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WO2018104081A1 - Wärmeübertragungsvorrichtung - Google Patents

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Publication number
WO2018104081A1
WO2018104081A1 PCT/EP2017/080373 EP2017080373W WO2018104081A1 WO 2018104081 A1 WO2018104081 A1 WO 2018104081A1 EP 2017080373 W EP2017080373 W EP 2017080373W WO 2018104081 A1 WO2018104081 A1 WO 2018104081A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
heat transfer
transfer device
heat
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/080373
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Häfele
Tobias Weiler
Frank Rinderknecht
Thomas Braig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to JP2019528472A priority Critical patent/JP7044781B2/ja
Priority to CN201780064933.9A priority patent/CN109891611B/zh
Publication of WO2018104081A1 publication Critical patent/WO2018104081A1/de
Priority to US16/418,001 priority patent/US20190339013A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
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    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
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    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
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    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/02—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of high temperature, e.g. overheating of catalytic reactor
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    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022—Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer device, comprising a fluid-tight first housing and at least one fluid-tight second housing, wherein the at least one second housing is arranged in the first housing, in which at least one second housing, a fluid-tight third housing is disposed between the first housing and the at least one second housing, a first medium flow is performed, and wherein in the third housing, a second medium flow is performed.
  • thermoelectric generator device comprises a fluid-tight first housing, at least one fluid-tight second housing, which is arranged in the first housing, wherein between the first housing and the at least one second housing, a first medium flow is guided, a fluid-tight third housing, which in the at least one second housing is arranged, wherein in the third housing, a second medium flow is guided, and at least one thermoelectric module, which is arranged between the at least one second housing and the third housing.
  • the at least one thermoelectric module is in thermal contact with the second housing with one side and is in thermal contact with the third housing with a second side.
  • thermoelectric generator apparatus comprising a housing and at least one combination with the components of the first cold heat exchanger, second cold heat exchanger, first thermoelectric layer, second thermoelectric layer and hot heat exchanger, wherein in the at least one combination of the hot heat exchanger is disposed between the first thermoelectric layer and the second thermoelectric layer, the first cold heat exchanger is arranged on the first thermoelectric layer and the second cold heat exchanger on the second thermoelectric layer, and wherein the at least one combination is positioned in the housing.
  • thermoelectric generator device it is provided that a first inner side of a first wall of the housing is in direct planar mechanical contact with the first cold heat exchanger of the at least one combination or the first wall forms a wall of the first cold heat exchanger such that a second inner side lies opposite the first inner side Inner side of a second wall of the housing in direct planar mechanical contact with the second cold heat exchanger of at least one combination or another combination or forms a wall of the second cold heat transformer, and that the housing by positive locking at least at an operating point or operating point range of the thermoelectric generator device Provides contact pressure, which braces the components of the at least one combination against each other and clamped in the housing.
  • a heat exchanger with at least one heat transfer element is known.
  • the at least one heat transfer element is made of a metallic material and heat is transferable by the at least one heat transfer element.
  • an electrical insulating layer is cohesively arranged, through which a heat flow can be conducted.
  • thermoelectric device comprising a thermoelectric module device with a cold side and a hot side, and a latent heat storage device, which is arranged on the hot side of the thermoelectric module device, wherein the latent heat storage device at least one housing having a receiving space for a phase change medium, the at least one housing has a first wall and an opposite second wall, the first wall is in contact with the hot side of the thermoelectric module device and between the first wall and the second wall a support structure is arranged with at least one support element, which is supported on the first wall and the second wall.
  • thermoelectric device which is adapted and arranged for arrangement in an exhaust system for temporarily receiving and discharging a hot flowing exhaust gas flow from an internal combustion engine for propulsion of a motor vehicle.
  • the invention has for its object to provide a heat transfer device, which is constructed in a structurally simple manner and in which the heat transfer between the components is improved during operation.
  • the heat transfer device comprises a heat storage device with a planteleitmedium, that the heat storage device between the at least one second housing and the third housing is arranged, and that the heat storage device in thermal contact with the at least a second housing and the third housing is.
  • the second medium stream is for example a hot medium stream, for. B. an exhaust gas stream of an internal combustion engine.
  • the first medium flow is then a cold medium flow with, for example, cooling water as the cooling medium.
  • the first medium flow and the second medium flow can be easily performed without contact with each other, the design effort to prevent contact is minimized.
  • cooling of the at least one second housing by flushing with the first medium flow can be achieved in a simple manner.
  • the heat storage device can at least partially compensate for fluctuations in the heat output of the hot medium flow. As a result, fluctuations in the heat emission to other components, such as a thermoelectric module, are reduced.
  • the heat storage device can store heat in times of high heat output by the hot medium flow and release the stored heat in times of low heat output through the hot medium flow again. This reduces fluctuations in a heat flow, for example at the thermoelectric module. As a result, the efficiency of the thermoelectric module is increased.
  • the heat-conducting medium is or comprises in particular a phase change medium.
  • a phase change medium Through the phase change medium can be easily stored heat and the stored heat are released again. It can thereby realize the heat storage device in a simple technical way.
  • the channels are formed in a first subregion of an inner space of the first housing between the first housing and the at least one second housing. This makes it possible to achieve an improved heat transfer between the first housing and the at least one second housing. Thereby, a heat transfer between the first medium flow and the heat transfer device is improved.
  • the channels are formed in a second portion of an inner space of the first housing between a plurality of second housings. As a result, an improved heat transfer between a plurality of second housings is achieved. It can thereby be a heat transfer between the first medium flow and the heat transfer device on.
  • a plurality of fluid-tightly separated channels is formed in an inner space of the third housing.
  • At least one input connection and at least one output connection for the first medium flow are assigned to the first housing.
  • the first medium flow can be carried out through the first housing and, for example, the at least one second housing in the first housing can be flushed around with the first medium flow.
  • At least one input terminal and at least one output terminal for the second medium flow are assigned to the third housing.
  • the third housing can flow through with the second medium flow.
  • connections for the first medium flow and connections for the second medium flow are arranged on transverse sides of the first housing.
  • the cost of distribution devices can be minimized.
  • the first medium flow and the second medium flow can be easily separated so that they do not come into contact with each other.
  • a flow direction of the first medium flow is oriented transversely to a flow direction of the second medium flow.
  • the heat transfer device can be flowed through in a simple manner with the first medium flow and the second medium flow.
  • the first medium flow and the second medium flow can then flow in and out of different directions onto the heat transfer device.
  • a flow direction of the first medium flow is oriented parallel to a flow direction of the second medium flow.
  • the heat transfer device can be flowed through in a simple manner by the first medium flow and the second medium flow.
  • the first medium flow and the second medium flow can then flow in and out of the same directions onto the heat transfer device.
  • one medium flow from the first medium flow and the second medium flow is a cold medium flow and the other medium flow is a hot medium flow.
  • the third housing facing the at least one second housing has at least one flat wall region.
  • a thermoelectric module and / or a heat storage element with a flat side abut.
  • a uniform full contact pressure can be achieved.
  • thermo-mechanical stresses can be minimized and a heat conduction between the components can be improved.
  • the at least one second housing facing the third housing has at least one flat wall area.
  • the thermoelectric module and / or the heat storage element can then rest with a flat side.
  • at least one heat storage element of the heat storage device is applied to the flat wall region or to the flat wall regions.
  • a thermal mechanical contact between the at least one heat storage device can be easily achieved. make element with these flat wall areas. It can thereby be clamped in a simple manner, the at least one heat storage element between the third housing and the at least one second housing with a full-surface contact pressure. This in turn reduces thermomechanical stresses and improves thermal conductivity.
  • At least one heat storage element of the heat storage device is in thermal contact with the at least one second housing with a first side and in thermal contact with the third housing with a second side.
  • a thermal contact between the heat storage element and the first medium flow and the second medium flow can be produced in a simple manner. It can be supplied to the heat storage device in a simple manner heat and heat are dissipated by the heat storage device in a simple manner.
  • the heat transfer device can be formed in a simple manner.
  • the at least one heat storage element comprises a
  • the heat transfer medium is arranged in an interior of the housing.
  • the heat storage element or the heat storage device can be realized in a simple and compact manner. It is favorable if the heat-conducting medium of the heat storage device is positioned in an interior formed between the at least one second housing and the third housing. This allows a simple way of thermal contact between the at least one second Make housing and the third housing. Thereby, the heat transfer device is made compact.
  • the heat transfer device has a thermoelectric module device, which is in thermal contact with the heat storage device and the at least one second housing.
  • the thermoelectric module device makes it possible to use a heat flow due to a temperature difference of the first medium flow and the second medium flow for the direct generation of electrical energy due to the Seebeck effect.
  • thermoelectric module device comprises at least one thermoelectric module, wherein the at least one thermoelectric module with a first side is in thermal contact with the at least one second housing and is in thermal contact with the heat storage device with a second side.
  • thermoelectric module device can be easily integrated into the heat transfer device.
  • the thermoelectric module is then in indirect thermal contact with the second medium flow via the heat storage device. In this way, for example, temporal
  • thermoelectric module of the thermoelectric module device is positioned on opposite sides of the at least one second housing. Then, the heat storage device and the third housing are positioned in the second housing between opposite thermoelectric modules and in particular clamped between them. The opposing thermoelectric modules then form spacers for positioning the heat storage device and the third housing in the second housing.
  • the third housing is positioned between opposing combinations of thermoelectric modules and heat storage elements of the heat storage device, and in particular when the opposing combinations form spacers for positioning the third housing in the at least one second housing. It is then the third housing positioned in the second housing between opposite thermoelectric modules and heat storage elements and in particular clamped between them. The opposing thermoelectric modules and heat storage elements then form spacers for positioning the third housing in the second housing.
  • a fourth housing is arranged, which is in thermal contact with the heat storage device of the thermoelectric module device, wherein the third housing is disposed within the fourth housing, the heat storage device between the third housing and the fourth housing is arranged, and wherein the thermoelectric module means between the fourth housing and the at least one second housing is arranged.
  • the arrangement of the heat storage device between the third housing and the fourth housing, a heat transfer between the second medium stream and the heat storage device can be further improved.
  • the heat-conducting medium of the heat storage device can then be arranged, for example, in such a way be that it completely surrounds the third housing.
  • the heat transfer device can be made simple and compact and improve the heat conduction between the components.
  • the heat-conducting medium of the heat storage device is positioned in an interior formed between the third housing and the fourth housing. It can thereby integrate the heat-conducting medium of the heat storage device in a simple manner in the heat transfer device.
  • the heat transfer device can thereby be made simple and compact.
  • the heat-conducting medium completely occupies the interior space between the third housing and the fourth housing.
  • the third housing may then be held, for example, by the heat conducting medium within the fourth housing. This also improves the heat transfer between the second medium flow and the heat storage device.
  • the fourth housing is in the at least one second
  • thermoelectric modules act as a kind of spacer for the fourth housing and the fourth housing can be clamped between the thermoelectric modules. This in turn allows a full-surface contact force on the thermoelectric modules can be achieved. This makes it possible to further improve the thermal contact between the components. It is advantageous if the fourth housing the at least one second
  • Housing facing has at least one flat wall area.
  • On the flat wall area may be a thermoelectric module with a flat side.
  • This allows a uniform, full-surface Reach contact pressure.
  • thermomechanical stresses can be minimized.
  • the thermal contact between the components is further improved.
  • the at least one second housing facing the fourth housing has at least one flat wall area.
  • the thermoelectric module can then rest with a flat side.
  • the thermoelectric module device is applied to the planar wall region or to the planar wall regions of the at least one second housing and / or to the planar wall region or the planar wall regions of the fourth housing. This allows a simple way a thermoelectric module between the second
  • thermoelectric module Clamp the housing and the fourth housing.
  • the thermoelectric module can then be clamped with a full-surface contact pressure, which in turn reduces the thermo-mechanical stresses. Furthermore, this also makes it possible to clamp the fourth housing between opposing thermoelectric modules in the second housing.
  • the fourth housing facing the third housing has at least one flat wall area. It can be characterized in a simple way components such. As a thermoelectric module or a heat storage element, between the fourth housing and the third housing. The third housing may then be held, for example, by the thermoelectric modules and / or the heat storage elements within the fourth housing.
  • thermoelectric module device It is favorable if a melting temperature of the heat-conducting medium corresponds to an operating temperature and in particular to a maximum operating temperature of the thermoelectric module device. It can thereby, for example in the case of too hot a second medium flow, overheating of thermoelectric modules of the thermoelectric module device be avoided. As a result, the efficiency of the thermoelectric module device can be further increased.
  • thermoelectric module a schematic sectional view of a first embodiment of a heat transfer device; a schematic sectional view of a second embodiment of a heat transfer device with thermoelectric modules; a schematic sectional view of an embodiment of a thermoelectric module;
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a third Ausry
  • a heat transfer device for example, a heat transfer device
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of a heat transfer device with thermoelectric modules
  • Figure 6 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of a heat transfer device
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of a sixth embodiment of a heat transfer device
  • Figure 8 is a schematic sectional view of a seventh embodiment of a heat transfer device with thermoelectric modules
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of an eighth embodiment of a heat transfer device with thermoelectric modules.
  • thermoelectric heat transfer device which is shown schematically in a sectional illustration in FIG. 1 and designated therein by 10, comprises a first housing 12.
  • the first housing 12 is an outer housing. It is formed by means of a tube and, for example, a box tube. In one embodiment, it has a wall 14 with oppositely oriented opposite walls 16a, 16b and mutually oriented opposite walls 18a, 18b.
  • the walls 18a, 18b are transverse and in particular perpendicular to the walls 16a, 16b.
  • the wall 18a is connected to the walls 16a and 16b.
  • the wall 18b is connected to the walls 16a and 16b.
  • the wall 14 with its walls 16a, 16b, 18a, 18b forms a peripheral housing part of the first housing 12. At its end faces, the first housing 12 is closed by opposite end walls.
  • a plurality of second housings 20 is arranged, which are in particular designed as capsule tubes.
  • two second housings 20 are arranged in the first housing 12.
  • the first housing 12 is fluid-tightly closed (except for connections mentioned in more detail below).
  • a second housing 20 each includes a wall 22.
  • the wall 22 is formed circumferentially closed.
  • the wall 22 is oriented with an axis 24 parallel to a longitudinal direction 26 of the first housing 12.
  • the longitudinal direction 26 is in this case in particular parallel to the walls 16a, 16b, 18a, 18b of the wall 14 and lies transversely and in particular perpendicular to the end walls of the first housing 12.
  • the walls 22 of the respective second housing 20 are spaced from the wall 14. Further, walls 22 of different second housing 20a, 20b are spaced from each other.
  • an interior space 28 is formed in the first housing 12.
  • the interior 28 has a plurality of first portions 30, which lie between the respective second housing 20 a, 20 b and the wall 14. Between adjacent second housings 20a, 20b, the inner space 28 has one or more second partial areas 32.
  • the respective second housing 20 is closed in a fluid-tight manner.
  • a combination 34 of a third housing 36 and a heat storage device 38 is arranged in the respective second housing 20.
  • the third housing 36 is fluid-tight (except for connections explained below).
  • the third housing 36 has a circumferential wall 40 with an axis, wherein the axis is at least approximately coaxial with the axis 24.
  • the third housing 36 has an interior space 42 which is subdivided into a plurality of spaced channels 44, all or a subset of the channels 44 being aligned parallel to each other, and more particularly in FIG
  • Each third housing 36 has one or more input terminals and one or more output terminals formed on the end walls of the first housing 12. Via the input terminals, a stream of a medium, which is referred to below as the second medium stream 48, are coupled into the respective third housing 36. The second medium stream 48 can be coupled out via the output connections.
  • the second medium flow 48 flows through the third housing 36 in a flow direction 50.
  • the flow direction 50 is at least approximately parallel to the longitudinal direction 26.
  • an interior 52 is formed. This interior 52 is completely fluid-tightly sealed with respect to the interior 28 and the interior 42.
  • the first medium flow 54 In the interior space 28 flows another stream of a medium, which is referred to below as the first medium flow 54.
  • the second medium flow 48 flows. Neither the first medium flow 54 nor the second medium flow 48 can get into the interior 52.
  • the second housing 20 are completed so that the first medium stream 54 can not get into the interior 42 of the third housing 36. Furthermore, the third housing 36 is closed relative to the second housing 20 such that the second medium flow 48 can not get into the interior 28.
  • the wall 40 of the third housing 36 has a first wall area 56a and a second wall area 56b opposite the first wall area 56a.
  • the wall portions 56a and 56b are aligned parallel to each other. Between them, the channels 44 are formed, which are the same height (a height direction is the distance direction between the first wall portion 56a and second wall portion 56b).
  • the first wall region 56 a and the second wall region 56 b are preferably at least approximately parallel to the walls 16 a, 16 b of the first housing 12.
  • the first wall region 56a and the second wall region 56b are configured to be flat relative to the second housing 20.
  • the wall 22 of the second housing 20 has a first wall area 58a and a second wall area 58b opposite the first wall area 58a.
  • the first wall portion 58a is adjacent to the first wall portion 56a and the second wall portion 58b is adjacent to the second wall portion 56b.
  • the first wall region 58a and the second wall region 58b are aligned at least approximately parallel to one another. They are preferably parallel to the walls 16a, 16b and parallel to the wall portions 56a and 56b.
  • a distance between the first wall region 56a and the first wall region 58a and a distance between the second wall region 56b and the second wall region 58b is at least approximately constant.
  • the first wall portion 58a and the second wall portion 58b are formed flat facing the third housing 36.
  • the heat storage device 38 includes a plurality of heat storage elements 60. Between the first wall portion 56a of the third housing 36 and the first wall portion 58a of the second housing 20 and between the second wall portion 56b of the third housing 36 and the second wall portion 58b of the second housing 20 is in each case a heat storage element 60th positioned. Between the third housing 36 and the second housing 20 are
  • Heat storage elements 60a, 60b facing each other, wherein the third housing 36 is located between such a pair of heat storage elements 60a, 60b.
  • Such heat storage elements 60a, 60b act as spacers for the positioning of the third housing 36 in the second housing 20.
  • the heat storage elements 60 are arranged in the interior 52. They each have a first side 62 in thermal contact with the second housing 20 and with a second side 64 in thermal contact with the third housing 36. The respective heat storage elements 60 rest against the wall 22 of the second housing 20 with the first side 62 and with the second side 64 on the wall 40 of the third housing 36 at. In this way, a thermal contact between the heat storage element 60, the second housing 20 and the third housing 36 is produced.
  • the second housings 20 are positioned at a distance from the wall 14 in the first housing 12.
  • a first medium flow 54 coupled in via the input connection 66 and a first medium flow 54 coupled out via the output connection 68 can thereby flow around the second housing 22.
  • a heat storage element 60 comprises a housing 70.
  • An interior space 72 is formed in the housing 70.
  • a heat transfer medium 74 is arranged in the interior 72.
  • the heat-conducting medium 74 is in thermal contact with the housing 70.
  • the housing 70 is in thermal contact with the second housing 20 and the third housing 36 via the first side 62 and the second side 64.
  • the heat-conducting medium 74 has in particular a metallic thermal conductivity.
  • the heat transfer medium 74 is in particular from a
  • Phase change medium produced By the phase change medium, a transferred over the heat transfer device 10 heat flow is made uniform in time.
  • the heat transfer device comprises a thermoelectric module device 78. Otherwise, the structure is basically the same as in the heat transfer device 10. The same reference numerals are used for the same elements. For these elements, the description of the previous embodiment continues to apply.
  • thermoelectric module device 78 comprises a plurality of thermoelectric modules 80.
  • the combination 34 of the third housing 36 and the heat storage device 38 is between the thermoelectric
  • thermoelectric module device 78 Modules 80 of the thermoelectric module device 78 positioned.
  • thermoelectric module 80 is positioned in each case.
  • a thermoelectric module 80 is likewise positioned between the second wall region 58b of the second housing 20 and the first side 62 of the heat storage element 60. It can be arranged in the longitudinal direction 26 on the heat storage device 38, a plurality of thermoelectric modules 80.
  • thermoelectric modules 80a, 80b are thermoelectric modules 80a, 80b facing each other, wherein the combination 34 is located between such a pair of thermoelectric modules 80a, 80b.
  • thermoelectric modules 80 are arranged in the inner space 52. They are each in thermal contact with the second housing 20 with a first side 82 and in thermal contact with the heat storage device 38 with a second side 84.
  • the respective thermoelectric modules 80 with the first side 82 abut against the wall 22 of the second housing 20 on and with the second side 84 on the first side 62 of the heat storage elements 60 at. In this way, a thermal contact between the heat storage device 38 and the second housing 20 is made via the thermoelectric module device 78.
  • thermoelectric module 80 which is shown in FIG. 3, comprises in one embodiment a first housing element 86 and a second housing element 88 opposite the first housing element 86.
  • the first housing element 86 has the first side 82 formed on the second housing element 88 second side 84 formed.
  • the first housing element 86 and the second housing element 88 are in particular formed from a material with metallic thermal conductivity.
  • the first side 82 and the second side 84 are particularly flat. This allows an optimized installation of the first side 82 and the second side 84 on the first wall area 58a or on the second wall area 58b of the second housing 20 and on the first side 62 of the heat storage element 60.
  • the first housing member 86 and the second housing member 88 are made of an electrically insulating material.
  • an interior space 90 between the first housing member 86 and the second housing member 88 facing an electrical insulation is arranged.
  • alternating n-type conductors 92 and p-type conductors 94 are positioned with adjacent n-type conductors 92 and p-type conductors 94 connected to each other via an electrically conductive bridge 96 (e.g., a metallic material).
  • an electrically conductive bridge 96 e.g., a metallic material
  • thermoelectric module 80 If, for example, the first side 82 is a cold side and the second side 84 is a hot side, then a heat flow 98 is created on the thermoelectric module 80 between the first housing element 86 and the second housing element 88. From the Seebeck effect it can be used Electric power generated.
  • the waste heat of an internal combustion engine in which the exhaust gas is the second medium flow 48, can be utilized via the thermoelectric modules 80.
  • the waste heat can be converted in this way directly into usable electrical energy.
  • the heat transfer device 76 operates as follows:
  • the second medium stream 48 is a hot medium stream and the first medium stream 54 is a cold medium stream.
  • the second medium flow 48 is an exhaust gas flow of an internal combustion engine.
  • the second medium stream 48 is passed through the third housing 36.
  • the heat storage device 38 is in direct thermal contact with the third housings 36.
  • the heat storage device 38 is also in direct thermal contact with the thermoelectric module device 78. As a result, the second sides 84 of the thermoelectric modules 80 are heated.
  • the first medium flow 54 is guided, which is a cold medium flow.
  • a flow direction of the cold medium flow is transverse and in particular perpendicular to the flow direction 50 of the second medium flow 48.
  • the second housings 20 are lapped in the first housing 12 by the first medium flow 54.
  • the first side 82 of the thermoelectric modules 80 is in thermal contact with the second housing 20. As a result, the first side 82 is cooled.
  • the first side 82 is a cold side.
  • the heat flow 98 can form between the second side 84 and the first side 82 of each thermoelectric module 80. This allows heat energy to be converted directly into usable electrical energy.
  • the second medium stream 48 is, for example, an exhaust gas stream of a combustion engine. In this case, the second medium stream temporal
  • thermoelectric modules 80 Subject to temperature fluctuations. As a result, the heat flow 98 is increased or decreased at the thermoelectric modules 80 as a function of time. However, the optimum efficiency of the thermoelectric modules 80 is only achieved by design, if the heat flow 98 is within a certain range of values. If the heat is too high or too low Ström 98, the efficiency of the thermoelectric modules 80 and the thermoelectric module device 78 decreases.
  • the heat storage device 38 reduces fluctuations in the heat flow 98 at the thermoelectric modules 80.
  • the heat storage device 38 comprises the heat-conducting medium 74, which is in particular a phase-change medium.
  • the phase change medium can store heat in times of high heat output by the second medium flow 48 and release the stored heat in times of low heat output by the second medium flow 48 again. In the event of a time-varying temperature of the second medium flow 48, the efficiency of the thermoelectric module device 78 is thereby significantly increased.
  • thermoelectric modules 80 can thereby overheat.
  • thermoelectric module device 78 there is a negative pressure in the interior space 42 with respect to the interior spaces 28 and 52. Thereby, the components of the heat storage device 38 and the thermoelectric module device 78 are pressed against the second housing 20 and the third housing 36. This creates a planar mechanical contact between the components. This ensures a very good thermal contact between the components.
  • a low-complexity thermoelectric module device can be realized. There must be no bracing elements such as brackets or the like.
  • a third embodiment of a heat transfer device is shown in FIG. 4 and denoted by 100 there. In this embodiment, it is provided that a flow direction of the first medium flow 54 is at least approximately parallel to the flow direction 50 of the second medium flow 48.
  • the heat transfer device 100 includes a first housing 102 which is basically the same as the first housing 12 of the heat transfer device 10. However, input ports and output ports for the first medium flow 54 are at the first
  • Housing 102 is arranged analogously to the input terminals and output terminals for the second medium stream 48 at end sides of the first housing 102.
  • the first medium flow 54 can be coupled in and coupled out parallel to the flow direction 50 of the second medium flow 48.
  • channels 104 are formed in the first portion 30 and the second portion 32. All or a subset of the channels 104 are aligned parallel to one another and in particular oriented in the longitudinal direction 26. In particular, adjacent channels 104a, 104b are separated from each other by a common fluid-tight wall 106. The walls 106 of the channels 104 are in particular parallel to the walls 46 of the channels 44 of the third housing 36.
  • the channels 104 are flowed through by the first medium flow 54. Through the channels 104, a heat transfer between the heat transfer device 100 and the first medium stream 54 is improved.
  • the channels 104 are in particular formed between the wall 14 of the first housing 102 and the wall 22 of the second housing 20.
  • the Channels 104 are in particular also formed between the walls 22 of different second housings 20a, 20b.
  • the heat transfer device 100 otherwise has the same
  • a fourth exemplary embodiment of a heat transfer device which is shown in FIG. 5 and designated therein by 108, has basically the same structure as the heat transfer device 100.
  • the heat transfer device 108 additionally comprises the above-described thermoelectric module device 78.
  • a flow direction of the first medium flow 54 is at least approximately parallel to the flow direction 50 of the second medium flow 48.
  • FIG. 6 A fifth exemplary embodiment of a heat transfer device is shown in FIG. 6 and designated there by 110.
  • the heat transfer device 110 is basically the same as the heat transfer device 10.
  • the heat transfer device 110 includes a heat storage device 112 disposed in the inner space 52 between the second housing 20 and the third housing 36.
  • the heat storage device 112 has a heat-conducting medium 114, which occupies the interior 52 in particular completely.
  • the heat-conducting medium 114 basically has the same properties as the heat-conducting medium 74 of the heat storage device 38.
  • the heat conducting medium 114 is in particular a phase change medium.
  • the heat conduction medium 114 is in thermal contact with the wall 22 of the second housing 20 and to the wall 40 of the third housing 36. As a result, the thermal contact between the heat storage device 112, the second housing 20 and the third housing 36 is improved.
  • the flow direction of the first medium flow 54 is transverse and in particular perpendicular to the flow direction 50 of the second medium flow 48.
  • FIG. 7 A sixth exemplary embodiment of a heat transfer device is shown in FIG. 7 and denoted there by 116.
  • the heat transfer device 116 is basically the same as the heat transfer device 110 of the previous embodiment. In the heat transfer device 116, however, a flow direction of the first medium flow 54 is at least approximately parallel to the flow direction 50 of the second medium flow 48.
  • the heat transfer device 116 has channels 104 analogous to the heat transfer device 100.
  • a seventh embodiment of a heat transfer device is shown in FIG. 8 and denoted by 118 there.
  • the heat transfer device 118 is between the second
  • a fourth housing 120 is arranged.
  • the third housing 36 is positioned within the fourth housing 120.
  • the fourth housing 120 is closed in a fluid-tight manner.
  • the fourth housing 120 has a circumferentially closed wall 122 which has an axis which is at least approximately coaxial with the axis 24 of the second housing 20.
  • an interior 124 is formed between the wall 22 of the second housing 20 and the wall 122 of the fourth housing 120. Between the wall 122 of the fourth housing 120 and the wall 40 of the third housing 36, an interior 126 is formed. This interior 126 is completely fluid-tightly sealed with respect to the interior 124 and the interior 42 of the third housing 36. Furthermore, the interior 124 is completely fluid-tightly sealed with respect to the interior 28 of the first housing 12.
  • the wall 122 of the fourth housing 120 has a first wall area 128a and a second wall area 128b.
  • Wall portion 128 a is adjacent to the first wall portion 58 a of the second housing 20 and the first wall portion 56 a of the third housing 36.
  • the second wall portion 128 b is adjacent to the second wall portion 58 b of the second housing 20 and the second wall portion 56 b of the third housing 36.
  • the first wall region 128a and the second wall region 128b are aligned at least approximately parallel to one another. They are preferably aligned parallel to the walls 16a, 16b of the first housing 12 and parallel to the wall portions 56a, 56b, 58a and 58b.
  • the thermoelectric module device 78 is arranged in the inner space 124. Between the first wall portion 58a of the second housing 20 and the first wall portion 128a of the fourth housing 120 and between the second wall portion 58b of the second housing 20 and the second wall portion 128b of the fourth housing 120, a thermoelectric module 80 is positioned.
  • the heat storage device 112 is disposed in the interior space 126.
  • the heat-conducting medium 114 of the heat storage device 112 occupies the interior space 126 in particular completely. This has already been described above with reference to the heat transfer device 110.
  • the heat-conducting medium 114 is in thermal contact with the wall 122 of the fourth housing 120 and with the wall 40 of the third housing 36.
  • thermoelectric module device 78 is in thermal contact with the second housing 20.
  • the thermoelectric module device 78 continues to be in thermal contact with the heat storage device 112 via the fourth housing 120.
  • the thermal storage device 112 is in thermal contact with the third housing 36.
  • the first medium flow 54 lies transversely and in particular perpendicular to the second medium flow 48.
  • the thermal contact between the thermoelectric module device 78 and the heat storage device 112 is established via the wall 122 of the fourth housing 120. Otherwise, the heat transfer device 118 operates analogously to the embodiments described above.
  • FIG. 9 An eighth embodiment of a heat transfer device is shown in FIG. 9 and denoted by 130 there.
  • the first medium flow 54 is at least approximately parallel to the second medium flow 48.
  • channels 104 are formed in the first portion 30 and the second portion 32 of the interior 38 of the first housing 12 .
  • the formation of the channels 104 has already been explained above in connection with the heat transfer device 100.
  • the operation of the heat transfer device 130 is analogous to the embodiments described above.
  • first medium flow first wall region b second wall region a first wall region b second wall region
  • thermoelectric module device thermoelectric module, 80b thermoelectric module

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Abstract

Es wird eine Wärmeübertragungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend ein fluiddichtes erstes Gehäuse (12) und mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse (20), wobei das mindestens eine zweite Gehäuse (20) in dem ersten Gehäuse (12) angeordnet ist, in dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) ein fluiddichtes drittes Gehäuse (36) angeordnet ist, zwischen dem ersten Gehäuse (12) und dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) ein erster Mediumstrom (54) geführt ist, in dem dritten Gehäuse (36) ein zweiter Mediumstrom (48) geführt ist, die Wärmeübertragungsvorrichtung eine Wärmespeichereinrichtung (38) mit einem Wärmeleitmedium (74) umfasst, die Wärmespeichereinrichtung (34) zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) angeordnet ist, und wobei die Wärmespeichereinrichtung (34) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) steht.

Description

Wärmeübertragungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung, umfassend ein fluiddichtes erstes Gehäuse und mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse, wobei das mindestens eine zweite Gehäuse in dem ersten Gehäuse angeordnet ist, in dem mindestens einen zweiten Gehäuse ein fluiddichtes drittes Gehäuse angeordnet ist, zwischen dem ersten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse ein erster Mediumstrom geführt ist, und wobei in dem dritten Gehäuse ein zweiter Mediumstrom geführt ist.
Aus der DE 10 2010 042 603 AI ist eine thermoelektrische Generatorvorrichtung bekannt. Die thermoelektrische Generatorvorrichtung umfasst ein fluiddichtes erstes Gehäuse, mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse, welches in dem ersten Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse ein erster Mediumstrom geführt ist, ein fluiddichtes drittes Gehäuse, welches in dem mindestens einen zweiten Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem dritten Gehäuse ein zweiter Mediumstrom geführt ist, und mindestens ein thermoelektrisches Modul, welches zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse angeordnet ist. Das mindestens eine thermoelektrische Modul steht mit einer Seite in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse und steht mit einer zweiten Seite in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse. Aus der DE 10 2013 112 911 AI ist eine thermoelektrische Generatorvorrichtung bekannt, umfassend ein Gehäuse und mindestens eine Kombination mit den Komponenten erster Kaltwärmeübertrager, zweiter Kaltwärmeübertrager, erste thermoelektrische Lage, zweite thermoelektrische Lage und Heißwärmeübertrager, wobei in der mindestens einen Kombination der Heiß- Wärmeübertrager zwischen der ersten thermoelektrischen Lage und der zweiten thermoelektrischen Lage angeordnet ist, der erste Kaltwärmeübertrager an der ersten thermoelektrischen Lage und der zweite Kaltwärmeübertrager an der zweiten thermoelektrischen Lage angeordnet ist, und wobei die mindestens eine Kombination in dem Gehäuse positioniert ist. Bei der thermo- elektrischen Generatorvorrichtung ist vorgesehen, dass eine erste Innenseite einer ersten Wand des Gehäuses in direktem flächigen mechanischen Kontakt mit dem ersten Kaltwärmeübertrager der mindestens einen Kombination steht oder die erste Wand eine Wandung des ersten Kaltwärmeübertragers bildet, dass eine der ersten Innenseite gegenüberliegende zweite Innenseite einer zweiten Wand des Gehäuses in direktem flächigen mechanischen Kontakt mit dem zweiten Kaltwärmeübertrager der mindestens einen Kombination oder einer weiteren Kombination steht oder eine Wandung des zweiten Kaltwärme- Übertragers ausbildet, und dass das Gehäuse durch Formschluss mindestens bei einem Betriebspunkt oder Betriebspunktbereich der thermoelektrischen Generatorvorrichtung einen Anpressdruck bereitstellt, welcher die Komponenten der mindestens einen Kombination gegeneinander verspannt und in dem Gehäuse einspannt.
Aus der DE 10 2013 105 294 AI ist ein Wärmeübertrager mit mindestens einem Wärmeübertragungselement bekannt. Das mindestens eine Wärmeübertragungselement ist aus einem metallischen Material hergestellt und durch das mindestens eine Wärmeübertragungselement ist Wärme übertrag- bar. An dem mindestens einen Wärmeübertragungselement ist stoffschlüssig eine elektrische Isolierschicht angeordnet, durch welche ein Wärmestrom durchleitbar ist.
Aus der DE 10 2013 100 396 AI ist eine thermoelektrische Vorrichtung be- kannt, umfassend eine thermoelektrische Moduleinrichtung mit einer Kaltseite und einer Heißseite, und eine Latentwärmespeichereinrichtung, welche an der Heißseite der thermoelektrischen Moduleinrichtung angeordnet ist, wobei die Latentwärmespeichereinrichtung mindestens ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum für ein Phasenwechselmedium aufweist, das mindestens eine Ge- häuse eine erste Wandung und eine gegenüberliegende zweite Wandung hat, die erste Wandung in Kontakt mit der Heißseite der thermoelektrischen Moduleinrichtung steht und zwischen der ersten Wandung und der zweiten Wandung eine Stützstruktur mit mindestens einem Stützelement angeordnet ist, welches sich an der ersten Wandung und der zweiten Wandung abstützt.
Aus der DE 10 2011 114 102 AI ist eine thermoelektrische Vorrichtung be- kannt, welche zur Anordnung in einem Abgassystem zur zeitweiligen Aufnahme und Entladung eines heißen strömenden Abgasstroms von einem Verbrennungsmotor zum Vortrieb eines Kraftfahrzeugs angepasst und ausgebildet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertragungsvorrichtung bereitzustellen, welche auf konstruktiv einfache Weise aufgebaut ist und bei welcher im Betrieb die Wärmeübertragung zwischen den Komponenten verbessert ist. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Wärmeübertragungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung eine Wärmespeichereinrichtung mit einem Wärmeleitmedium umfasst, dass die Wärmespeichereinrichtung zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse angeordnet ist, und dass die Wärme- speichereinrichtung in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse steht.
Der zweite Mediumstrom ist beispielsweise ein Heißmediumstrom, z. B. ein Abgasstrom eines Verbrennungsmotors. Der erste Mediumstrom ist dann ein Kaltmediumstrom mit beispielsweise Kühlwasser als Kühlmedium.
Der erste Mediumstrom und der zweite Mediumstrom lassen sich auf einfache Weise ohne Kontakt miteinander führen, wobei der konstruktive Aufwand zur Verhinderung des Kontakts minimiert ist.
Ferner lässt sich auf einfache Weise eine Kühlung des mindestens einen zweiten Gehäuses durch Umspülen mit dem ersten Mediumstrom erreichen. Durch die Wärmespeichereinrichtung können Schwankungen einer Wärmeabgabe des Heißmediumstroms zumindest teilweise ausgeglichen werden. Es werden dadurch Schwankungen der Wärmeabgabe an andere Komponenten, wie beispielsweise an ein thermoelektrisches Modul, verringert. Die Wärme- speichereinrichtung kann in Zeiten hoher Wärmeabgabe durch den Heißmediumstrom Wärme speichern und die gespeicherte Wärme in Zeiten geringer Wärmeabgabe durch den Heißmediumstrom wieder abgeben. Hierdurch werden Schwankungen eines Wärmestroms, beispielsweise an dem thermoelektrischen Modul, verringert. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Moduls erhöht.
Das Wärmeleitmedium ist oder umfasst insbesondere ein Phasenwechsel- medium. Durch das Phasenwechselmedium kann auf einfache Weise Wärme gespeichert werden und die gespeicherte Wärme wieder abgegeben werden. Es lässt sich dadurch die Wärmespeichereinrichtung auf technische einfache Weise realisieren.
Günstig ist es, wenn in dem ersten Gehäuse eine Mehrzahl von parallelen fluiddicht getrennten Kanälen gebildet ist. Dadurch lässt sich eine große Wärmemenge übertragen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kanäle in einem ersten Teilbereich eines Innenraums des ersten Gehäuses zwischen dem ersten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse gebildet sind . Es lässt sich dadurch eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen dem ersten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse erreichen . Dadurch wird eine Wärmeübertragung zwischen dem ersten Mediumstrom und der Wärmeübertragungsvorrichtung verbessert. Insbesondere sind die Kanäle in einem zweiten Teilbereich eines Innenraums des ersten Gehäuses zwischen mehreren zweiten Gehäusen gebildet. Dadurch wird eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen mehreren zweiten Gehäusen erreicht. Es lässt sich dadurch eine Wärmeübertragung zwischen dem ersten Mediumstrom und der Wärmeübertragungsvorrichtung weiter verbessern.
Insbesondere ist in einem Innenraum des dritten Gehäuses eine Mehrzahl von fluiddicht getrennten Kanälen gebildet. Dadurch lässt sich eine große Wärmemenge von dem zweiten Mediumstrom auf das dritte Gehäuse übertragen.
Günstig ist es, wenn dem ersten Gehäuse mindestens ein Eingangsanschluss und mindestens ein Ausgangsanschluss für den ersten Mediumstrom zugeord- net sind. Dadurch lässt sich der erste Mediumstrom durch das erste Gehäuse durchführen und beispielsweise lässt sich das mindestens eine zweite Gehäuse in dem ersten Gehäuse mit dem ersten Mediumstrom umspülen.
Insbesondere sind dem dritten Gehäuse mindestens ein Eingangsanschluss und mindestens ein Ausgangsanschluss für den zweiten Mediumstrom zugeordnet. Dadurch lässt sich das dritte Gehäuse mit dem zweiten Mediumstrom durchströmen.
Beispielsweise sind Anschlüsse für den ersten Mediumstrom und Anschlüsse für den zweiten Mediumstrom an quer zueinander liegenden Seiten des ersten Gehäuses angeordnet. Dadurch lässt sich der Aufwand für Verteilungsvorrichtungen minimieren. Ferner lassen sich der erste Mediumstrom und der zweite Mediumstrom auf einfache Weise so trennen, dass diese nicht in Kontakt miteinander kommen.
Es ist ferner günstig, wenn eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms quer zu einer Strömungsrichtung des zweiten Mediumstroms orientiert ist. Dadurch lässt sich die Wärmeübertragungsvorrichtung auf einfache Weise mit dem ersten Mediumstrom und dem zweiten Mediumstrom durchströmen. Der erste Mediumstrom und der zweite Mediumstrom können dann aus verschiedenen Richtungen auf die Wärmeübertragungsvorrichtung ein- bzw. ausströmen. Insbesondere ist eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms parallel zu einer Strömungsrichtung des zweiten Mediumstroms orientiert. Dadurch kann die Wärmeübertragungsvorrichtung auf einfache Weise von dem ersten Mediumstrom und dem zweiten Mediumstrom durchströmt werden. Der erste Mediumstrom und der zweite Mediumstrom können dann aus den gleichen Richtungen auf die Wärmeübertragungsvorrichtung einströmen bzw. von dieser ausströmen.
Insbesondere ist ein Mediumstrom aus dem ersten Mediumstrom und dem zweiten Mediumstrom ein Kaltmediumstrom und der andere Mediumstrom ein Heißmediumstrom. Dadurch lässt sich ein Wärmestrom zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse realisieren, welcher beispielsweise von einer thermoelektrischen Moduleinrichtung genutzt werden kann.
Günstig ist es, wenn das dritte Gehäuse dem mindestens einen zweiten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. An dem ebenen Wandungsbereich kann ein thermoelektrisches Modul und/oder ein Wärmespeicherelement mit einer ebenen Seite anliegen. Dadurch lässt sich ein gleichmäßiger vollflächiger Anpressdruck erreichen. Dadurch lassen sich insbesondere thermomechanische Spannungen minimieren und eine Wärmeleitung zwischen den Komponenten verbessern.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn das mindestens eine zweite Gehäuse dem dritten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. An diesem ebenen Wandungsbereich kann dann das thermoelektrische Modul und/oder das Wärmespeicherelement mit einer ebenen Seite anliegen. Insbesondere ist mindestens ein Wärmespeicherelement der Wärmespeichereinrichtung an den ebenen Wandungsbereich oder an die ebenen Wandungsbereiche angelegt. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein thermischer mechanischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Wärmespeicher- element mit diesen ebenen Wandungsbereichen herstellen. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise das mindestens eine Wärmespeicherelement zwischen dem dritten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse mit einem vollflächigen Anpressdruck einspannen. Dies wiederum reduziert die thermomechanischen Spannungen und verbessert die thermische Leitfähigkeit.
Insbesondere steht mindestens ein Wärmespeicherelement der Wärmespeichereinrichtung mit einer ersten Seite in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse und mit einer zweiten Seite in thermi- schem Kontakt mit dem dritten Gehäuse. Dadurch kann auf einfache Weise ein thermischer Kontakt zwischen dem Wärmespeicherelement und dem ersten Mediumstrom sowie dem zweiten Mediumstrom hergestellt werden. Es kann dadurch der Wärmespeichereinrichtung auf einfache Weise Wärme zugeführt und von der Wärmespeichereinrichtung auf einfache Weise Wärme abgeführt werden.
Günstig ist es dann, wenn an gegenüberliegenden Seiten des dritten Gehäuses jeweils mindestens ein Wärmespeicherelement positioniert ist, und insbesondere, wenn das dritte Gehäuse zwischen gegenüberliegenden Wärme- speicherelementen positioniert ist, und insbesondere, wenn die gegenüberliegenden Wärmespeicherelemente Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses in dem mindestens einen zweiten Gehäuse bilden. Dadurch lässt sich die Wärmeübertragungsvorrichtung auf einfache Weise ausbilden. Insbesondere umfasst das mindestens eine Wärmespeicherelement ein
Gehäuse, wobei in einem Innenraum des Gehäuses das Wärmeleitmedium angeordnet ist. Dadurch lassen sich das Wärmespeicherelement bzw. die Wärmespeichereinrichtung einfach und kompakt realisieren. Günstig ist es, wenn das Wärmeleitmedium der Wärmespeichereinrichtung in einem zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse gebildeten Innenraum positioniert ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein thermischer Kontakt zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse herstellen. Es wird dadurch die Wärmeübertragungsvorrichtung kompakt ausgeführt.
Günstig ist es dann, wenn das Leitmedium den Innenraum vollständig ein- nimmt. Das dritte Gehäuse kann dann beispielsweise von dem Wärmeleitmedium innerhalb des zweiten Gehäuses gehalten werden . Dadurch lässt sich ferner der thermische Kontakt zwischen dem Wärmeleitmedium und dem zweiten Gehäuse sowie dem dritten Gehäuse weiter verbessern. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Wärmeübertragungsvorrichtung eine thermoelektrische Moduleinrichtung auf, welche in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung und dem mindestens einen zweiten Gehäuse steht. Durch die thermoelektrische Moduleinrichtung lässt sich ein aufgrund einer Temperaturdifferenz des ersten Mediumstroms und des zweiten Mediumstroms vorliegender Wärmestrom zur direkten Erzeugung von elektrischer Energie aufgrund des Seebeck-Effekts nutzen.
Insbesondere umfasst die thermoelektrische Moduleinrichtung mindestens ein thermoelektrisches Modul, wobei das mindestens eine thermoelektrische Modul mit einer ersten Seite in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse steht und mit einer zweiten Seite in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung steht. Dadurch lässt sich die thermoelektrische Moduleinrichtung auf einfache Weise in die Wärmeübertragungsvorrichtung integrieren. Das thermoelektrische Modul steht dann über die Wärmespeichereinrichtung in einem indirekten thermischen Kontakt mit dem zweiten Mediumstrom. Auf diese Weise können beispielsweise zeitliche
Schwankungen in einer Temperaturabgabe durch den zweiten Mediumstrom von der Wärmespeichereinrichtung zumindest weitgehend ausgeglichen werden. In diesem Fall werden dadurch die Temperaturschwankungen und Schwankungen eines Wärmestroms an der thermoelektrischen Moduleinrichtung verringert. Dadurch wird ein Wirkungsgrad der thermoelektrischen Moduleinrichtung erhöht. Günstig ist es, wenn an gegenüberliegenden Seiten des mindestens einen zweiten Gehäuses jeweils ein thermoelektrisches Modul der thermo- elektrischen Moduleinrichtung positioniert ist. Es sind dann die Wärmespeichereinrichtung und das dritte Gehäuse in dem zweiten Gehäuse zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen positioniert und insbesondere zwischen diesen eingespannt. Die gegenüberliegenden thermoelektrischen Module bilden dann Abstandshalter für die Positionierung der Wärmespeichereinrichtung und des dritten Gehäuses in dem zweiten Gehäuse. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn das dritte Gehäuse zwischen gegenüberliegenden Kombinationen aus thermoelektrischen Modulen und Wärmespeicherelementen der Wärmespeichereinrichtung positioniert ist, und insbesondere wenn die gegenüberliegenden Kombinationen Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses in dem mindestens einen zweiten Gehäuse bilden. Es ist dann das dritte Gehäuse in dem zweiten Gehäuse zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen und Wärmespeicherelementen positioniert und insbesondere zwischen diesen eingespannt. Die gegenüberliegenden thermoelektrischen Module und Wärmespeicherelemente bilden dann Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses in dem zweiten Gehäuse.
Insbesondere ist zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse und dem dritten Gehäuse ein viertes Gehäuse angeordnet, welches in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung der thermoelektrischen Modul- einrichtung steht, wobei das dritte Gehäuse innerhalb des vierten Gehäuses angeordnet ist, die Wärmespeichereinrichtung zwischen dem dritten Gehäuse und dem vierten Gehäuse angeordnet ist, und wobei die thermoelektrische Moduleinrichtung zwischen dem vierten Gehäuse und dem mindestens einen zweiten Gehäuse angeordnet ist. Durch die Anordnung der Wärmespeicher- einrichtung zwischen dem dritten Gehäuse und dem vierten Gehäuse kann eine Wärmeübertragung zwischen dem zweiten Mediumstrom und der Wärmespeichereinrichtung weiter verbessert werden. Das Wärmeleitmedium der Wärmespeichereinrichtung kann dann beispielsweise derart angeordnet werden, dass es das dritte Gehäuse vollständig umgibt. Dadurch lässt sich die Wärmeübertragungsvorrichtung einfach und kompakt ausführen und die Wärmeleitung zwischen den Komponenten verbessern. Günstig ist es, wenn das Wärmeleitmedium der Wärmespeichereinrichtung in einem zwischen dem dritten Gehäuse und dem vierten Gehäuse gebildeten Innenraum positioniert ist. Es lässt sich dadurch das Wärmeleitmedium der Wärmespeichereinrichtung auf einfache Weise in die Wärmeübertragungsvorrichtung integrieren. Die Wärmeübertragungsvorrichtung kann dadurch einfach und kompakt ausgeführt werden.
Günstig ist es dann, wenn das Wärmeleitmedium den Innenraum zwischen dem dritten Gehäuse und dem vierten Gehäuse vollständig einnimmt. Das dritte Gehäuse kann dann beispielsweise von dem Wärmeleitmedium innerhalb des vierten Gehäuses gehalten werden. Dadurch wird ferner die Wärmeübertragung zwischen dem zweiten Mediumstrom und der Wärmespeichereinrichtung verbessert.
Insbesondere ist das vierte Gehäuse in dem mindestens einen zweiten
Gehäuse zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen der thermoelektrischen Moduleinrichtung positioniert, und insbesondere bilden die gegenüberliegenden thermoelektrischen Module Abstandshalter für die Positionierung des vierten Gehäuses in dem zweiten Gehäuse. Dadurch fungieren die thermoelektrischen Module als eine Art Abstandshalter für das vierte Gehäuse und das vierte Gehäuse lässt sich zwischen den thermoelektrischen Modulen einspannen. Dadurch wiederum lässt sich eine vollflächige Anpresskraft auf die thermoelektrischen Module erzielen. Es lässt sich hierdurch der thermische Kontakt zwischen den Komponenten weiter verbessern. Günstig ist es, wenn das vierte Gehäuse dem mindestens einen zweiten
Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. An dem ebenen Wandungsbereich kann ein thermoelektrisches Modul mit einer ebenen Seite anliegen. Dadurch lässt sich ein gleichmäßiger, vollflächiger Anpressdruck erreichen. Dadurch lassen sich insbesondere thermomecha- nische Spannungen minimieren. Hierdurch wird der thermische Kontakt zwischen den Komponenten weiter verbessert. Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn das mindestens eine zweite Gehäuse dem vierten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. An diesem ebenen Wandungsbereich kann dann das thermoelektrische Modul mit einer ebenen Seite anliegen. Insbesondere ist die thermoelektrische Moduleinrichtung an den ebenen Wandungsbereich oder an die ebenen Wandungsbereiche des mindestens einen zweiten Gehäuses und/oder an den ebenen Wandungsbereich oder die ebenen Wandungsbereiche des vierten Gehäuses angelegt. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein thermoelektrisches Modul zwischen dem zweiten
Gehäuse und dem vierten Gehäuse einspannen. Das thermoelektrische Modul lässt sich dann mit einem vollflächigen Anpressdruck einspannen, was wiederum die thermomechanischen Spannungen reduziert. Weiterhin lässt sich dadurch auch das vierte Gehäuse zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen in dem zweiten Gehäuse einspannen.
Günstig ist es, wenn das vierte Gehäuse dem dritten Gehäuse zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich aufweist. Es lassen sich dadurch auf einfache Weise Komponenten, wie z. B. ein thermoelektrisches Modul oder ein Wärmespeicherelement, zwischen dem vierten Gehäuse und dem dritten Gehäuse anordnen. Das dritte Gehäuse kann dann beispielsweise von den thermoelektrischen Modulen und/oder den Wärmespeicherelementen innerhalb des vierten Gehäuses gehalten werden.
Günstig ist es, wenn eine Schmelztemperatur des Wärmeleitmediums einer Betriebstemperatur und insbesondere einer maximalen Betriebstemperatur der thermoelektrischen Moduleinrichtung entspricht. Es kann dadurch, beispielsweise für den Fall eines zu heißen zweiten Mediumstroms, eine Überhitzung von thermoelektrischen Modulen der thermoelektrischen Moduleinrichtung vermieden werden. Es lässt sich dadurch der Wirkungsgrad der thermo- elektrischen Moduleinrichtung weiter erhöhen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung .
eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung; eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit thermo- elektrischen Modulen; eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines thermoelektrischen Moduls;
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausfüh
beispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung;
Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit thermoelektrischen Modulen;
Figur 6 eine schematische Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung;
Figur 7 eine schematische Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung; Figur 8 eine schematische Schnittansicht eines siebten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit thermo- elektrischen Modulen; und Figur 9 eine schematische Schnittansicht eines achten Ausführungsbeispiels einer Wärmeübertragungsvorrichtung mit thermo- elektrischen Modulen.
Ein Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Wärmeübertragungsvor- richtung, welche in Figur 1 schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst ein erstes Gehäuse 12.
Das erste Gehäuse 12 ist ein äußeres Gehäuse. Es ist mittels eines Rohrs und beispielsweise eines Kastenrohrs gebildet. Es weist bei einer Ausführungsform eine Wandung 14 mit parallel zueinander orientierten gegenüberliegenden Wänden 16a, 16b und parallel zueinander orientierten gegenüberliegenden Wänden 18a, 18b auf. Die Wände 18a, 18b liegen quer und insbesondere senkrecht zu den Wänden 16a, 16b. Die Wand 18a ist mit den Wänden 16a und 16b verbunden. Die Wand 18b ist mit den Wänden 16a und 16b ver- bunden. Die Wandung 14 mit ihren Wänden 16a, 16b, 18a, 18b bildet einen umlaufenden Gehäuseteil des ersten Gehäuses 12. An seinen Stirnseiten ist das erste Gehäuse 12 durch gegenüberliegende Stirnwände abgeschlossen.
In dem ersten Gehäuse 12 ist eine Mehrzahl von zweiten Gehäusen 20 ange- ordnet, welche insbesondere als Kapselrohre ausgebildet sind . Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei zweite Gehäuse 20 (Gehäuse 20a, Gehäuse 20b) in dem ersten Gehäuse 12 angeordnet. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass mehr als zwei zweite Gehäuse 20 in dem ersten Gehäuse 12 angeordnet sind oder nur ein einziges zweites Gehäuse 20 in dem ersten Gehäuse 12 angeordnet ist.
Das erste Gehäuse 12 ist (bis auf unten noch näher erwähnte Anschlüsse) fluiddicht geschlossen. Ein zweites Gehäuse 20 umfasst jeweils eine Wandung 22. Die Wandung 22 ist umlaufend geschlossen ausgebildet. Die Wandung 22 ist mit einer Achse 24 parallel zu einer Längsrichtung 26 des ersten Gehäuses 12 orientiert. Die Längsrichtung 26 ist dabei insbesondere parallel zu den Wänden 16a, 16b, 18a, 18b der Wandung 14 und liegt quer und insbesondere senkrecht zu den Stirnwänden des ersten Gehäuses 12.
Die Wandungen 22 der jeweiligen zweiten Gehäuse 20 sind beabstandet zu der Wandung 14. Ferner sind Wandungen 22 unterschiedlicher zweiter Gehäuse 20a, 20b beabstandet zueinander.
In dem ersten Gehäuse 12 ist ein Innenraum 28 gebildet. Der Innenraum 28 weist mehrere erste Teilbereiche 30 auf, welche zwischen dem jeweiligen zweiten Gehäuse 20a, 20b und der Wandung 14 liegen. Zwischen benachbarten zweiten Gehäusen 20a, 20b weist der Innenraum 28 einen oder mehrere zweite Teilbereiche 32 auf.
Das jeweilige zweite Gehäuse 20 ist fluiddicht geschlossen. In dem jeweiligen zweiten Gehäuse 20 ist eine Kombination 34 eines dritten Gehäuses 36 und einer Wärmespeichereinrichtung 38 angeordnet.
Das dritte Gehäuse 36 ist (bis auf untenstehend erläuterte Anschlüsse) fluiddicht ausgebildet. Das dritte Gehäuse 36 weist eine umlaufende Wandung 40 mit einer Achse auf, wobei die Achse zumindest näherungsweise koaxial zur Achse 24 liegt.
Das dritte Gehäuse 36 hat einen Innenraum 42, welcher in eine Mehrzahl von beabstandeten Kanälen 44 unterteilt ist, wobei alle oder eine Teilmenge der Kanäle 44 parallel zueinander ausgerichtet sind und insbesondere in der
Längsrichtung 26 orientiert sind. Benachbarte Kanäle 44a, 44b sind durch eine gemeinsame fluiddichte Wandung 46 voneinander getrennt. Jedes dritte Gehäuse 36 weist einen oder mehrere Eingangsanschlüsse und einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse auf, welche an den Stirnwänden des ersten Gehäuses 12 ausgebildet sind. Über die Eingangsanschlüsse kann ein Strom eines Mediums, welcher im Folgenden als zweiter Mediumstrom 48 bezeichnet ist, in das jeweilige dritte Gehäuse 36 eingekoppelt werden. Der zweite Mediumstrom 48 kann über die Ausgangsanschlüsse ausgekoppelt werden.
Der zweite Mediumstrom 48 durchströmt in einer Strömungsrichtung 50 das dritte Gehäuse 36. Die Strömungsrichtung 50 liegt zumindest näherungsweise parallel zu der Längsrichtung 26.
Zwischen der Wandung 40 des dritten Gehäuses 36 und der Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 ist ein Innenraum 52 gebildet. Dieser Innenraum 52 ist vollständig fluiddicht gekapselt bezüglich des Innenraums 28 und des Innenraums 42.
In dem Innenraum 28 strömt ein weiterer Strom eines Mediums, welcher im Folgenden als erster Mediumstrom 54 bezeichnet ist. In dem Innenraum 42 strömt der zweite Mediumstrom 48. Weder der erste Mediumstrom 54 noch der zweite Mediumstrom 48 können in den Innenraum 52 gelangen.
Weiterhin sind die zweiten Gehäuse 20 so abgeschlossen, dass der erste Mediumstrom 54 nicht in den Innenraum 42 des dritten Gehäuses 36 gelangen kann. Ferner ist das dritte Gehäuse 36 so gegenüber dem zweiten Gehäuse 20 abgeschlossen, dass der zweite Mediumstrom 48 nicht in den Innenraum 28 gelangen kann.
Die Wandung 40 des dritten Gehäuses 36 weist einen ersten Wandungsbereich 56a und einen dem ersten Wandungsbereich 56a gegenüberliegenden zweiten Wandungsbereich 56b auf. Die Wandungsbereiche 56a und 56b sind parallel zueinander ausgerichtet. Zwischen ihnen sind die Kanäle 44 gebildet, welche die gleiche Höhe (eine Höhenrichtung ist die Abstandsrichtung zwischen dem ersten Wandungsbereich 56a und dem zweiten Wandungsbereich 56b) haben. Der erste Wandungsbereich 56a und der zweite Wandungsbereich 56b sind vorzugsweise zumindest näherungsweise parallel zu den Wänden 16a, 16b des ersten Gehäuses 12.
Der erste Wandungsbereich 56a und der zweite Wandungsbereich 56b sind dem zweiten Gehäuse 20 zugewandt eben ausgebildet.
Die Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 weist einen ersten Wandungs- bereich 58a und einen dem ersten Wandungsbereich 58a gegenüberliegenden zweiten Wandungsbereich 58b auf. Der erste Wandungsbereich 58a ist dem ersten Wandungsbereich 56a benachbart und der zweite Wandungsbereich 58b ist dem zweiten Wandungsbereich 56b benachbart. Der erste Wandungsbereich 58a und der zweite Wandungsbereich 58b sind zumindest näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet. Sie liegen vorzugsweise parallel zu den Wänden 16a, 16b und parallel zu den Wandungsbereichen 56a und 56b. Ein Abstand zwischen dem ersten Wandungsbereich 56a und dem ersten Wandungsbereich 58a sowie ein Abstand zwischen dem zweiten Wandungsbereich 56b und dem zweiten Wandungsbereich 58b ist zumindest näherungsweise konstant.
Der erste Wandungsbereich 58a und der zweite Wandungsbereich 58b sind dem dritten Gehäuse 36 zugewandt eben ausgebildet.
Die Wärmespeichereinrichtung 38 umfasst mehrere Wärmespeicherelemente 60. Zwischen dem ersten Wandungsbereich 56a des dritten Gehäuses 36 und dem ersten Wandungsbereich 58a des zweiten Gehäuses 20 sowie zwischen dem zweiten Wandungsbereich 56b des dritten Gehäuses 36 und dem zweiten Wandungsbereich 58b des zweiten Gehäuses 20 ist jeweils ein Wärmespeicherelement 60 positioniert. Zwischen dem dritten Gehäuse 36 und dem zweiten Gehäuse 20 liegen
Wärmespeicherelemente 60a, 60b einander gegenüber, wobei das dritte Gehäuse 36 zwischen einem solchen Paar von Wärmespeicherelementen 60a, 60b liegt. Solche Wärmespeicherelemente 60a, 60b fungieren als Abstands- halter für die Positionierung des dritten Gehäuses 36 in dem zweiten Gehäuse 20.
Die Wärmespeicherelemente 60 sind in dem Innenraum 52 angeordnet. Sie stehen jeweils mit einer ersten Seite 62 in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 20 und mit einer zweiten Seite 64 in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse 36. Die jeweiligen Wärmespeicherelemente 60 liegen mit der ersten Seite 62 an der Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 an und mit der zweiten Seite 64 an der Wandung 40 des dritten Gehäuses 36 an. Auf diese Weise wird ein thermischer Kontakt zwischen dem Wärmespeicher- element 60, dem zweiten Gehäuse 20 und dem dritten Gehäuse 36 hergestellt.
In diesem Zusammenhang wird hinsichtlich der Herstellung und Ausführung des ersten Gehäuses 12, des zweiten Gehäuses 20 und des dritten Gehäuses 36 sowie bezüglich weiterer Details der Herstellung eines thermischen Kontakts zwischen den einzelnen Komponenten auf die DE 20 2010 018 101 U l (Anmeldetag : 19. Oktober 2010) des gleichen Anmelders verwiesen. Hierauf wird ausdrücklich und vollinhaltlich Bezug genommen. An dem ersten Gehäuse 12 sind ein Eingangsanschluss 66 und ein Ausgangsanschluss 68 für den ersten Mediumstrom 54 angeordnet. Durch den Eingangsanschluss 66 kann entsprechend das erste Medium eingekoppelt werden und durch den Ausgangsanschluss 68 abgeführt werden. Der Eingangsanschluss 66 ist an der Wand 18a und der Ausgangsanschluss 68 an der Wand 18b angeordnet. Der Eingangsanschluss 66 und der Ausgangsanschluss 68 liegen quer zu dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des dritten Gehäuses 36. Der erste Mediumstrom 54 ist dabei in der Strömungsrichtung quer zur Strömungsrichtung des zweiten Mediumstroms 48 führbar.
Die zweiten Gehäuse 20 sind beabstandet zu der Wandung 14 im ersten Gehäuse 12 positioniert. Ein über den Eingangsanschluss 66 eingekoppelter erster Mediumstrom 54 und über den Ausgangsanschluss 68 ausgekoppelter erster Mediumstrom 54 kann dadurch die zweiten Gehäuse 22 umspülen.
Ein Wärmespeicherelement 60 umfasst ein Gehäuse 70. In dem Gehäuse 70 ist ein Innenraum 72 gebildet.
In dem Innenraum 72 ist ein Wärmeleitmedium 74 angeordnet. Das Wärmeleitmedium 74 steht in thermischem Kontakt mit dem Gehäuse 70. Das Gehäuse 70 steht über die erste Seite 62 und die zweite Seite 64 in thermi- schem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 20 und dem dritten Gehäuse 36.
Das Wärmeleitmedium 74 weist insbesondere eine metallische thermische Leitfähigkeit auf. Das Wärmeleitmedium 74 ist insbesondere aus einem
Phasenwechselmedium hergestellt. Durch das Phasenwechselmedium wird ein über die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 übertragener Wärmestrom zeitlich vergleichmäßigt.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung, welches in Figur 2 gezeigt und dort mit 76 bezeichnet ist, umfasst die Wärme- Übertragungsvorrichtung eine thermoelektrische Moduleinrichtung 78. Ansonsten ist der Aufbau grundsätzlich gleich wie bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 10. Für gleiche Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Für diese Elemente gilt die Beschreibung des vorherigen Ausführungsbeispiels weiterhin.
Die thermoelektrische Moduleinrichtung 78 umfasst mehrere thermoelektrische Module 80. Die Kombination 34 aus dem dritten Gehäuse 36 und der Wärmespeichereinrichtung 38 ist zwischen den thermoelektrischen
Modulen 80 der thermoelektrischen Moduleinrichtung 78 positioniert.
Zwischen dem ersten Wandungsbereich 58a des zweiten Gehäuses 20 und der ersten Seite 62 des Wärmespeicherelements 60 ist jeweils ein thermo- elektrisches Modul 80 positioniert. Zwischen dem zweiten Wandungsbereich 58b des zweiten Gehäuses 20 und der ersten Seite 62 des Wärmespeicherelements 60 ist ebenfalls jeweils ein thermoelektrisches Modul 80 positioniert. Es kann dabei in der Längsrichtung 26 an der Wärmespeichereinrichtung 38 eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 80 angeordnet sein.
Zwischen dem dritten Gehäuse 36 und dem zweiten Gehäuse 20 liegen thermoelektrische Module 80a, 80b einander gegenüber, wobei die Kombination 34 zwischen einem solchen Paar von thermoelektrischen Modulen 80a, 80b liegt.
Die thermoelektrischen Module 80 sind in dem Innenraum 52 angeordnet. Sie stehen jeweils mit einer ersten Seite 82 in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 20 und mit einer zweiten Seite 84 in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung 38. Insbesondere liegen die jeweiligen thermoelektrischen Module 80 mit der ersten Seite 82 an der Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 an und mit der zweiten Seite 84 an der ersten Seite 62 der Wärmespeicherelemente 60 an. Auf diese Weise wird über die thermoelektrische Moduleinrichtung 78 ein thermischer Kontakt zwischen der Wärme- speichereinrichtung 38 und dem zweiten Gehäuse 20 hergestellt.
Ein thermoelektrisches Modul 80, welches in Figur 3 gezeigt ist, umfasst bei einem Ausführungsbeispiel ein erstes Gehäuseelement 86 und ein dem ersten Gehäuseelement 86 gegenüberliegendes zweites Gehäuseelement 88. An dem ersten Gehäuseelement 86 ist die erste Seite 82 ausgebildet und an dem zweiten Gehäuseelement 88 ist die zweite Seite 84 ausgebildet. Das erste Gehäuseelement 86 und das zweite Gehäuseelement 88 sind insbesondere aus einem Material mit metallischer Wärmeleitfähigkeit gebildet. Die erste Seite 82 und die zweite Seite 84 sind insbesondere eben ausgebildet. Dies ermöglicht eine optimierte Anlage der ersten Seite 82 und der zweiten Seite 84 an den ersten Wandungsbereich 58a bzw. an den zweiten Wandungs- bereich 58b des zweiten Gehäuses 20 und an die erste Seite 62 des Wärmespeicherelements 60.
Das erste Gehäuseelement 86 und das zweite Gehäuseelement 88 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Insbesondere ist einem Innenraum 90 zwischen dem ersten Gehäuseelement 86 und dem zweiten Gehäuseelement 88 zugewandt eine elektrische Isolierung angeordnet.
In dem Innenraum 90 sind beispielsweise alternierend n-Leiter 92 und p-Leiter 94 positioniert, wobei benachbarte n-Leiter 92 und p-Leiter 94 über eine elektrisch leitende Brücke 96 (beispielsweise aus einem metallischen Material) miteinander verbunden sind .
Wenn beispielsweise die erste Seite 82 eine Kaltseite ist und die zweite Seite 84 eine Heißseite ist, dann entsteht ein Wärmestrom 98 an dem thermo- elektrischen Modul 80 zwischen dem ersten Gehäuseelement 86 und dem zweiten Gehäuseelement 88. Über den Seebeck- Effekt kann daraus ein nutzbarer elektrischer Strom generiert werden.
Über die thermoelektrischen Module 80 lässt sich beispielsweise die Abgas- abwärme eines Verbrennungsmotors, bei dem das Abgas der zweite Mediumstrom 48 ist, nutzen. Die Abwärme lässt sich auf diese Weise direkt in nutzbare elektrische Energie umwandeln.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung 76 funktioniert wie folgt:
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Mediumstrom 48 ein Heißmediumstrom und der erste Mediumstrom 54 ein Kaltmediumstrom. Beispielsweise ist der zweite Mediumstrom 48 ein Abgasstrom eines Verbrennungsmotors.
Der zweite Mediumstrom 48 wird durch die dritten Gehäuse 36 geführt. Die Wärmespeichereinrichtung 38 steht in direktem thermischem Kontakt mit den dritten Gehäusen 36. Die Wärmespeichereinrichtung 38 steht auch mit der thermoelektrischen Moduleinrichtung 78 in direktem thermischem Kontakt. Dadurch werden die zweiten Seiten 84 der thermoelektrischen Module 80 aufgeheizt.
In dem ersten Gehäuse 12 wird der erste Mediumstrom 54 geführt, welcher ein Kaltmediumstrom ist. Eine Strömungsrichtung des Kaltmediumstroms liegt dabei quer und insbesondere senkrecht zu der Strömungsrichtung 50 des zweiten Mediumstroms 48.
Die zweiten Gehäuse 20 werden in dem ersten Gehäuse 12 von dem ersten Mediumstrom 54 umspült. Die erste Seite 82 der thermoelektrischen Module 80 steht in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 20. Dadurch wird die erste Seite 82 abgekühlt. Die erste Seite 82 ist eine Kaltseite. Dadurch kann sich der Wärmestrom 98 zwischen der zweiten Seite 84 und der ersten Seite 82 jedes thermoelektrischen Moduls 80 ausbilden. Dadurch lässt sich Wärmeenergie direkt in nutzbare elektrische Energie umwandeln.
Der zweite Mediumstrom 48 ist beispielsweise ein Abgasstrom eines Ver- brennungsmotors. In diesem Fall kann der zweite Mediumstrom zeitlichen
Temperaturschwankungen unterliegen. Hierdurch wird der Wärmestrom 98 an den thermoelektrischen Modulen 80 in Abhängigkeit der Zeit erhöht oder verringert. Der optimale Wirkungsgrad der thermoelektrischen Module 80 wird jedoch bauartbedingt nur erreicht, falls der Wärmestrom 98 innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegt. Bei einem zu hohen oder zu niederen Wärme- ström 98 verringert sich der Wirkungsgrad der thermoelektrischen Module 80 und der thermoelektrischen Moduleinrichtung 78.
Durch die Wärmespeichereinrichtung 38 werden Schwankungen des Wärme- Stroms 98 an den thermoelektrischen Modulen 80 verringert. Die Wärmespeichereinrichtung 38 umfasst hierzu das Wärmeleitmedium 74, welches insbesondere ein Phasenwechselmedium ist. Das Phasenwechselmedium kann in Zeiten hoher Wärmeabgabe durch den zweiten Mediumstrom 48 Wärme speichern und die gespeicherte Wärme in Zeiten geringer Wärmeabgabe durch den zweiten Mediumstrom 48 wieder abgeben. Für den Fall einer zeitlich schwankenden Temperatur des zweiten Mediumstroms 48 wird hierdurch der Wirkungsgrad der thermoelektrischen Moduleinrichtung 78 deutlich erhöht.
Ferner kann bei einem zu hohen Wärmestrom 98, welcher beispielsweise durch einen zu heißen zweiten Mediumstrom 48 verursacht wird, eine maximale Einsatztemperatur der thermoelektrischen Module 80 überschritten werden. Die thermoelektrischen Module 80 können hierdurch überhitzen.
Durch die Pufferwirkung der Wärmespeichereinrichtung 38 können derartige Temperaturüberschreitungen zumindest innerhalb eines bestimmten Zeit- raums vermieden werden.
Bei einer Ausführungsform liegt in dem Innenraum 42 ein Unterdruck gegenüber den Innenräumen 28 und 52 vor. Dadurch werden die Komponenten der Wärmespeichereinrichtung 38 und der thermoelektrischen Moduleinrichtung 78 gegen das zweite Gehäuse 20 und das dritte Gehäuse 36 gepresst. Dadurch entsteht ein flächiger mechanischer Kontakt zwischen den Komponenten. Es wird damit ein sehr guter thermischer Kontakt zwischen den Komponenten sichergestellt. Durch den Aufbau der Wärmeübertragungsvorrichtung 76 lässt sich eine thermoelektrische Moduleinrichtung mit geringer Komplexität realisieren. Es müssen keine Verspannungselemente wie Bügel oder dergleichen vorgesehen werden. Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist in Figur 4 gezeigt und dort mit 100 bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms 54 zumindest näherungsweise parallel zu der Strömungsrichtung 50 des zweiten Mediumstroms 48 liegt.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung 100 umfasst ein erstes Gehäuse 102, welches grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie das erste Gehäuse 12 der Wärmeübertragungsvorrichtung 10. Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse für den ersten Mediumstrom 54 sind jedoch bei dem ersten
Gehäuse 102 analog zu den Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen für den zweiten Mediumstrom 48 an Stirnseiten des ersten Gehäuses 102 angeordnet. Dadurch kann der erste Mediumstrom 54 parallel zur Strömungs- richtung 50 des zweiten Mediumstroms 48 eingekoppelt und ausgekoppelt werden.
In dem Innenraum 28 des ersten Gehäuses 102 sind in dem ersten Teilbereich 30 und dem zweiten Teilbereich 32 Kanäle 104 gebildet. Alle oder eine Teil- menge der Kanäle 104 sind parallel zueinander ausgerichtet und insbesondere in der Längsrichtung 26 orientiert. Insbesondere sind benachbarte Kanäle 104a, 104b durch eine gemeinsame fluiddichte Wandung 106 voneinander getrennt. Die Wandungen 106 der Kanäle 104 liegen insbesondere parallel zu den Wandungen 46 der Kanäle 44 des dritten Gehäuses 36.
Die Kanäle 104 werden von dem ersten Mediumstrom 54 durchströmt. Durch die Kanäle 104 wird eine Wärmeübertragung zwischen der Wärmeübertragungsvorrichtung 100 und dem ersten Mediumstrom 54 verbessert.
Die Kanäle 104 sind insbesondere zwischen der Wandung 14 des ersten Gehäuses 102 und der Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 gebildet. Die Kanäle 104 sind insbesondere auch zwischen den Wandungen 22 verschiedener zweiter Gehäuse 20a, 20b gebildet. Dadurch wird die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Gehäuse 102 und dem zweiten Gehäuse 20 verbessert. Es wird dadurch ferner die Wärmeübertragung zwischen ver- schiedenen zweiten Gehäusen 20a, 20b weiter verbessert. Auf diese Weise wird auch die Wärmeübertragung zwischen dem zweiten Gehäuse 20 und dem ersten Mediumstrom 54 weiter verbessert.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung 100 weist ansonsten die gleiche
Funktionsweise wie die Wärmeübertragungsvorrichtung 10 auf.
Ein viertes Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung, welches in Figur 5 gezeigt und dort mit 108 bezeichnet ist, ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie die Wärmeübertragungsvorrichtung 100. Die Wärmeübertragungs- Vorrichtung 108 umfasst jedoch zusätzlich die vorstehend beschriebene thermoelektrische Moduleinrichtung 78.
Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 108 liegt eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms 54 zumindest näherungsweise parallel zu der Strö- mungsrichtung 50 des zweiten Mediumstroms 48.
Ansonsten funktioniert die Wärmeübertragungsvorrichtung 108 wie oben anhand der Wärmeübertragungsvorrichtung 76 beschrieben. Ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist in Figur 6 gezeigt und dort mit 110 bezeichnet. Die Wärmeübertragungsvorrichtung 110 ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie die Wärmeübertragungsvorrichtung 10. Die Wärmeübertragungsvorrichtung 110 umfasst eine Wärmespeichereinrichtung 112, welche in dem Innenraum 52 zwischen dem zweiten Gehäuse 20 und dem dritten Gehäuse 36 angeordnet ist. Die Wärmespeichereinrichtung 112 weist ein Wärmeleitmedium 114 auf, welches den Innenraum 52 insbesondere vollständig einnimmt. Das Wärmeleitmedium 114 weist grundsätzlich die gleichen Eigenschaften wie das Wärmeleitmedium 74 der Wärmespeichereinrichtung 38 auf. Das Wärme- leitmedium 114 ist insbesondere ein Phasenwechselmedium.
Das Wärmeleitmedium 114 steht in thermischem Kontakt zu der Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 und zu der Wandung 40 des dritten Gehäuses 36. Dadurch wird der thermische Kontakt zwischen der Wärmespeichereinrichtung 112, dem zweiten Gehäuse 20 und dem dritten Gehäuse 36 verbessert.
Durch die vollständige Einnahme des Innenraums 52 durch das Wärmeleitmedium 114 kann auf einfache Weise ein verbesserter thermischer Kontakt zwischen dem Wärmeleitmedium 114, dem zweiten Gehäuse 20 und dem dritten Gehäuse 36 hergestellt werden.
Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 110 liegt die Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms 54 quer und insbesondere senkrecht zu der Strömungsrichtung 50 des zweiten Mediumstroms 48.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist in Figur 7 gezeigt und dort mit 116 bezeichnet.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung 116 ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie die Wärmeübertragungsvorrichtung 110 des vorherigen Ausführungsbeispiels. Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 116 liegt jedoch eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms 54 zumindest näherungsweise parallel zu der Strömungsrichtung 50 des zweiten Mediumstroms 48. Die Wärmeübertragungsvorrichtung 116 weist analog zu der Wärmeübertragungsvorrichtung 100 Kanäle 104 auf.
Ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist in Figur 8 gezeigt und dort mit 118 bezeichnet. Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 118 ist zwischen dem zweiten
Gehäuse 20 und dem dritten Gehäuse 36 ein viertes Gehäuse 120 angeordnet. Das dritte Gehäuse 36 ist innerhalb des vierten Gehäuses 120 positioniert. Das vierte Gehäuse 120 ist fluiddicht geschlossen. Das vierte Gehäuse 120 hat eine umlaufend geschlossene Wandung 122, welche eine Achse aufweist, die zumindest näherungsweise koaxial zur Achse 24 des zweiten Gehäuses 20 ist.
Zwischen der Wandung 22 des zweiten Gehäuses 20 und der Wandung 122 des vierten Gehäuses 120 ist ein Innenraum 124 gebildet. Zwischen der Wandung 122 des vierten Gehäuses 120 und der Wandung 40 des dritten Gehäuses 36 ist ein Innenraum 126 gebildet. Dieser Innenraum 126 ist vollständig fluiddicht gekapselt bezüglich des Innenraums 124 und des Innenraums 42 des dritten Gehäuses 36. Ferner ist der Innenraum 124 vollständig fluiddicht gekapselt bezüglich des Innenraums 28 des ersten Gehäuses 12.
Die Wandung 122 des vierten Gehäuses 120 weist einen ersten Wandungsbereich 128a und einen zweiten Wandungsbereich 128b auf. Der erste
Wandungsbereich 128a ist dem ersten Wandungsbereich 58a des zweiten Gehäuses 20 und dem ersten Wandungsbereich 56a des dritten Gehäuses 36 benachbart. Der zweite Wandungsbereich 128b ist dem zweiten Wandungsbereich 58b des zweiten Gehäuses 20 und dem zweiten Wandungsbereich 56b des dritten Gehäuses 36 benachbart. Der erste Wandungsbereich 128a und der zweite Wandungsbereich 128b sind zumindest näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet. Sie sind vorzugsweise parallel zu den Wänden 16a, 16b des ersten Gehäuses 12 und parallel zu den Wandungsbereichen 56a, 56b, 58a und 58b ausgerichtet.
