[發明專利]具有熱交換器的熱電發電機

有效

• 申請號: 201380014324.4
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN104205384A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·雷施;塞巴斯蒂安·萊希特;約爾格·厄斯特勒
• 申請（專利權）人: 埃貝斯佩歇廢氣技術合資公司
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;F01N5/02;F28F9/00;H01L35/30
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 劉英烈

技術領域

本發明涉及一種熱交換器，特別是用于內燃機的排氣系統，優先地在機動車輛上。本發明還涉及一種內燃機，尤其是機動車輛的，其配備有至少一個這樣的熱交換器。

背景技術

為了提高內燃機的能量效率，特別是在車輛應用中，可利用包含在內燃機的排氣系統中的熱能。包含在排氣系統的熱量可轉換成電能,例如借助于熱電發電機。為此，采用了在開始時所提到類型的熱交換器，該熱交換器包括具有熱側和冷側的至少一個熱電發電機。此外或可選地，熱交換器可用于利用包含在排氣系統中的熱能，以便從排氣系統傳遞熱量，然后其作為加熱介質，以此加熱車廂或蒸發冷卻介質，然后其作為朗肯循環過程中的工作介質。熱交換器，其包括至少一個熱電發電機，還包括用于引導加熱介質的至少一個加熱管，加熱管設置在這樣的熱電發電機的至少一個熱側上，以及用于引導冷卻介質的至少一個冷卻管，冷卻管設置在這樣的熱電發電機的至少一個冷側上。實際上它可設置在此處，即在所述至少一個熱電發電機的熱交換器內，所述至少一個加熱管和所述至少一個冷卻管在堆疊方向上一層堆疊在另一層上，從而形成了管組，其中各熱電發電機、各加熱管和各冷卻管在管組的縱向方向上彼此平行地延伸。

發明內容

本發明解決了這樣一個問題，即描述了這樣的熱交換器的一個改進的或至少另外的一個實施方式，該熱交換器包含至少一個熱電發電機，其特征特別地在于增強能量效率。同時，其目的更簡單并因此更符合成本效益的結構。

本發明是基于這樣的總體思路的，即，裝備有帶殼體的熱交換器，在殼體內部容納管組并包括護套，它在圓周方向上包圍了管組。在這種情況下，圓周方向涉及管或管組的縱向方向。此外，本發明是基于配置殼體或護套作為預張緊彈簧的總體思路，其在堆疊方向上壓住管組，以此改善該管組的各個部件之間的傳熱接觸。已經表明，在管組中加載所述部件一層堆疊在另一層上，即加熱管、冷卻管和熱電發電機產生了改善的熱傳遞，這種做法提高了熱交換器的能量效率。通過在殼體中或在護套中集成預張緊功能，附加的單獨部件，例如用于產生該預張緊力的彈簧元件和軸承墊可以省略，其結果是熱交換器可同時實現相對的成本效益。

為了在熱交換器中實現上述本發明的一般總體思路，根據優選的解決方案可提供為所述護套一體地裝備至少一個預張緊部，其可在松弛狀態和張緊狀態之間彈性地調節。松弛狀態下不存在管組。特別地，至少在熱交換器最后組裝時存在張緊狀態。張緊狀態甚至會更早的實現，例如當管組插入殼體以及殼體或護套最終組裝時。為此，例如可能需要至少在軸向截面和至少在圓周方向上關閉所述殼體或護套。將相應的預張緊部分集成在所述護套上是指用于產生所需的預張緊力而不需要必須安裝到護套上的額外單獨部件，因為產生所期望的預張緊力的預張緊部分形成了護套的組成部分，即由護套的相應區域或部分形成。由此,相應的預張緊部分成為殼體的組成部分，也就是說，在這方面沒有單獨的部件。

因為借助于相應的預張緊部分而產生的預張緊力平行于堆疊方向作用，其反過來垂直于所述板組的縱向延伸，在圓周方向上得到不均勻的力分布。根據“作用力＝反作用力”的原理，預張緊力在堆疊方向和相反方向上作用。橫向于此，與之相比的相應的預張緊部分可不產生預張緊力或例如只是大大降低。相應的預張緊部分在垂直于板組的縱向中心軸線的橫截面上并在圓周方向上延伸，角度范圍小于180°，例如約為90°或更小。

優選地，所述板組構造為具有多個加熱管和多個制冷管，其中另外地，可設置熱電發電機。

優選地，每個單獨的管具有基本上矩形的橫截面，從而使最終的板組優選地也具有基本上矩形的橫截面。堆疊方向和預張緊力則通過彼此位于正好相反的兩側延伸。在板組的橫截面上，這兩個側面則基本上橫向于堆疊方向延伸，而其它兩個側面則基本上平行于堆疊方向延伸。

根據優選的實施方式，可在各自的預張緊部分的區域中設計護套以便于不具有管組的殼體，即在松弛狀態下，具有橫向于殼體長度方向的內橫截面，該長度方向與上述管組的縱向方向一致，該內橫截面小于當管組插入其中且存在張緊狀態時所述殼體具有的內橫截面區域。換句話說，在熱交換器組件上的管組導致殼體在各自預張緊部分的區域中的擴展，其中該殼體可逆地和彈性地發生擴展。由于這個原因，各自的預張緊部分可特別容易地充當彈簧，借助它可實現所期望的預張緊力。