中，可以有利地在相應流體流和熱電裝置之間特別好地進行熱傳遞。在熱交換器的另一種實施例中規定，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，平行地接通多個流動方向相同的流體路徑，並且藉助收集器將其匯集到一起或劃分並且再轉向。 由此還可以避免多次轉向。在熱交換器的另一種實施例中規定，所述流體路徑的直線走向區段形成於裝入殼體框架中的熱電裝置之間並且所述流體路徑的分別連接在該直線走向區段上的彎曲部分別由殼體的護罩構成，該護罩可流體密封式貼靠接觸地配屬於所述殼體框架。為了製造熱交換器，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並且由此安裝整個熱交換器，也可以有利地例如通過夾子使護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護罩並且接下來安裝熱電裝置還是反過來並不重要。熱交換器在殼體中的密封既可以在表面上也可以在稜邊上進行。熱交換器可以由塑料注塑包封並且可以是殼體或流體導引通道的組成部分。注塑包封的熱交換器可以是堆疊且壓緊的並且構成整個熱交換器。在每一層(熱交換器)之間設有確定的密封面或元件，它們尤其通過雙組分注塑法製造而成。在此，流體通道包含在注塑件中或在事後推套到相應的套管上。此外，所述技術問題通過一種用於製造熱交換器，尤其是製造之前所述的熱交換器的方法解決。按照本發明，將多個熱電裝置彼此間隔地並且構成多個空隙地插入熱交換器的殼體部分中，並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構件製成。第一和/或第二流體流可以有利地導弓I通過所述空隙。藉助流體密封的連接可以有利地防止流體流出熱交換器。在該方法的一種實施形式中，將多個熱電裝置插入第一殼體框架部分中，並且將第一殼體框架部分與第二殼體框架部分相組合，並且為這兩個殼體框架部分配設構成部分流動路徑的護罩。有利地，熱交換器的導流部分可以通過熱電裝置自身、殼體框架部分以及構成部分流動路徑的護罩在裝配熱交換器時製成。在該方法的另一種實施形式中，將多個熱電裝置彼此間隔地並且構成多個空隙地插到支承板上，和/或每隔一個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熱電裝置之間，和/或將多個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或兩個端部與所述支承板的一個或多個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加工而成。第二流體路徑可以有利地在裝配熱交換器時製成並且密封。有利地，在熱交換器裝配完成後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引關係。所述技術問題還通過一種帶有用於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解決，其中，該熱交換器可如前所述設計和/或製造。由此形成了如前所述的優點。


其它優點、特點和細節由以下參照附圖對實施例的具體說明中得出。相同、相似和 /或功能相同的部件用相同的附圖標記表示。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所示類似的熱交換器的一種實施形式的分解視圖，以便說明裝配流程；圖3示出圖2所示的熱交換器在裝配狀態下的示意圖；圖4示出類似於圖1所示熱交換器的另一種熱交換器的實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視圖，其中示出了導引經過熱交換器的流體流；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視圖，其中不同的是設置有收集器；並且圖7示出與圖5所示熱交換器類似的示意側視圖，其中不同的是設有兩個附加的
流通口。
具體實施例方式圖1示出用於將用箭頭標出的熱流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中用箭頭標出。為導引第一流體流5，熱交換器1具有第一流體路徑9。為導引第二流體流7，熱交換器1具有第二流體路徑11。流體路徑9和11分別構造成回紋形並且相互交織在一起。為此，流體路徑9和11 分別具有多個交替的或相互連接的直線走向區段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。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的流動方向呈交叉流導引。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段15之間分別連接有熱電裝置13。熱交換器1具有多個熱電裝置13，它們交替地分別與流體路徑9，11 的直線走向區段15之一疊置。流體路徑9，11分別由一個回紋形或波浪形彎折的扁管構成，該扁管在此構成多個彼此平行延伸的單個流體路徑。第一流體路徑9是圖1中僅部分示出的冷循環的一部分。第二流體路徑11是圖 1中僅部分示出的熱循環的一部分。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的冷循環流入第二流體路徑11的熱循環。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中示出相應的導電接觸。在相應地為熱電裝置13通電流時，熱流3從相應熱電裝置13的冷側19流向熱側21。
7
在由直線走向區段15和多個熱電裝置13構成的堆疊中，每兩個熱側21和兩個冷側19相應地彼此相鄰地布置。因此，每個直線走向區段15要麼由兩個熱電裝置13的兩個冷側19冷卻，要麼由兩個熱電裝置13的兩個熱側21加熱。在此，每兩個熱電裝置13的每兩個冷側19配屬於僅部分示出的冷循環的第一流體路徑9的直線走向區段15，並且每兩個熱側21配屬於圖1中僅部分示出的熱循環的第二流體路徑11的直線走向區段15，或者這些直線走向區段15與冷側或熱側導熱地貼靠接觸。每個熱電裝置13與第一流體路徑9的直線走向區段15以及第二流體路徑11相對布置的直線走向區段共同構成一個叉流式熱交換器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中呈交叉流導引。總體來說，第一流體流5和第二流體流7沿著多個熱電裝置13的疊呈對流導引。可以有利地將局部叉流式熱交換器23的優點與對流式熱交換器的優點相結合。熱交換器1可以作為對流熱交換器運行，其中，該對流熱交換器具有多個局部叉流式熱交換器23。每個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所示熱交換器類似的另一種熱交換器的示意側視圖。圖 2示出熱交換器1的分解視圖並且圖3為組裝的熱交換器1。圖2和3所示熱交換器1的不同之處在於其具有多構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U形扁管25和一個在支承板27中延伸的彎曲部17。以下參照圖2進一步闡述用於安裝，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。此後每隔一個空隙四插入或推入第一流體路徑9的一個直線走向區段15。可選地和/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側面， 此後在回紋形構造的第一流體路徑9的每個U形區段中插入兩個熱電裝置13。接下來將兩個U形扁管25插入剩下的空隙四(即每隔一個空隙四)中，因此在每兩個熱電裝置13之間分別交替地具有流體路徑9，11的直線走向區段15。兩個外側的熱電裝置13是例外，其中，相鄰於這兩個熱電裝置分別布置有一個直線走向區段15，但沒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，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。可以看出，U形扁管25不對稱地構造，即具有通向端部31的較短直線走向區段15 和通向入口 33和出口 35的較長直線走向區段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，熱循環的第二流體路徑11導引穿過支承板27或穿過該支承板27的穿孔37。通過入口 33和出口 35可以接觸到熱交換器1或可以繼續導引熱循環的第二流體路徑11。冷循環的第一流體路徑9同樣具有入口 39和無法在圖3中看到的出口 41。可以看出，第一流體流5和第二流體流7可以呈對流導引。圖4示出另一個熱交換器1，其與圖1所示的熱交換器1在流動技術上類似地構造。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具有多個護罩51，這些護罩51有利地構成流體路徑9和11的彎曲部17。為此，護罩51可以(例如通過夾子)與殼體框架45按流體密封式貼靠接觸方式相互配置。可選地和/或附加地，可以考慮在護罩51和殼體框架45之間設置一個未在圖4中進一步示出的密封件。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 具有位於內部的容納槽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分別具有一個環繞的密封件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中未進一步示出熱電裝置13的導電接觸。這可以通過在密封件55和殼體框架45之內或之上流體密封地引線而實現。可以看出，彼此相鄰布置的容納槽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保持打開或構成穿孔59。殼體相互鄰接的側面交替地配設有蓋子 57並且相應交替地配設有配屬的護罩51。為了形成彎曲部17，每個護罩51覆蓋兩個穿孔59和一個蓋子57。可以看出，流體路徑9和11有利地在熱電裝置13之間構成，更確切地說，流體路徑9和11的直線走向區段15在每兩個熱電裝置13之間由這兩個熱電裝置本身構成。相應流體流5或7藉助彎曲部17的流動反轉分別通過一個護罩51實現。圖5示出圖4所示熱交換器1的示意側視圖。為了說明流體流5和7畫有箭頭。 護罩51簡化地未進一步示出。可以看到熱電裝置13，流體路徑9和11在這些熱電裝置13 旁邊導引經過。可以看出，熱電裝置13這樣布置在熱交換器1殼體43的殼體框架45內部， 使得每兩個冷側19在第一流體路徑9的直線走向區段15中相互對置地布置，並且第二流體路徑11的每兩個熱側21相互對置地布置。圖6示出與圖4和圖5所示熱交換器1類似構造的另一個熱交換器1。以下只說明它們的不同點。與按圖5的視圖不同，按圖6的熱交換器1具有一個收集器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並不具有如圖4和5所示的構成第二流體路徑11的彎曲部17的護罩51，而是具有收集器61。收集器61通過收集器密封件63 流體密封地與其餘的殼體43配置。另一個不同之處在於，殼體43與收集器61相對置的一側連續地用蓋子57流體密封地遮蓋。在穿孔59和熱電裝置13熱側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的流動橫截面減小，即得到了沿熱側21的更高的流動速度。由此可以有利地進行更好的熱傳遞，尤其可以更好地將由於輸送電能而附加產生的熱導出。圖7示出與圖4和圖5所示熱交換器1類似構造的熱交換器1。護罩51同樣簡化地未進一步示出。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。通過這兩個流通口 67和69，第二流體流7的流體支流71 (在圖7中用箭頭標出)可以與熱交換器1耦合併且去耦合。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引流體支流71。整個的第二流體流7可以在30°C至80°C之間的溫度水平下導引經過第二流體路徑11。可以看出，由於流通口 67和69使得在熱交換器1的第二流體路徑11上總共存在四個不同的溫度。可以有利地將這一點用於使例如一輛未詳細示出的(在圖7中僅藉助附圖標記73標出的)汽車的不同構件進行溫度調節。可選地和/或附加地可以考慮，尤其藉助熱交換器1各熱電裝置13的單獨的控制裝置單獨地控制和/或調節入口 33，39以及出口 35，41以及流通口 67和69處的溫度。有利地可以僅用一個熱交換器1對汽車73的多個分別需要不同溫度水平的構件進行溫度調節。對於汽車73各構件的調溫可以例如是座椅製冷、座椅加熱、動力源尤其是電動機的溫度調節、電子器件尤其是功率電子器件和/ 或汽車73的其它部件的溫度調節。由於熱電模塊效率的進步，這種技術對於汽車領域的應用有很大吸引力。熱交換器1可以有利地設計為液態-液態熱交換器，其中，熱電裝置13可以有利地是指商業上通用的帕爾貼模塊。流體路徑9和11按照對流原理的布置有利地致使熱電裝置13功率係數明顯改善，因為各熱電裝置13的冷側19和熱側21之間的各溫度差較小。該溫度差與功率係數有直接關係。圖1示出熱交換器1的理想化結構。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19導引，並且第二流體路徑11的熱扁管沿著分別相鄰布置的熱電裝置13的熱側21導引，其中，冷扁管和熱扁管分別構成一個叉流式熱交換器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段15上。可選地和/或附加地可以考慮，例如通過在熱電裝置13和相應相鄰布置的流體路徑9或11之間布置導熱膏體來補償製造公差。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可以藉助流體路徑9和11之間的壓配合安裝到直線走向區段15上。為此，第一和第二流體路徑9，11的扁管可以具有相應的預緊力。然而可選地和/或附加地也可以考慮設置夾子，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的兩個彎折的扁管和多個熱電裝置13組成。熱電裝置13的數量取決於熱交換器1所需效率和/或在流體流5和7中導引的兩種介質的期望溫度差。所述介質例如可以是液體和/或氣體。圖2和3所示的熱交換器1可以有利地簡便安裝。熱電裝置13豎立地插在並且固定在例如可設計為塑料件的支承板27上。接下來將第一流體路徑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，每隔一個空隙四用第一流體路徑9填充。 現在，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通過彎曲部17相互連接，彎曲部17是支承板27的一部分。必要時可以考慮，與圖2所示不同，設置多個安裝於支承板27中的彎曲部17。相應地可以增加U形扁管25和熱電裝置13的數量。
