CN202598944U - 能够提供两种不同的排放温度的热电式热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热电式热交换器和一种热电暖通空调(HVAC)系统被构造成提供冷却的流体或空气流和加热的流体或空气流。所述热电式热交换器可包括热连通的多个热电装置(TED)，也称为热电冷却器(TEC)或珀耳帖冷却器。热电装置可布置成三维阵列以为热电式热交换器组件提供紧凑的封装。所述热电式热交换器可被构造成通过包含在所述热电式热交换器内的工作流体或制冷剂的蒸发和冷凝在第一热电装置和第二热电装置之间传递热能。

Description

能够提供两种不同的排放温度的热电式热交换器

相关申请的交叉引用 

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)条款要求提交于2011年4月25日的美国临时专利申请No.61/478.660的优先权，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文中。 

技术领域

本公开涉及一种热电式热交换器，更具体而言，涉及一种能够提供在两种不同的温度下排放的流体的热电式热交换器。 

背景技术

目前，车辆中的乘客车厢通常通过由暖通空调(HVAC)系统处理的空气流来冷却或加热。HVAC系统可设计成为乘客车厢中的一个或多个区提供冷却或加热，以在乘客车厢中提供不同温度的区，从而优化乘客的舒适度。常见的例子是为驾驶员座椅区和前排乘客座椅区提供独立的温度控制。 

热电装置(TED)也称为热电冷却器(TEC)或珀耳帖冷却器，其可以在HVAC系统中用来提供加热和/或冷却的空气，特别是在会不能提供足够废热源的车辆中，例如电动车辆或混合动力车辆中。TED是基于半导体的装置，其在施加电压时变得一侧较热，另一侧较冷。典型的TED具有大约40毫米（长度）×40毫米（宽度）×4毫米（厚度）的尺寸。TED可得自多个来源，包括Ferrotec(USA)Corporation(Santa Clara,California)和Laird Technologies(Earth City,Missouri)。TED的构造、设计和运行是本领域的技术人员熟知的。 

由于提供加热和/或冷却的能力，TED可在HVAC系统中用来改变来自HVAC系统的空气流的温度。这可能尤其有利地用于改变一部分空气流的温度，这部分空气流可用于局部冷却或局部加热车辆乘客车厢内的区域。 

在HVAC系统中包括热电装置的热交换器可能存在封装上的困难。由单 个TED提供的加热或冷却能力是有限的，因此通常需要多个TED来提供足够的加热或冷却。由于TED在一侧上提供加热，而在装置的另一侧上提供冷却，一种用于提供足够的能力的明显的解决方案是通过将TED布置成二维阵列来进行。所需二维阵列的长度或宽度可以容易地超出HVAC系统中可用的封装空间。授予Walter等人的德国专利申请公开DE 10-2010-021-901-A1中提供了一种替代的封装方案。Walter描述了一种TED的一维阵列，其具有以这样的方式交织在TED阵列之间的一对蛇形管道，使得一个管道仅与每个TED的热侧接触并提供加热的流体流，而另一个管道则仅与每个TED的冷侧接触并提供冷却的流体流。产生足够的加热和冷却所需的一维阵列的长度也可超出HVAC系统中的可用封装空间。此外，蛇形管道的制造和组装将为热交换器增加不期望的复杂性和成本。 

实用新型内容

根据本实用新型的一个实施例，提供了叉流式（错流式）热交换器组件。该叉流式热交换器组件被构造成加热流过组件的流体的第一部分并冷却流过组件的流体的第二部分。流过组件的流体的第一部分与流过组件的流体的第二部分隔离。该组件包括：第一热电装置(TED)，该第一热电装置被构造成加热流过组件的流体的第一部分；第二TED，该第二TED被构造成冷却流过组件的流体的第二部分；以及热管，该热管被构造成经由包含在热管内的工作流体的蒸发和冷凝而在第一TED和第二TED之间传递热能。 

