热电模块和包括这样的模块的热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热电模块，特别是意图形成热交换器的一部分的热电模块。
【背景技术】
[0002]已经提出热电模块使用热电元件，所述热电元件允许在它们的其中两个相对面之间存在温度梯度的情况下，使用称为赛贝克效应的现象，来产生电流。这些模块包括由堆叠的第一管和第二管形成的管束，所述第一管意图用于发动机排气流通，所述第二管意图用于热传递流体在冷却通路中流通。热电元件夹持在管之间，以暴露于由热的排气和冷的冷却流体之间的温度差造成的温度梯度。
[0003]这样的模块特别地有用，这是由于它们允许从由发动机排气造成的热量的转换来产生电力。它们因此通过至少部分地代替通常设置在车辆中的交流发电机来提供减少车辆的燃料消耗的可能性，以便从由发动机的曲轴驱动的带发电。
[0004]其他废热源存在于具有内燃发动机的车辆上，以及其他冷却源也存在于所述车辆上，所述冷却源比如接触车辆前部面的空气。但是，已有的热电模块不适于这些流体，特别是用于回收来自空气的冷却能。
[0005]本发明因此提出改善该情形。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种热电模块，特别是用于机动车辆的热电模块，包括热电元件和热交换装置，所述热电元件允许电流在存在温度梯度的情况下产生，流体意图通过所述热交换装置，所述装置包括与第一系列所述热电元件成热交换关系的第一面、与第二系列所述热电元件成热交换关系的第二面、和用于与流体交换热量的器件，其与所述第一和第二面成热交换关系。
[0007]本发明因此允许在有限的空间内优化热电元件和由所述流体限定的热源或冷源中的一个之间的接触。以该方式，更容易获得较抖的温度梯度，所述温度梯度优选地尽可能恒定。
[0008]根据本发明的示例性实施例，所述热交换器件包括一区域，该区域意图与流体接触并具有比第一面和/或第二面的表面积大得多的表面积。大得多这里意思是至少大五倍的面积，特别地大十倍。该面积允许本发明的模块和穿过其的流体之间的热交换的改进，特别是冷却能的回收。
[0009]根据本发明的一个方面，所述热交换装置包括第一翅片和/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/或第二翅片包括一个部分，该部分在一侧上与热交换器件成热交换关系，且在相反于第一侧的第二侧上与热电元件成热交换关系。
[0010]有利地，所述第一和第二翅片相互平行。
[0011]根据本发明的示例性实施例，所述热交换器件布置在所述第一翅片和所述第二翅片之间。所述热交换器件特别地钎焊至所述第一翅片和所述第二翅片。
[0012]根据本发明的一个方面，所述热交换器件意图扰动流体流。流体的扰动改进热交换，特别是冷却能的回收。
[0013]有利地，所述热交换器件包括插置元件。在上述描述的延伸中，特别地，插置元件具有一表面，该表面意图与流体接触且具有比与翅片热电元件接触的表面大得多的面积。
[0014]根据本发明的一个方面，插置元件包括波形部。
[0015]根据示例性实施例，插置元件包括用于扰动流体流的器件。有利地，所述用于扰动流体流的器件包括页板。
[0016]根据本发明的一个方面，所述热交换器件采取“偏置”隔板的形式。换句话说，其包括沿隔板的延伸方向彼此平行布置的波形材料条，所述条沿所述方向相对于其他条偏置，以提供用于所述流体从一个条的波形部至相邻条的波形部的通道。波形部因此彼此偏置，其扰动流体流，以改进热交换。
[0017]根据本发明的示例性实施例，所述模块包括热管和热翅片，所述热翅片与所示热管和所述热电元件的活动面成热交换关系。
[0018]有利地，所述热交换装置配置为形成保护所述热翅片的热屏障。特别地，所述第一和/或第二翅片配置为形成保护所述热翅片的热屏障。
[0019]根据示例性实施例，热管穿过具有纵向延伸方向的第一和第二面，所述模块包括分立的热交换器件，所述热交换器件位于沿纵向延伸方向彼此间隔开的两个所述热管和沿所述纵向延伸方向间隔开的另外两个所述热管之间。
[0020]本发明因此涉及一种热交换器，特别是用于机动车辆的热交换器，包括如上所述的热电模块。
【附图说明】
[0021]根据以下描述且伴随有附图将更好地理解本发明，以下描述仅被说明性地给出且不意图为限制性的，在图中:
[0022]图1a以透视方式概略性地示出包括根据本发明的热电模块的交换器的第一示例实施例；
[0023]图1b以透视方式概略性地示出根据本发明的交换器的第二示例实施例；
[0024]图2以透视方式示出根据本发明的热电模块的一部分；和
[0025]图3以透视方式不出图2的热电模块的一部分，其中一些部分被省去。
【具体实施方式】
[0026]如图1a中所示，本发明涉及一种热交换器，特别是用于机动车辆的热交换器，包括管束1，所示管束I在第一功能中允许第一热流体和第二冷流体之间的热交换。根据本发明的交换器因此意图在其入口处接收两种流体，第一或热流体具有比第二或冷流体高的温度。
[0027]热流体可以是来自车辆发动机冷却环路的冷却流体，而冷流体可以是从车辆前部面通过其散热器的环境空气流。但是，其他类型的流体是可行的，特别是其他类型的热流体。特别地，其可以是这样的热流体，其通路经过车辆的前部面，以便允许它们的冷却和/或相变。
[0028]交换器特别地配置为使得热流体沿第一方向(由标记为3的箭头示出)穿过热流体，而冷流体沿第二方向(由标记为2的箭头示出)穿过交换器，该第二方向特别地垂直于第一方向3。交换器装配有集管箱4，以将热液体分配到管束I中和/或收集从所述管束I冒出的所述热流体。
[0029]集管箱这里允许热流体以U形形状的流通。上集管箱4具有将箱分为两个部件的内部分隔件(未示出)，每个部件具有用于热流体的入口 /出口管。热流体因此经由入口管进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进通过管束，被下集管箱4收集并分配到管束的另一部件中，通过该另一部件，其沿方向3向上行进，在那里，其最终被上集管箱4的第二部件收集并经由其出口管从交换器冒出。
[0030]管束例如具有大致平行六面体的形式。集管箱4位于平行四边形的两个相对侧上。管束具有连接集管箱4的两个第一相对面5和两个第二相对面6。交换器配置为使得冷流体流垂直于第一面5。管束沿冷流体流的方向2的尺寸，或其深度，例如小于管束的其他尺寸，也就是其宽度和高度，即，第一面5的尺寸。
[0031]由此配置的交换器例如意图安装在车辆的前部面处。但是其可放置在车辆中的其他位置。类似地，根据本发明的交换器可具有其他配置，同时仍意图位于车辆的前部面处。
[0032]交换器包括热电元件(图2和3上标注为15)，所述热电元件允许在存在温度梯度的情况下产生电流。这些例如是大致平行六边形形式的元件，当暴露于它们其中两个相对面(称为活动面)之间的所述梯度时，所述元件使用赛贝克效应产生电流。这样的元件允许在连接在所述活动面之间的充电器(charge)中产生电流。以本领域技术人员已知的方式，这样的元件例如包括祕和碲(Bi2Te3)。
[0033]这里，管束包括第一区域7和第二区域8，该第一区域7配置为允许热流体和冷流体之间的所述热交换，该第二区域8配置为允许所述电流的产生。
[0034]交换器由此形成，其既执行传统热交换功能，其中在第一区域7中冷流体冷却热流体以及热流体加热冷流体，又在第二区域8中将热量转换为电流。
[0035]根据图1a中所示的第一实施例，第二区域8优选地设置在连接至包括入口 /出口管的集管箱4的管束I的那部分中，这里是上集管箱4。
[0036]根据图1b中所示的第二实施例，第一区域7和第二区域8沿热流体的流动方向平行地设置。在该示例实施例中，流体经由一个集管箱4进入，并经由另一个集管箱4离开。
[0037]在变化例(未示出)中，所示交换器完全专用于热量至电流的转换。其则配置为保持热流体和冷流体之间的温度梯度，而不是减少该温度梯度。
[0038]热交换器包括根据本发明的热电模块10，位于第二热交换器区域中。
[0039]如图2和3中所示的所述热电模块包括热电元件15和热交换器装置20，冷流体意图穿过它们。装置20包括与第一系列所述热电元件15成热交换关系的第一面21、与第二系列所述热电元件15成热交换关系的第二面22、和与冷流体交换热量的器件25，该器件25与所述第一和第二面21、22成热交换关系。热交换器件25确保与流体的大面积接触，并经由第一和第二面21、22促进热电元件15处的温度梯度。
[0040]第一和第二面21、22具有纵向延伸方向D，且热管30穿过第一和第二面而不必与其有热关系。热管30例如形式为圆矩形，相互平行，并允许热流体通过。它们在它们的端部处经由设置在集管箱上的通孔而敞开到集管箱中，该通孔例如在所述箱的集管板处。交换器包括分