[发明专利]传热设备及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传热设备，其优选地用于内燃机、特别是汽车的内燃机的排气系统。此外，本发明涉及用于这种传热设备的装配的方法。

技术背景

传热设备通常包括至少一个用于传导含热或排热流体的暖管和至少一个用于传导吸热流体的冷管。这些管以传热的方式彼此耦合，从而来自暖管流体的热量可以被传送到冷管流体。

这里，原则上可能在暖管和冷管之间设置一热电发电器，在该热电发电器的帮助下，可以由热流或温差产生电能。这种热电发电器相当于珀耳帖元件。通过珀耳帖元件，或热电发电器（其也被称为TEG），利用珀耳帖效应，由电压差产生热流。与该珀耳帖效应对应的是塞贝克效应，其由温度差产生电流。此外，可通过TEG或珀耳帖元件利用不同能级的半导体。

由于通常在内燃机的废气中存在大量的余热，通过使用这种具有至少一个集成的TEG的传热设备，可以以热和电流的形式回收能量。该能量随后可在内燃机或装备有这种内燃机的汽车上的其他地方被利用，以提高各个系统的整体效能。

发明内容

本发明涉及这样的问题，即提供了这样的传热设备的改进的或者至少是另外的具体实施方式，或相关的制造方法的具体实施方式，更优选地，其特征在于传热设备的提高的效能和通过传热设备的简化制造。

根据本发明，该问题通过独立权利要求中的主题解决。有利的具体实施方式是从属权利要求中的主题。

本发明基于这样的一般理念，即在各个TEG和各个管之间设置导热材料，该导热材料提高了各个TEG和各个管之间的热传导。提高的热传导增加了热流并且最终增加了各个TEG的暖侧和冷侧之间的温差。由于根据温差，在各个TEG的帮助下可以产生电流，所以增加的温差导致了增加的电流产生。

特别优选的是这样一个特别的具体实施方式，其中各个导热材料被配置为成形的主体。应用这种由导热材料制备的成形的主体，使得导热材料一方面对各个管、另一方面对各个TEG均有改进的几何适应性。改进的几何适应性导致了大面积的更优选地连续的接触，其提高了传热。另一方面，由于其成形加工，成形的主体可用于将各个TEG相对于各个管定位，反之亦然，在制造期间，即在传热设备的装配期间，这是特别有利的。例如，在这些成形的主体的帮助下，多个冷管、暖管和热电发电器可被更容易地堆叠在彼此的顶部，这简化了在生产过程期间单个组件的处理。

除此之外，显示了通过使用这种成形的主体，能够选择定位于单个组件的堆叠方向中的相对高的接触压力。一方面，成形的主体对各个管和各个TEG的几何适应性导致了均匀的表面压力，其均匀化并因此减少了单个组件的载荷。另一方面，在成形的主体帮助下的单个组件相对于另一个的改进的定位或布置，确保了即使具有增加的接触压力时的稳定复合物，其更优选地——取决于构造——具有增加的接触压力时甚至会变得更稳定。

特别有利的是这样一个具体的实施方式，其中，在各自的成形的主体的帮助下，各个TEG被定位在各个管上。因此，该设计提高了各个成形的主体的固定效果或保持效果。例如，这可以通过各自的成形的主体一方面对各个TEG、另一方面对各个管的的相应的互补成形加工来实现。

根据另一个有利的具体实施方式，至少一个凸起或凹穴可形成于各个成形的主体上，该成形的主体可以和与其互补的形成于各个TEG或各个管上的凹穴或凸起相互作用。例如，这种凸起可以珠子的形式线性形成或以突出的形式被聚集。与其互补的凹穴随后作为与其配套的珠子或突出形成。这里，清楚的是可以结合任何数量的珠子和突出。同样地，可存在不同尺寸的珠子或突出。

通过使用这种彼此特别啮合的相互作用的凸起和凹穴，可以实现各个成形的主体和各个TEG或各个管之间的确定的定位。这里，确定的定位表现为横切位于彼此顶部上的组件的堆叠方向。

该各个凸起或凹穴，或者由多个凸起或凹穴组成的凸起布置或凹穴布置，可横向地围绕各个TEG或由多个TEG元件形成的TEG的至少一个热电发电器元件。因此，可在所有方向上实现TEG的确定定位横切堆叠方向。

根据另一个有利的具体实施方式，各个成形的主体可具有边缘，该边缘至少部分地横向围绕各个TEG或至少一个TEG元件。在这种边缘的帮助下，各个TEG或各个管上的各个成形的主体的有效的确定定位也可以横切堆叠方向实现。

通过另一具体实施方式，提供至少一个框架，作为横向地围绕各个TEG的另一组件。特别地，在由彼此相邻设置的多个TEG元件组成TEG的情况下，这种框架简化了在装配期间和在完成的传热设备中的TEG的定位和处理。