具有热电模块的热交换器制造技术

本发明专利技术涉及一种热交换器，尤其是用于内燃机（1）的排气系统（5），包括至少一个将热能转换为电能的热电模块（13），该热电模块（13）具有热侧（17）和冷侧（18），至少一个用于传导冷却流体的冷却管道（15），该冷却管道设置在至少一个这样的热电模块（13）的冷侧（18）上，和至少一个用于传导加热流体的加热管道（16），该加热管道设置在至少一个这样的热电模块（13）的热侧（17）上，其中至少一个热电模块（13），至少一个冷却管道（15）和至少一个加热管道（16）在堆叠方向（19）中一个在另一个的顶部堆叠并形成堆叠件（20）。如果面向相应的热电模块（13）的外部管道表面（26）朝向热电模块（13）的至少一个管道（15,16）是弯曲的，并且如果在堆叠方向（19）特别的管道（15,16）的与热电模块（13）相邻的弧形外部管道表面（26）在面向特别的管道（15,16）的外部模块表面（27）在相同的方向上朝向管道（15,16）是弯曲的，那么可以提高在堆叠件（20）中的热量传递。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种热交换器，尤其是用于内燃机（1）的排气系统（5），包括至少一个将热能转换为电能的热电模块（13），该热电模块（13）具有热侧（17）和冷侧（18），至少一个用于传导冷却流体的冷却管道（15），该冷却管道设置在至少一个这样的热电模块（13）的冷侧（18）上，和至少一个用于传导加热流体的加热管道（16），该加热管道设置在至少一个这样的热电模块（13）的热侧（17）上，其中至少一个热电模块（13），至少一个冷却管道（15）和至少一个加热管道（16）在堆叠方向（19）中一个在另一个的顶部堆叠并形成堆叠件（20）。如果面向相应的热电模块（13）的外部管道表面（26）朝向热电模块（13）的至少一个管道（15,16）是弯曲的，并且如果在堆叠方向（19）特别的管道（15,16）的与热电模块（13）相邻的弧形外部管道表面（26）在面向特别的管道（15,16）的外部模块表面（27）在相同的方向上朝向管道（15,16）是弯曲的，那么可以提高在堆叠件（20）中的热量传递。【专利说明】具有热电模块的热交换器
本专利技术涉及一种热交换器，尤其是用于内燃机的排气系统，优选是用于机动车。本专利技术还涉及一种配有这种热交换器的内燃机。
技术介绍
为了提高内燃机的能量效率，特别是在机动车应用中，人们在努力利用包含于内燃机的废气中的热量。利用废气中的热量的一种可能性是利用所谓的热电模块，其可以将温差转换成电压或将热流转化为电流。这样的热电模块是根据所谓的塞贝克效应进行操作的，塞贝克效应对应于所谓的珀尔帖$614610效应的反转。 热电模块包括热侧和冷侧，并且可以转化热能，即在操作期间将热量转化为电能。通过供应热量到热侧并在冷侧释放热量，可以通过相应的热电模块传导热流，在热电模块中热流转换成电流。为了能够给热侧供应热量并且给冷侧供应冷气，实际上，热电模块可以集成在热交换器中，热交换器包括至少一个用于传导加热流体的加热管道和至少一个用于传导冷却流体的冷却管道。然后热电模块设置在这样的加热管道和这样的冷却管道之间，使得加热管道位于相应的热电模块的热侧和冷却管道位于相应的热电模块的冷侧。为此，加热管道、热电模块和冷却管道在堆叠方向上彼此叠加，从而形成堆叠件。 在这样的热交换器的情况下，其中至少集成有一个热电模块，已经表明，当在叠加方向上预加载堆叠件时，管道和相应的热电模块之间的热传递显著提高。通过预加载，用于接触的接触表面之间实现区域接触，这使得在很大程度上实现在相应各自的接触面积中均匀传热。这种情况的问题在于，为了提高通过管道壁的热传递，实际生产的加热管道和冷却管道具有相对较小的壁厚。然而，正是因为这点，管道的抗压强度降低。然而为了能够实现堆叠件中所需的预加载，原则上可以使用不同的方法。例如，在管道中设置支撑结构，从管道内部加固管道。此外或者可选地，使面向相应热电模块的管道外侧朝着热电模块凹曲，其中在堆叠件的夹紧过程中这个弧形的外侧被扁平模块压着朝向相应管道，其结果就是弧形的管道外侧被压平，并且与平面模块外侧反向平放。 原则上过度的预加载原则上会导致另外的危险，该管道外侧弯曲，并且因此凹曲朝向相应的热电模块，结果就是很大程度上抵消了接触被很大程度上抵消了。在这种情况下，支撑结构又可以再次设置在相应的管道中以避免相应管道的这种弯曲。然而插入支撑结构不过是与相对重要的努力有关。此外，这里应保持相当的精密公差，以便支撑结构能保证相应管道所需的几何形状。
技术实现思路
