[发明专利]产生电能的设备、包括该设备的热交换束和包括该束的热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及热电领域，且更特别涉及热能(热)至电能(电)的转换。

背景技术

本发明的一个目的是通过限制从燃料提取的能量消耗以及通过使用通过热电元件产生的电能作为部分替代来限制机动车的污染颗粒的排放。

热电元件是已知的，其具有至少两个表面，其特征是，当该表面处于不同温度时在该元件的这两个表面之间产生电流。换句话说，如果热电元件的一个表面被加热同时其另一表面被冷却，在该热电元件的热和冷表面之间产生电子迁移，电子的迁移形成电流。热电元件的表面之间的温度差越大，该元件产生的电能越多。热电元件受到温差(热梯度)而产生电流被称为“塞贝克效应(Seebeck effect)”。

热电元件主要被用于空间卫星的翅膀的制造中。卫星翅膀通常包括被转向太阳的第一热表面和被转向恒星真空(sidereal vacuum)的与第一热表面相对的第二冷表面。由此，通过在空间卫星的翅膀的两个表面之间设置热电元件，可产生电流以给卫星的各个电装备供电。

热电元件的一个缺点在于，它们在把热能转换为电能时具有非常低的效率，该效率通常为1至10％的量级。由此，大量的热必须被提供给该热电元件以产生足以为至少一个电装备供电的电流。

为了限制热损失和增加转换效率，已知电能产生设备中，具有至少两个表面的热电元件的表面被直接地且分别地与冷的热源和热的热源接触。当热源(冷或热)和热电元件的表面直接接触时，源自热源的热能以小部分通过热损失的方式被传递给热电元件。在另一方面，从电的观点出发，由于热源(冷或热)和热电元件之间的直接接触，电能倾向于分散在热源中而不能被利用。

例如，当热和冷的热源分别具有在金属流体管道内循环的热和冷流体的形式时，电泄露出现在金属流体管道和流体自身中。由于电损失，可被利用的电能的量非常低。

通过塞贝克效应在热电元件的两个表面之间产生的电流通常被从电能产生设备经由联接至所述热电元件的表面的电缆而传导。但是，这种电缆较复杂以连接至热电元件(当后者是“夹”(插)在两个金属流体管道之间时)。而且，传送电流的电缆的存在增加了电能产生设备内短路的危险。

发明内容

为了消除这些缺点，本发明涉及一种用于通过把热能转换为电能而产生电能的设备，包括：

-用于热流体的第一管道，该热流体具有温度T1；

-用于冷流体的第二管道，该冷流体具有温度T2，该温度T2低于热流体的温度T1；和

-热电元件，具有至少两个表面，该热电元件被设置为当其表面处于不同温度时在其表面之间产生电流；

-热电元件的表面通过导热装置分别联接至用于不同温度流体的管道。

该电能产生设备的导热装置有利地使得其可便于热电元件和流体管道之间的热的传递，由此使得其可以供应大量的热能和通过塞贝克效应产生大量的电能。

而且，导热装置形成流体管道和热电元件之间的电传导的媒介，由此限制从热电元件至流体管道和流体自身的电损失。

优选地，导热装置被设置为与热电元件一起形成电池，所述导热装置是该电池的端子。

由此，由热电元件产生的电流可被导热装置获取，由此避免了借助于专用于传输电流的额外电缆，该电缆体积较大且容易产生短路。

优选地，导热装置被设置为电绝缘热电元件的流体管道，有利地使得其可更有效地限制该设备中的电损失。

导热装置由此有利地满足了双重功能(导热和电绝缘)，其使得可以增加热能转换效率同时保持紧凑的设备。

还优选地，导热装置被设置为确保流体管道被保持在位。导热装置由此提供了额外的固定功能，其使得可以形成非常紧凑的能量产生设备。

根据本发明的特定实施例，导热装置是第一热导热隔离件和第二冷导热隔离件的形式，该第一热导热隔离件例如金属板，联接至热流体管道，该第二冷导热隔离件例如金属板，联接至冷流体管道，该热和冷隔离件被联接至热电元件的两个不同表面。

优选地，每个隔离件包括热绝缘孔和导热孔，每个流体管道都穿过这两个隔离件。

本发明还涉及用于机动车的热交换器的热交换束，其用于冷却要被冷却的流体，所述要被冷却的流体在用于要被冷却的流体的至少一个管道内循环，所述要被冷却的流体被冷却剂冷却，该冷却剂的温度低于要被冷却的流体的温度，所述冷却剂在至少一个冷却剂管道内循环，所述束包括如上所述的电能产生设备，用于要被冷却的流体的管道形成热流体管道且冷却剂管道形成冷流体管道。