[发明专利]热电换热器

说明书

本发明涉及一种热电换热器(1)，其具有沿堆叠方向(S)交替地一个堆叠在另一个之上的多个第一和第二流体通道(2a、2b)，以供第一和第二流体流过，其中，在沿堆叠方向(S)相邻的两个流体通道(2a、2b)之间分别布置有一个热电元件(3)，所述热电元件(3)具有热耦合到相邻第一流体通道(2a)的冷侧(4)和热耦合到相邻第二流体通道(2b)的热侧(5)，或相反，其中第一流体通道(2a)在纵截面中沿与堆叠方向(S)不同的延伸方向(E)变窄，并且第二流体通道(2b)在纵截面中沿延伸方向(E)变宽。

本发明涉及一种热电换热器，特别是热电发电机。

与各种应用中的自然热传导相反，借助于热电换热器及其热电元件，热能够从一种流体泵送到第二流体。这种热电换热器的基础是热电元件，这些热电元件也以术语“Peltier元件”为本领域技术人员所熟知。

热电元件或Peltier元件通常包括几个正掺杂和负掺杂半导体元件，它们通过几个导体桥电连接。这种热电元件具有冷侧，该冷侧以导热、电绝缘且牢固的方式连接到多个冷侧导体桥。与此类似，热电元件具有热侧，该热侧以导热、电绝缘且牢固的方式连接到多个热侧导体桥。在这种情况下，半导体元件布置在热侧和冷侧之间，使得它们在冷侧和热侧导体桥之间延伸。

特别地由于材料的低重量和高导热性，热电换热器通常由铝合金制造。这些换热器由用于汽车应用的铝合金制造，优选地在约600℃的温度下进行的焊接工艺中制造。通常，在40℃到100℃范围内应用的热电元件的半导体元件大多由Bi-Te制成。因此，根据精确组成，这些半导体元件可能暴露的最高温度为约220℃。在较高温度下，半导体元件失去所需的热电性能。因此，热电换热器不能直接在焊接工艺中制造，而必须通过替代的制造工艺或通过若干工艺步骤来制造。

传统的热电换热器通常具有管状体，引导通过换热器的两种流体能够在该管状体中流体地彼此分开流动。在具有多个Peltier元件的传统热电换热器中，用于冷流体和热流体的流体通道交替地一个堆叠在另一个之上，并且具体地在它们之间集成有热电元件。

通常在制造过程中，在一个制造步骤中将所述管状体以及其他组件(诸如用于将流体分配到各个流体通道的分配器和用于在流过流体通道之后收集流体的收集器)焊接在一起。这通常在焊接炉中进行。

在这种情况下发现不利的是，上述焊接所需的温度会导致对热电换热器中存在的热电元件的一些损坏，使得在极端情况下，这些热电元件可能会失去热电性能。

例如根据DE 10 2007 063 171 A1或DE 10 2010 013 467，已知通用换热器。

本发明的目的是提供一种热电换热器的改进实施例，其中上述问题部分或甚至完全被消除。

该目标是通过独立权利要求的主题来解决的。优选实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明的热电换热器包括多个第一和第二流体通道，所述第一和第二流体通道沿着堆叠方向交替地一个堆叠在另一个之上，以供第一和第二流体流过。第一流体可以优选是液体冷却介质。作为待冷却介质的第二流体可以是液体或气体。在根据本发明的热电换热器中，在堆叠方向上的两个相邻流体通道之间分别布置有一个热电元件。热电元件具有热耦合到相邻第一流体通道的冷侧和热耦合到相邻第二流体通道的热侧，或者相反。根据本发明，第一流体通道在纵截面中沿着不同于堆叠方向的延伸方向变窄。根据本发明，第二流体通道在纵截面中沿着延伸方向变宽。

以这种方式配置的换热器可以特别简单地安装。为此，变宽的第二流体通道可以沿着延伸方向插入第一流体通道之间存在的中间空间中。由于变宽或变窄以轴向止动的方式起作用，具有变窄或变宽几何形状的流体通道的几何形状有利于插入并因此有利于整个换热器的组装。这导致第二流体通道相对于第一流体通道的精确定位。