本发明专利技术涉及一种带有热交换器(1)的装置，至少包括带用于流体(8)的沿着轴向方向(3)于第一端侧(5)设置的入口(4)和于第二端侧(7)设置的出口(6)的壳体(2)，至少一个外壳管(9)和与之同心地设置的内壳管(10)，其中，壳体(2)还包括邻接于入口(4)的环形的第一导管(11)和设置在出口(6)上游的环形的第二导管(12)，其中，第一导管(11)和第二导管(12)通过多个用于流体(8)的在内壳管(10)和外壳管(9)之间的中间空间(14)中沿轴向方向(3)延伸的流道(13)相连接，其中，在多个流道(13)内分别设有至少一个热交换器管(15)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车辆的热电发生器的具有热交换器的装置
本专利技术涉及一种用于特别是用于设置在机动车辆中的热电发生器的具有热交换器的装置。
技术介绍
来自机动车辆的内燃机的废气会释放热能，通常希望依靠热电发生器来将所述的热能转换为电能，以便例如为电池或其它能源存储件充电和/或为电力消耗器直接供给所需能源。这样，可获得更大量的能量用于机动车辆的操作。通过使用热电发生器，进一步提高了内燃机的能效。所述类型的热电发生器至少具有大量的(如果适当的话为模块化的)热电转换元件。热电材料是能以高效的方式将热能转换为电能(塞贝克效应)或相反(珀尔贴效应)的材料。塞贝克效应基于热能转化为电能的这一现象，并且用于产生热电能。珀尔贴效应与塞贝克效应相反，是与热吸附有关的现象，且由流过不同的材料的电流而产生。已经提出将拍尔贴效应例如用于热电冷却。此类热电转化元件优选地具有多个位于所谓的热端和所谓冷端之间的热电元件。热电元件包括例如至少两个半导体块体(P型和η型)，其在它们的上侧和下侧(分别面对热端和冷端)交替地连接到导电桥。陶瓷片体或陶瓷涂层或其它塑料和/或相似材料充当绝缘金属桥，且因此优选地设置在金属桥之间。如果在半导体块体的两侧提供温度梯度，则会形成电势。在这种情况下，在一个接触点(热端)吸收热，电子从这一端传到下一块体的高能传导带。在另一端，电子释放能量以便返回低能级(冷端)。因此，在给定相应的温度梯度时可产生电流。在热 电发生器的设计和其在机动车辆中的应用中必须克服种种挑战。其中，在热电转化器元件中必须提供良好的热传递，以使现有的温度差能有效地转换为电能。此外，在内燃机的会在多种多样的加载条件下操作的废气系统中，必须提供适合热电元件的温度水平。在这种装置或废气系统中的热电元件的设置必须考虑到这些方面。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标为至少部分地解决关于现有技术的突出问题。特别地，试图详细说明一种具有将来自废气的热能转化为电能的高效率的装置。此外，此装置应具有为尽可能节省空间的结构，以及特别是应适合在机动车辆的地板的区域中布置。此外，可以不需要繁琐措施的集成而将装置可拆卸地安装到机动车辆中。依靠根据权利要求1的特征的装置可实现所述目标。在从属权利要求中详细说明了根据本专利技术的装置的优选实施例。应当注意的是，在权利要求中提及的单独特征能以任何想得到的技术上有意义的方式结合，且形成了本专利技术的进一步的实施方案。说明书特别是结合附图而进一步地解释了本专利技术，且给出了本专利技术的补充说明实施方案。该装置具有热交换器，特别是用于设置在车辆内燃机的废气系统中，所述的热交换器具有至少一个壳体，其带有用于流体的沿着轴向方向在第一端侧上设置的入口和在第二(相对的)端侧上设置的出口。此外，热交换器具有至少一个外壳管和与其同心地设置的内壳管，以及具有(直接地)临接于入口的环形的第一导管和(直接地)设置在出口上游的环形的第二导管。第一导管和第二导管通过多个用于流体的流道连接，这些流道沿轴向方向在(环形的)中间空间中于内壳管和外壳管之间延伸。在多个流道中分别设置了至少一个热交换器。因此，流体通过入口流入环形的第一导管，随后通过多个流道被引导到环形的第二导管。接着，流体通过出口流出壳体。壳体或者是内壳管和/或外壳管优选地为圆的，尤其是圆形或其它椭圆/卵形形状，但绝不限于这种形状。通过外壳管和内壳管形成了围绕着流道的中间空间。内壳管围成了腔体。入口和出口特别是圆柱状，且与内燃机的排放管连接。流体(例如内燃机的废气)从排放管流入环形的第一导管，然后通过所述的第一导管被转送到外壳管和内壳管之间的(环形的)中间空间内。特别地，环形的第一导管至少部分地包围了入口。然而，第一导管也可以是圆柱形状，且直接地邻接于入口，使得流体通过第一导管流到环形中间空间内。在该装置的一个优选实施例中，至少一个流道不具有热交换器管。因此，所述的流道用作为支路，其依靠设置在例如环形的第一导管内和/或入口内的控制元件而被流体填充。优选地，全部的流体可以通过所述支路被引导通过热交换器管。这是必须的，尤其是当废气温度很高时而使得热交换器管不能被充分地冷却时，或者是当在冷却供给源上没有额外的负载时。因此，此外可能的是，通过使因流体流过热交换器管而仅发生一处可控制的热损耗来对设置在下游的废气处理元件处的热量引入进行控制。因此，热能保持存储在流体中，并且在热交换器的下游向在排放管中额外提供的废气处理部件第一次消散。