本专利技术是通过提供前述提到的热交换器的类型或者其所装配的内燃机的改进实施方式来解决问题，该改进的实施方式的特点尤其在于实现相应的热电模块和相应的管道之间相对高可靠性相对较高的传热。 根据本专利技术，通过独立权利要求的主题解决了这个问题。有利的实施方式是从属权利要求的主题。 本专利技术是基于以下基本概念，即，至少一个模块外侧弯曲，其在堆叠方向上面对管道之一，朝向相应的管道并且使相邻管道的管道外侧弯曲，并且设置在弧形的或者弯曲的模块外侧的相反方向，在相同方向上朝向热电模块。换句话说，本专利技术因此避免了相应热电模块和相应管道之间常规的平面接触，而是在弯曲或弧形区域实现接触。这里更重要的是，相应模块外侧的曲率与相关管道外侧曲率呈现在相同方向上。例如，至少一根这样的管道外侧能够中凸地弯向相邻的热电模块，并且面对的相邻热电模块外侧朝着管道凹曲。此外或者可选地，至少一个这样的管道外侧可朝向相邻的热电模块凹曲，并且相邻的热电模块的相关联的模块外侧可中凸的弯向管道。优选地，相应管道的两侧不是朝外凸曲就是朝外凹曲。对此互补的是，相应热电模块的外侧优选两侧都弯曲或者朝外凸曲或者朝外凹曲。然而，原则上，一个可能的实施方式也是在这样的管道和/或这样的热电模块一侧朝外凹曲而另一侧朝外凸曲。可能的变型是，相应管道和/或相应热电模块只有一侧是朝外凹曲或者只有一侧是朝外凸曲。 通过特别是沿着弯曲区域的接触的外侧，在预加载状态可以减少由于预加载而导致的屈曲弯曲危险。除此之外，根据本专利技术的设计可以导致简化相应热电模块和相应管道的组装简化的组件，由于它们的弧形外侧中心相对于彼此在一个预先确定的相对位置。 根据一个有利的实施方式，可以选择没有预加载力的外侧曲率相互面对，其在堆叠件的预加载状态在堆叠方向上压缩堆叠件，管道外侧的曲率半径和模块外侧的曲率半径是不同的。根据实际的进一步发展，在这种情况下，没有预加载力的管道外侧的曲率半径小于模块外侧的曲率半径。优选的是特别是当管道外侧是朝外凸曲时。在一个实施方式中，管道外侧朝外凸曲，这有利于选择没有预加载力的管道外侧的曲率半径大于模块外侧的曲率半径。通过这种具有不同的曲率半径的设计，可以实现，至少在预加载力生成中管道外侧，即实际可逆地，也就是在一个弹性或者回弹的区域。因此，提高预加载以及相应热电模块和相应管道之间的传热。 根据一个特别有利的实施方式，凸的或者凹的管道外侧可以配置成弹性弹簧 (81)1-1118-612181:1021117)并且通过预加载力，热交换器在预加载状态在堆叠方向上压缩堆叠件，是一种弹性弹簧可变形的方式，即以这样的方式在预加载状态的凸曲的管道外侧的曲率大于没有预加载力的松弛状态的曲率。换句话说，相应管道外侧的曲率在预加载中被压平，使得曲率半径增加。在这种情况下重要的是，在预加载状态管道外侧的凸曲率是保留的。可替代地，具有凹曲的管道外侧，可提供的是相同的在预加载状态的曲率半径小于没有预加载力的松弛状态的曲率半径。换句话说，在夹紧过程中，相应管道外侧的曲率增加，使得曲率半径减小。在这种情况下重要的是，管道外侧的凹曲率即使在预加载状态也是保持的。 根据进一步有利发展，相比于弧形管道外侧，弧形模块外侧是刚性的，即具有比管道外侧更高的抗弯硬度。因此，在堆叠件预加载过程中弧形管道外侧比弧形模块外侧变形更大。例如，该模块外侧可以是由弯曲-刚性的材料制备的，例如陶瓷材料，而相应管道可以是由柔性材料制备的，例如金属。尤其是在冷侧，即冷却管道，原则上也可以使用轻金属，然而在热侧，也就是在加热管道，优选使用钢或者不锈钢。原则上，还可以想到一个实施方式，其中与相应管道相比，热电模块以弹性或者柔性方式配置。特别地，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，特别是用于内燃机(1)的排气系统(5)的热交换器，‑具有至少一个用于将热能转化为电能的热电模块(13)，所述热电模块（13）包括热侧(17)和冷侧(18)，‑具有至少一个用于传导冷却流体的冷却管道(15)，所述冷却管道(15)设置在至少一个这样的热电模块(13)的冷侧(18)上，‑具有至少一个用于传导加热流体的加热管道(16)，所述加热管道(16)设置在至少一个这样的热电模块(13)的热侧(17)上，‑其中至少一个热电模块(13)，至少一个冷却管道(15)和至少一个加热管道(16)在堆叠方向(19)上彼此叠加，形成堆叠件(20)，‑其中至少一个管道(15、16)在面对相应热电模块(13)的管道外侧(26)弯曲，‑其中，至少热电模块(13)在面对相应管道(15、16)的模块外侧(27)在相同的方向弯曲，热电模块(13)与相应管道(15、16)的弧形的管道外侧(26)在堆叠方向(19)上相邻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·厄斯特勒，安德烈亚斯·雷施，塞巴斯蒂安·莱希特，阿努尔夫·施皮特，赫维·特夏古埃，拉尔夫·莫尔，
申请(专利权)人：埃贝斯佩歇废气技术合资公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE