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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element, welcher kompakt dimensioniert ist, einfach hergestellt werden kann und eine verbesserte wärmetauschende Eigenschaft aufweist, und die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmlicherweise wurden flache (mit Lamellen versehene) plattenförmige Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element verwendet. Flache plattenförmige Wärmetauscher weisen eine wärmeabstrahlende Struktur auf, bei welcher ein Kühlmittelkanal auf einer Seite einer ebenen (Lammellen-)Platte ausgebildet ist und eine Kühlrippe an der gegenüberliegenden Seite der ebenen Platte installiert ist.
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Diese strukturelle Anordnung ist jedoch übermäßig schwer und kann somit bei Verwendung in Fahrzeugsystemen den Kraftstoffverbrauch beeinträchtigen. Zusätzlich wird die „Dicke” dieser strukturellen Anordnung auch nicht auf einfache Weise reduziert, was zu einem Überhitzen der internen Elemente führen kann (wie zum Beispiel die thermische Elektrikkomponente).
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Eine Alternative zu dem oben beschriebenen flachen plattenförmigen Wärmetauscher ist ein so genannter „Core”-Wärmetauscher (d. h. ein Heizkörper [= „core”]-Wärmetauscher mit äußerlich angebrachten Kühlmittelleitungen). Bei dem Core-Wärmetauscher sind auf beiden Seiten einer (Lamellen-)Platte Leitungen angeordnet und eine Mehrzahl von Rohren verbindet diese Leitungen. Ein thermoelektrisches Element ist oberhalb des Rohres angeordnet, und eine wärmeabstrahlende Kühlrippe in einer Luftkanalseite ist oberhalb des thermoelektrischen Elementes angeordnet. Während der Montage des Core-Wärmetauschers kann der Core (Heizkörper) jedoch nicht zusammengesetzt werden, bis das thermoelektrische Element vollständig installiert ist. Folglich ist die Montage eines Core-Wärmetauscher schwierig und somit besteht eine große Bandbreite an qualitätsmäßig unterschiedlichen Produkten.
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Das Vorangegangene soll lediglich ein besseres Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung bieten, wobei dies nicht bedeuten soll, dass die vorliegende Erfindung in dem Bereich des Standes der Technik fällt, welcher dem Fachmann bereits bekannt ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die obigen im Stand der Technik auftretenden Probleme ersonnen, wobei die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element vorschlagen soll, welcher kompakt dimensioniert ist, einfach herstellbar und eine verbesserte wärmetauschende Eigenschaft aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe wird in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element bereitgestellt, welcher umfasst: Einen Fluidkanal, welcher rohrförmig ist und sich in einer Längsrichtung erstreckt, welcher an einem Mittenabschnitt gebogen ist, um einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufzuweisen, wobei jeweils das Ende an den Mittenabschnitt angrenzt, und mit einem Einlass und einem Auslass jeweils zum Einlassen und Auslassen eines Arbeitsfluides (zum Beispiel Öl, Kühlmittel, Wasser usw.) an Enden des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes. Ebenso ist ein thermoelektrisches Element umfasst, dessen eine erste Oberfläche an wenigstens einem ersten Bereich einer ersten Oberfläche eines ebenen Abschnittes des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes des Fluidkanales angebracht ist, und eine wärmeabstrahlende Kühlrippe, welche jeweils an einem zweiten Bereich der ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes des Fluidkanales angebracht ist.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Fluidkanal am Mittenabschnitt derart gebogen sein, so dass sich der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt gegenüberstehen können. Ebenso können der Einlass und Auslass des Fluidkanales aufeinander gerichtet angeordnet sein und in einer Linie miteinander ausgerichtet sein.
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Wie oben bereits erwähnt, kann der Fluidkanal am Mittenabschnitt gebogen sein. Dabei beträgt ein Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt mehr als das Doppelte einer Höhe der wärmeabstrahlenden Kühlrippe. Es kann deshalb vorteilhaft sein, dass in dem Fluidkanal lediglich der Mittenabschnitt ein gebogener Abschnitt ist und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt ebene Abschnitte sind.
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Weiterhin kann das thermoelektrische Element an einer ersten Oberfläche und einer zweiten. Oberfläche jeweils des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes und/oder dem Ende des zweiten Abschnittes des Fluidkanales angebracht sein, bei welchem der Auslass ausgebildet ist.
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Das thermoelektrische Element kann auch an ersten Oberflächen jeweils des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes angebracht sein, wo sich diese entsprechenden ersten Oberflächen gegenüberstehen und ein wärmeisolierendes Element kann an. zweiten Oberflächen jeweils des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes angebracht sein, wo diese entsprechenden zweiten Oberflächen gegenüber von den ersten Oberflächen sind.
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Das wärmeisolierende Element kann sich in einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von dem ersten Abschnitt des Fluidkanales zum Mittenabschnitt erstrecken, und bis zum zweiten Abschnitt. Somit kann das wärmeisolierende Element derart angeordnet sein, um den Fluidkanal zu umgeben.
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Die wärmeabstrahlende Kühlrippe kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung am Fluidkanal angebracht sein, während sie sich bis zu einer zweiten Oberfläche des thermoelektrischen Elementes erstreckt und diese abdeckt, wenn die erste Oberfläche des thermoelektrischen Elementes am Fluidkanal angebracht ist.
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Der Wärmetauscher kann weiterhin ein Gehäuse umfassen, welches Außenflächen des Fluidkanales umgibt, und mit einem Eingangsloch und einem Ausgangsloch derart versehen ist, so dass wärmezutauschendes Fluid entlang der wärmeabstrahlenden Kühlrippe strömt. In dem Gehäuse kann ein Abdeckabschnitt bereitgestellt sein, und zwar entlang einer Längsrichtung des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes, um zu vermeiden, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Fluidkanales offengelegt sind, und ermöglicht, dass das wärmezutauschende Fluid lediglich entlang der wärmeabstrahlenden Kühlrippe strömt.
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Zusätzlich kann in einigen beispielhaften Ausführungsformen der Mittenabschnitt des Fluidkanales, welcher gebogen ist, durch eine Öffnung des Gehäuses offen gelegt sein, so dass der Mittenabschnitt nicht in Kontakt mit wärmezutauschendem Fluid ist.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zur Erzielung des obigen Gegenstandes in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element bereitgestellt, umfassend: Einen Fluidkanal, welcher rohrförmig ist und sich in einer Längsrichtung erstreckt, welcher an einem Mittenabschnitt gebogen ist, um einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufzuweisen, wobei beide Enden jeweils an den Mittenabschnitt anstoßen, und einen Einlass und einen Auslass jeweils zum Einlassen und Auslassen von Arbeitsfluid an Enden des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes aufweist; und ein thermoelektrisches Element, welches an einer ersten Oberfläche des ersten Abschnittes oder des zweiten Abschnittes angebracht ist.
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Zur Erzielung des obigen Gegenstandes ist gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ein Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element bereitgestellt, umfassend: Einen Fluidkanal, welcher rohrförmig ist und sich in einer Längsrichtung erstreckt, welcher derart an einem Mittenabschnitt gebogen ist, so dass beide Enden eines ersten Abschnittes und eines zweiten Abschnittes, welche an den Mittenabschnitt anstoßen, aufeinander gerichtet sind, und einen Einlass und einen Auslass aufweist, welche in einer Linie miteinander ausgerichtet sind; und ein thermoelektrisches Element, welches an einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnittes oder des zweiten Abschnittes angebracht ist.
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Zur Erzielung des obigen Gegenstandes wird in Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit einem thermoelektrischen Element bereitgestellt, umfassend: Anbringen einer ersten Oberfläche eines thermoelektrischen Elementes an einem plattenähnlichen Fluidkanal; Anbringen einer wärmeabstrahlenden Kühlrippe an einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche jeweils eines ersten Abschnittes und eines zweiten Abschnittes; und Biegen eines Mittenabschnittes des Fluidkanales.
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Während des Biegens des Mittenabschnittes kann der Mittenabschnitt derart gebogen werden, so dass ein Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt mehr als das Doppelte einer Höhe der wärmeabstrahlenden Kühlrippe beträgt. Vorteilhafterweise kann in Übereinstimmung mit dem Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element und dem Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit einem thermoelektrischen Element, welche oben erläutert sind, die Gesamtdicke der Rohrstruktur im Vergleich mit herkömmlichen flachen plattenförmigen Wärmetauschern deutlich reduziert werden, wobei somit ein thermischer Widerstand auf der Kühlmittelseite des Wärmetauschers vermindert ist. Dementsprechend wird ein Überhitzen des thermoelektrischen Elementes vermieden, wobei somit eine Haltbarkeit und eine wärmeaustauschende Eigenschaft verbessert sind. Weiterhin kann das Gewicht des Wärmetauschers deutlich reduziert werden.
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Hinsichtlich der Herstellungsprozesse bzw. -Prozess-„Straßen” sind das thermoelektrische Element und die wärmeabstrahlende Kühlrippe separate Teile und können somit auf einfache Weise zusammengesetzt werden. Folglich ist eine Produktqualität erhöht, insbesondere die Qualität verbundener Abschnitte, wobei somit eine Produktivität als ein Ergebnis dieser Reduktion im Herstellungsprozess erhöht ist. Schließlich sind Kosten für Formstücke und Rohmaterial ebenso reduziert, da lediglich ein Rohr verwendet wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die obigen und weitere Gegenstände, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2–4 Diagramme sind, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und
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5–7 Querschnittsansichten sind, welche Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit unterschiedlichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Im Folgenden werden ein Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element und ein Verfahren zur Herstellung desselben in Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erörtert.
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Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „zum Fahrzeug gehörig” oder weitere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Motorfahrzeuge umfassen, wie zum Beispiel Passagierfahrzeuge, einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmotor, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge und mit anderen alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge umfasst (zum Beispiel Kraftstoffe, welche nicht aus Erdöl gewonnen werden).
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Beschreiben bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine/eines” und „der/die/das” ebenso die Pluralformen mitumfassen, es sei denn, dass sich aus dem Kontext in eindeutiger etwas anderes ergibt. Es wird weiterhin davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend”, bei Verwendung in dieser Beschreibung, das Vorhandensein von aufgeführten Merkmalen, ganzzahligen Vielfachen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein bzw. Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Vielfacher, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder” jegliche Kombination bzw. Kombinationen eines oder mehrerer der zugeordneten und hier aufgeführten Gegenstände.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2–4 sind Diagramme, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
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5–7 sind Querschnittsansichten, welche Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Fluidkanal 100, welcher eine plattenähnliche rohrförmige Struktur aufweist, welche sich in einer Längsrichtung erstreckt. Der Fluidkanal 100 ist in einem Mittenabschnitt 120 gebogen. Ein erstes Ende des Fluidkanales 100 ist mit einem Einlass 30 zum Einlassen eines Arbeitsfluides versehen, und ein zweites Ende des Fluidkanales 100 ist mit einem Auslass 10 zum Auslassen des Arbeitsfluides versehen. Der Wärmetauscher umfasst weiterhin ein thermoelektrisches Element (2–6) und eine wärmeabstrahlende Kühlrippe 500. Eine erste Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 ist an einem ersten Bereich einer ersten Oberfläche einer ebenen Fläche eines ersten Abschnittes 160 (2–6) und einem zweiten Abschnitt 140 (2–6) des Fluidkanales 100 angebracht. Die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 ist jeweils wenigstens an einem zweiten Bereich einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100 angebracht.
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Da der Fluidkanal 100 lediglich unter Verwendung einer flachen plattenähnlichen Rohrstruktur mit wenigstens zwei ebenen Flächen ausgebildet ist bzw. wird, sind die Herstellungskosten reduziert. Der Fluidkanal 100 ist in eine Position gebogen, das heißt etwa bei dem Mittenabschnitt 120, so dass der Einlass 30 und der Auslass 10 auf einer Linie miteinander liegen (das heißt entlang derselben Achse ausgebildet). Dies vereinfacht das Layout des Wärmetauschers und reduziert das vom Wärmetauscher in Anspruch genommene Packaging. Dies ermöglicht ebenso das Design von Kühlleitungen, und reduziert somit Herstellungskosten und erhöht eine Vermarktbarkeit.
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In dem thermoelektrischen Element 300 führt eine Fläche (zum Beispiel die erste Oberfläche) unter Verwendung einer positiven Elektrode eine Luftklimatisierung aus, wobei die andere Oberfläche (zum Beispiel die zweite Oberfläche) für eine Ableitung bzw. Aufnahme von Wärme/Hitze wirkt. Das heißt, die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 funktionieren jeweils als eine klimatisierende Oberfläche und eine wärmeabstrahlende Oberfläche. Ein Umschalten zwischen elektrischen Polaritäten ändert die Funktionen der Oberflächen des thermoelektrischen Elementes 300. Bei einem Kühlen mit dem thermoelektrischen Element 300 besteht der hauptsächliche Punkt darin, die Wärme/Hitze über die gegenüberliegende Oberfläche abzuleiten. Dementsprechend ist eine erste Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 an einer ersten Oberfläche des Fluidkanales 100 angebracht, und die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 ist an einer zweiten Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 angebracht, und zwar gegenüber der ersten Oberfläche. Auf diese Weise wird ein wirksamer Klimatisierungsvorgang ausgeführt.
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Enden des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes des Fluidkanales 100 sind jeweils für ein Arbeitsfluid mit dem Einlass 30 und dem Auslass 10 versehen. Die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 ist an den ersten und zweiten Oberflächen jeweils des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100 angebracht. Aufgrund dieser Struktur entfernt das thermoelektrische Element 300 während Heizens nicht nur die Wärme/Hitze in dem Kühlmittel durch die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500, sondern erzeugt auch elektrische Widerstandswärme, wodurch über die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 eine große Luftmenge und somit ein entsprechend großes Volumen erwärmt bzw. erhitzt wird.
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Während Kühlens wird die auf die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 übertragene Hitze/Wärme über das thermoelektrische Element 300 auf das Kühlmittel übertragen, so dass die Hitze/Wärme „entsorgt” ist. Die durch die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 strömende Hitze/Wärme wird dann heruntergekühlt, so dass ein Volumen gekühlt wird.
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Insbesondere ist der Fluidkanal 100 lediglich einmal am Mittenabschnitt 120 gebogen, so dass der erste Abschnitt 160 und der zweite Abschnitt 140 sich gegenüberstehen können. Der Einlass 30 und der Auslass 10 des Fluidkanales 100 sind entlang einer Linie zueinander ausgerichtet (das heißt entlang derselben Achse). Somit kann diese Struktur die Anordnung von Leitungen, durch welche Kühlmittel strömt, vereinfachen, wodurch das Volumen (Größe bzw. Packaging) des Wärmetauschers reduziert ist/wird. Somit sind Einbauräume, wo der Wärmetauscher montiert werden kann, als ein Ergebnis der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht begrenzt. Diese Struktur ist insbesondere bei Installation einer Klimaanlage in beengten Verhältnissen praktisch, wie zum Beispiel auf einer Hochspannungsbatterie für ein Fahrzeug.
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2–4 sind Diagramme, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Das Verfahren umfasst ein Anbringen wenigstens einer Oberfläche eines thermoelektrischen Elementes 300 an einem flachen plattenförmigen Fluidkanal 100, ein Anbringen einer wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500 an entsprechenden Oberflächen (oder Bereichen der Oberflächen) jeweils eines ersten Abschnittes 160 und eines zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100, und ein Biegen (zum Beispiel lediglich einmal) eines Mittenabschnittes 120 des Fluidkanales 100, bis der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt im Wesentlichen parallel zueinander sind. Während des Biegens des Mittenabschnittes 120 des Fluidkanales 100 wird ein Abstand zwischen dem ersten Abschnitt 160 des Fluidkanales 100 und des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100 auf die doppelte Höhe der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500 „eingestellt”.
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Zunächst wird, wie in 2 dargestellt ist, wenigstens eine Oberfläche (oder vorzugsweise lediglich eine Oberfläche) des thermoelektrischen Element 300 an dem Fluidkanal 300 angebracht, welcher nicht gebogen ist, sondern eine ebene plattenförmige Struktur aufweist. Sodann wird die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 an ersten und zweiten Oberflächen jeweils des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100 angebracht. In 3 ist der Montagezustand nach diesem Schritt dargestellt. Als Nächstes wird der Mittenabschnitt 120 des Fluidkanales 100 gebogen, wobei somit der Zusammenbau des Wärmetauschers, wie in 4 dargestellt ist, vervollständigt ist.