在本实用新型的另一个实施例中，提供了叉流式热交换器组件。该叉流式热交换器组件被构造成加热流过组件的流体的第一部分并冷却流过组件的流体的第二部分。流过组件的流体的第一部分与流过组件的流体的第二部分隔离。该组件包括：第一TED，第一TED被构造成加热流过组件的流体的第一部分；以及第二TED，第二TED被构造成冷却流过组件的流体的第二部分。该组件还包括第一管，第一管与第一TED热连通并被构造成包含工作流体。该组件附加包括第二管，第二管与第二TED热连通并被构造成包含工作流体。该组件还包括：第一壳体，该第一壳体限定第一腔体，该第一腔体被定向为包含大致液相的工作流体；以及第二壳体，该第二壳体限定第二腔体，该第二腔 体被定向为包含大致蒸汽相的工作流体。第一管和第二管可密封地联接到第一壳体和第二壳体。第一腔体和第二腔体通过第一管和第二管流体连通。该组件被构造成通过工作流体的蒸发和冷凝在第一TED和第二TED之间传递热能。第二管还可包含吸液材料，该吸液材料被构造成将包含在第一腔体中的工作流体输送到第一管。工作流体可通过热虹吸作用在组件内循环。 

在本实用新型的还有另一实施例中，提供了一种暖通空调(HVAC)系统。该暖通空调系统被构造成冷却流过系统的空气流的第一部分并加热流过系统的空气流的第二部分。流过系统的空气流的第一部分与流过系统的空气流的第二部分隔离。该系统包括被构造成改变流过系统的空气流的温度的热交换器组件。该系统附加包括：第一室，该第一室被构造成将流过系统的空气流隔离成流过系统的空气流的第一部分；以及第二室，该第二室被构造成将流过系统的空气流隔离成流过系统的空气流的第二部分。该系统还包括第一TED，该第一TED被构造成加热流过系统的空气流的第一部分并冷却流过系统的空气流的第二部分。 

HVAC系统可附加包括：第一翅片，该第一翅片设置在第一室内；第二翅片设置在第二室内；以及第二TED，该第二TED热联接到第二翅片并被构造成冷却流过系统的空气流的第二部分。第一TED可热联接到第一翅片并可被构造成仅加热流过系统的空气流的第一部分。第一TED可热联接到第二TED。 

HVAC系统还可包括：多个第一翅片，该多个第一翅片设置在第一室内；多个第二翅片，该多个第二翅片设置在第二室内；多个第一TED，该多个第一TED联接到多个第一翅片并被构造成加热第一部分；以及多个第二TED，该多个第二TED联接到多个第二翅片并被构造成冷却第二部分。多个第一TED可热联接到多个第二TED。 

HVAC系统还可包括热管，该热管被构造成通过包含在热管内的工作流体的蒸发和冷凝在第一TED和第二TED之间传递热能。 

HVAC系统还可包括：第一管，该第一管与第一TED热连通并被构造成包含工作流体；第二管，该第二管与第二TED热连通并被构造成包含工作流体；第一壳体，该第一壳体限定第一腔体，该第一腔体被构造成包含大致液相的工作流体；以及第二壳体，该第二壳体限定第二腔体，该第二腔体被构造成 包含大致蒸汽相的工作流体。第一管和第二管可以可密封地联接到第一壳体和第二壳体。第一腔体和第二腔体可通过第一管和第二管流体连通。该系统可被构造成通过工作流体的蒸发和冷凝在第一TED和第二TED之间传递热能。 

在阅读本实用新型的优选实施例的以下详细描述之后，本实用新型的另外的特征和优点将变得更加清楚，优选实施例仅以非限制性实例方式参照附图给出。 

附图说明

现在将以举例方式参照附图描述本实用新型，在附图中： 

图1是根据一个实施例的装有包括热电式热交换器的HVAC系统的车辆的剖面侧视图； 

图2是根据另一个实施例的包括如图3所示的密封的热电式热交换器的堆叠的热电式热交换器的剖面侧视图，该密封的热电式热交换器具有加热部段和冷却部段； 

图3是根据一个实施例的包括充有工作流体的热管的密封的热电式热交换器的剖面侧视图，而图3A为该热电式热交换器的另一剖面视图； 

图4是根据另一个实施例的充有工作流体的热电式热交换器的剖面侧视图； 

图5是根据另一个实施例的包括热电式热交换器的暖通空调HVAC系统的剖面侧视图； 

图6是根据另一个实施例的包括如图3所示的密封的热电式热交换器的HVAC系统的剖面侧视图； 

图7是根据另一个实施例的包括如图2所示的堆叠的热电式热交换器的HVAC系统的剖面侧视图；以及 

图8是根据另一个实施例的包括如图4所示的热电式热交换器的HVAC系统的剖面俯视图。 

具体实施方式

由于热电装置(TED)在装置的一侧上提供加热而在另一侧上提供冷却，一 种用于提供足够的冷却和加热能力的明显的解决方案是将TED布置成二维阵列。所需二维阵列的长度或宽度可容易地超出暖通空调(HVAC)系统中可用的封装空间。德国专利申请公开DE 10-2010-021-901-A1中提供了一种替代的TED一维阵列，该公开文献描述了以这样的方式交织在TED阵列之间的一对蛇形管道，使得一个管道仅与每个TED的热侧接触并提供热的流体流，而另一个管道则仅与每个TED的冷侧接触并提供冷的流体流。一维阵列的长度也会超出HVAC系统中的可用封装空间。 

