热电热交换器和用于制造其珀尔帖元件的方法技术

本发明专利技术涉及一种尤其是机动车(2)的热电热交换器(1)，该热交换器具有用于其温度待控制的流体的流动室(3)。热交换器(1)还具有珀尔帖元件(4)，该珀尔帖元件具有多个半导体(5、6)，其中半导体在面向流动室(3)的侧面上通过连接结构(7)电接触。通过连接结构(7)具有电连接两个半导体(5、6)并且布置在流动室(3)中的至少一个连接元件(9)，实现了热交换器(1)的改进的效率和/或改进的耐用性。本发明专利技术还涉及一种所述类型的热交换器(1)的所述类型的珀尔帖元件(4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热电热交换器
本专利技术涉及一种用于控制尤其是用于机动车的流体的温度的热电热交换器，其包括珀尔帖元件。本专利技术还涉及这种珀尔帖元件。
技术介绍
常用的热交换器用于控制流体，尤其是气体的温度。这种热交换器使得可以由此加热和/或冷却流体。这种热交换器可以具有用于此目的的温度控制元件。设置电耗散加热元件作为这种温度控制元件是已知的，其在流过电流时产生耗散热量。这种加热元件从WO92/06570A中已知。加热元件由此构造为PTC电阻或正温度系数加热元件(PTC加热元件)并且用于加热气流。这种耗散式加热元件的缺点在于它们不允许足够的加热和/或其资源消耗太高，特别是当只有很少的电力资源可用时。从现有技术中也知晓的是使用热电温度控制元件来控制流体的温度。这种热电加热元件在热交换器中的使用从DE102009058673A1和EP2518424A1中知晓。珀尔帖元件由此在各种情况下使用，该珀尔帖元件由于电压的相应切换和施加而具有冷侧和暖侧。除了流体与另一流体之间由温差引起的热传递之外，珀尔帖元件的相应布置使得可以实现热传递，其是通过珀尔帖元件实现的，使得总热传递增加。这种珀尔帖元件具有彼此互连的多个不同掺杂的半导体。为了避免半导体之间的短路，半导体的两侧通过电绝缘涂层和/或电绝缘板电绝缘。由此，这种电绝缘体通常代表隔热层，这妨碍了珀尔帖元件的热替换。由于电绝缘体进一步布置在珀尔帖元件的位于在热流方向上彼此相对的侧面上，所以珀尔帖元件与流体或物体(其温度将被控制)之间的热交换变得更加困难。这种珀尔帖元件还被刚性地构造。在珀尔帖元件的操作期间，在珀尔帖元件内部出现温差，这导致在珀尔帖元件内部的热应力。这些热应力从而可能导致对珀尔帖元件的电绝缘的损害以及对半导体之间的电连接的损害，这可能对珀尔帖元件的功能产生负面影响，尤其可能导致珀尔帖元件的故障。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及的问题在于提出一种用于热电热交换器的改进的或至少替代的实施方案，其尤其以改进的效率和/或耐用性为特征，其具有珀尔帖元件，用于控制流体的温度以及用于这种珀尔帖元件。根据本专利技术，该问题是通过独立权利要求的主题来解决的。有利的实施方案是从属权利要求的主题。本专利技术基于这样的总体思想：在具有珀尔帖元件的热电热交换器的情况下，至少在流动室中按面积布置电连接珀尔帖元件的至少一个半导体的导体，用于控制流过流动室的流体的温度，使得该流动室尤其直接经受流动的流体。因此，导体可以用于电连接半导体以及用于流体与珀尔帖元件之间的热交换。结果是流体与珀尔帖元件之间的改进的热交换，从而提高了热交换器的效率。此外，在流动室中布置这种导体还导致较低的热应力和/或珀尔帖元件内部的热应力的改进的减少，从而防止或至少减少了对珀尔帖元件的相应损坏，并且热交换器的耐久性和/或使用寿命因此得到改进。根据本专利技术的思想，热电热交换器因此具有流动室，其温度待控制的流体可以流过该流动室。珀尔帖元件用于控制流体的温度，并且具有多个交替布置的p掺杂的P-半导体和n掺杂的N-半导体。