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Der Mittenabschnitt 120 wird derart gebogen, dass der Abstand zwischen dem ersten Abschnitt 160 des Fluidkanales 100 und dem zweiten Abschnitt 140 des Fluidkanales 100 mehr als das Doppelte der Höhe der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500 beträgt. Somit ist, wie in 4 dargestellt ist, die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 derart angeordnet, dass ein. Teil der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500 auf der Oberfläche des ersten Abschnittes 160 und ein anderer Teil der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500 auf der Oberfläche des zweiten Abschnittes 140 einander gegenüberstehen, während sie zwischen dem ersten Abschnitt 160 und dem zweiten Abschnitt 140 angeordnet ist.
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Diese Struktur vermeidet eine Konzentration von Belastung (Stress) an einer Verbindung, wo das thermoelektrische Element 300 angebracht ist, ordnet den Einlass und den Auslass für ein Kühlmittel an benachbarten Positionen an, und ordnet in konzentrischer Weise die wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 in einer Position an, durch welche Luft strömt. Diese Struktur führt zu einem vereinfachten Layout.
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Vorzugsweise ist der Fluidkanal 100 lediglich am Mittenabschnitt 120 gebogen, wobei der erste Abschnitt 160 und der zweite Abschnitt 140 jeweils eine ebene plattenförmige Gestalt aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Somit kann das thermoelektrische Element 300 an einer Oberfläche und der anderen Oberfläche jeweils des ersten Abschnitts 160 und des zweiten Abschnitts 140 des Fluidkanals 100 angebracht werden.
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Zusätzlich kann, wie in 1 dargestellt ist, der Wärmetauscher weiterhin ein Gehäuse 700 umfassen, welche den Fluidkanal 100 umgibt und mit einem Eingangsloch 740 und einem Ausgangsloch versehen ist, durch welches wärmezutauschendes Fluid eingeführt und nach Entlangströmen an der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500 aus dem Gehäuse ausgestoßen werden kann. Abdeckabschnitte 720, welche sich entlang einer Längsrichtung des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 erstrecken, sind in dem Gehäuse 700 bereitgestellt, um ein Offenlegen des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100 zu vermeiden. Dies ermöglicht einen Luft-Wärmeaustausch lediglich durch Entlangströmen an der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500. Die Luft, welche für den Wärmeaustausch-Vorgang verwendet wird, strömt lediglich entlang der wärmeabstrahlenden Kühlrippe 500, wobei im Ergebnis in effektiver Weise eine Klimatisierung durchgeführt ist, und zwar ohne Beeinflussung durch die Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 und des Fluidkanales 100.
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Zusätzlich kann der Mittenabschnitt 120 des Fluidkanales 100 durch das Gehäuse 700 hindurchtreten bzw. strömen, so dass der Mittenabschnitt 120 der Umgebung ausgesetzt ist und nicht in Kontakt mit dem wärmezutauschenden Fluid kommen kann. Aus diesem Grund wird die wärmezutauschende Luft nicht durch den Fluidkanal 100 beeinträchtigt.
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5–7 sind Querschnittsansichten, welche Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element in Übereinstimmung mit diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. In der Darstellung der 5 bzw. 6 kann ein thermoelektrisches Element an einem zweiten Abschnitt eines Fluidkanales angebracht werden, und zwar an deren einen Ende ein Auslass für Fluid ausgebildet ist. Selbst in diesem Fall erstreckt sich eine wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 derart, um eine zweite Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 bei Anbringung einer ersten Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 an einem Fluidkanal 100 eine zweite Oberfläche des thermoelektrischen Elementes 300 abzudecken. In diesem Fall kann der Wärmetauscher in effektiver Weise verwendet werden, wenn eine reduzierte Kühlmenge erforderlich ist.
