热电设备、尤其热电发电机的制作方法

本发明涉及一种热电设备，尤其热电发电机。

背景技术：

术语“热电”理解为意思是温度和电力之间的相互作用以及它们的彼此转换。热电元件利用该交互作用，它们充当热电发电机生成电能。热电发电机将温度差转换为电势差，即电压。以该方式热流能够转换成电流。例如，该类型的热电模块能够用来回收废热，例如内燃机中的废热。例如，关于环境或者关于冷却剂的过剩废热包括温度差，能够利用温度差生成热流，借助于这种热电模块能够将热流转换成电流，此事实对应于所述的回收废热。

热电模块典型地包括多个热电元件，它们呈正及负掺杂半导体材料的形式，半导体材料经由多个导体桥电连接。热电模块在其冷侧包括外壁，外壁能够称为冷侧壁并且以导热及电绝缘方式牢固地连接至多个冷侧导体桥。类似于此，热电模块在其温侧包括形成温侧壁的外壁，其以导热及电绝缘方式牢固地连接至多个温侧导体桥。热电元件布置于冷侧壁和温侧壁之间，使得它们在冷侧及温侧导体桥之间延伸。

这种类型的热电模块是公知的，例如公知于de1539322a。

从现有技术还公知的是，将多个热电模块堆叠在彼此之上，能够以该方式改善热电设备的效率。

技术实现要素：

本发明的要求是提议开发热电设备的新方式，尤其如果这些方式实现为热电发电机。

该要求通过独立专利权利要求满足。优选实施例是独立权利要求的主题。

因而，本发明的基本在于：将存在热电元件的热电设备的各个热电模块堆叠在彼此之上，以及将用作与第一或者第二储热器热接触的第一或者第二导热元件布置在两个相邻模块之间。利用该布置，第一储热器能够被所谓的热介质流经，第二储油罐能够被冷介质流经，反之亦然。此处在该情况下术语“热介质”和“冷介质”理解为意思是具有不同温度的两个流体，其中，两个流体中之一即热介质包括的温度高于第二流体即冷介质。因此热电模块经由第一/第二导热元件联接至两个不同温度的流体。存在于两个流体之间的温度差经由导热元件传递至热电模块，根据热电发电机的激活原理，热电模块能够由温度差生成电势差，即电压。这允许要横向附接的两个储热器距离热电模块极短距离。

总之，这导致热电模块和储热器之间非常良好的热联接，从而确保热电设备的较高效率程度，尤其当其作为热电发电机操作时。此外，根据此处提议的本发明的热电设备仅要求较小量的构造空间。

根据本发明的热电设备，尤其热电发电机，包括多个热电模块，它们沿着堆叠方向堆叠在彼此之上。每个热电模块包括多个热电元件。此外热电设备包括多个第一导热元件，它们将热电模块热联接至第一储热器，第一储热器能够被热介质流经。多个第二导热元件以对应方式将热电模块热联接至第二储热器，第二储热器能够被冷介质流经。根据本发明第一导热元件沿垂直于堆叠方向的截面横向于第二导热元件延伸。

在优选实施例中，第一和第二导热元件包括细长形状，使得第一导热元件的纵向延伸方向横向于第二导热元件的纵向延伸方向延伸。细长形状理解为意思是导热元件的长度大于导热元件的宽度。该测量允许流体管道横向附接在热电模块的中间附近。

优选至少一个热电模块包括热侧，其热连接至第一导热元件。此外，至少一个热电模块包括冷侧，其热连接至第二导热元件。尤其优选这适用于所有热电模块。以该方式能够确保热电模块和储热器之间有效的热联接。在一个变型中，第一导热元件能够连接至冷侧，第二导热元件能够连接至热侧。

在另一优选实施例中，热连接至第一储热器的第一导热元件、或者热连接至第二储热器的第二热元件分别沿堆叠方向布置于两个相邻热电模块之间。以该方式能够确保每个热电模块期望的热联接至第一和第二储热器两者，同时节约构造空间。

尤其方便地，第一导热元件和第二导热元件分别沿堆叠方向交替。这使得能够以构造非常简单的方式实现将热电模块操作上所需的联接至第一和第二储热器两者。

已经证明本发明的一个有利的进一步发展是尤其节约空间的，其中，导热元件包括两个纵向侧以及两个横向侧。在该变型中，第一导热元件的纵向侧横向于第二导热元件的纵向侧延伸。

在一个有利的进一步发展中，第一储热器包括两个第一流体管道，它们能够被热介质流经，并且其在垂直于堆叠方向的截面中彼此对置，并且它们布置在第一导热元件的两个纵向端部。可替换地或者额外地，第二储热器包括两个第二流体管道，它们在垂直于堆叠方向的截面上彼此对置，并且布置在第二导热元件的两个纵向端部。

尤其优选两个第一流体管道在垂直于堆叠方向的截面上，基本布置成从两个第二流体管道偏置90°。以该方式能够保持热电设备沿横向方向即正交于堆叠方向所需的构造空间较小。

在另一优选实施例中，上文讨论的纵向延伸方向由第一导热元件的纵向侧限定。类似地，横向延伸方向由第一导热元件的横向侧限定。在各部件定位成尤其靠近彼此的该变型中，两个第一流体管道沿着横向延伸方向定位成彼此对置。

方便地，流体管道在垂直于堆叠方向的截面中能够基本包括长方形几何形状。相应的第一或者第二流体管道沿着其纵向侧布置于在相应的导热元件的横向侧上。该测量允许导热元件和流体管道之间的较大接触表面，以确保高效的热接触。

优选两个第一流体管道和两个第二流体管道分别沿着堆叠方向延伸。以该方式原则上能够将随机数量的多个热电模块堆叠在彼此之上并且联接至流体管道。

在优选实施例中，至少一个热电模块在垂直于堆叠方向的截面中布置成相对于第一和第二导热元件居中。

尤其方便的是，至少一个热电模块在垂直于堆叠方向的截面中包括正方形几何形状。得自于该测量的热电设备的整个几何形状导致导热元件与热电模块尤其均匀的热接触。

优选地，流体管道沿着相应的纵向延伸方向加长第一/第二导热元件。

在另一优选实施例中，至少一个流体管道构造为具有管道底板和管道盖的两件式。尤其优选地，这适用于热电设备的所有流体管道。在该变型中，管道底板机械地热连接至导热元件。包括至少两件式流体管道的这种构造使得更易于组装流体管道。

尤其方便的是，导热元件形成为成型金属板部件。当使用该测量时制造成本尤其低。

如果导热元件与热电模块形成压配合，能够实现将导热元件尤其良好的机械附接至热电模块。

优选地，导热元件依靠材料黏结、尤其依靠钎焊连接附接至流体管道。该测量确保将导热元件可靠的机械附接至流体管道。同时确保良好的热接触。

尤其方便的是，热电模块在垂直于堆叠方向的截面中包括正方形几何形状。关联与此的90°旋转对称允许将第一和第二导热元件制造为相同部分。这引起不可忽略的制造成本降低。

参考附图，本发明的进一步重要的特征及优势显示于从属权利要求、关联的附图说明中。

应理解的是，以上提到的以及以下将进一步解释的特征不仅能够使用在分别引证的组合中，而且能够使用在其他组合中或者单独使用，这并未脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的优选示范实施例图示于附图并且进一步解释在以下说明中，其中，相同参考标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。

在示意图中，

图1示出了在沿着其堆叠方向的纵向截面中根据本发明的热电设备的例子，

图2示出了在垂直于堆叠方向的截面中图1的热电设备。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的热电设备1的例子，其能够用作热电发电机。热电设备1包括多个热电模块2，多个热电模块2沿着堆叠方向s堆叠在彼此之上，它们中的每个包括多个热电元件(图中未示出)。各个热电模块2的热电活性元件的构造和布置是本领域技术人员公知的，这不是本发明的核心主题，从而省略了对此的详细描述。图1示出了在沿着其堆叠方向s的纵向截面中的热电设备1。图2示出了在垂直于堆叠方向s的截面中的热电设备1。

