一種雙螺旋管式廢熱回電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，自上而下依次包括水冷板、熱電發電組件、高溫板、換熱器；車排氣廢氣從換熱器進氣口進入，經過換熱器內部雙螺旋管結構時廢氣中的部分熱量被雙螺旋管中的傳熱介質收集并通過傳熱介質將熱能傳導至熱電發電組件高溫板，水冷板給熱電發電組件的低溫面進行冷卻，熱電發電組件在高溫面和低溫面存在溫度差的情況下即可產生溫差電動勢，產生的電量可用于對汽車車載電池的充電。該雙螺旋管式發動機廢熱回電裝置具有結構簡單緊湊、熱穩定性好，制造組裝方便、發電效率高的特點。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種發電裝置，特別涉及一種雙螺旋管式汽車廢氣余熱溫差發電 裝直。 -種雙螺旋管式廢熱回電裝置
【背景技術】
[0002] 發動機廢熱溫差發電是將發動機尾氣余熱轉換為電能的有效方式，近些年，美國、 日本以及歐盟各發達國家都加大了對發動機廢熱回電方面開發的力度，試制了應用在不同 類型汽車上的熱電發電機樣機。其中，日本Nissan汽車公司研究中心研制的一種廢熱會差 發電裝置可以回收11%的廢熱，美國Hi-Z公司進行的柴油機載重車排氣余熱溫差發電研究 項目也取得了不錯的成績。另外還有俄羅斯聯邦科學中心物理與能源工程研究所進行的高 寒區載重發動機直接發電的研究項目。
[0003] 國內也開展了對汽車尾氣余熱收集的相關研究，之前熱電發電技術的研究主要集 中于一些熱電基礎理論以及熱電材料方面。從2009年，中國科學院上海硅酸鹽研究所與上 海汽車集團股份有限公司技術研究中心在國家973重點基礎研究發展計劃專項資金的資 助下，共同啟動了一項熱電技術在汽車尾氣回收的新項目。但從已報道的研究成果開看，目 前技術還不成熟。仍有很長的路要走。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的，在于提供一種應用熱電材料以及溫差發電技術，利用汽車廢 氣余熱發電，從而提高汽車能源利用率的雙螺旋管式廢熱回電裝置。
[0005] 本實用新型的技術方案為：
[0006] -種雙螺旋管式廢熱回電裝置，自上而下依次包括水冷板、熱電發電組件、高溫 板、換熱器；所述熱電發電組件上、下表面的一側為冷端，另一側為熱端；所述熱電發電組 件的冷端緊密貼合所述水冷板下表面，所述熱電發電組件的熱端緊密貼合所述高溫板的上 表面；所述高溫板的下表面緊密貼合所述換熱器上表面；所述水冷板一側面上有冷卻水管 接頭，所述水冷板通過所述冷卻水管接頭同外部的水箱相連通；所述高溫板一側面有第一 換熱介質管接頭，所述高溫板下表面有第二換熱介質管接頭，所述第一換熱介質管接頭和 外部換熱介質儲存箱相連通，所述第二換熱介質管接頭與其下端所述換熱器相連通；所述 換熱器內部有通孔，所述通孔內部有雙螺旋管，所述雙螺旋管與螺旋管管接頭相連接，所述 螺旋管管接頭分為螺旋管管接頭流入端和螺旋管管接頭流出端，所述螺旋管管接頭流入端 和所述螺旋管管接頭流出端均和所述高溫板的所述第二換熱介質管接頭相連通。本裝置的 設計具有結構簡單緊湊、熱穩定性好，工作穩定性強，制造組裝方便、發電效率高的特點。
[0007] 作為本實用新型進一步改進，所述水冷板內部有蛇形管道，所述冷卻水管接頭焊 接在所述水冷板的蛇形管道進出端。
[0008] 進一步改進，所述熱電發電組件由熱電發電片組成，采用四片熱電發電片串聯為 一組，然后八組并聯的方式連接成為一個矩形平面。
[0009] 進一步改進，所述高溫板內部有蛇形管道，所述高溫板側面上的所述第一換熱介 質管接頭分為第一換熱介質管接頭流入端和第一換熱介質管接頭流出端兩個接頭；所述高 溫板下表面的所述第二換熱介質管接頭分為第二換熱介質管接頭流入端和第二換熱介質 管接頭流出端兩個接頭；所述第一換熱介質管接頭流入端和所述第二換熱介質管接頭流入 端相連通，所述第二換熱介質管接頭流入端和所述螺旋管管接頭流入端相連通，所述螺旋 管管接頭流出端和所述第二換熱介質管接頭流出端相連通，所述第二換熱介質管接頭流出 端和所述高溫板內部蛇形管道的一端相連通，所述高溫板內部蛇形管道的另一端和所述第 一換熱介質管接頭流出端相連通。該改進能夠使高溫板和換熱器更充分和有效的吸收發動 機尾氣的廢熱。
[0010] 進一步改進，所述換熱器為長方體結構，其內部的所述通孔為圓柱形，所述通孔周 圍有隔熱材料，所述通孔內部的雙螺旋管通過固定裝置固定在所述通孔內壁上。該改進可 保證換熱器和廢熱充分的接觸，提高換熱效率。
[0011] 進一步改進，所述固定裝置包括" Ω "型卡扣、支桿，所述" Ω "型卡扣將所述雙螺 旋管緊固，中間與所述支桿焊接，最后通過螺栓將所述緊固裝置與所述通孔內壁相連接。
[0012] 進一步改進，還包括外殼，所述外殼分為上蓋和下蓋，所述上蓋和所述下蓋通過緊 固螺栓固定，該改進使得組裝更為方便。
[0013] 本實用新型的有益效果為：一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，汽車廢氣從換熱器一 端進入，經過雙螺旋管時廢氣中的部分余熱被換熱器內部雙螺旋管結構內傳熱介質收集并 傳遞至熱電發電組件的高溫板，熱電發電組件的低溫面與水冷板器緊密貼合，即熱電發電 組件熱端被高溫面加熱，冷端被水冷板冷卻，因此熱電發電組件熱端冷端產生溫度差，從而 產生電量，當汽車廢氣排放突然中斷，換熱器內傳熱介質仍能向高溫面傳遞余熱延長熱電 發電組件的工作時間。本實用新型的一種雙螺旋管式廢熱回電裝置具有結構簡單緊湊、熱 穩定性好，工作穩定性強，制造組裝方便、發電效率高的特點。另外，通過雙螺旋管式廢熱回 電裝置為車載電池充電，有效的減少能源的浪費，提高了燃油經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型一種雙螺旋管式廢熱回電裝置的剖視圖；
[0015] 圖2是本實用新型一種雙螺旋管式廢熱回電裝置的側視圖；
[0016] 圖3是本實用新型一種雙螺旋管事廢熱回收裝置內的高溫板的主視圖。
[0017] 圖中：水冷板1 ;熱電發電組件2 ;高溫板3 ;螺旋管管接頭流入端4-1 ;螺旋管管接 頭流出端4-2 ;雙螺旋管5 ;換熱器6 ;外殼7 ;第一換熱介質管接頭流入端8-1 ;第一換熱介 質管接頭流出端8-2 ;冷卻水管接頭9 ;緊固裝置10 ;緊固螺栓11 ;第二換熱介質管接頭流 入端12-1 ;第二換熱介質管接頭流出端12-2 ;支桿13。
【具體實施方式】
[0018] 參見圖1、圖2,圖3, 一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，自上而下依次包括水冷板1、 熱電發電組件2、高溫板3、換熱器6 ;所述熱電發電組件2上、下表面的一側為冷端，另一側 為熱端；所述熱電發電組件2的冷端緊密貼合所述水冷板1下表面，所述熱電發電組件2的 熱端緊密貼合所述高溫板3的上表面；所述高溫板3的下表面緊密貼合所述換熱器6上表 面；所述水冷板1 一側面上有冷卻水管接頭9,所述水冷板1通過所述冷卻水管接頭9同外 部的水箱相連通；所述高溫板3 -側面有第一換熱介質管接頭8,所述高溫板3下表面有第 二換熱介質管接頭，所述第一換熱介質管接頭8和外部換熱介質儲存箱相連通，所述第二 換熱介質管接頭與其下端所述換熱器6相連通；所述換熱器6內部有通孔，所述通孔內部有 雙螺旋管5,所述雙螺旋管5與螺旋管管接頭相連接，所述螺旋管管接頭分為螺旋管管接頭 流入端4-1和螺旋管管接頭流出端4-2,所述螺旋管管接頭流入端4-1和所述螺旋管管接頭 流出端4-2均和所述高溫板3的所述第二換熱介質管接頭相連通。
[0019] 作為本實用新型進一步改進，所述水冷板1內部有蛇形管道，所述冷卻水管接頭9 焊接在所述水冷板1的蛇形管道進出端，所述冷卻水管接頭9同外部的水箱相連通，冷卻水 由水箱引出，通過水管流入水冷板的蛇形管道，最終返回水箱。
[0020] 進一步改進，所述熱電發電組件2,采用美國HZ公司的HZ-20熱電發電組件，由熱 電發電片組成，采用四片熱電發電片串聯為一組，然后八組并聯的方式連接成為一個矩形 平面。
[0021] 進一步改進，所述高溫板3內部有蛇形管道，所述高溫板3側面上的所述第一換熱 介質管接頭8分為第一換熱介質管接頭流入端8-1和第一換熱介質管接頭流出端8-2兩 個接頭；所述高溫板3下表面的所述第二換熱介質管接頭分為第二換熱介質管接頭流入端 12-1和第二換熱介質管接頭流出端12-2兩個接頭；所述第一換熱介質管接頭流入端8-1 和所述第二換熱介質管接頭流入端12-1相連通，所述第二換熱介質管接頭流入端12-1和 所述螺旋管管接頭流入端4-1相連通，所述螺旋管管接頭流出端4-2和所述第二換熱介質 管接頭流出端12-2相連通，所述第二換熱介質管接頭流出端12-2和所述高溫板3內部蛇 形管道的一端相連通，所述高溫板3內部蛇形管道的另一端和所述第一換熱介質管接頭流 出端8-2相連通。
[0022] 進一步改進，所述換熱器6為長方體結構，其內部的所述通孔為圓柱形，所述通孔 周圍有隔熱材料，所述通孔內部的雙螺旋管5通過固定裝置10固定在所述通孔內壁上。
[0023] 進一步改進，所述固定裝置10包括" Ω "型卡扣、支桿13,所述" Ω "型卡扣將所述 雙螺旋管5緊固，中間與所述支桿13焊接，最后通過螺栓將所述緊固裝置10與所述通孔內 壁相連接。