代替如现有技术所示以一维阵列或明显的二维阵列将TED封装在热交换器中，TED也可以布置成三维阵列。将TED布置成三维阵列可提供这样的热交换器组件，该组件更紧凑，并且因而更容易封装在HVAC系统的界限内。TED可被构造成冷却流过组件的冷却区域（即例如朝向某人身体的一部分的区域）的流体（作为非限制性实例的空气）的第一部分，并加热流过组件的加热区域（即例如朝向某人身体的另一部分的区域）的流体的第二部分。TED优选地布置成使得热交换器的一部段冷却流过组件的流体的第一部分，并且热交换器的另一部段加热流过组件的流体的第二部分。热电式热交换器必须被构造成使得由正在冷却流体的第一部分的TED所吸收的热能被传递到正在加热流体的第二部分的TED。 

图1示出了暖通空调(HVAC)系统10的非限制性实例，该系统可被构造成在车辆12中使用，以便提供针对车辆12的乘客车厢22内的乘客20用于局部加热的空气流16的第一部分14和用于局部冷却的空气流16的第二部分18。已经知道，这种独立的加热和冷却也可用来单独地控制乘客20和车辆12的操作者（未示出）的温度。 

HVAC系统10可包括除热电式热交换器26之外的常规的热交换器24，例如加热器芯或蒸发器。常规热交换器24可被构造成提供基本输出温度，并且热电式热交换器26可被构造成增加或减少基本输出温度，以对乘客20的身体的单独的部分提供独立的局部加热和局部冷却。热电式热交换器26可以能够提供两种不同的排放温度下的空气。 

图2示出了叉流热电式热交换器组件100的实施例的非限制性实例，其被构造成加热流过组件100的加热区域113（如图2所示的上部）的流体的第一 部分112并冷却流过组件100的冷却区域115（如图2所示的下部）的流体的第二部分114。组件100包括如图3详细示出的多个热电组件110，热电组件110包括多个第一TED 116和多个第二TED 118。 

图3示出了热电组件110的非限制性实例。热电组件110包括第一热电装置(TED)116，第一热电装置(TED)116被构造成加热流过组件100的流体的第一部分112。热交换器也包括第二TED 118，第二TED 118被构造成冷却流过组件100的流体的第二部分114。 

热电组件110还包括热管133，热管133被构造成通过包含在由热管133限定的腔体136内的工作流体134的蒸发和冷凝（即利用蒸发和冷凝的机构）在第一TED 116和第二TED 118之间传递热能。 

热管133在该非限制性实例中为密封的管道或管。热管133可限定上段142和下段144。作为非限制性实例，热管133可具有矩形横截面，其中热管133的宽度138优选地大于第一TED 116和第二TED 118的宽度139。热管133的厚度优选地大于1.6mm。第一TED 116可优选地靠近并热联接到热管133的上段142。第二TED 118可优选地靠近并热联接到热管133的下段144。第一TED 116和第二TED 118可通过导热粘合剂结合到热管133，例如，可得自3M公司(Saint Paul,Minnesota)的铝填充的环氧树脂粘合剂TC-2707。 

热管133优选地由具有高导热率的材料构成，例如，用于上段142和下段144两者的铜或铝合金。热管133形成腔体136，腔体136通常在填充工作流体134之后在顶部和底部处密封。通常使用真空泵从腔体136移除大部分空气，然后将腔体136填充一小部分体积百分比的工作流体134，工作流体134选择为匹配组件100的操作温度。合适的工作流体的实例可包括乙醇、丙酮、1,1,1,2-四氟乙烷（制冷剂R134a）或2,3,3,3-四氟丙烯（制冷剂HFO-1234yf）。 

热管133采用蒸发冷却来通过工作流体134的蒸发和冷凝将热能从下部传递到上部。热管133依赖于由第一TED 116和第二TED 118的工作在热管133的上段142和下段144之间产生的温差。 