半导体的电连接通过所述导体来实现，该导体通过连接结构和接触结构来实现。因此，半导体在其面向流动室的侧面上通过连接结构电接触，并且在背离流动室的侧面上通过接触结构电接触。为了电接触半导体，连接结构具有连接元件，该连接元件分别电接触两个这种半导体并且彼此电绝缘。为了电接触半导体，接触结构具有接触元件，该接触元件分别电接触两个这种半导体并且彼此电绝缘。因此，根据本专利技术，将至少一个这种连接元件布置在流动室中。珀尔帖元件的半导体优选地通过连接结构和接触结构串联连接。然而，也可以想到的是，还将至少两个半导体并联。通过根据本专利技术的解决方案，在珀尔帖元件的面向流动室的侧面上的电绝缘层和/或电绝缘板可以省略，其中优选的替代方案分别构造成没有这种电绝缘层或板。因此，分别由这种电绝缘层或板导致的珀尔帖元件与流体之间的隔热层显著减小，从而导致流体与珀尔帖元件之间的改进的热交换并且因此导致热交换器的提高的效率。另外，避免这种绝缘层分别导致了珀尔帖元件或热交换器的简化且更加具成本有效的生产。因此，珀尔帖元件或热交换器的重量分别可以进一步减小。根据本专利技术的热交换器可以用于任何应用中以控制这种流体的温度。尤其可以想到在机动车中使用热交换器，以便控制流过机动车的这种流体的温度。尤其可以想到使用热交换器作为加热器，例如附加加热器，以控制流体的温度。流体由此尤其可以是供应至机动车内部的空气。因此，热交换器被用作机动车的空调系统或用作这种空调系统的一部分。有利地，其温度待控制的流体是不导电的。为此目的，如果其温度待控制的流体是气态的，尤其是其温度待控制的空气，则其不应超过预定的水分含量。为了限制流体的水分，因此可以想到为热交换器配备除湿装置，该除湿装置为珀尔帖元件上游的流体除湿。不言而喻，流过流动室的液体的温度也可以通过根据本专利技术的热交换器来控制，尤其是如果液体是不导电的或者如果液体不超过预定的导电率。连接元件和至少一个相应的半导体优选地彼此紧固。因此，其中相应的连接元件紧固至两个相应的半导体的替代方案是有利的。紧固有利地是通过将连接元件焊接至相应的半导体中的至少一个来实现的。优选的替代方案设置了至少一个这种连接元件直接布置在流动室中。这尤其意味着连接元件至少在流动室中不具有附加的电绝缘体和/或不被另外的电绝缘体包围。这可以导致连接元件与流体之间的直接接触和热交换，由此进一步提高了热交换器的效率。因此，当连接元件与流体以及相应的半导体处于热交换接触时，其是特别优选的。在优选的实施方案的情况下，至少一个这种连接元件经受流过流动室的流体的流动。这意味着流体在热交换器的操作期间沿连接元件和/或围绕连接元件流动。因此，流体与连接元件之间以及因此流体与珀尔帖元件之间的热交换得到改进，并且热交换器的效率因此增加。原则上可以想到的是，仅使用珀尔帖元件来控制流体的温度。其中热交换器具有温度控制流体可以流过其中的流体通道的实施方案也是可以想到的，其中流体通道与流动室流体分离。另外，流体通道布置在半导体的背离流动室并且与温度控制流体电绝缘的侧面上。温度控制流体因而也用于控制流体的温度。尤其可以想到的是，除了珀尔帖元件之外，还使用温度控制流体来控制流体的温度。例如，可以想到的是，将珀尔帖元件的面向流体通道的侧面实现为珀尔帖元件的冷侧。因此，珀尔帖元件的面向流动室的侧面是珀尔帖元件的暖侧，使得向流体的总热传递由温度控制流体和珀尔帖元件的热传递组成。因此，热交换器优选地用于加热流体。珀尔帖元件的冷侧和暖侧可以通过向珀尔帖元件施加相应的电压来实现。因此，珀尔帖元件的冷侧和暖侧的颠倒可以通过向珀尔帖元件施加不同的(尤其是颠倒的)的电压来实现，尤其是为了冷却流体。温度控制流体可以是任何流体。温度控制流体尤其可以是液体。当在机动车中使用热交换器时，温度控制流体尤其可以是机动车的冷却剂，其在热交换器中用于加热流体并由此被冷却。