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CN109891611A - 传热设备 - Google Patents

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CN109891611A
CN109891611A CN201780064933.9A CN201780064933A CN109891611A CN 109891611 A CN109891611 A CN 109891611A CN 201780064933 A CN201780064933 A CN 201780064933A CN 109891611 A CN109891611 A CN 109891611A
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托比亚斯·维勒
弗兰克·林德克内西特
托马斯·布莱克
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Abstract

提供一种传热设备，其包括流体密封的第一壳体(12)和至少一个流体密封的第二壳体(20)，其中，所述至少一个第二壳体(20)设置在第一壳体(12)中，在所述至少一个第二壳体(20)中设置有流体密封的第三壳体(36)，在第一壳体(12)和所述至少一个第二壳体(20)之间引导第一介质流(54)，在第三壳体(36)中引导第二介质流(48)，所述传热设备包括带有热传导介质(74)的热量存储装置(38)，所述热量存储装置(34)设置在所述至少一个第二壳体(20)和所述第三壳体(36)之间，并且所述热量存储装置(34)与所述至少一个第二壳体(20)和所述第三壳体(36)热接触。

Description

传热设备
技术领域
本发明涉及一种传热设备，其包括流体密封的第一壳体和至少一个流体密封的第二壳体，其中，所述至少一个第二壳体设置在第一壳体中，在所述至少一个第二壳体中设置有流体密封的第三壳体，在第一壳体和所述至少一个第二壳体之间引导第一介质流，并且其中，在第三壳体中引导第二介质流。
背景技术
从专利文献DE102010042603A1中已知一种热电的发电设备。该发电设备包括流体密封的第一壳体、至少一个流体密封的第二壳体，所述至少一个第二壳体设置在第一壳体中，其中，在所述第一壳体和所述至少一个第二壳体之间引导第一介质流，所述热电的发电设备还包括流体密封的第三壳体，其设置在所述至少一个第二壳体中，其中，在所述第三壳体中引导第二介质流，所述热电的发电设备还包括至少一个热电模块，所述热电模块设置在所述至少一个第二壳体和所述第三壳体之间。所述至少一个热电模块以一个侧面与第二壳体热接触并且以第二侧面与第三壳体热接触。
从专利文献DE102013112911A1中已知一种热电的发电设备，该发电设备包括壳体和至少一个以第一冷却器、第二冷却器、第一热电层、第二热电层和换热器为组件的组合，其中，在所述至少一个组合中所述换热器设置在第一热电层和第二热电层之间，所述第一冷却器设置在第一热电层上并且所述第二冷却器设置在第二热电层上，并且其中，所述至少一个组合定位于壳体中。在所述热电的发电设备中规定，所述壳体的第一侧壁的第一内侧与所述至少一个组合的第一冷却器直接地平面机械接触或者所述第一侧壁形成所述第一冷却器的器壁，壳体的第二器壁的与所述第一内侧相对的第二内侧与所述至少一个组合的或至少一个另外的组合的第二冷却器直接地平面机械接触或者形成所述第二冷却器的器壁，并且所述壳体通过形锁合连接至少在所述热电的发电设备的一个工作点上或工作点范围内提供压力，所述压力使所述至少一个组合的组件相互固定并且装在壳体中。
从专利文献DE102013105294A1中已知一种具有至少一个传热元件的换热器。所述至少一个传热元件由金属材料制成并且可以通过所述至少一个传热元件传递热量。在所述至少一个传热元件上材料锁合地设置有电绝缘层，热流能穿过所述电绝缘层传导。
从专利文献DE102013100396A1中已知一种热电设备，该热电设备包括具有冷侧和热侧的热电的模块装置和潜热储存装置，所述潜热储存装置设置在所述热电的模块装置的热侧上，其中，所述潜热储存装置具有至少一个带有相变介质容纳室的壳体，所述至少一个壳体具有第一器壁和对置的第二器壁，所述第一器壁与热电的模块装置的热侧接触并且在所述第一器壁和第二器壁之间设置有具有至少一个支撑元件的支撑结构，所述支撑结构支撑在第一器壁和第二器壁上。
从专利文献DE102011114102A1中已知一种热电设备，该热电设备适用于或构造用于布置在排气系统中用来暂时地容纳和排出用于推进机车的内燃机的热的流动的废气流。
发明内容
本发明基于如下任务，即提供一种传热设备，所述传热设备以结构上简单的方式构建并且在该传热设备运行时改进组件之间的传热。
根据本发明，以上任务在开头提到的传热设备中通过如下方式得以解决，即所述传热设备包括具有热传导介质的热量存储装置，所述热量存储装置设置在至少一个第二壳体和所述第三壳体之间，并且所述热量存储装置与所述至少一个第二壳体和所述第三壳体热接触。
第二介质流例如为热介质流，比如内燃机的废气流。第一介质流是以例如冷水作为冷却介质的冷介质流。
第一介质流和第二介质流能够以简单方式彼此无接触地引导，其中，将用于避免接触的结构成本最小化。
此外，能够以简单的方式通过以第一介质流冲刷来实现所述至少一个第二壳体的冷却。
通过热量存储装置可以至少部分地补偿热介质流的散热的波动。由此，减小了在其他组件上的、例如在热电模块上的散热的波动。热量存储装置可以在高散热期间通过热介质流储存热量并且在低散热期间通过所述热介质流再次放出所储存的热量。由此，减小了热流、例如在热电模块处的热流的波动。由此，提高了热电模块的效率。
热传导介质是相变介质或者特别是包括相变介质。通过所述相变介质可以以简单的方式储存热量并且可以再次放出所储存的热量。由此，能够以技术上简单的方式实现热量存储装置。
有利的是，在第一壳体中构造多个流体密封地分隔的平行通道。由此，能够传递大量热量。
有利的是，所述通道构造在第一壳体的内部空间的第一子区域中，所述子区域位于所述第一壳体和所述至少一个第二壳体之间。由此，能够实现在所述第一壳体和至少一个第二壳体之间的改善的热传递。由此，改善了在第一介质流和传热设备之间的热传递。
特别地，所述通道构造在第一壳体的内部空间的第二子区域中，所述第二子区域位于多个第二壳体之间。由此，实现在所述多个第二壳体之间的改善的热传递。由此，能够进一步改善在第一介质流和传热设备之间的热传递。
特别地，在第三壳体的内部空间中构造多个流体密封地分隔的通道。由此，大量热量能够从第二介质流传递到第三壳体上。
有利的是，第一壳体配设有用于第一介质流的至少一个进入接口和至少一个排出接口。由此，第一介质流能够穿过第一壳体引导并且例如能够在第一壳体中以第一介质流冲刷所述至少一个第二壳体。
特别地，第三壳体配设有用于第二介质流的至少一个进入接口和至少一个排出接口。由此，第二介质流能够穿流第三壳体。
例如，第一介质流的接口和第二介质流的接口设置在第一壳体的横向于彼此的侧面上。由此，能够使划分装置的耗费最小化。此外，能够以简单的方式分隔所述第一介质流和第二介质流，使得所述第一介质流和第二介质流不相互接触。
此外有利的是，第一介质流的流动方向横向于第二介质流的流动方向取向。由此，所述第一介质流和第二介质流能够以简单的方式穿流传热设备。于是，所述第一介质流和第二介质流可以朝向传热设备的不同方向流入或流出。
特别地，第一介质流的流动方向平行于第二介质流的流动方向取向。由此，第一介质流和第二介质流可以以简单的方式穿流传热设备。于是，所述第一介质流和第二介质流可以从朝向传热设备的相同方向流入或流出。
特别地，第一介质流和第二介质流中的其中一种介质流为冷介质流且另外一种介质流为热介质流。由此，能够实现在所述至少一个第二壳体和所述第三壳体之间的热流，所述热流例如可以被热电的模块装置利用。
有利的是，第三壳体面向所述至少一个第二壳体具有至少一个平坦的器壁区域。热电模块和/或热存储元件可以以平坦的一侧贴靠在所述平坦的器壁区域上。由此，能够获得均匀的全面的压力。由此，特别是能够使热机械的应力最小化并且改善组件之间的热传导。
出于相同原因有利的是，所述至少一个第二壳体面向第三壳体具有至少一个平坦的器壁区域。于是，热电模块和/或热存储元件可以以平坦的一侧贴靠在所述平坦的器壁区域上。
特别地，热量存储装置的至少一个热存储元件贴靠到一个或多个所述平坦的器壁区域上。由此，能够以简单的方式建立在所述至少一个热存储元件与所述平坦的器壁区域之间的热机械的接触。由此，能够以简单的方式在第三壳体和所述至少一个第二壳体之间以全面的压力夹紧所述至少一个热存储元件。这再次减小热机械的应力并且改善热传导性。
特别地，热量存储装置的至少一个热存储元件以第一侧面与所述至少一个第二壳体热接触并且以第二侧面与所述第三壳体热接触。由此，可以以简单的方式建立在所述热存储元件和第一介质流以及第二介质流之间的热接触。由此，可以以简单的方式向热量存储装置供给热量并且以简单的方式从热量存储装置中导出热量。
那么有利的是，在第三壳体对置的两侧分别定位有至少一个热存储元件，并且特别地，所述第三壳体定位在对置的热存储元件之间，并且特别地，所述对置的热存储元件形成用于将所述第三壳体定位在所述至少一个第二壳体中的间隔保持件。由此，能够以简单的方式构造传热设备。
特别地，所述至少一个热存储元件包括壳体，其中，在所述壳体的内部空间中设置有热传导介质。由此，能够简单并且紧凑地实现所述热存储元件或热量存储装置。
有利的是，热量存储装置的热传导介质定位于在所述至少一个第二壳体和所述第三壳体之间形成的内部空间中。由此，能够以简单的方式建立在所述至少一个第二壳体和所述第三壳体之间的热接触。由此，紧凑地构造传热设备。
有利的是，热传导介质完全占据所述内部空间。于是，例如可以由热传导介质将第三壳体保持在第二壳体内部。由此，还能够进一步改善在热传导介质和所述第二壳体以及第三壳体之间的热接触。
在一种有利的实施方式中，传热设备具有热电的模块装置，所述热电的模块装置与所述传热设备和所述至少一个第二壳体热接触。通过所述热电的模块装置，能够利用第一介质流和第二介质流的温度差所引起的热流，以便基于热电效应而直接产生电能。
特别地，所述热电的模块装置包括至少一个热电模块，其中，所述至少一个热电模块以第一侧面与所述至少一个第二壳体热接触并且以第二侧面与所述热量存储装置热接触。由此，所述热电的模块装置能够以简单的方式集成到传热设备中。于是，所述热电模块通过热量存储装置与所述第二介质流间接地热接触。以这样的方式可以通过所述热量存储装置至少尽可能地补偿在通过第二介质流释放温度时的时间上的波动。在这种情况下，由此减小温度波动和所述热电的模块装置上的热流的波动。由此，提高了所述热电的模块装置的效率。
有利的是，在所述至少一个第二壳体的对置的两侧分别定位有所述热电的模块装置的热电模块。于是，热量存储装置和第三壳体在第二壳体中定位在对置的热电模块之间并且特别是在对置的热电模块之间夹紧。于是，所述对置的热电模块形成用于将热量存储装置和第三壳体定位在第二壳体中的间隔保持件。
出于相同的原因有利的是，第三壳体定位在由热电模块和热量存储装置的热存储元件组成的、对置的组合之间，并且特别地，所述对置的组合形成将第三壳体定位在所述至少一个第二壳体中的间隔保持件。于是，第三壳体在第二壳体中定位在对置的热电模块和热存储元件之间，并且特别地是在所述热电模块和热存储元件之间夹紧。于是，所述对置的热电模块和热存储元件形成用于将第三壳体定位在第二壳体中的间隔保持件。
特别地，在所述至少一个第二壳体和所述第三壳体之间设置有第四壳体，所述第四壳体与所述热电的模块装置的热量存储装置热接触，其中，第三壳体设置在所述第四壳体内部，热量存储装置设置在第三壳体和第四壳体之间，并且其中，热电的模块装置设置在所述第四壳体和所述至少一个第二壳体之间。通过热量存储装置在第三壳体和第四壳体之间的布置方式，可以进一步改善在第二介质流和热量存储装置之间的热传递。于是，热量存储装置的热传导介质例如可以这样设置，使得所述热传导介质完全包围第三壳体。由此，能够简单并且紧凑地构造传热设备并且能够改善组件之间的热传导。
有利的是，热量存储装置的热传导介质定位于在第三壳体和第四壳体之间形成的内部空间中。由此，热量存储装置的热传导介质能够以简单的方式集成到传热设备中。因此，可以简单并紧凑地构造传热设备。
有利的是，所述热传导介质完全占据第三壳体和第四壳体之间的内部空间。于是，第三壳体例如可以通过由热传导介质保持在第四壳体内部。由此，还改善了第二介质流和热量存储装置之间的热传递。
特别地，第四壳体在所述至少一个第二壳体中定位在热电的模块装置的对置的热电模块之间，并且所述对置的热电模块特别是形成用于将第四壳体定位在所述第二壳体中的间隔保持件。由此，所述热电模块作为一种第四壳体的间隔保持件起作用并且所述第四壳体能够在热电模块之间夹紧。由此，也可以获得对所述热电模块的全面的压力。因此，能够进一步改善组件间的热接触。
有利的是，第四壳体面向所述至少一个第二壳体具有至少一个平坦的器壁区域。热电模块可以以平坦的一侧贴靠在所述平坦的器壁区域上。由此，能够实现均匀的全面的压力。由此，特别是能够使热机械的应力最小化。因此，进一步改善了组件间的热接触。
出于相同的原因有利的是，所述至少一个第二壳体面向第四壳体具有至少一个平坦的器壁区域。于是，热电模块可以以平坦的一侧贴靠在所述平坦的器壁区域上。
特别地，热电的模块装置贴靠在所述至少一个第二壳体的一个或多个平坦的器壁区域上和/或贴靠在第四壳体的一个或多个平坦的器壁区域上。由此，热电模块能够以简单的方式在所述第二壳体和第四壳体之间夹紧。于是，热电模块能够以全面的压力夹紧，这再次减小热机械的应力。此外，所述第四壳体因此也能够在第二壳体中的对置的热电模块之间夹紧。
有利的是，第四壳体面向第三壳体具有至少一个平坦的器壁区域。由此，能够以简单的方式将一些组件、例如热电模块或热存储元件设置在第四壳体和第三壳体之间。于是，第三壳体例如可以由热电模块和/或热存储元件保持在第四壳体内部。
有利的是，所述热传导介质的熔化温度相当于工作温度并且特别是相当于热电的模块装置的最大工作温度。由此，例如对于第二介质流过热的情况来说，可以避免热电的模块装置的热电模块过热。因此，可以进一步提高热电的模块装置的效率。
附图说明
利用接下来的优选实施方式的说明结合附图进一步阐述本发明。
其中：
图1示出传热设备的第一实施例的示意性的剖面图；
图2示出具有热电模块的传热设备的第二实施例的示意性的剖面图；
图3示出热电模块的实施例的示意性的剖面图；
图4示出传热设备的第三实施例的示意性的剖面图；
图5示出具有热电模块的传热设备的第四实施例的示意性的剖面图；
图6示出传热设备的第五实施例的示意性的剖面图；
图7示出传热设备的第六实施例的示意性的剖面图；
图8示出具有热电模块的传热设备的第七实施例的示意性的剖面图；和
图9示出具有热电模块的传热设备的第八实施例的示意性的剖面图。
具体实施方式
热电的传热设备的一个实施例在图1中以剖视图示意性地示出并且以10标记，传热设备的该实施例包括第一壳体12。
第一壳体12是外部的壳体。所述第一壳体借助管材和例如箱型管材制成。在一种实施方式中，所述第一壳体具有器壁14，所述壁具有相互平行的对置的侧壁16a、16b并且具有相互平行的对置的侧壁18a、18b。所述侧壁18a、18b横向于并且特别是垂直于侧壁16a、16b。侧壁18a与侧壁16a和16b连接。侧壁18b与侧壁16a和16b连接。器壁14与其侧壁16a、16b、18a、18b形成第一壳体12的环绕的壳体部分。第一壳体12在其端面通过对置的端壁封闭。
在第一壳体12中设置有多个第二壳体20，所述第二壳体特别是构造为胶囊式管材。在示出的实施例中，在第一壳体12中设置两个第二壳体20(壳体20a、壳体20b)。原则上也可能的是，在第一壳体12中设置多于两个第二壳体20或者在第一壳体12中仅设置唯一的第二壳体20。
第一壳体12流体密封地封闭(除了下文中还要进一步提及的接口之外)。第二壳体20均包括器壁22。所述器壁22环绕地封闭。所述器壁22以轴线24平行于第一壳体12的纵向26取向。在此，所述纵向26特别是平行于器壁14的侧壁16a、16b、18a、18b并且横向于且特别是垂直于所述第一壳体12的端壁。
每个第二壳体20的器壁22与器壁14间隔开。此外，不同的第二壳体20a、20b的器壁22相互间隔开。
在第一壳体12中形成内部空间28。所述内部空间28具有多个第一子区域30，所述第一子区域位于相应的第二壳体20a、20b和器壁14之间。在相邻的第二壳体20a、20b之间，所述内部空间28具有一个或多个第二子区域32。
每个第二壳体20流体密封地封闭。在每个第二壳体20中设置有第三壳体36和热量存储装置38的组合34。
第三壳体36流体密封地构造所述第三壳体36(除了下文中还要进一步提及的接口之外)。第三壳体36具有环绕的器壁40，所述器壁具有轴线，其中，所述轴线至少近似地与轴线24共轴。
第三壳体36具有内部空间42，该内部空间划分成多个间隔开的通道44，其中，所有的或一部分通道44相互平行地排齐并且特别是沿纵向26取向。相邻的通道44a、44b通过共同的流体密封的器壁46相互隔开。
每个第三壳体36具有一个或多个进入接口和一个或多个排出接口，这些接口在第一壳体12的端壁上构造。通过进入接口可以将介质流进入到相应的第三壳体36中，所述介质流接下来被称为第二介质流48。所述第二介质流48可以通过排出接口导出。
所述第二介质流48沿流动方向50穿流第三壳体36。所述流动方向50至少近似地与纵向26平行。
在第三壳体36的器壁40和第二壳体20的器壁22之间形成内部空间52。所述内部空间52相对于内部空间28和内部空间42完全流体密封地封装。
在内部空间28中流动另一种介质流，所述介质流接下来被称为第一介质流54。第二介质流48在内部空间42中流动。无论第一介质流54还是第二介质流48都不能够到达内部空间52。
此外，第二壳体20这样封闭，使得第一介质流54不能够到达第三壳体36的内部空间42。此外，第三壳体36相对于第二壳体20这样封闭，使得第二介质流48不能够到达内部空间28中。
第三壳体36的器壁40具有第一器壁区域56a和与第一器壁区域56a相对的第二器壁区域56b。所述器壁区域56a和56b相互平行地排齐。在所述第一和第二器壁区域之间形成多个通道44，这些通道具有相同的高度(高度方向为所述第一器壁区域56a和第二器壁区域56b之间的距离方向)。所述第一器壁区域56a和第二器壁区域56b优选至少近似平行于第一壳体12的侧壁16a、16b。
所述第一器壁区域56a和第二器壁区域56b面对第二壳体20平坦地构造。
第二壳体20的器壁22具有第一器壁区域58a和与第一器壁区域58a对置的第二器壁区域58b。所述第一器壁区域58a与前述第一器壁区域56a相邻并且所述第二器壁区域58b与前述第二器壁区域56b相邻。
所述第一器壁区域58a和第二器壁区域58b至少近似相互平行地排齐。所述器壁区域优选平行于侧壁16a、16b并且平行于器壁区域56a和56b。第一器壁区域56a和第一器壁区域58a之间的间距以及第二器壁区域56b和第二器壁区域58b之间的间距至少近似恒定。
第一器壁区域58a和第二器壁区域58b面对第三壳体36平坦地构造。
所述热量存储装置38包括多个热存储元件60。在第三壳体36的第一器壁区域56a和第二壳体20的第一器壁区域58a之间以及在第三壳体36的第二器壁区域56b和第二壳体20的第二器壁区域58b之间分别定位有一热存储元件60。
热存储元件60a、60b在第三壳体36和第二壳体20之间对置，其中，第三壳体36处于这样的一对热存储元件60a、60b之间。这样的热存储元件60a、60b起到针对将第三壳体36定位在第二壳体20中的间隔保持件的作用。
热存储元件60设置在内部空间52中。这些热存储元件60分别以第一侧面62与第二壳体20热接触并且以第二侧面64与第三壳体36热接触。各个热存储元件60以第一侧面62贴靠在第二壳体20的器壁22上并且以第二侧面64贴在第三壳体36的器壁40上。以这种方式在热存储元件60、第二壳体20和第三壳体36之间建立热接触。
就此而言，在第一壳体12、第二壳体20和第三壳体36的制造和实施方面以及关于建立在各个组件之间的热接触的其他细节参考相同申请人的德国专利DE202010018101U1(申请日：2010年10月19日)。对此明确地且内容完整地援引加入。
在第一壳体12上设置有第一介质流54的进入接口66和排出接口68。第一介质可以相应地通过所述进入接口66进入并且通过排出接口68导出。
进入接口66设置在侧壁18a上并且排出接口68设置在侧壁18b上。所述进入接口66和排出接口68横向于第三壳体36的进入接口和排出接口。在此，第一介质流54可以沿横向于第二介质流48的流动方向的流动方向引导。
第二壳体20与器壁14间隔开地定位在第一壳体12中。由此，第一介质流54通过进入接口66进入并且通过排出接口68导出，且可以冲刷第二壳体22。
热存储元件60包括壳体70。在所述壳体70中形成内部空间72。
在内部空间72中设置有热传导介质74。所述热传导介质74与壳体70热接触。壳体70通过第一侧面62和第二侧面64与第二壳体20和第三壳体36热接触。
热传导介质74特别是具有金属的热传导能力。热传导介质74特别是由相变介质制成。通过所述相变介质使通过传热设备10传输的热流在时间上均匀。
传热设备的第二实施例在图2中示出并且在此以附图标记76标明，在该实施例中，传热设备包括热电的模块装置78。此外，所述结构在其他方面基本上与在所述传热设备10中一样。对于相同的元件使用相同的附图标记。对于这样的元件继续适用上述实施例的描述。
热电的模块装置78包括多个热电模块80。第三壳体36和热量存储装置38的组合34定位在热电的模块装置78的热电模块80之间。
在第二壳体20的第一器壁区域58a和热存储元件60的第一侧面62之间分别定位有热电模块80。在第二壳体20的第二器壁区域58b和热存储元件60的第一侧面62之间同样分别定位有热电模块80。在此，可以沿纵向26在所述热量存储装置38上设置多个热电模块80。
所述热电模块80a、80b相互对置地位于第三壳体36和第二壳体20之间，其中，组合34位于这样的一对热电模块80a、80b之间。
所述热电模块80设置在内部空间52中。所述热电模块分别以第一侧面82与第二壳体20热接触并且以第二侧面84与热量存储装置38热接触。特别是，每个热电模块80以第一侧面82贴靠在第二壳体20的器壁22上并且以第二侧面84贴靠在热存储元件60的第一侧面62上。以这样的方式通过所述热电的模块装置78建立在热量存储装置38和第二壳体20之间的热接触。
在图3中示出的热电模块80在一个实施例中包括第一壳体元件86和与所述第一壳体元件86对置的第二壳体元件88。在所述第一壳体元件86上构造第一侧面82并且在所述第二壳体元件88上构造第二侧面84。所述第一壳体元件86和第二壳体元件88特别是由具有金属的热传导能力的材料制成。
特别地，第一侧面82和第二侧面84平坦地构造。这能实现所述第一侧面82和第二侧面84优选地贴靠到第二壳体20的第一器壁区域58a或第二器壁区域58b上并且优选地贴靠到热存储元件60的第一侧面62上。
第一壳体元件86和第二壳体元件88由电绝缘材料制成。特别地，一电绝缘体面对在所述第一壳体元件86和第二壳体元件88之间的内部空间90设置。
在所述内部空间90中，例如交替地定位有n型导体92和p型导体94，其中，相邻的n型导体92和p型导体94通过(例如由金属材料制成的)导电桥96相互连接。
如果例如第一侧面82为冷面并且第二侧面84为热面，则在第一壳体元件86和第二壳体元件88之间的热电模块80上产生热流98。通过所述热电效应可以由此生成可用的电流。
通过热电模块80例如能够利用内燃机的废气余热，在这种情况下，废气为第二介质流48。所述余热能够以这种方式直接转变为可用的电能。
传热设备76的工作原理如下：
在一个实施例中，所述第二介质流48为热介质流并且第一介质流54为冷介质流。例如，所述第二介质流48为内燃机的废气流。
所述第二介质流48通过第三壳体36引导。热量存储装置38与第三壳体36直接热接触。所述热量存储装置38同样与热电的模块装置78直接热接触。由此，所述热电模块80的第二侧面84被加热。
在第一壳体12中引导第一介质流54，所述第一介质流为冷介质流。在此，所述冷介质流的流动方向横向于并且特别是垂直于第二介质流48的流动方向50。
在第一壳体12中由第一介质流54冲刷第二壳体20。热电模块80的第一侧面82与所述第二壳体20热接触。由此，所述第一侧面82被冷却。所述第一侧面82为冷面。由此，可以在每个热电模块80的第二侧面84和第一侧面82之间形成热流98。由此，热能能够直接转换为可用的电能。
第二介质流48例如是内燃机的废气流。在这种情况下，所述第二介质流会经受时间上的温度波动。由此，在热电模块80处的热流98与时间相关联地升高或减小。
然而，如果所述热流98位于特定的数值范围内，则所述热电模块80的优化的效率仅根据结构类型来实现。在热流98过高或过低时，所述热电模块80和热电的模块装置78的效率减小。
通过热量存储装置38减小在热电模块80处的热流98的波动。所述热量存储装置38为此包括热传导介质74，所述热传导介质特别是相变介质。所述相变介质可以在通过第二介质流48的散热高的时间内储存热量并且储存的热量在通过第二介质流48的散热低的时间内再次排放。由此，对于第二介质流48的温度在时间上波动的情况来说，热电的模块装置78的效率显著升高。
此外，在例如通过过热的第二介质流48导致热流98过高的情况下，可能超过热电模块80的最大使用温度。由此，热电模块80会过热。通过所述热量存储装置38的缓冲作用，至少可以在一定的时间段内避免这样的温度过度。
在一种实施方式中，在内部空间42中存在相对于内部空间28和52的低压。由此，将热量存储装置38和热电的模块装置78的组件压在第二壳体20和第三壳体36上。由此，在所述组件间产生平面的机械的接触。由此，确保了组件间非常好的热接触。
通过所述传热设备76的所述结构，能够以低复杂度实现热电的模块装置。不需要设置如弓形架或类似物那样的固定元件。
传热设备的第三实施例在图4中示出并且标记为100。在该实施例中规定，第一介质流54的流动方向至少近似地平行于第二介质流48的流动方向50。
传热设备100包括第一壳体102，该第一壳体基本上与传热设备10的第一壳体12相同地构造。然而，在第一壳体102中，第一介质流54的进入接口和排出接口与第二介质流48的进入接口和排出接口类似地设置在所述第一壳体102的端面上。由此，所述第一介质流54可以平行于所述第二介质流48的流动方向50进入和排出。
在第一壳体102的内部空间28中，在第一子区域30和第二子区域32中构造通道104。所有的或一部分通道104相互平行地排齐并且特别是沿着纵向26取向。特别地，相邻的通道104a、104b通过共同的流体密封的器壁106相互分隔。
所述通道104的器壁106特别是平行于第三壳体36的通道44的器壁46。
第一介质流54穿流所述通道104。通过所述通道104改善了在所述传热设备100和第一介质流54之间的热传递。
通道104特别是构造在第一壳体102的器壁14和第二壳体20的器壁22之间。特别地，所述通道104也构造在不同的第二壳体20a、20b的器壁22之间。由此，改善了在第一壳体102和第二壳体20之间的热传递。此外，由此进一步改善了在不同的第二壳体20a、20b之间的热传递。以这样的方式也进一步改善了在第二壳体20和第一介质流54之间的热传递。
传热设备100在其他方面具有与传热设备10相同的工作原理。
传热设备的第四实施例在图5中示出并且标记为108，该实施例与传热设备100基本上相同地构建。然而，传热设备108额外包括之前描述的热电的模块装置78。
在所述传热设备108中，第一介质流54的流动方向至少近似地平行于第二介质流48的流动方向50。
所述传热设备108在其他方面如上文借助传热设备76所描述的那样起作用。
传热设备的第五实施例在图6中示出并且标记为110。所述传热设备110与传热设备10基本上相同地构建。
所述传热设备110包括热量存储装置112，所述热量存储装置设置在第二壳体20和第三壳体36之间的内部空间52中。
所述热量存储装置112具有热传导介质114，所述热传导介质114特别是完全占据内部空间52。所述热传导介质114基本上具有与热量存储装置38的热传导介质74的相同的性质。所述热传导介质114特别是相变介质。
所述热传导介质114与第二壳体20的器壁22和第三壳体36的器壁40热接触。由此，改善了在热量存储装置112、第二壳体20和第三壳体36之间的热接触。
通过热传导介质114完全占据内部空间52，可以以简单的方式制造在热传导介质114、第二壳体20和第三壳体36之间的经改善的热接触。
在传热设备110中，第一介质流54的流动方向横向于并且特别是垂直于第二介质流48的流动方向50。
传热设备的第六实施例在图7中示出并且标记为116。
所述传热设备116与前述实施例中的传热设备110基本上相同地构建。然而，在所述传热设备116中，第一介质流54的流动方向至少近似地平行于第二介质流48的流动方向50。所述传热设备116与传热设备100类似地具有通道104。
传热设备的第七实施例在图8中示出并且标记为118。
在所述传热设备118中，在第二壳体20和第三壳体36之间设置有第四壳体120。第三壳体36定位在所述第四壳体120内部。所述第四壳体120流体密封地封闭。所述第四壳体120具有环绕的封闭的器壁122，所述器壁具有轴线，所述轴线至少近似地与第二壳体20的轴线24共轴。
在第二壳体20的器壁22和第四壳体120的器壁122之间形成内部空间124。在第四壳体120的器壁122和第三壳体36的器壁40之间形成内部空间126。所述内部空间126相对于内部空间124和第三壳体36的内部空间42完全流体密封地封装。此外，所述内部空间124相对于第一壳体12的内部空间28完全流体密封地封装。
第四壳体120的器壁122具有第一器壁区域128a和第二器壁区域128b。所述第一器壁区域128a与第二壳体20的第一器壁区域58a和第三壳体36的第一器壁区域56a相邻。所述第二器壁区域128b与第二壳体20的第二器壁区域58b和第三壳体36的第二器壁区域56b相邻。所述第一器壁区域128a和第二器壁区域128b至少近似平行地相互排齐。所述第一和第二器壁区域优选平行于第一壳体12的侧壁16a、16b并且平行于器壁区域56a、56b、58a和58b。
在一种实施方式中，所述第一器壁区域128a和第二器壁区域128b面向第二壳体20和/或面向第三壳体36至少近似平坦地构造。
热电的模块装置78设置在内部空间124中。在第二壳体20的第一器壁区域58a和第四壳体120的第一器壁区域128a之间以及在第二壳体20的第二器壁区域58b和第四壳体120的第二器壁区域128b之间分别定位有热存储元件80。
热量存储装置112设置在内部空间126中。所述热量存储装置112的热传导介质114特别是完全占据内部空间126。这已经在上文借助传热装置110进行了描述。
热传导介质114与第四壳体120的器壁122和第三壳体36的器壁40热接触。
热电的模块装置78与第二壳体20热接触。热电的模块装置78还通过第四壳体120与热量存储装置112热接触。所述热量存储装置112与第三壳体36热接触。
第一介质流54横向于并且特别是垂直于第二介质流48。
在传热设备118中，通过第四壳体120的器壁122建立在热电的模块装置78和热量存储装置112之间的热接触。所述传热设备118在其他方面与先前描述的那些实施例类似地起作用。
传热设备的第八实施例在图9中示出并且标记为130。
在所述传热设备130中，第一介质流54至少近似地平行于第二介质流48。
在第一壳体12的内部空间38的第一子区域30和第二子区域32中构造有通道104。所述通道的构造已经在上文结合传热设备100进行阐述。
所述传热设备130的工作原理类似于上面所描述的实施例。
附图标记列表
10 传热设备
12 第一壳体
14 器壁
16a、16b 侧壁
18a、18b 侧壁
20 第二壳体
20a、20b 第二壳体
22 器壁
24 轴线
26 纵向
28 内部空间
30 第一子区域
32 第二子区域
34 组合
36 第三壳体
38 热量存储装置
40 器壁
42 内部空间
44 通道
44a、44b 通道
46 器壁
48 第二介质流
50 流动方向
52 内部空间
54 第一介质流
56a 第一器壁区域
56b 第二器壁区域
58a 第一器壁区域
56b 第二器壁区域
60 热存储元件
60a、60b 热存储元件
62 第一侧面
64 第二侧面
66 进入接口
67 排出接口
70 壳体
72 内部空间
74 热传导介质
76 传热设备
78 热电的模块装置
80 热电模块
80a、80b 热电模块
82 第一侧面
84 第二侧面
86 第一壳体元件
88 第二壳体元件
90 内部空间
92 n型导体
94 p型导体
96 电桥
98 热流
100 传热设备
102 第一壳体
104 通道
104a、104b 通道
106 器壁
108 传热设备
110 传热设备
112 热量存储装置
114 热传导介质
116 传热设备
118 传热设备
120 第四壳体
122 器壁
124 内部空间
126 内部空间
128a 第一器壁区域
128b 第二器壁区域
130 传热设备

Claims (33)

1.传热设备，其包括流体密封的第一壳体(12)和至少一个流体密封的第二壳体(20)，其中，所述至少一个第二壳体(20)设置在所述第一壳体(12)中，在所述至少一个第二壳体(20)中设置有流体密封的第三壳体(36)，在所述第一壳体(12)和所述至少一个第二壳体(20)之间引导第一介质流(54)，并且其中，在所述第三壳体(36)中引导第二介质流(48)，其特征在于，所述传热设备包括具有热传导介质(74)的热量存储装置(38；112)，所述热量存储装置(34；112)设置在所述至少一个第二壳体(20)和所述第三壳体(36)之间，并且所述热量存储装置(34；112)与所述至少一个第二壳体(20)以及与所述第三壳体(36)热接触。
2.根据权利要求1所述的传热设备，其特征在于，所述热传导介质(74)为相变介质或包括相变介质。
3.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，在所述第一壳体(12)中构造多个流体密封地分隔的平行的通道(104)。
4.根据权利要求3所述的传热设备，其特征在于，所述通道(104)构造在第一壳体(12)的内部空间(28)的第一子区域(30)中，所述第一子区域位于所述第一壳体(12)和所述至少一个第二壳体(20)之间。
5.根据权利要求3或4所述的传热设备，其特征在于，所述通道(104)构造在第一壳体(12)的内部空间(28)的第二子区域(32)中，所述第二子区域位于多个第二壳体(20)之间。
6.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，在所述第三壳体(36)的内部空间(42)中构造多个流体密封地分隔的通道(44)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第一壳体(12)配设有用于第一介质流(54)的至少一个进入接口(66)和至少一个排出接口(68)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第三壳体(36)配设有用于第二介质流(48)的至少一个进入接口和至少一个排出接口。
9.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，用于所述第一介质流(54)的接口和用于所述第二介质流(48)的接口设置在所述第一壳体(12)的相互横置的侧面上。
10.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第一介质流(54)的流动方向横向于所述第二介质流(48)的流动方向(50)取向。
11.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第一介质流(54)的流动方向平行于所述第二介质流(48)的流动方向(50)取向。
12.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第一介质流(54)和第二介质流(50)中的一种介质流为冷介质流并且另一种介质流为热介质流。
13.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第三壳体(36)面向所述至少一个第二壳体(20)具有至少一个平坦的器壁区域(56a、56b)。
14.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述至少一个第二壳体(20)面向所述第三壳体(36)具有至少一个平坦的器壁区域(58a、58b)。
15.根据权利要求13或14所述的传热设备，其特征在于，热量存储装置(38；112)的至少一个热存储元件(60)贴靠在一个或多个所述平坦的器壁区域(56a、56b、58a、58b)上。
16.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，热量存储装置(38；112)的至少一个热存储元件(60)以第一侧面(62)与所述至少一个第二壳体(20)热接触并且以第二侧面(64)与第三壳体(36)热接触。
17.根据权利要求16所述的传热设备，其特征在于，在所述第三壳体(36)的对置的侧面(56a、56b)上分别定位有至少一个热存储元件(60)，并且特别地，所述第三壳体(36)定位在对置的热存储元件(60)之间，并且特别地，所述对置的热存储元件(60)形成用于将所述第三壳体(36)定位在所述至少一个第二壳体(20)中的间隔保持件。
18.根据权利要求16或17所述的传热设备，其特征在于，所述至少一个热存储元件(60)包括壳体(70)，并且在所述壳体(70)的内部空间(72)中设置热传导介质(74)。
19.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述热量存储装置(38；112)的热传导介质(74)定位于在所述至少一个第二壳体(20)和所述第三壳体(36)之间形成的内部空间(52)中。
20.根据权利要求19所述的传热设备，其特征在于，所述热传导介质(74)完全占据在所述至少一个第二壳体(20)和所述第三壳体(36)之间的内部空间(52)。
21.根据上述权利要求中任一项所述的传热设备，其特征在于热电的模块装置(78)，所述热电的模块装置与热量存储装置(38；112)以及与所述至少一个第二壳体(20)热接触。
22.根据权利要求21所述的传热设备，其特征在于，所述热电的模块装置(78)包括至少一个热电模块(80)，并且所述至少一个热电模块(80)以第一侧面(82)与所述至少一个第二壳体(20)热接触并且以第二侧面(84)与热量存储装置(38；112)热接触。
23.根据权利要求22所述的传热设备，其特征在于，在所述至少一个第二壳体(20)的对置的侧面(58a、58b)上分别定位有所述热电的模块装置(78)的至少一个热电模块(80)。
24.根据权利要求22或23所述的传热设备，其特征在于，所述第三壳体(36)定位在由所述热电模块(80)和热量存储装置(38；112)的热存储元件(60)组成的、对置的组合之间，并且特别地，所述对置的组合形成用于将所述第三壳体(36)定位在所述至少一个第二壳体(20)中的间隔保持件。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的传热设备，其特征在于，在所述至少一个第二壳体(20)和所述第三壳体(36)之间设置有第四壳体(120)，所述第四壳体与热量存储装置(38；112)以及与热电的模块装置(78)热接触，第三壳体(36)设置在第四壳体(120)内部，热量存储装置(38；112)设置在第三壳体(36)和第四壳体(120)之间，并且所述热电的模块装置(78)设置在第四壳体(120)和所述至少一个第二壳体(20)之间。
26.根据权利要求25所述的传热设备，其特征在于，所述热量存储装置(38；112)的热传导介质(74)定位于在所述第三壳体(36)和第四壳体(120)之间形成的内部空间(124)中。
27.根据权利要求26所述的传热设备，其特征在于，所述热传导介质(74)完全占据在所述第三壳体(36)和第四壳体(120)之间的内部空间(124)。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第四壳体(120)在所述至少一个第二壳体(20)中定位在所述热电的模块装置(78)的对置的热电模块(80)之间，并且特别地，所述对置的热电模块(80)形成用于将所述第四壳体(120)定位在第二壳体(20)中的间隔保持件。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第四壳体(120)面向所述至少一个第二壳体(20)具有至少一个平坦的器壁区域(128a、128b)。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述至少一个第二壳体(20)面向第四壳体(36)具有至少一个平坦的器壁区域(58a、58b)。
31.根据权利要求29或30中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述热电的模块装置(78)贴靠在所述至少一个第二壳体(20)的一个或多个所述平坦的器壁区域(58a、58b)上和/或贴靠在所述第四壳体(120)的一个或多个所述平坦的器壁区域(128a、128b)上。
32.根据权利要求25至31中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述第四壳体(120)面向第三壳体(36)具有至少一个平坦的器壁区域(128a、128b)。
33.根据权利要求21至32中任一项所述的传热设备，其特征在于，所述热传导介质(74)的熔化温度相当于工作温度，并且特别是相当于所述热电的模块装置(78)的最大工作温度。
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