Bei einer Ausführungsform sind der erste Wandungsbereich 128a und der zweite Wandungsbereich 128b dem zweiten Gehäuse 20 zugewandt und/oder dem dritten Gehäuse 36 zugewandt zumindest näherungsweise eben ausgebildet. Die thermoelektrische Moduleinrichtung 78 ist in dem Innenraum 124 angeordnet. Zwischen dem ersten Wandungsbereich 58a des zweiten Gehäuses 20 und dem ersten Wandungsbereich 128a des vierten Gehäuses 120 sowie zwischen dem zweiten Wandungsbereich 58b des zweiten Gehäuses 20 und dem zweiten Wandungsbereich 128b des vierten Gehäuses 120 ist jeweils ein thermoelektrisches Modul 80 positioniert.
Die Wärmespeichereinrichtung 112 ist in dem Innenraum 126 angeordnet. Das Wärmeleitmedium 114 der Wärmespeichereinrichtung 112 nimmt den Innen- räum 126 insbesondere vollständig ein. Dies wurde bereits oben anhand der Wärmeübertragungsvorrichtung 110 beschrieben.
Das Wärmeleitmedium 114 steht in thermischem Kontakt zu der Wandung 122 des vierten Gehäuses 120 und zu der Wandung 40 des dritten Gehäuses 36.
Die thermoelektrische Moduleinrichtung 78 steht in thermischem Kontakt mit dem zweiten Gehäuse 20. Die thermoelektrische Moduleinrichtung 78 steht weiterhin über das vierte Gehäuse 120 in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung 112. Die Wärmespeichereinrichtung 112 steht in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse 36.
Der erste Mediumstrom 54 liegt quer und insbesondere senkrecht zu dem zweiten Mediumstrom 48. Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 118 wird der thermische Kontakt zwischen der thermoelektrischen Moduleinrichtung 78 und der Wärmespeichereinrichtung 112 über die Wandung 122 des vierten Gehäuses 120 hergestellt. Ansonsten funktioniert die Wärmeübertragungsvorrichtung 118 analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Ein achtes Ausführungsbeispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung ist in Figur 9 gezeigt und dort mit 130 bezeichnet. Bei der Wärmeübertragungsvorrichtung 130 liegt der erste Mediumstrom 54 zumindest näherungsweise parallel zu dem zweiten Mediumstrom 48.
In dem ersten Teilbereich 30 und dem zweiten Teilbereich 32 des Innenraums 38 des ersten Gehäuses 12 sind Kanäle 104 ausgebildet. Die Ausbildung der Kanäle 104 wurde bereits oben im Zusammenhang mit der Wärmeübertragungsvorrichtung 100 erläutert.
Die Funktionsweise der Wärmeübertragungsvorrichtung 130 ist analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Bezugszeichenliste
Wärmeübertragungsvorrichtung erstes Gehäuse
Wandung
a, 16b Wände
a, 18b Wände
zweites Gehäuse
a, 20b zweite Gehäuse
Wandung
Achse
Längsrichtung
Innenraum
erster Teilbereich zweiter Teilbereich
Kombination
drittes Gehäuse
Wärmespeichereinrichtung
Wandung
Innenraum
Kanäle
a, 44b Kanal
Wandung
zweiter Mediumstrom
Strömungsrichtung
Innenraum
erster Mediumstroma erster Wandungsbereichb zweiter Wandungsbereicha erster Wandungsbereichb zweiter Wandungsbereich
Wärmespeicherelement a, 60b Wärmespeicherelement
erste Seite
zweite Seite
Eingangsanschluss
Ausgangsanschluss
Gehäuse
Innenraum
Wärmeleitmedium
Wärmeübertragungsvorrichtung thermoelektrische Moduleinrichtung thermoelektrisches Modula, 80b thermoelektrisches Modul
erste Seite
zweite Seite
erstes Gehäuseelement zweites Gehäuseelement
Innenraum
n-Leiter
p-Leiter
Brücke
Wärmestrom
0 Wärmeübertragungsvorrichtung2 erstes Gehäuse
4 Kanäle
4a, 104b Kanal
6 Wandung
8 Wärmeübertragungsvorrichtung0 Wärmeübertragungsvorrichtung2 Wärmespeichereinrichtung
4 Wärmeleitmedium
6 Wärmeübertragungsvorrichtung8 Wärmeübertragungsvorrichtung0 viertes Gehäuse 122 Wandung
124 Innenraum
126 Innenraum
128a erster Wandungsbereich
128b zweiter Wandungsbereich
130 Wärmeübertragungsvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Wärmeübertragungsvorrichtung, umfassend ein fluiddichtes erstes
Gehäuse (12) und mindestens ein fluiddichtes zweites Gehäuse (20), wobei das mindestens eine zweite Gehäuse (20) in dem ersten Gehäuse (12) angeordnet ist, in dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) ein fluiddichtes drittes Gehäuse (36) angeordnet ist, zwischen dem ersten Gehäuse (12) und dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) ein erster Mediumstrom (54) geführt ist, und wobei in dem dritten Gehäuse (36) ein zweiter Mediumstrom (48) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung eine Wärmespeichereinrichtung (38; 112) mit einem Wärmeleitmedium (74) umfasst, dass die Wärmespeichereinrichtung (34; 112) zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) angeordnet ist, und dass die Wärmespeichereinrichtung (34; 112) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) steht.
2. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (74) ein Phasenwechselmedium ist oder umfasst.
3. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Gehäuse (12) eine Mehrzahl von parallelen fluiddicht getrennten Kanälen (104) gebildet ist.
4. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (104) in einem ersten Teilbereich (30) eines Innenraums (28) des ersten Gehäuses (12) zwischen dem ersten
Gehäuse (12) und dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) gebildet sind .
5. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (104) in einem zweiten Teilbereich (32) eines Innenraums (28) des ersten Gehäuses (12) zwischen mehreren zweiten Gehäusen (20) gebildet sind.
6. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Innenraum (42) des dritten Gehäuses (36) eine Mehrzahl von fluiddicht getrennten Kanälen (44) gebildet ist.
7. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Gehäuse (12) mindestens ein Eingangsanschluss (66) und mindestens ein Ausgangs- anschluss (68) für den ersten Mediumstrom (54) zugeordnet sind .
8. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem dritten Gehäuse (36) mindestens ein Eingangsanschluss und mindestens ein Ausgangs- anschluss für den zweiten Mediumstrom (48) zugeordnet sind.
9. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlüsse für den ersten Mediumstrom (54) und Anschlüsse für den zweiten Mediumstrom (48) an quer zueinander liegenden Seiten des ersten Gehäuses (12) angeordnet sind .
10. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms (54) quer zu einer Strömungsrichtung (50) des zweiten Mediumstroms (48) orientiert ist.
11. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsrichtung des ersten Mediumstroms (54) parallel zu einer Strömungsrichtung (50) des zweiten Mediumstroms (48) orientiert ist.
12. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mediumstrom aus dem ersten Mediumstrom (54) und dem zweiten Mediumstrom (50) ein Kaltmediumstrom ist und der andere Mediumstrom ein Heißmediumstrom ist.
13. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuse (36) dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (56a, 56b) aufweist.
14. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (20) dem dritten Gehäuse (36) zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (58a, 58b) aufweist.
15. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmespeicherelement (60) der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) an den ebenen Wandungsbereich (56a, 56b, 58a, 58b) oder an die ebenen Wandungsbereiche angelegt ist.
16. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmespeicherelement (60) der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) mit einer ersten Seite (62) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) steht und mit einer zweiten Seite (64) in thermischem Kontakt mit dem dritten Gehäuse (36) steht.
17. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an gegenüberliegenden Seiten (56a, 56b) des dritten Gehäuses (36) jeweils mindestens ein Wärmespeicherelement (60) positioniert ist, und insbesondere dass das dritte Gehäuse (36) zwischen gegenüberliegenden Wärmespeicherelementen (60) positioniert ist, und insbesondere dass die gegenüberliegenden Wärmespeicherelemente (60) Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses (36) in dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) bilden.
18. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmespeicherelement (60) ein Gehäuse (70) umfasst, und dass in einem Innenraum (72) des Gehäuses (70) das Wärmeleitmedium (74) angeordnet ist.
19. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (74) der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) in einem zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) gebildeten Innenraum (52) positioniert ist.
20. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (74) den Innenraum (52) zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) vollständig einnimmt.
21. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine thermoelektrische Moduleinrichtung (78), welche in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) und dem mindestens einen zweiten
Gehäuse (20) steht.
22. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrische Moduleinrichtung (78) mindestens ein thermoelektrisches Modul (80) umfasst, und dass das mindestens eine thermoelektrische Modul (80) mit einer ersten Seite (82) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) steht und mit einer zweiten Seite (84) in thermischem Kontakt mit der
Wärmespeichereinrichtung (38; 112) steht.
23. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass an gegenüberliegenden Seiten (58a, 58b) des mindestens einen zweiten Gehäuses (20) jeweils mindestens ein thermoelektrisches Modul (80) der thermoelektrischen Moduleinrichtung (78) positioniert ist.
24. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuse (36) zwischen gegenüberliegenden Kombinationen aus thermoelektrischen Modulen (80) und Wärmespeicherelementen (60) der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) positioniert ist, und insbesondere dass die gegenüberliegenden Kombinationen Abstandshalter für die Positionierung des dritten Gehäuses (36) in dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) bilden.
25. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) und dem dritten Gehäuse (36) ein viertes Gehäuse (120) angeordnet ist, welches in thermischem Kontakt mit der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) und der thermoelektrischen Moduleinrichtung (78) steht, dass das dritte Gehäuse (36) innerhalb des vierten Gehäuses (120) angeordnet ist, dass die Wärmespeichereinrichtung (38; 112) zwischen dem dritten Gehäuse (36) und dem vierten Gehäuse (120) angeordnet ist, und dass die thermoelektrische Moduleinrichtung (78) zwischen dem vierten Gehäuse (120) und dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) angeordnet ist.
26. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (74) der Wärmespeichereinrichtung (38; 112) in einem zwischen dem dritten Gehäuse (36) und dem vierten Gehäuse (120) gebildeten Innenraum (124) positioniert ist.
27. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmedium (74) den Innenraum (124) zwischen dem dritten Gehäuse (36) und dem vierten Gehäuse (120) vollständig einnimmt.
28. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Gehäuse (120) in dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) zwischen gegenüberliegenden thermoelektrischen Modulen (80) der thermoelektrischen Moduleinrichtung (78) positioniert ist, und insbesondere dass die gegenüberliegenden thermoelektrischen Module (80) Abstandshalter für die
Positionierung des vierten Gehäuses (120) in dem zweiten Gehäuse (20) bilden.
29. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Gehäuse (120) dem mindestens einen zweiten Gehäuse (20) zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (128a, 128b) aufweist.
30. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Gehäuse (20) dem vierten Gehäuse (36) zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (58a, 58b) aufweist.
31. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrische Moduleinrichtung (78) an den ebenen Wandungsbereich (58a, 58b) oder die ebenen Wandungsbereiche des mindestens einen zweiten Gehäuses (20) und/oder an den ebenen Wandungsbereich (128a, 128b) oder die ebenen Wandungsbereiche des vierten Gehäuses (120) angelegt ist.
32. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Gehäuse (120) dem dritten Gehäuse (36) zugewandt mindestens einen ebenen Wandungsbereich (128a, 128b) aufweist.
33. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelztemperatur des Wärmeleitmediums (74) einer Betriebstemperatur und insbesondere einer maximalen Betriebstemperatur der thermoelektrischen Moduleinrichtung (78) entspricht.
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