用于机动车的热交换器，特别是废气热交换器制造技术

本发明专利技术涉及一种热交换器(1)，包括用于热气体(H)流过的外管(2)，沿纵向方向(L)延伸，并且限定外管内部(3)，并且在垂直于所述纵向方向(L)的横截面中具有两个外管管壁(31a、31b)；包括内管(4)，被布置在所述外管内部(3)中，并且沿所述纵向方向(L)延伸，并且被构造为在(第一)纵向端部(26a)上封闭，并且限定内管内部(5)，并且在垂直于所述纵向方向(L)的横截面中具有两个内管管壁(33a、33b)，其中，在内管管壁(33a、33b)中存在多个孔(7)，借助于所述多个孔，所述内管内部(5)与所述外管内部(3)流体地连通，包括多个热电模块(10)，被布置在所述外管管壁(31a、31b)的外侧(8)上，并且分别具有面向所述外管(2)的热侧(11)和背离所述外管(2)的冷侧(12)；包括用于冷却剂(K)流过的至少一个冷却剂管(13)，被布置在至少一个热电模块(10)的冷侧(12)上。

Heat exchangers for motor vehicles, especially exhaust gas heat exchangers

The invention relates to a heat exchanger (1), including an outer tube (2) flowing through a hot gas (H), extending along a longitudinal direction (L), and limiting the inner tube (3), and having two outer tube walls (31a, 31b) in a cross section perpendicular to the longitudinal direction (L), including the inner tube (4) arranged in the outer tube (3) and along the inner tube (3). The longitudinal direction (L) is extended and is constructed to be closed on the (first) longitudinal end part (26a), and to define the inner tube (5), and has two inner tube walls (33a, 33b) in the cross section perpendicular to the longitudinal direction (L), wherein a plurality of holes (7) exist in the inner tube wall (33a, 33b), with the aid of the plurality of holes, The inner tube (5) is connected with the outer tube (3) fluid, including a plurality of thermoelectric modules (10), arranged on the outer side (8) of the outer tube wall (31a, 31b), and having a hot side (11) facing the outer tube (2) and the cold side (12) deviating from the outer tube (2), including at least one coolant pipe used for the flow of the coolant (K). (13) it is arranged on the cold side (12) of at least one thermoelectric module (10).