原则上，流体通道可以以任何方式延伸，只要流体与温度控制流体之间热交换尤其是通过珀尔帖元件是可能的。尤其可以想到的是，流体通道沿流动室延伸。有利的实施方案设置了至少一个这种连接元件伸入流动室中。这尤其意味着，连接元件具有从至少一个相应的半导体伸入流动室中的至少一个部分。特别地，连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制尤其是用于机动车(2)的流体的温度的热电热交换器(1)，‑包括流动室(3)，其温度待控制的流体能流过所述流动室，‑包括珀尔帖元件(4)，所述珀尔帖元件具有交替布置的多个p掺杂的P‑半导体(5)和n掺杂的N‑半导体(6)，‑其中，所述半导体(5、6)的面向所述流动室(3)的侧面通过连接结构(7)电接触，所述连接结构具有连接元件(9)，所述连接元件分别使两个所述半导体(5、6)电接触，‑其中，所述连接元件(9)彼此电绝缘，‑其中，所述半导体(5、6)的背离所述流动室(3)的侧面通过接触结构(8)电接触，所述接触结构具有接触元件(20)，所述接触元件分别使两个所述半导体(5、6)电接触，‑其中，所述接触元件(20)彼此电绝缘，‑其中，至少一个所述连接元件(9)布置在所述流动室(3)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.15 DE 102015213295.11.一种用于控制尤其是用于机动车(2)的流体的温度的热电热交换器(1)，-包括流动室(3)，其温度待控制的流体能流过所述流动室，-包括珀尔帖元件(4)，所述珀尔帖元件具有交替布置的多个p掺杂的P-半导体(5)和n掺杂的N-半导体(6)，-其中，所述半导体(5、6)的面向所述流动室(3)的侧面通过连接结构(7)电接触，所述连接结构具有连接元件(9)，所述连接元件分别使两个所述半导体(5、6)电接触，-其中，所述连接元件(9)彼此电绝缘，-其中，所述半导体(5、6)的背离所述流动室(3)的侧面通过接触结构(8)电接触，所述接触结构具有接触元件(20)，所述接触元件分别使两个所述半导体(5、6)电接触，-其中，所述接触元件(20)彼此电绝缘，-其中，至少一个所述连接元件(9)布置在所述流动室(3)中。2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器(1)具有流体通道(24)，温度控制流体能流过所述流体通道，并且所述流体通道与所述流动室(3)流体地分离，并且布置在所述半导体(5、6)的背离所述流动室(3)的侧面上。3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，至少一个所述连接元件(9)伸入所述流动室(3)中。4.根据权利要求1至3中的一项所述的热交换器，其特征在于，其温度待控制的所述流体能流过至少一个所述连接元件(9)。5.根据权利要求1至4中的一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个所述连接元件(9)构造为所述流体与相应的所述半导体(5、6)之间的热交换元件(15)。6.根据权利要求1至5中的一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个所述连接元件(9)构造为肋(12)，所述肋伸入所述流动室(3)中。7.根据权利要求1至6中的一项所述的热交换器，其特征在于，至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根·格伦瓦尔德，克里斯蒂安娜·黑内卡，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE