CN105318597A - 热电设备热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热电设备热交换器，其可以包括板部件、冷却流入槽和冷却排放槽、散热流入槽和散热排放槽以及热电元件，所述板部件包括相对于彼此交替设置的多个冷却管和多个散热管，所述冷却流入槽和所述冷却排放槽连接至多个冷却管中的冷却管的入口和出口，所述散热流入槽和所述散热排放槽连接至多个辐射管中的散热管的入口和出口，所述热电元件具有冷却表面和热辐射表面并设置在冷却管和散热管之间。冷却表面可以附接至冷却管，热辐射表面可以附接至散热管。

Description

热电设备热交换器
技术领域
本发明涉及一种新型的热电设备(Thermo-ElectricDevice,TED)热交换器，其能够增加冷却性能和散热性能。
背景技术
热电元件构造成包括冷却表面和热辐射表面，并由此可以在冷却表面和热辐射表面之间因为电信号而产生温差。另外，当电的极性改变时，冷却表面和热辐射表面的作用改变。
近来，已经提出了使用热电元件的热交换器的各种概念；然而，它们不太可能在热电元件的便利性和系统的简化之外支持热交换器本身的性能。
亦即，热电元件需要充分地辐射热以保证冷却性能。然而，热电元件具有热辐射性能的限制，因此与电力的使用相比其不具有充足的冷却性能。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供一种新型的TED热交换器，其能够增加冷却性能和散热性能。
根据本发明的各个方面，提供TED热交换器，其包括：板部件、冷却流入槽和冷却排放槽、散热流入槽和散热排放槽以及电热元件，所述板部件构造成包括多个冷却管和多个散热管，所述多个冷却管和所述多个散热管相对于彼此交替地设置，其中一个或多个冷却管和一个或多个散热管以管形状形成，所述管形状具有在其中形成的流体通路；所述冷却流入槽和所述冷却排放槽构造成分别连接至多个冷却管中的冷却管的入口和出口；所述散热流入槽和所述散热排放槽构造成分别连接至多个辐射管的散热管的入口和出口；所述电热元件构造成具有冷却表面和热辐射表面并设置在冷却管和散热管之间，冷却表面附接至冷却管，热辐射表面附接至散热管。
冷却管的入口和出口可以设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线的相反侧处。散热管的入口和出口可以设置在相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。
冷却管的入口和散热管的出口可以设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。冷却管的出口和散热管的入口可以设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。
冷却流入槽和散热排放槽可以相邻地设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。冷却排放槽和散热流入槽可以相邻地设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。冷却流入槽和冷却排放槽可以分别连接至冷却管的入口和出口。散热流入槽和散热排放槽可以分别连接至散热管的入口和出口。
多个散热管的全部入口可以连接至散热流入槽。多个散热管的全部出口可以连接至散热排放槽。
多个冷却管中的第一组冷却管的入口和多个冷却管中的第二组冷却管的出口可以通过冷却流入槽或冷却排放槽相互连通，由此形成一系列连续通道。
多个冷却管可以分成在一侧具有流体流的第一冷却组和在另一侧具有流体流的第二冷却组，其中所述第一冷却组和所述第二冷却组可以构造成具有彼此设置在相反方向上的入口和出口。
所述第一冷却组的入口可以与冷却流入槽或冷却排放槽中的所述第二冷却组的出口连通，或者所述第一冷却组的出口可以与冷却流入槽或冷却排放槽中的第二冷却组的入口连通。
在第一或第二冷却组的入口为流体首先流入的入口的情况下，第一或第二冷却组的入口可以不与另一组的出口连通。在第一或第二冷却组的出口为流体最终排放通过的出口的情况下，第一或第二冷却组的出口可以不与另一组的入口连通。
冷却流入槽和冷却排放槽可以各自连接至多个冷却管的端部，冷却流入槽和冷却排放槽的内部可以设置有隔墙以形成在第一冷却组和第二冷却组中流体连续流动通过的之字形通道。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及优点，在这些附图中：
图1为根据本发明的示例性的TED热交换器的立体图；
图2为显示根据本发明的示例性的TED热交换器的冷却侧的示图；
图3为显示根据本发明的示例性的TED热交换器的散热侧的示图；
图4为显示根据本发明的示例性的TED热交换器的管和热电元件的示图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
根据本发明的各个实施方案，图1为TED热交换器的立体图，图2为显示TED热交换器的冷却侧的示图，图3为显示TED热交换器的散热侧的示图，图4为显示TED热交换器的管和热电元件的示图。
根据各个实施方案的TED热交换器包括：板部件、冷却流入槽310和冷却排放槽320、散热流入槽410和散热排放槽420以及电热元件500，所述板部件构造成具有冷却管100和散热管200，冷却管100和散热管200以管形状形成，所述管形状具有在其中形成的流体通路，其中冷却管100和散热管200制备为多个并连续地设置，冷却管100和散热管200相互交替地设置；所述冷却流入槽310和所述冷却排放槽320构造成分别连接至冷却管100的入口和出口；所述散热流入槽410和所述散热排放槽420构造成分别连接至散热管200的入口和出口；所述电热元件500构造成具有冷却表面和热辐射表面并设置在冷却管100和散热管200之间，其中冷却表面附接至冷却管100，热辐射表面附接至散热管200。
图4显示管和热电元件，其中根据本发明的示例性实施方案的板部件由可以分成冷却管100和散热管200的多个管构成。每个管以管形状形成，所述管形状具有在其中形成的流体通路，并如图4中所示，一对上板和下板10相互联接以形成内部空间，其中内部空间设置有与流体进行热交换的鳍片20，鳍片20可以通过钎焊法等相互联接。
同时，如图2和3中所示，冷却管100和散热管200各自制备为多个并连续地设置。另外，在冷却管100和散热管200如图1中所示地相互联接的整体状态下，冷却管100和散热管200相互交替地设置。
如图4中所示，热电元件500设置在相互交替设置的冷却管100和散热管200之间。在图1中，热电元件被遮盖，因此不示出，但从图4可以理解热电元件500设置在冷却管100和散热管200之间。另外，热电元件500的冷却表面附接至冷却管100，热辐射表面附接至散热管200，使得在冷却管100中流动的流体通过设置在上部和下部的热电元件500的冷却表面充分地冷却，而在散热管200中流动的流体对上方和下方热电元件500吸热。
另外，如图1至3中所示，冷却管100的入口101和出口102可以形成为设置在基于延伸至冷却管100的纵向方向的中心线a的彼此相反侧处。另外，散热管200的入口201和出口202可以形成为设置在基于延伸至散热管200的纵向方向的中心线b的彼此相反侧处。因此，在冷却管100和散热管200中流动的流体可以通过倾斜地形成的通道充分地流过整个区域或基本上整个区域，并可以被引导。另外，散热管200的入口201设置在冷却管100的出口102侧，使得最后排放的冷却流体可以最大地保持冷却状态。
如图1中所示，冷却管100和散热管200的入口和出口可以形成为设置在基于延伸至管的纵向方向的中心线a和b的的彼此相反侧处。另外，冷却流入槽310或冷却排放槽320相互相邻地设置在基于延伸至散热流入槽410或散热排放槽420的管的纵向方向的中心线a和b的相反侧，并因此可以分别连接至冷却管100或散热管200的入口或出口。通过该构造，可以实现在热交换器的厚度方向上的紧凑尺寸，并可以在整个区域上均匀地循环流体。
同时，如图3中所示，散热管200的全部多个入口201可以连接至散热流入槽410。另外，散热管200的全部多个出口202可以连接至散热排放槽420。通过这样做，用于散热的散热流体同时从一侧的入口201引入并同时排放至另一侧的出口202，因此形成多个直通道，使得流动速度很快，由此进行快速散热并带来最大地散热量。
另一方面，在如图2中所示的冷却的情况下，多个冷却管100的入口和出口通过冷却流入槽310或冷却排放槽320相互连通，使得多个冷却管100可以形成一系列的连续通道。亦即，在散热的情况下，通过多个平行通道进行快流速、大流量的散热，而在冷却的情况下，通道以之字形连续以将冷却累积为连续冷却，使得流量和流速变小，但冷却大大提高。
详细地，多个冷却管100可以分成在一侧具有流体流的第一冷却组A和在另一侧具有流体流的第二冷却组B，其中第一冷却组A和第二冷却组B可以构造成具有彼此设置在相反方向上的入口和出口。
另外，第一冷却组A的入口可以与冷却流入槽310或冷却排放槽320中的第二冷却组B的出口连通，第一冷却组A的出口可以与冷却流入槽310或冷却排放槽320中的第二冷却组B的入口连通。然而，在流体首先流入入口或流体通过出口最后排放的情况下，第一冷却组A或第二冷却组B不与另一侧的冷却组连通。
为此，冷却流入槽310和冷却排放槽320各自连接至冷却管100的端部，冷却流入槽310和冷却排放槽320的内部设置有隔墙314和324以形成在第一冷却组A和第二冷却组B中流体连续流动通过的之字形通道。
亦即，在如图1和图2所示的情况下，隔墙314和324各自在冷却流入槽310和冷却排放槽320的不同位置处依次地制备，因此可以形成第一冷却组A-第二冷却组B-第一冷却组A的通道。通过该过程，冷却流体被连续地冷却，因此最后排放的冷却流体的温度非常低，而散热流体通过多个平行通道实现快速散热，因此最终热交换器的性能非常优秀。
同时，可以使用设置冷却流入槽310和冷却排放槽320并在其中设置隔墙314和324的方法，但也可以使用形成一个具有多个冷却流入槽或冷却排放槽的通道的方法。亦即，冷却流入槽或冷却排放槽设计为分成多个槽，因此，可以获得与隔墙分隔流入槽或冷却排放槽所得的效果相同或相似的效果。然而，在此情况下，存在部件数量增加和装配时间可能增加的问题。
如上所述，根据本发明的各个实施方案，TED热交换器通过使用热电元件可以在热交换器中充分地减少冷却流体的温度并快速地排放散热流体，由此显著地增加热电元件的性能。因此，热交换器的性能的整体性能系数(coefficientofperformance，COP)可以极大地改进。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (12)

1.一种热电设备热交换器，其包括：
板部件，所述板部件构造成包括相对于彼此交替设置的多个冷却管和多个散热管，其中一个或多个冷却管以及一个或多个散热管以管形状形成，所述管形状具有在其中形成的流体通路；
冷却流入槽和冷却排放槽，所述冷却流入槽和所述冷却排放槽构造成分别连接至多个冷却管中的冷却管的入口和出口；
散热流入槽和散热排放槽，所述散热流入槽和所述散热排放槽构造成分别连接至多个散热管中的散热管的入口和出口；以及
热电元件，所述热电元件构造成具有冷却表面和热辐射表面，并设置在冷却管和散热管之间，冷却表面附接至冷却管，热辐射表面附接至散热管。
2.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中冷却管的入口和出口设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线的相反侧处。
3.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中散热管的入口和出口设置在相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。
4.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中：
冷却管的入口和散热管的出口设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处；且
冷却管的出口和散热管的入口设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处。
5.根据权利要求4所述的热电设备热交换器，其中：
冷却流入槽和散热排放槽相邻地设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处；
冷却排放槽和散热流入槽相邻地设置在相对于延伸至冷却管的纵向方向的中心线或相对于延伸至散热管的纵向方向的中心线的相反侧处；
冷却流入槽和冷却排放槽分别连接至冷却管的入口和出口；并且
散热流入槽和散热排放槽分别连接至散热管的入口和出口。
6.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中多个散热管的全部入口连接至散热流入槽。
7.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中多个散热管的全部出口连接至散热排放槽。
8.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中多个冷却管中的第一组冷却管的入口和多个冷却管中的第二组冷却管的出口通过冷却流入槽或冷却排放槽相互连通，由此形成一系列连续通道。
9.根据权利要求1所述的热电设备热交换器，其中多个冷却管分成在一侧中具有流体流的第一冷却组和在另一侧中具有流体流的第二冷却组，所述第一冷却组和所述第二冷却组构造成具有彼此设置在相反方向上的入口和出口。
10.根据权利要求9所述的热电设备热交换器，其中所述第一冷却组的入口与冷却流入槽或冷却排放槽中的所述第二冷却组的出口连通，或者所述第一冷却组的出口与冷却流入槽或冷却排放槽中的第二冷却组的入口连通。
11.根据权利要求10所述的热电设备热交换器，其中：
在第一或第二冷却组的入口为流体首先流入的入口的情况下，该第一或第二冷却组的入口不与另一组的出口连通；以及
在第一或第二冷却组的出口为流体最终排放通过的出口的情况下，该第一或第二冷却组的出口不与另一组的入口连通。
12.根据权利要求11所述的热电设备热交换器，其中：
冷却流入槽和冷却排放槽各自连接至多个冷却管的端部；并且
冷却流入槽和冷却排放槽的内部设置有隔墙以形成在第一冷却组和第二冷却组中流体连续地流动通过的之字形通道。
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