考虑内燃机的操作点和/或考虑流体的特性参数(温度、压力、流体组成)，可以很好地完成对经过支路的流量的控制和/或调节。在本装置的另一个优选实施例中，在热交换器管中提供了热电元件。这里，热电元件特别是在热交换器管的轴向方向上以环状的形式一个个地堆叠起来。热流体(废气)在外侧流过热交换器管，且冷却流体(水)在内导管中流过热交换器管。由于在热交换器管的外表面和内导管之间所产生的温度差，电连接的热电元件产生了能通过合适的电气端子在热交换器的外壳上截取的电流。因此，带有热交换器的装置可作为尤其是连接在机动车辆的电力存储件或电力消耗器处的热电发生器来操作，使得通过这种方式，通过热电发生器产生的电力能供给机动车辆。作为用于热电元件的热电材料，尤其可以考虑以下:η型热电材料:娃化物(例如MgS1-MgSn)P型热电材料:津特耳相(例如Zn4Sb4)所述材料已经证明是特别有益的，且允许热流体(废气)的热能向电能的有效转化。硅化物特别是硅的二元金属化合物，其能用作半导体。津特耳相特别指高正电性的碱金属或碱土金属和从元素周期表的第13组到第16组的适度负电性元素之间的金属间化合物。相比于金属导体，一些津特耳相是随着温度升高而导电性增加的反磁性的半导体。在该装置的另一个优选实施例中，内壳管和/或外壳管具有沿轴向方向放置的构件，且其在周向方向上于中间空间中交替地形成横截面缩小部和横截面扩大部。这样，横截面扩大部会分别地形成一个流道。该构件特别是呈波浪形，优选为正弦曲线形构件。特别地，横截面缩小部不会隔开单独的流道，使得在周向方向上相邻的流道之间可以产生(有限的)液体交换。但是，通过横截面缩小部至少部分地隔开流道同样适合本专利技术。特别地，内壳管和外壳管设有这样的构件，其中所述构件定位成彼此相关，使得在各种情况下两个壳管均沿着周向方向彼此靠近或进一步彼此分离，由此形成了横截面缩小部和横截面扩大部。特别地，横截面扩大部的最大宽度与横截面缩小部的最小宽度的比值(最大宽度/最小宽度)至少为2，优选地至少为3，特别优选地至少为5。特别地，外壳管和/或内壳管设置成到热交换器外表面有2?7mm[毫米]的(最小)间隔。所述的间隔导致了流过热交换器管的适宜外表面的流体的有利的分布。特别是，外壳管和/或内壳管的所述构件具有可弓I导废气穿过与之邻近的热交换器管的效果。特别地，热交换器管具有25?35mm[毫米]的最大直径，特别地达到至多30mm。特别地，热交换器管以彼此间隔开的在周向方向上外表面之间为4?14mm[毫米]的距离而布置。特别地，至少在一个热交换器管上和/或至少在一个流道中设置了能实现流体/废气的转向的导向元件。特别是，导向元件至少部分地固定于内壳管和/或外壳管。特别地，所述导向元件尤其可用于使流体转向成围绕着热交换器管，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有热交换器(1)的装置，至少具有带用于流体(8)的沿着轴向方向(3)于第一端侧(5)设置的入口(4)和于第二端侧(7)设置的出口(6)的壳体(2)，以及至少一个外壳管(9)和与之同心地设置的内壳管(10)，其中，所述壳体(2)还具有邻接于所述入口(4)的环形的第一导管(11)和设置在所述出口(6)上游的环形的第二导管(12)，其中，所述第一导管(11)和所述第二导管(12)通过多个用于流体(8)的在所述内壳管(10)和所述外壳管(9)之间的中间空间(14)中沿轴向方向(3)延伸的流道(13)相连接，其中，在多个流道(13)内分别设有至少一个热交换器管(15)，其中，流体(8)通过所述入口(4)流入所述环形的第一导管(11)，随后通过所述多个流道(13)引导到所述环形的第二导管(12)，并且通过所述出口(6)流出所述壳体(2)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.13 DE 10201101680871.一种带有热交换器(I)的装置，至少具有带用于流体(8)的沿着轴向方向(3)于第一端侧(5)设置的入口⑷和于第二端侧(7)设置的出口(6)的壳体⑵，以及至少一个外壳管(9)和与之同心地设置的内壳管(10)，其中，所述壳体(2)还具有邻接于所述入口(4)的环形的第一导管(11)和设置在所述出口(6)上游的环形的第二导管(12)，其中，所述第一导管(11)和所述第二导管(12)通过多个用于流体(8)的在所述内壳管(10)和所述外壳管(9)之间的中间空间(14)中沿轴向方向(3)延伸的流道(13)相连接，其中，在多个流道(13)内分别设有至少一个热交换器管(15)，其中，流体(8)通过所述入口(4)流入所述环形的第一导管(11)，随后通过所述多个流道(13)引导到所述环形的第二导管(12)，并且通过所述出口(6)流出所述壳体(2)。2.根据权利要求1所述的装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：西格丽德·利姆贝克，罗尔夫·布吕克，
申请(专利权)人：依米泰克排放技术有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。