如圖4所示，可以由此將在流體流5，7和熱電裝置13的側面19，21之間進行熱傳遞時的附加熱阻抗減至最小，即，流體流5，7的相應介質與相應熱電裝置13的冷側19和/ 或熱側21直接接觸。熱電裝置13固定在例如可由塑料製成的殼體43的雙構件式殼體框架45中。可選地和/或附加地可以考慮，將殼體框架45設計為三構件或四構件式，即設置三個或四個殼體框架部分。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的橫截面大約相當於一個熱電裝置的基面。殼體43的長度取決於熱電裝置13的數量並且因此取決於所需效率和/或流體流5和7的介質的期望溫度。為了實現殼體43或熱交換器1的流通， 在殼體43內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於水平平面內， 有一條位於垂直平面內。由此，待加熱的液態介質在熱電裝置13的熱側21上波浪形地在一個平面內例如水平地導引經過，並且待冷卻的介質在一個與上述平面垂直的平面內例如垂直地導引經過，即形成交叉流。藉助護罩51實現的旁路通道或彎曲部17連接每兩個(相互間隔一個腔室的)腔室，即，每隔一個在熱電裝置13堆疊之間的空隙四進行連接。可以有利地利用對流原理，其中，熱的和冷的流體流5，7的入口 33和39布置在殼體43相對置的側面上。可選地和/或附加地可以考慮，將彎曲部17與如圖2所示位於支承板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所示藉助單獨的護罩 51實現。如圖6所示，兩個腔室或空隙四的連接通過安裝的收集器61進行。收集器61在殼體43上與環繞的收集器密封件63相連。可選地和/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上成型有導流面或分隔壁65，它們影響並且導引第二流體流7在腔室或空隙四中的流動。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設置一個與所示收集器61類似的收集器。此外，可以通過收集器將一條和/或兩條流體路徑分開或匯集到一起，其中，被分開的各流體路徑分別平行地延伸並且流體路徑9和11彼此錯移90°。汽車73可以例如是電動車，其中存在電力部件，例如電動機、功率電子器件和/或電池。這些部件可有利地藉助圖7所示的熱交換器1根據運行狀態和外界溫度冷卻和/或加熱到不同的溫度水平。汽車73的熱源和冷卻源智能的聯網可以有利地對汽車73的效能和效率產生積極的影響。藉助圖7所示的熱交換器1可以有利地控制和/或調節汽車73 的不同部件所需的不同溫度水平，其中，這些部件在必要時可以藉助一條或多條支流71相互連接。藉助圖7所示的熱交換器1可以有利地實現對於汽車73的智能熱管理，其中可以改善汽車73的整個系統的效能。為此可以有利地實現分隔開的循環，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運行狀態通過相應熱電裝置13的泵、閥門和/ 或控制裝置單獨地進行控制和/或調節。在圖7所示的熱電式熱交換器1中，可以實現使入口 33，39、出口 35，41以及流通口 67和69具有不同的溫度水平，因為流體流5和7有利地被逐步冷卻或相應被逐步加熱。 在圖7中示例性地示出了第二流體流7熱循環的不同溫度水平。在熱電裝置13的冷側19上，例如可將具有中等溫度水平的冷卻劑用於冷卻電力部件並且將具有非常低溫度水平的冷卻劑用於冷卻汽車73的車輛內部空間。
0069]附圖標記清單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直線走向區段0078]17彎曲部0079]19冷側0080]21熱側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
權利要求
1.一種用於在第一流體流( 和第二流體流(7)之間傳遞熱流(3)的熱交換器(1)， 其具有-用於導引所述第一流體流(5)的第一流體路徑(9)，-用於導引所述第二流體流(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)，藉助該熱電裝置(1 可以在供應電能的情況下產生與溫度梯度反向或沿溫度梯度方向的熱流(3)，其特徵在於，所述流體路徑(9，11)互成角度地布置並且與所述熱電裝置(13) —起構成叉流式熱交換器03)。
2.按權利要求1所述的熱交換器(1)，其特徵在於，所述熱交換器(1)具有多個熱電裝置(13)，其中，每個熱電裝置(1 的流體路徑(9，11)分別互成角度地布置並構成一個叉流式熱交換器03)。
3.按權利要求1或2所述的熱交換器(1)，其特徵在於，所述流體路徑(9，11)在一個叉流式熱交換器與另一個叉流式熱交換器之間分別具有尤其為180°的彎曲部 (17)。
4.按權利要求1至3之一所述的熱交換器(1)，其特徵在於，所述流體路徑(9，11)由多個彎曲部(17)構成回紋形並且相互交織在一起。
5.按權利要求1至4之一所述的熱交換器(1)，其特徵在於，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段(15)，和/或該直線走向區段(1 與所述彎曲部(17)相連或布置在兩個彎曲部(17)之間。
6.按權利要求4或5所述的熱交換器(1)，其特徵在於，所述直線走向區段(15)在兩側配有兩個熱電裝置(13)。
7.按權利要求1至6之一所述的熱交換器(1)，其特徵在於，在至少一條流體路徑(9， 11)中，在一個叉流式熱交換器與另一個叉流式熱交換器之間連接有流通口 (67，69)。
8.按權利要求1至7之一所述的熱交換器(1)，其特徵在於，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)之一的至少一個彎曲部(17)，其中，所述流體路徑(9，11)之一具有至少一個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.按權利要求1至8之一所述的熱交換器(1)，其特徵在於，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並且彼此間隔地裝入殼體(43)的殼體框架(45)中。
10.按權利要求9所述的熱交換器(1)，其特徵在於，所述流體路徑(9，11)的直線走向區段(1 形成於可裝入殼體框架G5)中的熱電裝置(1 之間並且所述流體路徑(9，11) 的分別連接在該直線走向區段上的彎曲部(17)分別由殼體G3)的護罩(51)構成，該護罩 (51)可流體密封式貼靠接觸地配屬於所述殼體框架05)。
11.按權利要求9或10所述的熱交換器(1)，其特徵在於，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.按權利要求1至11之一所述的熱交換器(1)，其特徵在於，所述流體路徑(9，11) 構成對流熱交換器03)。
13.一種用於製造熱交換器(1)，尤其是製造按權利要求1至12之一所述的熱交換器 (1)的方法，具有以下步驟-將多個熱電裝置(13)彼此間隔地並且構成多個空隙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.按權利要求13所述的方法，其具有以下步驟-將多個熱電裝置(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，-為這兩個殼體框架部分(47，49)配設構成部分流動路徑的護罩(51)。
15.按權利要求13或14所述的方法，其至少具有下列步驟之一-將多個熱電裝置(13)彼此間隔地並且構成多個空隙09)地插到支承板(XT)上，-每隔一個空隙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熱電裝置(13)之間，-將多個具有熱交換器(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 的至少一個或兩個端部(31)與所述支承板07)的一個或多個連接通道(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(73)，其帶有用於在第一流體流( 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)可按照權利要求1至15之一設計和/或製造。
全文摘要
本發明涉及一種用於在第一流體流(5)和第二流體流(7)之間傳遞熱流(3)的熱交換器(1)，其具有-用於導引第一流體流(5)的第一流體路徑(9)，-用於導引第二流體流(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)，藉助該熱電裝置(13)可以在供應電能的情況下產生與溫度梯度反向或沿溫度梯度方向的熱流(3)。為了實現更好的熱電熱交換，規定流體路徑(9，11)互成角度地布置並且與熱電裝置(13)一起構成叉流式熱交換器(23)。
文檔編號F25B21/02GK102278835SQ201110140098
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月27日 優先權日2010年5月28日
發明者克裡斯託夫.貝徹, 託馬斯.霍爾特梅爾, 西爾萬.費希爾, 赫爾姆特.沃爾特 申請人:大眾汽車有限公司