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Kühlmittel, welches von einem Kühler gekühlt ist/wird, welcher in separater Weise installiert ist, kühlt die Luft in einer Position, wo das thermoelektrische Element 300 nicht positioniert ist, wobei das Kühlen in gleichförmiger Weise in der Position ausgeführt wird, bei welcher das thermoelektrische Element 300 positioniert ist. Weiterhin, da das thermoelektrische Element 300 in dem zweiten Abschnitt 140 oder an einem zweiten Endabschnitt des Fluidkanales 100 angeordnet ist, von welchem das Kühlmittel ausgestoßen wird, obwohl Wärme/Hitze letztendlich auf das Kühlmittel übertragen wird, beeinträchtigt dieser Wärmeübergang die Luft hinsichtlich der Gesamtkühlleistung nicht.
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Zusätzlich kann, wie in 7 dargestellt ist, von den Oberflächen des Fluidkanales 100, das thermoelektrische Element 300 an Oberflächen (das heißt, Innenflächen) eines ersten Abschnittes 160 und eines zweiten Abschnittes 140 angebracht werden, welche sich gegenüberstehen, und ein wärmeisolierendes Element 70 kann an den gegenüberliegenden Oberflächen (das heißt Außenflächen) des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 angebracht werden. Das wärmeisolierende Element 70 kann sich von einem Ende des ersten Abschnittes 160 des Fluidkanales 100 zu einem Mittenabschnitt 120 erstrecken, und bis zu einem Ende des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales und an diesem anstoßen, wodurch die Außenflächen des Fluidkanales 100 umgeben werden.
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Diese Struktur wird verwendet, wenn Luft in einem kleinen Bereich bzw. Volumen zirkuliert werden soll. In diesem Fall ist das thermoelektrische Element 300 an den Oberflächen des ersten Abschnittes 160 und des zweiten Abschnittes 140 angebracht, welche sich gegenüberstehen, wobei eine wärmeabstrahlende Kühlrippe 500 an der verbleibenden Oberfläche des thermoelektrischen. Elementes 300 angebracht wird. Dementsprechend wird ein Kühlen oder Heizen von Luft durchgeführt, und zwar ohne Einfluss einer äußeren Verwirbelung, teilweise an dem wärmeisolierenden Element 70, welches an den Außenseiten des Fluidkanales 100 angebracht ist. Da sich das wärmeisolierende Element 70 von dem Ende des ersten Abschnittes 160 des Fluidkanales 100 zum Mittenabschnitt 120 erstreckt, und in anstoßender Weise bis zum Ende des zweiten Abschnittes 140 des Fluidkanales 100, wobei somit die Außenflächen des Fluidkanales 100 umgeben sind, wodurch eine verbesserte Wärmeisolation erzielt ist und eine äußere Verwirbelung bzw. Störung den Wärmeaustausch-Vorgang im Wärmetauscher nicht beeinträchtigt.
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In vorteilhafter Weise kann in Übereinstimmung mit dem Wärmetauscher mit einem thermoelektrischen Element und dem Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers mit einem thermoelektrischen Element, welche oben beschrieben sind, die Gesamtdicke der Rohrstruktur im Vergleich mit herkömmlichen flachen plattenförmigen Wärmetauschern deutlich reduziert werden, wobei somit ein thermischer Widerstand auf der Kühlmittelseite des Wärmetauschers vermindert ist. Dementsprechend wird ein Überhitzen des thermoelektrischen Elementes vermieden, wobei somit eine Haltbarkeit und eine Wärmeaustausch-Effizienz verbessert sind. Weiterhin kann das Gewicht des Wärmetauschers deutlich reduziert werden.
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Hinsichtlich der Herstellungs-„Straßen” sind das thermoelektrische Element und die wärmeabstrahlende Kühlrippe separate Teile und können somit auf einfache Weise montiert werden. Dies führt zu einer erhöhten Produktqualität, insbesondere hinsichtlich der Qualität an verbundenen Abschnitten, wobei somit eine Produktivität als ein Ergebnis dieser Reduktion im Herstellungsverfahren erhöht ist. Schließlich sind Kosten für Formstücke und Rohmaterial ebenso reduziert, da lediglich ein Rohr verwendet wird.
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Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für darstellende Zwecke beschrieben wurde, wird der Fachmann bevorzugen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ergänzungen möglich sind, ohne den Umfang und Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist.
