热电装置制造方法及图纸

本公开涉及可用于大范围热电用途（例如，高温热电发电和流体调节）的热电装置。该热电装置可包括一个或多个热交换器（例如，冷却剂热交换器）及位于与热交换器相邻（在相对侧上）的一个或多个热电层。热电层和热交换器可被包封物所包围，该包封物提供与外部流体（例如，热流体流）的屏障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的方面总体上涉及可与热电系统配合使用的装置和方法。
技术介绍
热电发电器是利用所谓“塞贝克效应”的现象将由温差所产生的热能转换成电能的装置。由于能够在紧凑的固态形式中由温差所产生的热能直接转换成电，因而热电器件已受到大量的关注。例如，热电器件可用于高效率地在高温下从能量密集平台(诸如汽车中的内燃发动机)中回收余热。常规的TEG (热电发电器)系统带来了挑战，尤其是在高温下由于热膨胀效应所造成的挑战，导致在可靠性、封装(即，尺寸、重量、通用性)和性能中的难点。此外，这些挑战经常导致被实现的系统设计需要提高的复杂程度，这也增加了成本。
技术实现思路
本公开涉及用于大范围用途的热电装置的新型设计和可选特征，尤其是与高温下热电发电有关的新型设计和可选特征，尽管本文中所给出实施例的应用也会涉及到流体调节。所描述的独特设计能够克服或避免现有热电系统所面临的若干挑战，这些挑战在系统性能、移动性(尺寸、重量、可靠性)、通用性和成本方面限制了市场接受度。在一个实施例中，提供一种热电装置。该装置包括至少一个热交换器；与至少一个热交换器热连通的至少一个热电层；及包围至少一个热电层和至少一个热交换器的包封物，该包封物为至少一个热电层和至少一个热交换器提供与位于包封物外部的流体的屏障，其中一部分的包封物适合于传导热并且与至少一个热电层热连通，并且其中至少一个热交换器与包封物内表面间隔并且可相对于包封物内表面移动从而适应至少一个热交换器和包封物的热膨胀。在另一个实施例中，提供一种热电系统。该系统包括:限定容纳流体流动流的流动空间的管道，该管道具有布置为容纳进入流动空间的流体的进口和布置为容纳从流动空间中排出的流体的出口 ；及设置在流动空间内部的热电装置。在相关的实施例中，在热电装置的实施例中可设置噪声降低部件，例如在管道流动空间的内部。在另一个实施例中，提供一种热电结构。该结构包括具有进口、出口和通道的热交换器，这些通道适合于引导流体在进口与出口之间流动；牢固地附接到热交换器第一侧的第一热电层；和牢固地附接到与第一侧相反的热交换器第二侧的第二热电层。在另一个实施例中，提供一种热交换器。该热交换器包括一致的表面，该一致的表面适合于与设置在与该表面相邻位置的结构的形状大体上一致；及从一致的表面的外部区域延伸出的、包围该外部区域且与该外部区域接触的多个导热构件，这些多个导热构件适合于在一致的表面与周围环境之间传递热。在一个实施例中，提供一种热开关。该热开关包括:将第一结构部件与第二结构部件分隔开的通道；及被封闭在通道内部的流体组合物，该通道构造成使得当流体组合物在其沸腾温度下在液体与蒸气之间发生相变时第一结构部件与第二结构部件之间的热传导发生变化。在另一个实施例中，提供一种热界面复合材料。该热界面复合材料包括适合于与设置在与该表面相邻位置的结构的形状大体上一致的一致的表面片；及设置在一致的表面片的至少一侧上的组合物，该组合物提供比没有该组合物情况下更高的热传导，该热传是跨越在与一致的表面片相对侧接触且设置在一致的表面片相对侧上的两个部件之间所形成界面。当结合附图阅读以下的详细描述时，本公开的优点、新型特征和目的将变得显而易见；这些附图是示意性的并且并非意图按比例绘制。为了清楚的目的，在每个附图中并未标注每个部件，而且各图示的实施例的每个部件允许本领域技术人员理解本公开的各方面。【附图说明】附图并非意图是按比例绘制。在图示中，在各种附图中用类似的附图标记来表示各相同或几乎相同的部件。现在将通过举例并参照附图来描述本公开的各种实施例。图1示出了热电模块装置的顶部陶瓷件的局部剖视透视图； 图2示出了图1的热电装置的剖视图； 图3示出了根据一些实施例的热电装置的透视图； 图4示出了图3的热电模块装置的剖视图； 图5示出了根据一些实施例的另一个热电装置的透视图； 图6示出了穿过图5的热电装置的侧面的剖视图； 图7和图8示出了根据一些实施例的又一个热电装置的透视图； 图9示出了根据一些实施例的条形翅片布置； 图10示出了与具有翅片的一致包封物相互作用的热电层表面的剖视图，图中示意性地示出了操作期间的热偏转，其中所示的偏转被放大以便视觉地说明概念； 图11示出了图5的实施例的概念性纵向剖视图，并且示意性地示出了根据一些实施例的热膨胀效应； 图12示出了根据一些实施例的二级高温热电模块装置的剖视图； 图13示出了根据一些实施例的另一个热电装置的横向剖视图； 图14示出了根据一些实施例的与热交换器接触的热电模块的近距离透视图； 图15示出了根据一些实施例的另一个热电装置的横向剖视图； 图16示出了根据一些实施例的具有可压缩包封物侧壁的热电装置的横向剖视图； 图17示出了内部空间的概念视图，其中箭头和大体上长方体形状代表了管道空间的最外面侧向尺寸的一个例子； 图18示出了根据一些实施例的热电系统的透视图，其中热电装置位于管道空间的内部； 图19示出了根据一些实施例的长方体形状包封物的示图、以及侧壁的近距离剖视图； 图20示出了根据一些实施例的各种长方体形状包封物的近距离剖视图； 图21示出了根据一些实施例的一些类型的声音减弱特征及消音器系统的一些特性的表格； 图22示出了根据一些实施例的热电消音器系统的透视图； 图23a示出了根据一些实施例的热电消音器系统的剖视图； 图23b示出了根据一些实施例的具有顶部和底部延伸进口反作用室的热电消音器系统的纵向/轴向剖视图。 图23c示出了根据一些实施例的具有中等长度反作用室的热电消音器系统的纵向/轴向剖视图； 图23d示出了根据一些实施例的将出口管和多个装置封闭在管道内部的热电消音器系统的横向剖视图； 图23e示出了根据一些实施例的具有多个普通热电装置的热电消音器系统的纵向/轴向剖视图，所述普通热电装置具有在流动空间内部的围绕在它们周围的声音减弱装置； 图24示出了根据一些实施例的垂直堆叠的热电系统的透视图； 图25示出了根据一些实施例的水平堆叠的热电系统的透视图； 图26示出了根据一些实施例的热电装置的剖视图； 图27示出了根据一些实施例的沿板的通道凹槽、以及热开关的近距离截面； 图28a和图28b示出了根据一些实施例的热开关的封闭流体通道的近距离剖视图。【具体实施方式】本公开涉及可具有可用于多种用途的结构的热电装置，所述用途包括热电发电(例如，内燃发动机的排气系统，包括但不限于车辆中的内燃发动机)和流体调节(例如，流体的加热和冷却)。根据本公开的热电装置的各种实施例能够执行热能与电能之间的热电转换。本文中所描述热电装置和系统的某些实施例能够可靠地操作，例如作为热电发电器(TEG)，从至少部分地由位于热电装置“热侧”上的高温流体(例如，高达700°C以上)所提供的温度梯度中汲取能量。因此，本公开的实施例可允许在TEG的“热侧”与“冷测”之间存在大的温差，这通常允许电能的稳定生产。这种装置的操作可允许经由包含热电材料的部件的新型热交换系统将热从热流体传递至相对较冷流体，所述热电材料可用于将一部分的所传递的热直接转换成电。在一些实施例中，热电装置包括与一个或多个热电层热连通的一个或多个热交换器。热交换器可包括进口、出口和通道，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电装置，包括：至少一个热交换器；与所述至少一个热交换器热连通的至少一个热电层；和包围所述至少一个热电层和所述至少一个热交换器的包封物，所述包封物提供所述至少一个热电层和所述至少一个热交换器与位于所述包封物外部的流体的屏障，其中一部分的所述包封物适合于传导热并且与所述至少一个热电层热连通，并且其中，所述至少一个热交换器与所述包封物的内表面间隔并且可相对于所述包封物的内表面移动从而适应所述至少一个热交换器和所述包封物的热膨胀。

【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：S凯西，
申请(专利权)人：维卡里亚斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US