每个热电模块2包括多个热电活性元件。热电活性元件是p和n型半导体，它们以本领域技术人员公知的方式彼此电连接，并且形成相应的热电模块2的热侧3和冷侧4。在示范方案中，热电模块2的热侧3连接至第一导热元件5。类似地，热电模块2的冷侧4连接至第二导热元件7。

热电设备1包括多个导热元件5，它们将热电模块2热联接至第一储热器6。此外，热电设备1包括多个第二导热元件7，它们将热电模块2热联接至第二储热器8。

图2示出了在垂直于堆叠方向s的截面中的热电设备1。可见的是，第一和第二导热元件5、7包括细长形状，使得第一导热元件5的纵向延伸方向l1横向于第二导热元件7的纵向延伸方向l2延伸。

第一和第二导热元件5、7均包括两个纵向侧9以及两个横向侧10。第一纵向延伸方向l1平行于第一导热元件5的纵向侧9延伸。第二纵向延伸方向l2平行于第二导热元件7的纵向侧9延伸。

正如清楚地图示于图2的，第一导热元件5的纵向侧9横向于第二导热元件7的纵向侧9延伸。这同样比照适用于第一和第二导热元件5、7的横向侧10。因此，根据图2，第一导热元件5在垂直于堆叠方向s的截面中横向于第二导热元件7延伸。

再次查看图1，能够认识到，第一导热元件5或者第二导热元件7分别沿堆叠方向s布置于两个相邻热电模块2之间。第一导热元件5和第二导热元件7分别沿着堆叠方向s交替。此外，图1和图2示出了第一储热器6包括两个第一流体管道11a、11b，它们能够被热介质流经。两个第一流体管道在图2的截面中布置在第一导热元件5的两个纵向端部12a、12b处。第二储热器8包括两个第二流体管道13a、13b，它们被冷介质流经，并且在图2截面中的定位成彼此对置，并且它们布置在第二导热元件7的两个纵向端部14a、14b处。两个第一流体管道11a、11b在垂直于堆叠方向s的截面中基本布置成从两个第二流体管道13a、13b偏置90°。

因而热电模块2的热侧3经由第一导热元件5连接至热介质。类似地，热电模块2的冷侧4经由第二导热元件7连接至冷介质。

第一纵向延伸方向l1通过第一导热元件5的纵向侧9的位置固定。类似地，第一横向延伸方向q1由第一导热元件5的横向侧10的位置限定。第二横向延伸方向q2由第二导热元件7的横向侧10的位置限定。

正如清楚地图示于图2的，两个第一流体管道11a、11b沿着纵向延伸方向l1定位成彼此对置。第二两个流体管道13a、13b沿着第一横向延伸方向q1定位成彼此对置。在垂直于堆叠方向s的图2的截面中，第一和第二流体管道11a、11b、13a、13b基本分别包括长方形几何形状。流体管道11a、11b、13a、13b沿着它们的纵向侧16分别布置于相应的第一或者第二导热元件5、7的横向侧10上。

热电模块2在垂直于堆叠方向s的截面中布置成相对于第一和第二导热元件5、7居中并且具有正方形几何形状。流体管道11a、11b、13a、13b沿着相应的纵向延伸方向l1、l2加长第一/第二导热元件5、7。

被热介质流经的两个第一流体管道11a、11b以及被冷介质流经的两个第二流体管道13a、13b优选沿着堆叠方向s延伸。流体管道11a、11b、13a、13b构建为两件式，每个具有管道底板18和管道盖19。在示范附图中，管道盖19机械地热连接至第一/第二导热元件5、7。方便地，第一和第二导热元件5、7构造为成型金属板部件。热电模块2依靠压配合连接至第一/第二导热元件5、7。第一和第二导热元件5、7依靠材料黏结、尤其依靠钎焊连接来附接至第一/第二流体管道11a、11b、13a、13b。