【技术实现步骤摘要】
用于机动车的热交换器，特别是废气热交换器
本专利技术涉及一种用于机动车的热交换器，特别是废气热交换器。本专利技术还涉及一种包括内燃机和这种热交换器的机动车，该内燃机包括废气系统，这种热交换器与该废气系统协作。
技术介绍
热交换器与内燃机的废气系统关联使用，以便利用废气中所含的热量。为此目的，热电模块可以在热交换器中设置有热电元件。这种热电元件由热电半导体材料构成，其将温度差转换成电势差，从而转换成电压，反之亦然。热交换器可以以这种方式将热能转换成电能。物理上，热电模块在将热量转换成电能时基于塞贝克效应。在热电模块内部，p掺杂的和n掺杂的热电元件相互连接。典型地，多个这种热电模块相互连接至热电发电机，该热电发电机可以由与相应的热流体有关的温度差分别产生电能或电压。产生电能所需的热电模块的热侧与冷侧之间的温度差在热交换器中产生，其中热气体与热侧进行热相互作用，而冷却剂与热电模块的冷侧以与热气体相比较低的温度进行热相互作用。这是成功的，因为热电模块的热侧和冷侧适当地布置在热气体和冷却剂流过的热交换器中。
技术实现思路
本专利技术涉及的问题在于详细说明一种用于上述类型的热交换器的改进的或至少不同的实施方案，其特征在于改进的效率。该目的是通过独立权利要求的主题来实现的。优选的实施方案是从属权利要求的主题。因此，本专利技术的总体构思是以这样的方式在热交换器中布置包括热电元件的热电模块，使得被引导通过热交换器的热气体以冲击射流的形式冲击热电模块的热侧。因此，从热气体中提取特别大量的热量，这些热量可以按照热电发电机的工作原理通过热电模块转换成电能。与此相关联地，热交换器的效率得到改进，这尤其在所述热交换器作为废气热交换器运行时证明是有利的，以便利用内燃机的废气中包含的能量。可以优选地用作废气热交换器的根据本专利技术的热交换器包括用于热气体流过的外管，该外管沿纵向方向延伸，并且该外管限定外管内部，并且为此目的，该外管在垂直于纵向方向的横截面中包括两个外管管壁。沿纵向方向延伸并且限定内管内部的用于热气体流过的内管被布置在外管内部中，优选地与外管同轴。该内管被构造为在纵向端部上封闭，并且在垂直于纵向方向的横截面中包括至少两个内管管壁。在内管管壁中存在的多个孔对于本专利技术是重要的。借助于所述孔，内管内部与外管内部流体地连通。根据本专利技术的热交换器还包括多个热电模块，其被布置在外管管壁的外侧上。热电模块分别具有面向外管的热侧和背离外管的冷侧。热交换器还包括用于冷却剂流过的至少一个冷却剂管，其被布置在至少一个热电模块的冷侧上。借助于根据本专利技术的外管和内管以及外管管壁或内管管壁(分别具有垂直于纵向方向的横截面)的上述实施方案或者布置，获得了热气体，热气体流过内管，通过内管管壁中存在的孔，在与纵向方向成直角的方向上只能进入外管，并且在此冲击外管管壁。热气体由此在内部产生有利的高动态压力。因此，当热气体通过孔后冲击外管的外管管壁时，实现了热气体的高度冲击效果，热电模块的热侧被布置在该外管管壁的外侧上。以这种方式实现了热气体与热电模块的期望的、改善的热相互作用，使得从热气体中获得特别大量的热量。因此，用作热电发生器的热电模块相应地产生更多的电能，进而提高了热交换器的效率。根据一种优选的实施方案，通过形成至少两个格子行和至少两个格子列，将多个孔以格子形方式布置在至少一个内管管壁中。以这种方式可以实现热气体向各个热电模块的热侧的有利的均匀分布。在有利的进一步开发的情况下，至少两个格子行和/或至少两个格子列可以具有不同数量的孔。这些措施意味着在内管管壁中实现局部不同的开口结构，从而实现热气体的局部不同的分布。因此，所实现的传传递可以以有利的方式适应于热气体在内管内部的局部流动情况。在另一种有利的进一步开发的情况下，至少两个相邻格子列和/或至少两个相邻格子行的孔彼此偏移地布置。根据另一种优选的实施方案，至少一个孔具有喷嘴形几何形状。各个孔中的热气体额外地借助于这种喷嘴形几何形状来加速，从而产生包括增加脉冲的冲击射流。根据另一种优选的实施方案，至少一个孔具有狭缝形几何形状。实验研究已经表明，以这种方式产生冲击射流，其提供特别有效的热传递。有利地，沿纵向狭缝方向测量的至少一个孔的狭缝长度可以是与纵向狭缝方向成直角所测量的狭缝宽度的至少五倍，优选地至少十倍。在有利的进一步开发的情况下，至少一个孔的狭缝长度在1mm与30mm之间。替代地或另外地，与狭缝长度成直角所测量的至少一个孔的狭缝宽度可以在0.2mm与2mm之间。优选地，狭缝长度的值是狭缝宽度的至少五倍，特别优选地至少十倍。在有利的进一步开发的情况下，至少两个孔具有不同的狭缝长度。替代地或另外地，在这种进一步开发的情况下，至少两个孔沿不同的延伸方向延伸。根据另一种优选的实施方案，至少一个孔具有圆的几何形状，优选地圆形的或椭圆形的几何形状，或者多边形的或星状的几何形状。实验研究已经表明，各个孔的这种圆的或多边形或星状的几何形状产生冲击射流，其为热电模块提供了特别有效的热传递。根据另一种优选的实施方案，在至少一个孔上构造开口套管，该开口套管包围所述孔，并且该开口套管朝向外管突出。流过孔的冲击射流可以借助于这种开口套管被精确地引导到外管管壁的特定区域处。因此，可以确保冲击射流冲击外管管壁的区域，热电模块也布置在该区域。特别优选地，至少一个孔远离内管内部朝向外管内部，或者替代地，远离外管内部向内管内部，优选地呈圆锥状逐渐变细。特别优选地，至少一个孔沿延伸方向延伸，该延伸方向与内管管壁的外侧形成直角或锐角。这允许相应的孔远离内管管壁的倾斜布置，使得冲击射流可以目标明确地被引导到外管的区域处，用于容纳来自冲击射流的热能的热电模块也布置在该区域中。在有利的进一步开发的情况下，至少一个孔具有朝向内管内部的优选地完全周向的、倾斜的或圆锥形的或凸起的开口边缘。这种实施方案减少了流过的流体的涡旋，其增加了热交换器在热气体侧上的压力损失，并且因此提高了热交换器的效率。根据另一种优选的实施方案，该至少一个内管管壁具有至少一个凸起，该凸起远离内管内部指向并且至少两个孔布置在该凸起中，其中两个孔彼此成锐角布置。这使得在同心位置处多个冲击射流开口的布置，其与生产相关且结构自由度有利的成形部件或安装空间优化的内管相关联。本专利技术还涉及一种热交换器装置，该热交换器装置包括彼此叠置的并且可以优选地彼此堆叠的至少两个热交换器。该热交换器装置的热交换器经由共同的气体出口彼此流体地连通。因此，热交换器的上述优点也可以传递给根据本专利技术的热交换器装置。本专利技术还涉及一种机动车，该机动车包括具有废气系统的内燃机和根据本专利技术的上述热交换器。因此，热交换器的上述优点也可以转移给根据本专利技术的机动车。从从属权利要求、附图以及通过附图的相应附图描述获得本专利技术的其他重要特征和优点。不言而喻，上述特征以及下面将描述的特征不仅可以在各个特定组合中使用，而且还可以以其他组合或本身使用，而不脱离本专利技术的范围。附图说明本专利技术的优选示例性实施方案在附图中示出，并且将在以下描述中更详细地说明，其中相同的参考标号指示相同或相似或功能相同的部件。在各种情况下，示意性地，图1以纵向剖面示出了构造为废气热交换器的热交换器的示例，图2以垂直于热交换器的纵向方向的横截面示出了图1的热交换器，图3示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车的热交换器(1)，特别是废气热交换器，‑包括用于热气体(H)流过的外管(2)，沿纵向方向(L)延伸，并且所述外管限定外管内部(3)，并且所述外管在垂直于所述纵向方向(L)的横截面中具有至少两个外管管壁(31a、31b)，‑包括内管(4)，被布置在所述外管内部(3)中，并且所述内管沿所述纵向方向(L)延伸，并且所述内管被构造为在(第一)纵向端部(26a)上封闭，并且限定内管内部(5)，并且在垂直于所述纵向方向(L)的横截面中具有至少两个内管管壁(33a、33b)，‑其中，在至少一个内管管壁(33a、33b)中，优选地在多个内管管壁(33a、33b)中，非常优选地在所有能利用的内管管壁(33a、33b)中，存在多个孔(7)，借助于所述多个孔，所述内管内部(5)与所述外管内部(3)流体地连通，‑包括多个热电模块(10)，被布置在所述外管管壁(31a、31b)的外侧(8)上，并且所述多个热电模块分别具有面向所述外管(2)的热侧(11)和背离所述外管(2)的冷侧(12)，‑包括用于冷却剂(K)流过的至少一个冷却剂管(13)，被布置在至少一个热电模块(10)的冷侧(12)上。

【技术特征摘要】
2016.11.29 DE 202016008278.8;2016.11.29 DE 20201601.一种用于机动车的热交换器(1)，特别是废气热交换器，-包括用于热气体(H)流过的外管(2)，沿纵向方向(L)延伸，并且所述外管限定外管内部(3)，并且所述外管在垂直于所述纵向方向(L)的横截面中具有至少两个外管管壁(31a、31b)，-包括内管(4)，被布置在所述外管内部(3)中，并且所述内管沿所述纵向方向(L)延伸，并且所述内管被构造为在(第一)纵向端部(26a)上封闭，并且限定内管内部(5)，并且在垂直于所述纵向方向(L)的横截面中具有至少两个内管管壁(33a、33b)，-其中，在至少一个内管管壁(33a、33b)中，优选地在多个内管管壁(33a、33b)中，非常优选地在所有能利用的内管管壁(33a、33b)中，存在多个孔(7)，借助于所述多个孔，所述内管内部(5)与所述外管内部(3)流体地连通，-包括多个热电模块(10)，被布置在所述外管管壁(31a、31b)的外侧(8)上，并且所述多个热电模块分别具有面向所述外管(2)的热侧(11)和背离所述外管(2)的冷侧(12)，-包括用于冷却剂(K)流过的至少一个冷却剂管(13)，被布置在至少一个热电模块(10)的冷侧(12)上。2.根据前述权利要求中的一项所述的热交换器，其特征在于，通过形成至少两个格子行(20a)和至少两个格子列(20b)，将所述多个孔(7)以格子形方式布置在所述至少一个内管管壁(33a、33b)中。3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，至少两个格子行(20a)和/或至少两个格子列(20b)具有不同数量的孔(7)。4.根据权利要求2或3所述的热交换器，其特征在于，至少两个相邻格子列(30a)和/或至少两个相邻格子行(30b)的所述孔(7)彼此偏移地布置。5.根据前述权利要求中的一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个孔(7)具有喷嘴形几何形状。6.根据前述权利要求中的一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个孔(7)具有狭缝形几何形状。7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，沿纵向狭缝方向(SL)测...

【专利技术属性】
技术研发人员：福赫米·本·艾哈迈德，马蒂亚斯·甘茨，克劳斯·卢斯，霍尔格·施罗特，
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