具有熱電元件的熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有熱電元件的熱交換器。熱發(fā)生組合件在其內(nèi)限定了循環(huán)空間，并具有在一端的上部中的通道和在相對的一端的下部中的通道。熱吸收組合件在其內(nèi)限定了循環(huán)空間，并具有在一端的下部中的通道和在相對的一端的上部中的通道。所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件彼此堆疊。所述熱電元件布置在所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件之間，并具有與所述熱發(fā)生組合件鄰接的熱發(fā)生表面，以及與所述熱吸收組合件鄰接的熱吸收表面。
【專利說明】具有熱電元件的熱交換器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年12月26日提交的韓國專利申請第10-2012-0152950號的權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種具有熱電元件的熱交換器，所述熱交換器能夠使用熱電元件而將熱量從一個流體傳遞到另一個流體。
【背景技術(shù)】
[0004]電動車輛或者混合動力車輛的冷卻系統(tǒng)使用制冷劑循環(huán)，其中通過循環(huán)制冷劑而產(chǎn)生冷空氣。因此，該系統(tǒng)需要若干個組件，例如電動壓縮機(jī)、電容器(capacitor)、蒸發(fā)器和制冷劑管路，以及用于這些組件的空間，這導(dǎo)致了過度的重量和成本。
[0005]當(dāng)根據(jù)車輛的特性而沒有冷卻水或者溫度較低時，加熱裝置需要正溫度系數(shù)(TPC)的加熱器用于加熱。因此，在這種情況下，需要研發(fā)一種不使用受制于氟利昂氣體規(guī)則的制冷劑的系統(tǒng)，其具有降低的重量，由簡單的組件構(gòu)成，并且既能實(shí)現(xiàn)冷卻又能實(shí)現(xiàn)加熱。
[0006]作為一種替代，需要一種使用帕爾貼元件(Peltier element)的用于在冷卻水水流之間傳遞熱量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)執(zhí)行室內(nèi)冷卻/加熱。該系統(tǒng)使用帕爾貼元件同時執(zhí)行冷卻和加熱，并且通過使用熱泵的特性對冷卻水加熱或者冷卻而將冷卻水進(jìn)給至室內(nèi)熱交換器芯。
[0007]例如，相關(guān)的熱交換器可包括多個殼管、集水管(header)和多個板管。所述殼管具有扁平管的形狀，在其中限定了接收第一流體的第一容納空間，殼管并被布置成使得殼管在熱交換器的上下方向中彼此之間被隔開。集水管包括第一集水管節(jié)段和第二集水管節(jié)段，它們在殼管的縱向方向上被布置在殼管的兩端。所述殼管的兩端被聯(lián)接至第一集水管節(jié)段和第二集水管，從而使得彼此連通。所述集水管具有流入口和流出口，第一流體從外面通過該流入口而被供給，并通過該流出口被排出。所述板管分別放置在殼管之間，從而使得板管的上下表面鄰接殼管的上下表面。所述板管在其中限定了接收第二流體的第二容納空間，并具有流入口和流出口，第二流體通過該流入口被引入，并通過該流出口被排出。這種熱交換器通常比較緊湊，占據(jù)空間較小，從而增加了空間的利用。這種熱交換器還被構(gòu)造成使得具有相同的形狀的殼管和板管交替堆疊，從而能夠獲得極佳的熱傳遞效果，即使是較小的尺寸。此外，由于交替堆疊的管的數(shù)量能夠改變，因此熱交換器能夠依據(jù)設(shè)計(jì)需要而被容易的修改。
[0008]然而，這種結(jié)構(gòu)沒有使用熱電元件，因此當(dāng)熱電元件被應(yīng)用至此的時候其必須改變。具體地，當(dāng)熱電元件布置在所述熱交換器中的時候，需要確保熱量被有效地傳遞同時有效地實(shí)現(xiàn)緊湊的尺寸。此外，需要快速移除或者添加相對的組以便增加熱電元件的效率。然而這種熱交換器完全沒有展現(xiàn)這些特性。[0009]公開于本發(fā)明【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明總體【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明牢記上面在相關(guān)技術(shù)中出現(xiàn)的問題，并且本發(fā)明旨在提供一種具有熱電元件的熱交換器，其具有減小的尺寸以便將被包含在具有疊層結(jié)構(gòu)的熱交換器中的熱電元件的效率最大化。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本方明的一個方面，提供了一種熱交換器，所述熱交換器包括在其內(nèi)限定了循環(huán)空間的熱發(fā)生組合件，所述熱發(fā)生組合件具有在熱發(fā)生組合件的一端的上部中的通道和在熱發(fā)生組合件的相對的一端的下部中的通道。還包括在其內(nèi)限定了循環(huán)空間的熱吸收組合件，所述熱吸收組合件具有在熱吸收組合件的一端的下部中的通道和在熱吸收組合件的相對的一端的上部中的通道，所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件彼此相互堆疊。此外，熱電元件布置在所述熱發(fā)生組合件和熱吸收組合件之間。所述熱電元件具有與所述熱發(fā)生組合件鄰接的熱發(fā)生表面以及與所述熱吸收組合件鄰接的熱吸收表面。
[0012]所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件的每個可具有平板形狀的上表面和下表面，所述上表面和下表面的外周圍彼此鄰接并彼此聯(lián)接。所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件可以彼此堆疊從而使得在所述熱發(fā)生組合件的一端和相對的一端的通道與在所述熱吸收組合件的一端和相對的一端的通道彼此沒有重疊。
[0013]所述熱交換器可包括彼此交替并在彼此的頂部堆疊的多個熱發(fā)生組合件和多個熱吸收組合件，以及分別被插入所述熱發(fā)生組合件和熱吸收組合件之間的多個熱電元件。所述熱發(fā)生組合件和熱吸收組合件可交替堆疊，從而使得在所述熱發(fā)生組合件的每個的一端中的通道彼此連接，并且在所述熱吸收組合件的每個的相對的一端中的通道彼此連接。
[0014]所述熱發(fā)生組合件可分別具有在通道的前部和后部上的突出管。在所述熱發(fā)生組合件的每個的一端中的通道上的突出部可彼此連接，在所述熱發(fā)生組合件的每個的相對的一端中的通道上的突出部可彼此連接。突出管之中相對的突出管被連接的每個部分的厚度等于所述熱電元件的每個的厚度，從而使得所述熱電元件在所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件之間緊密接觸。
[0015]所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件可交替堆疊，從而使得在所述熱吸收組合件的每個的一端中的通道彼此連接，并且在所述熱吸收組合件的每個的相對的一端中的通道彼此連接。同樣地，所述熱吸收組合件可分別具有在通道的前部和后部的突出管，在所述熱吸收組合件的每個的一端中的通道上的突出部可彼此連接，在所述熱吸收組合件的每個的相對的一端中的通道上的突出部彼此連接。突出管之中相對的突出管被連接的每個部分的厚度可等于所述熱電元件的每個的厚度，從而使得所述熱電元件在所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件之間緊密接觸。
[0016]所述熱交換器可進(jìn)一步包括熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)位于所述熱發(fā)生組合件或者所述熱吸收組合件的循環(huán)空間內(nèi)。所述熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)可從熱交換器的一端至相對的一端在任意方向延伸。熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)的兩端可與所述熱發(fā)生組合件或者所述熱吸收組合件的內(nèi)表面緊密接觸。
[0017]根據(jù)所述熱交換器的上述結(jié)構(gòu)，其可以具有減小的尺寸以便將包含在具有疊層結(jié)構(gòu)的熱交換器內(nèi)的熱電元件的效率最大化。此外，由于形成所述多個通道，可以不僅在目標(biāo)側(cè)而且還可以與熱電元件的相對側(cè)中執(zhí)行加熱/冷卻。因此可以實(shí)現(xiàn)熱電元件的最大化的效率，所述熱電元件使用例如車輛的廢熱或發(fā)散的熱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]通過與附圖結(jié)合的隨后的具體描述，本發(fā)明的上面的和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中:
[0019]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方案的具有熱電元件的熱交換器的立體圖。
[0020]圖2是在圖1中示出的具有熱電元件的熱交換器的分解立體圖。以及
[0021]圖3是沿著圖1中線A-A獲得的所述熱交換器的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]應(yīng)當(dāng)理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語一般包括機(jī)動車輛，例如包括運(yùn)動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、燃燒、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如衍生于非石油能源的燃料)。
[0023]這里所用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施方案的目的，并不旨在對本發(fā)明進(jìn)行限制。如這里所使用的單數(shù)形式“一個”、“所述”和“該”都旨在還包含復(fù)數(shù)形式，除非文中另有清楚的說明。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)術(shù)語“包含”和/或“包括”用在說明書中時，列舉了存在所敘述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件。如這里所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個所列出的相關(guān)項(xiàng)目的任意和所有組合。
[0024]現(xiàn)在將更具體的參考根據(jù)本發(fā)明的具有熱電元件的熱交換器，其示例性實(shí)施方案在附圖中不出。
[0025]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方案的具有熱電元件的熱交換器的立體圖，圖2是在圖1中示出的具有熱電元件的熱交換器的分解立體圖，以及圖3是沿著圖1中線A-A獲得的所述熱交換器的橫截面圖。
[0026]根據(jù)示例性實(shí)施方案的具有熱電元件的熱交換器包括熱發(fā)生組合件100，熱吸收組合件200和熱電元件500。熱發(fā)生組合件100的每個具有限定在其中的循環(huán)空間150，并具有在熱發(fā)生組合件的一端的上部中和在其相對的一端的下部中的通道120和140。熱吸收組合件200的每個具有在其中限定的循環(huán)空間250，并具有在熱吸收組合件的一端的下部中和在其相對的一端的上部中的通道220和240。熱發(fā)生組合件100和熱吸收組合件200交替堆疊。熱電元件500的每個布置在一個熱發(fā)生組合件100和一個熱吸收組合件200之間，熱電元件500的熱發(fā)生表面520與熱發(fā)生組合件100鄰接，熱電元件的熱吸收表面540與熱吸收組合件200鄰接。
[0027]首先，熱發(fā)生組合件100和熱吸收組合件200的每個通過將上表面110或者210的外周圍與下表面130或者230的外周圍彼此緊靠聯(lián)接而形成。也就是說，每個具有平板形狀的上表面和下表面在外周圍處彼此聯(lián)接，從而形成熱發(fā)生組合件和熱吸收組合件。所述上表面和所述下表面的主要區(qū)域被以預(yù)定距離彼此隔開，從而在其中形成循環(huán)空間。
[0028]此外，熱發(fā)生組合件100具有在一端的上部和在相對的一端的下部的通道120和140，其中所述通道與循環(huán)空間150在所述組合件內(nèi)部連通，從而流體通過通道中的一個進(jìn)入，通過循環(huán)空間流動，然后通過通道中的另一個流出。同樣地，熱吸收組合件200的每個具有在一端的上部和在相對的一端的下部的通道220和240。
[0029]特別地，熱發(fā)生組合件100的通道在相同的位置處形成，從而使得它們沒有重疊熱吸收組合件200的通道。具體地，熱發(fā)生組合件100的通道120形成在一端的上部，并且熱吸收組合件200的通道220形成在該一端的下部，從而使得通道120沒有重疊通道220。用這種方式，被引入熱發(fā)生組合件100并被從熱發(fā)生組合件100排出的流體與被引入熱吸收組合件200并被從熱吸收組合件200排出的流體彼此隔開，從而使得熱發(fā)生功能和熱吸收功能能夠被獨(dú)立的執(zhí)行。
[0030]熱發(fā)生組合件100與熱吸收組合件200堆疊從而使得在一端的通道120和220與在相對的一端的通道140和240彼此沒有重疊。多個熱發(fā)生組合件100與多個熱吸收組合件200彼此交替，熱電元件500分別在單個組合件之間插入。
[0031 ] 熱電兀件500的每個對于大部分來說具有熱發(fā)生表面520和熱吸收表面540,作為代表性實(shí)例可采用帕爾貼元件。當(dāng)將電流施加至此時，所述帕爾貼元件用作熱泵，其中熱吸收表面540從熱發(fā)生表面520吸收熱量和發(fā)散熱量。因此，優(yōu)選熱電元件500的熱吸收表面540與熱吸收組合件200緊密接觸，并且熱電元件500的熱發(fā)生表面520與熱發(fā)生組合件200緊密接觸。
[0032]與此同時，多個熱發(fā)生組合件100被構(gòu)造成在熱發(fā)生組合件100與熱吸收組合件200交替堆疊的狀態(tài)下，使得在熱發(fā)生組合件100的一端的通道120彼此連接，并且在熱發(fā)生組合件100的相對的一端的通道140彼此連接。為此，突出管122和142分別形成在熱發(fā)生組合件100的通道120和140的前部和后部上。在熱發(fā)生組合件100的每個的一端中的通道120上的突出管122彼此連接，在熱發(fā)生組合件100的每個的相對的一端中的通道140上的突出管142彼此連接。因此，在熱發(fā)生組合件100的每個的一端中的通道120彼此連通，從而流體通過通道120被同時供應(yīng)至熱發(fā)生組合件100或者從熱發(fā)生組合件100排出，所述熱發(fā)生組合件100被連續(xù)布置以便與熱吸收組合件200交替。這與在熱發(fā)生組合件100的相對的一端中的通道140的情況相同。
[0033]相對的突出管122或者142彼此連接的部分的厚度被設(shè)定為與熱電元件500的厚度相同，從而使得熱電元件500能夠在熱發(fā)生組合件100與熱吸收組合件200之間緊密接觸。
[0034]在多個熱吸收組合件200與熱發(fā)生組合件100交替堆疊的狀態(tài)下，在熱吸收組合件200的每個的一端中的通道220彼此連接，在熱吸收組合件200的每個的相對的一端中的通道240彼此連接。突出管222和242被連接至熱吸收組合件200的通道220和240的前部和后部，其中在熱吸收組合件200的每個的一端中的通道220的突出管222彼此連接，在熱吸收組合件200的每個的相對的一端中的通道240的突出管242彼此連接。因此，與在熱發(fā)生組合件100中相同，在熱吸收組合件200的每個的一端中的通道220彼此連通，從而流體通過通道220被同時供應(yīng)至熱吸收組合件200或者從熱吸收組合件200排出。這與在熱吸收組合件200的每個的相對的一端中的通道240的情況相同。
[0035]此外，相對的突出管222或者242彼此連接的部分的厚度被設(shè)定為與熱電元件500的厚度相同，從而使得熱電元件500能夠在熱發(fā)生組合件100與熱吸收組合件200之間緊密接觸。
[0036]另外，熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)300布置在熱發(fā)生組合件100和熱吸收組合件200的循環(huán)空間150和250內(nèi)部。每個熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)300從一端朝著相對的一端在任意方向延伸。熱傳導(dǎo)鰭片300的兩端與熱發(fā)生組合件100和熱吸收組合件200的內(nèi)表面緊密接觸。
[0037]由于上述構(gòu)造，流體通過在熱發(fā)生組合件100的每個的一端中的各個通道120被同時引入到單個的熱發(fā)生組合件100中，并且熱發(fā)生組合件100分別與熱電元件500的熱發(fā)生表面520處于面接觸。因此，所述流體被熱發(fā)生組合件100的上下表面和位于熱發(fā)生組合件100內(nèi)部的熱傳導(dǎo)鰭片300加熱，所述熱傳導(dǎo)鰭片300與所述上下表面接觸。然后，被加熱的流體通過在熱發(fā)生組合件100的相對的一端的通道140而被同時排出。同樣地，對于熱吸收組合件200，流體通過在熱吸收組合件200的每個的一端中的通道220被供應(yīng)，采用以上面的相似方式被冷卻下來，然后通過在熱吸收組合件200的每個的相對的一端中的通道240被排出。
[0038]為此，熱電元件500被分別插入熱發(fā)生組合件100與熱吸收組合件200之間，并且布置成使得熱電兀件500的熱發(fā)生表面520和熱吸收表面540可交換他們的位置。此外，由于這種構(gòu)造，當(dāng)將要進(jìn)行冷卻時，冷的流體能夠與在相對的位置中的熱發(fā)生表面形成接觸，從而增加了冷卻效果。當(dāng)然將要進(jìn)行加熱時，熱的流體能夠與在相對的位置中的熱吸收表面形成接觸，從而增加了加熱效果。
[0039]由于根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的具有熱電元件的熱交換器的上述結(jié)構(gòu)，可以減少熱交換器的尺寸，以便在熱電元件被包含在具有疊層結(jié)構(gòu)的熱交換器中的時候使得熱電元件的效率最大化。此外，由于形成多個通道，可以不僅在目標(biāo)側(cè)而且在與熱電元件相對側(cè)執(zhí)行加熱或者冷卻。因此可以實(shí)現(xiàn)熱電元件的最大化的效率，所述熱電元件使用例如車輛的廢熱或發(fā)散的熱。
[0040]盡管本發(fā)明的示例性實(shí)施方案被描述是出于說明的目的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的各種修改、增加和替換都是可能的，本發(fā)明的范圍和精神由所附權(quán)利要求書所公開。
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器，其包括: 熱發(fā)生組合件，在所述熱發(fā)生組合件內(nèi)限定了循環(huán)空間，所述熱發(fā)生組合件具有在所述熱發(fā)生組合件的一端的上部中的通道和在所述熱發(fā)生組合件的相對的一端的下部中的通道； 熱吸收組合件，在所述熱吸收組合件內(nèi)限定了循環(huán)空間，所述熱吸收組合件具有在所述熱吸收組合件的一端的下部中的通道和在所述熱吸收組合件的相對的一端的上部中的通道，其中所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件彼此堆疊；以及 熱電元件，所述熱電元件布置在所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件之間，所述熱電元件具有與所述熱發(fā)生組合件鄰接的熱發(fā)生表面以及與所述熱吸收組合件鄰接的熱吸收表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件的每個包括平板形狀的上表面和下表面，所述上表面和下表面的外周圍彼此鄰接并被聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件在彼此的頂部上堆疊，以使得在所述熱發(fā)生組合件的一端和相對的一端的通道與在所述熱吸收組合件的一端和相對的一端的通道彼此沒有重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其包括彼此交替并交替堆疊的多個熱發(fā)生組合件和多個熱吸收組合件，以及分別被插入所述熱發(fā)生組合件與所述熱吸收組合件之間的多個熱電元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述 的熱交換器，其中所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件交替堆疊，以使得在所述熱發(fā)生組合件的每個的一端中的通道彼此連接，并且在所述熱發(fā)生組合件的每個的相對的一端中的通道彼此連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中所述熱發(fā)生組合件分別具有在通道的前部和后部的突出管，在所述熱發(fā)生組合件的每個的一端中的通道上的突出部彼此連接，并且在所述熱發(fā)生組合件的每個的相對的一端中的通道上的突出部彼此連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器，其中，突出管之中相對的突出管被連接的每個部分的厚度等于所述熱電元件的每個的厚度，從而使得所述熱電元件在所述熱發(fā)生組合件與所述熱吸收組合件之間緊密接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中所述熱發(fā)生組合件和所述熱吸收組合件交替堆疊，以使得在所述熱吸收組合件的每個的一端中的通道彼此連接，并且在所述熱吸收組合件的每個的相對的一端中的通道彼此連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中所述熱吸收組合件分別具有在通道的前部和后部的突出管，在所述熱吸收組合件的每個的一端中的通道上的突出部彼此連接，在所述熱吸收組合件的每個的相對的一端中的通道上的突出部彼此連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器，其中，突出管之中的相對的突出管被連接的每個部分的厚度等于所述熱電元件的每個的厚度，從而使得所述熱電元件在所述熱發(fā)生組合件與所述熱吸收組合件之間緊密接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其進(jìn)一步包括熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)位于所述熱發(fā)生組合件或者所述熱吸收組合件的循環(huán)空間內(nèi)，所述熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)從熱交換器的一端朝著相對的一端延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中所述熱傳導(dǎo)鰭片結(jié)構(gòu)的兩端與所述熱發(fā)生組合件或者所述熱吸收 組合件的內(nèi)表面緊密接觸。
【文檔編號】B60N2/56GK103900284SQ201310152674
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月26日
【發(fā)明者】吳萬周, 金才熊, 樸宰佑, 金在勛 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 甲乙汽車技術(shù)株式會社