不受任何特定工作理论的限制，当热管133的下段144被由第二TED 118从流过组件100的流体的第二部分114传递的热能加热时，腔体136内部的工作流体134蒸发。热的蒸汽接着上升到上段142并加热热管133的上段142。 第一TED 116接着将热能从蒸汽传递到流过组件100的流体的第一部分112。第一TED 116也冷却热管133的上段142，从而使蒸汽冷凝回液态工作流体134。 

虽然热交换器组件可使用诸如铜板的固体导热元件以类似于组件100的方式被构造，但固体导热元件的热能传递能力劣于组件100的热管133。 

冷凝的工作流体134接着流回到热管133的下段144。在垂直取向的热管133的情况中，冷凝的工作流体134可通过重力从上段142移动到下段144。在水平取向的热管的情况中，热管133的腔体136可包含芯吸（wicking）材料148，吸液材料148被构造成将包含在热管133的第一段143中的冷凝蒸汽通过毛细管作用输送到热管133的第二段145。热管的构造、设计和用途是本领域的技术人员熟知的。 

热电组件110可优选地包括：多个第一TED 116，多个第一TED 116被构造成加热流过热电组件110的流体的第一部分112；以及多个第二TED 118，多个第二TED 118被构造成冷却流过热电组件110的流体的第二部分114。多个第一TED 116和多个第二TED 118可布置成如图3所示的三维阵列。 

现在再次参见图2，热交换器组件100可包括多个第一翅片120，多个第一翅片120设置在多个第一TED 116之间且热联接到多个第一TED 116，并且被构造成设置在流过组件100的流体的第一部分112内。组件100也可包括多个第二翅片122，多个第二翅片122设置在多个第二TED 118之间且热联接到多个第二TED 118，并且被构造成设置在流过组件100的流体的第二部分114内。多个第一翅片120和多个第二翅片122优选地由具有高导热率的材料构成，例如铜合金或铝合金。多个第一翅片120和多个第二翅片122可以是蛇形翅片或本领域公知的任何其它导热翅片类型。多个第一翅片120和多个第二翅片122可使用合适的粘合剂结合到第一TED 116和第二TED 118的热板，例如，诸如铝填充的环氧树脂粘合剂的导热环氧树脂粘合剂。 

多个第一翅片120和多个第二翅片122提供这样的优点，使得通过增加暴露于流过组件100的流体的表面积而改善在多个第一TED 116和流过组件100的流体的第一部分112之间以及在多个第二TED 118和流过组件100的流体的第二部分114之间的热能传递。 

组件100还可包括支撑结构126，以将热电组件110支撑和定位在组件100内。组件100可附加包括隔壁128，隔壁128设置在多个第一翅片120和多个第二翅片122之间，并且被构造成将流过热电组件110的流体隔离成第一部分112和第二部分114。隔壁128优选地由诸如聚丙烯的不导热材料构成，以最小化从流过热电组件110的流体的第一部分112到流过热电组件110的流体的第二部分114的热能传递。另外，隔壁128可被构造成将第一翅片120与第二翅片122热绝缘。组件100可替代地包含单个热电组件110。组件100可替代地包含单个第一TED 116和单个第二TED 118。组件100可替代地不包括多个第一翅片120或多个第二翅片122。 

组件100还可包括电联接到多个第一TED 116的第一电源130和电联接到多个第二TED 118的第二电源132。由第一电源130供应的第一电压不同于由第二电源132供应的第二电压且较佳地具有相反的极性。第一电压和第二电压可具有相同电压值但相反的极性。第一电源130和第二电源132优选地被构造成提供直流(DC)第一电压和第二电压。替代地，单个电源可联接到多个第一TED 116和多个第二TED 118两者，其中施加到第一TED 116的第一电压与施加到第二TED 118的第二电压电压值相同但极性相反。替代地，单个电源可由第一脉冲宽度调制(PWM)控制器电联接到多个第一TED 116，并且可由第二PWM控制器电联接到多个第二TED 118。第一PWM控制器的占空比可不同于第二PWM控制器的占空比，以便为多个第一TED 116和多个第二TED 118提供不同的有效电压。 

优选地，将相同的第一电压供应到多个第一TED 116中的每一个，并且将相同的第二电压（即使不同于第一电压）供应到多个第二TED 118中的每一个。组件100可提供产生具有不同温度的两个空气流的优点，其中每个空气流具有大致均匀的温度分布。多个热交换器组件100可组合以提供冷的流体和热的流体的多个部分，每个部分通过向TED施加不同电压而处于不同的温度下。 

图4示出了叉流热电式热交换器组件200的实施例的另一个非限制性实例，热交换器组件200被构造成加热流过组件200的加热区域215（如图4所示的右侧）的流体的第一部分212并冷却流过组件200的冷却区域213（如图4所示的左侧）的流体的第二部分214。流过组件200的流体可以是液体或气 体，例如空气。流过组件200的流体的第一部分212与流过组件200的流体的第二部分214隔离。热交换器组件200包括第一TED 216，第一TED 216被构造成加热流过组件200的流体的第一部分212。热交换器也包括第二TED 218，第二TED 218被构造成冷却流过组件200的流体的第二部分214。 

替代地，通过改变施加到第一TED 216和第二TED 218的电压，第一TED216可被构造成冷却流过组件200的流体的第一部分212，并且第二TED 218可被构造成加热流过组件200的流体的第二部分214。 

组件200还包括第一管248，第一管248与第一TED 216热连通并被构造成包含工作流体234，例如制冷剂R134a或HFO-1234yf。组件200也包括第二管250，第二管250与第二TED 218热连通并被构造成包含工作流体234。组件200还包括第一壳体252，第一壳体252限定第一腔体254，第一腔体254定向为包含大致液相的工作流体234。如本文所用，大致液相包含不超过10%的蒸汽。组件200附加包括第二壳体256，第二壳体256限定第二腔体258，第二腔体258定向为包含大致蒸汽相的工作流体234。如本文所用，大致蒸汽相包含不超过10%的液体。第一管248和第二管250可密封地联接到第一壳体252和第二壳体256。第一腔体254和第二腔体258通过第一管248和第二管250流体连通。组件200被构造成通过工作流体234在第二管250中的蒸发和工作流体234在第一管248中的冷凝在第一TED 216和第二TED 218之间传递热能。 

第一壳体252、第二壳体256、第一管248和第二管250优选地由具有高导热率的材料构成，例如铜合金或铝合金。第一TED 216和第二TED 218可分别使用导热粘合剂结合到第一管248和第二管250，例如铝填充的环氧树脂。第一管248和第二管250可通过钎焊或诸如环氧树脂或丙烯酸甲酯的粘合剂结合到第一壳体252和第二壳体256。由于担心因钎焊的热量损坏第一TED 216或第二TED 218，如果在将第一管248和第二管250组装到第一壳体252和第二壳体256之前将第一TED 216和第二TED 218结合到第一管248和第二管250，则优选使用粘合剂。组件200也可包括支撑结构226，以将第一壳体252和第二壳体256支撑和定位在组件200内。支撑结构226也可被构造成引导流过组件200的流体的第一部分212和第二部分214。热交换器组件200可使用 用于本领域的技术人员熟知的管壳式热交换器的方法和设计进行构造。 

第一管248和第二管250的端部不密封，而是流体联接到第一壳体252的第一腔体254和第二壳体256的第二腔体258。第一管248和第二管250的端部在热交换器的两端处设置在第一壳体252的第一腔体254和第二壳体256的第二腔体258中。组件200可由绝热的隔壁228水平地分成两段。 

设置在第一腔体254中的第一管248的端部可淹没在大致为液态的工作流体234中。第二管250可包含吸液材料246。不受任何特定操作理论的约束，当液态工作流体234芯吸到第二管250中时，第二TED 218将热能从流过组件200的流体的第二部分214传递到工作流体234。在该过程中，液态工作流体234沸腾，从而形成蒸汽。对流导致蒸汽流过第二管250到达设置在第二腔体258中的第二管250的端部，从而将蒸汽排入第二腔体258内。 

吸液材料246提供了将液态工作流体234吸入第二管250内的优点，这样增加了第二管250中可用于从第二TED 218吸收热能的工作流体234的量。在没有吸液材料246的情况下，液态工作流体234可能仅在第二管250的端部伸入第一壳体252的第一腔体254的地方接触第二管250，从而提供非常小的表面积供液态工作流体234接触第二管250。 

第二腔体258中的蒸汽接触设置在第二腔体258中的第一管248的端部。由于第一TED 216正将热能从工作流体234传递到流过组件200的流体的第一部分212，因此第一TED 216冷却第一管248。当蒸汽流入第一管248并暴露于第一管248的冷侧时，其冷凝成液态工作流体234。液态工作流体234可在重力影响之下经第一管248流到设置在第一腔体254中的第一管248的端部，并且进入第一腔体254，从而完成工作流体234的循环。工作流体234可通过对流或热虹吸作用在组件200内循环。替代地，第一管248也可包含吸液材料，以通过毛细作用将冷凝的工作流体234返回到第一腔体254。 

如图4所示，组件200还可包括第一导热翅片220，第一导热翅片220热联接到第一TED 216并设置在流过组件200的流体的第一部分212内。组件200也可包括第二导热翅片222，第二导热翅片222热联接到第二TED 218并设置在流过组件200的流体的第二部分214内。第一翅片220和第二翅片222优选地由具有高导热率的材料构成，例如铜合金或铝合金。第一翅片220和第 二翅片222可以是蛇形翅片或本领域公知的任何其它导热翅片类型。第一翅片220和第二翅片222可分别使用合适的粘合剂结合到第一TED 216和第二TED218的热板，例如，诸如铝填充的环氧树脂粘合剂的导热环氧树脂粘合剂。 

第一翅片220和第二翅片222提供这样的优点，使得通过增加暴露于流过组件200的流体的表面积而改善在第一TED 216和流过组件200的流体的第一部分212之间以及在第二TED 218和流过组件200的流体的第二部分214之间的热能传递。 

隔壁228可设置在第一翅片220和第二翅片222之间，以将流过组件200的流体隔离成第一部分212和第二部分214。隔壁228优选地由诸如聚丙烯的不导热材料构成，以最小化从流过组件200的流体的第一部分212到流过组件200的流体的第二部分214的热能传递。另外，隔壁228可被构造成将第一翅片220与第二翅片222热绝缘。 

组件200还可包括电联接到第一TED 216的第一电源230和电联接到第二TED 218的第二电源232。由第一电源230供应的第一电压不同于由第二电源232供应的第二电压且较佳地具有相反的极性。第一电压和第二电压可具有相同电压值但相反的极性。第一电源230和第二电源232优选地被构造成提供直流(DC)第一电压和第二电压。替代地，单个电源可联接到第一TED 216和第二TED 218两者，其中施加到第一TED 216的第一电压与施加到第二TED 218的第二电压电压值相同但极性相反。 

组件200可附加包括：多个第一TED 216，多个第一TED 216被构造成加热流过组件200的流体的第一部分212；以及多个第二TED 218，多个第二TED 218被构造成冷却流过组件200的流体的第二部分214。组件200还可包括与多个第一TED 216热连通的多个第一管248和与多个第二TED 218热连通的多个第二管250。组件200还可包括：多个第一翅片220，多个第一翅片220热联接到多个第一TED 216并设置在流过组件200的流体的第一部分212内；以及多个第二翅片222，多个第二翅片222热联接到多个第二TED 218并设置在流过组件200的流体的第二部分214内。多个第一TED 216可以二维阵列布置在多个第一管248的每个外表面上。同样，多个第二TED 218可以二维阵列布置在多个第二管250的每个外表面上。 

多个第一TED 216可连接到具有第一电压的公共第一电源230。多个第一TED 216中的每个TED具有相同电极性。多个第一TED 216可以这样的方式布置在第一管248附近，以便为第一管248内部的工作流体234提供冷却。 

相似地，多个第二TED 218可连接到具有第二电压的公共第二电源232。多个第二TED 218中的每个TED具有相同电极性，并且第二电压与第一电压极性相反。多个第二TED 218可以这样的方式布置在第二管250附近，以便为第二管250内部的工作流体234提供加热。组件200可提供产生具有不同温度的两个空气流的优点，每个空气流具有大致均匀的温度分布。多个热交换器组件200可组合以提供冷却流体和加热流体的多个部分，每个部分处于不同的温度下。 

图5示出了热电暖通空调(HVAC)系统300的另一个实施例的非限制性实例，该系统被构造成冷却流过系统300的空气流305的第一部分312并加热流过系统300的空气流305的第二部分314。流过系统300的空气流305的第一部分312与流过系统300的空气流305的第二部分314隔离。 

系统300包括被构造成改变流过系统300的空气流305的温度的热交换器组件358。热交换可被构造成加热流过系统300的空气流305，例如，内燃机提供动力的车辆中使用的加热器芯，该加热器芯提供来自发动机的冷却剂的废热。替代地，热交换可被构造成冷却流过系统300的空气流305，例如，制冷系统或空调系统中使用的蒸发器。系统300可包括两种不同的热交换器，一种被构造成加热空气流305，一种被构造成冷却流过系统300的空气流305。系统300可优选地包括外壳360，以包含通过系统300的空气流。系统300也可优选地包括风扇362或其它空气移动装置，以使空气流强制通过系统300。 

系统300也包括：第一室364，第一室364被构造成将流过系统300的空气流305隔离成流过系统300的空气流305的第一部分312；以及第二室366，第二室366被构造成将流过系统300的空气流305隔离成流过系统300的空气流305的第二部分314。 

系统300还包括第一TED 316，第一TED 316被构造成加热流过系统300的空气流305的第一部分312，并且冷却流过系统300的空气流305的第二部分314。第一TED 316可设置在第一室364和第二室366的中间。HVAC系统 外壳、空气移动装置、加热器芯、蒸发器和室的设计和构造方法是本领域的技术人员熟知的。 

图6示出了系统300的另一个实施例的非限制性实例，其中系统300可包括设置在第一室364内的第一翅片434和设置在第二室366内的第二翅片436。系统300还可包括第二TED 416，第二TED 416热联接到第二翅片436并被构造成冷却流过系统300的空气流305的第二部分314。第一TED 316可联接到第一翅片434并可被构造成仅加热。第一TED 316可热联接到第二TED 416。 

图7示出了系统300的另一个实施例的非限制性实例，其中系统300包括如图2所示的组件100。第一室364被构造成引导流过系统300的空气流305的第一部分312通过组件100的上部。第二室366被构造成引导流过系统300的空气流305的第二部分314通过组件100的下部。 

图8示出了系统300的另一个实施例的非限制性实例，其中系统300包括如图4所示的组件200。第一室364被构造成引导流过系统300的空气流305的第一部分312通过组件200的右侧。第二室366被构造成引导流过系统300的空气流305的第二部分314通过组件200的左侧。 

因此，提供了热交换器组件100、200和暖通空调(HVAC)系统300。热交换器组件100、200可被构造成提供对诸如空气的流过组件100、200的流体流的加热和冷却两者。组件100、200可提供紧凑的热电式热交换器，由于热电装置116、118、216、218在热交换器组件100、200内的三维阵列布置方式，该热交换器可以例如在HVAC系统中更容易地封装。在组件100、200内加入工作流体134、234促进了在第一TED 116、216和第二TED 118、218之间的热能传递。热交换器组件100、200可以在常规加热和冷却源不容易获得的电动车辆或混合动力车辆中使用。此外，组件200可使用常规热交换器组件的许多设计要素和方法进行构造。 

HVAC系统300可使用热电式热交换器组件为车辆12的乘客车厢22中的乘客20的局部冷却和局部加热提供热的和冷的空气的流。可能需要若干局部冷却和局部加热空气流来满足乘客的舒适度要求。乘客20的身体的不同部分也需要不同的空气温度。图5至8所示设计的HVAC系统300应满足局部冷却和加热的排放温度要求。 

虽然已经针对其优选实施例描述了本实用新型，但其并非意图进行这样的限制，而是仅限于随后的权利要求书中阐述的范围。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何重要性顺序，相反，术语第一、第二等用来区别一元件与另一元件。此外，术语一个、一种等的使用不表示数量上的限制，而是表示存在所引用项目中的至少一个。 

Claims (18)

1.一种叉流式热交换器组件，所述组件被构造成加热流过所述组件的流体的第一部分并冷却流过所述组件的所述流体的第二部分，其中所述第一部分与所述第二部分隔离，所述组件包括：

第一热电装置，所述第一热电装置被构造成加热所述流体的所述第一部分；

第二热电装置，所述第二热电装置被构造成冷却所述流体的所述第二部分；以及

热管，所述热管被构造成通过包含在所述热管内的工作流体的蒸发和冷凝在所述第一热电装置和所述第二热电装置之间传递热能。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：

第一翅片，所述第一翅片热联接到所述第一热电装置并设置在所述流体的所述第一部分内；以及

第二翅片，所述第二翅片热联接到所述第二热电装置并设置在所述流体的所述第二部分内。

3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：

隔壁，所述隔壁设置在所述第一翅片和所述第二翅片之间并被构造成隔离所述第一部分和所述第二部分。

4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：

第一电源，所述第一电源电联接到所述第一热电装置；以及

第二电源，所述第二电源电联接到所述第二热电装置，其中由所述第一电源施加的第一电压不同于由所述第二电源施加的第二电压。

5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述热管还包含吸液材料，所述吸液材料被构造成将包含在邻近所述第一热电装置的所述热管的第一段中的冷凝蒸汽输送到邻近所述第二热电装置的所述热管的第二段。

6.一种叉流式热交换器组件，所述组件被构造成加热流过所述组件的流体的第一部分并冷却流过所述组件的所述流体的第二部分，其中所述第一部分与所述第二部分隔离，所述组件包括：

第一热电装置，所述第一热电装置被构造成加热所述流体的所述第一部分；

第二热电装置，所述第二热电装置被构造成冷却所述流体的所述第二部分；

第一管，所述第一管与所述第一热电装置热连通并被构造成包含工作流体；

第二管，所述第二管与所述第二热电装置热连通并被构造成包含所述工作流体；

第一壳体，所述第一壳体限定第一腔体，所述第一腔体被定向为包含大致液相的所述工作流体；

第二壳体，所述第二壳体限定第二腔体，所述第二腔体被定向为包含大致蒸汽相的所述工作流体，其中所述第一管和所述第二管可密封地联接到所述第一壳体和所述第二壳体，其中所述第一腔体和所述第二腔体通过所述第一管和所述第二管流体连通，其中所述组件被构造成通过所述工作流体的蒸发和冷凝在所述第一热电装置和所述第二热电装置之间传递热能。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：

第一翅片，所述第一翅片热联接到所述第一热电装置并设置在所述流体的所述第一部分内；以及

第二翅片，所述第二翅片热联接到所述第二热电装置并设置在所述流体的所述第二部分内。

8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：

隔壁，所述隔壁设置在所述第一翅片和所述第二翅片之间并被构造成隔离所述第一部分和所述第二部分。

9.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：

第一电源，所述第一电源电联接到所述第一热电装置；以及

第二电源，所述第二电源电联接到所述第二热电装置，其中由所述第一电源施加的第一电压不同于由所述第二电源施加的第二电压。

10.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述第二管还包含吸液材料，所述吸液材料被构造成将包含在所述第一腔体中的所述工作流体输送到所述第一管。

11.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述工作流体通过热虹吸作用在所述组件内循环。

12.一种暖通空调(HVAC)系统，所述系统被构造成加热流过所述系统的空气流的第一部分并冷却流过所述系统的所述空气流的第二部分，其中所述第一部分与所述第二部分隔离，所述系统包括：

热交换器组件，所述热交换器组件被构造成改变所述系统的所述空气流的温度；

第一室，所述第一室被构造成将所述空气流隔离成所述空气流的所述第一部分；

第二室，所述第二室被构造成将所述空气流隔离成所述空气流的所述第二部分；

第一热电装置，所述第一热电装置被构造成加热所述空气流的所述第一部分并冷却所述空气流的所述第二部分。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一翅片，所述第一翅片设置在所述第一室内；

第二翅片，所述第二翅片设置在所述第二室内；以及

第二热电装置，所述第二热电装置热联接到所述第二翅片并被构造成冷却所述空气流的所述第二部分，其中所述第一热电装置联接到所述第一翅片并被构造成仅加热所述空气流的所述第一部分，其中所述第一热电装置热联接到所述第二热电装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

多个第一翅片，所述多个第一翅片设置在所述第一室内；以及

多个第二翅片，所述多个第二翅片设置在所述第二室内，

多个第一热电装置，所述多个第一热电装置联接到所述多个第一翅片并被构造成加热所述空气流的所述第一部分；以及

多个第二热电装置，所述多个第二热电装置联接到所述多个第二翅片并被构造成冷却所述空气流的所述第二部分，其中所述多个第一热电装置热联接到所述多个第二热电装置。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

热管，所述热管被构造成通过包含在所述热管内的工作流体的蒸发和冷凝在所述第一热电装置和所述第二热电装置之间传递热能。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一管，所述第一管与所述第一热电装置热连通并被构造成包含工作流体；

第二管，所述第二管与所述第二热电装置热连通并被构造成包含所述工作流体；

第一壳体，所述第一壳体限定第一腔体，所述第一腔体被构造成包含大致液相的所述工作流体；

第二壳体，所述第二壳体限定第二腔体，所述第二腔体被构造成包含大致蒸汽相的所述工作流体，其中所述第一管和所述第二管可密封地联接到所述第一壳体和所述第二壳体，其中所述第一腔体和所述第二腔体通过所述第一管和所述第二管流体连通，其中所述系统被构造成通过所述工作流体的蒸发和冷凝在所述第一热电装置和所述第二热电装置之间传递热能。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述工作流体通过热虹吸作用在所述系统内循环。

18.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一电源，所述第一电源电联接到所述第一热电装置；以及

第二电源，所述第二电源电联接到所述第二热电装置，其中由所述第一电源施加的第一电压不同于由所述第二电源施加的第二电压。

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