[0024] 進一步改進，還包括外殼7,所述外殼7分為上蓋和下蓋，所述上蓋和所述下蓋通 過緊固螺栓11固定。
[0025] 本實用新型的工作過程為：汽車排氣廢氣經過三元催化裝置后從換熱器6進氣端 進入，經過換熱器6內通孔的雙螺旋管5時，廢氣中的部分熱量被雙螺旋管5中的傳熱介質 收集并通過傳熱介質將熱能傳導至高溫板3，熱電發電組件2的低溫面由水冷板1給熱電發 電組件2進行冷卻，熱電發電組件2在高溫板3和水冷板1存在溫度差的作用下即可產生 溫差電動勢，產生的電量可用于對汽車車載電池的充電。另外，通過雙螺旋管式廢熱回電裝 置為車載電池充電，有效的減少能源的浪費，提高了燃油經濟性。
【權利要求】
1. 一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，自上而下依次包括水冷板（1)、熱電發 電組件（2)、高溫板（3)、換熱器（6);所述熱電發電組件（2)上、下表面的一側為冷端，另一 側為熱端，所述熱電發電組件（2)的冷端緊密貼合所述水冷板（1)下表面，所述熱電發電組 件（2 )的熱端緊密貼合所述高溫板（3 )的上表面；所述高溫板（3 )的下表面緊密貼合所述換 熱器（6)上表面； 所述水冷板（1) 一側面上有冷卻水管接頭（9)，所述水冷板（1)通過所述冷卻水管接頭 (9)同外部的水箱相連通； 所述高溫板（3 ) -側面有第一換熱介質管接頭（8 )，所述高溫板（3 )下表面有第二換熱 介質管接頭，所述第一換熱介質管接頭（8)和外部換熱介質儲存箱相連通，所述第二換熱介 質管接頭與其下端所述換熱器（6)相連通； 所述換熱器（6)內部有通孔，所述通孔內部有雙螺旋管（5)，所述雙螺旋管（5)與螺旋 管管接頭相連接，所述螺旋管管接頭分為螺旋管管接頭流入端（4-1)和螺旋管管接頭流出 端（4-2)，所述螺旋管管接頭流入端（4-1)和所述螺旋管管接頭流出端（4-2)均和所述高溫 板（3)的所述第二換熱介質管接頭相連通。
2. 根據權利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述水冷板（1)內部 有蛇形管道，所述冷卻水管接頭（9)焊接在所述水冷板（1)的蛇形管道進出端。
3. 根據權利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述熱電發電組件 (2)由熱電發電片組成，采用四片熱電發電片串聯為一組，然后八組并聯的方式連接成為一 個矩形平面。
4. 根據權利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述高溫板（3)內 部有蛇形管道，所述高溫板（3)側面上的所述第一換熱介質管接頭（8)分為第一換熱介質 管接頭流入端（8-1)和第一換熱介質管接頭流出端（8-2)兩個接頭；所述高溫板（3)下表 面的所述第二換熱介質管接頭分為第二換熱介質管接頭流入端（12-1)和第二換熱介質管 接頭流出端（12-2)兩個接頭；所述第一換熱介質管接頭流入端（8-1)和所述第二換熱介質 管接頭流入端（12-1)相連通，所述第二換熱介質管接頭流入端（12-1)和所述螺旋管管接 頭流入端（4-1)相連通，所述螺旋管管接頭流出端（4-2)和所述第二換熱介質管接頭流出 端（12-2)相連通，所述第二換熱介質管接頭流出端（12-2)和所述高溫板（3)內部蛇形管道 的一端相連通，所述高溫板（3)內部蛇形管道的另一端和所述第一換熱介質管接頭流出端 (8-2)相連通。
5. 根據權利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述換熱器（6)為長 方體結構，其內部的所述通孔為圓柱形，所述通孔周圍有隔熱材料，所述通孔內部的雙螺旋 管（5 )通過固定裝置（10 )固定在所述通孔內壁上。
6. 根據權利要求5所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述固定裝置（10) 包括" Ω "型卡扣、支桿（13)，所述" Ω "型卡扣將所述雙螺旋管（5)緊固，中間與所述支桿 (13)焊接，最后通過螺栓將所述緊固裝置（10)與所述通孔內壁相連接。
7. 根據權利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，還包括外殼（7)，所 述外殼（7)分為上蓋和下蓋，所述上蓋和所述下蓋通過緊固螺栓（11)固定。
【文檔編號】H02N11/00GK203911807SQ201420242418
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】汪若塵, 葉青, 丁仁凱, 陳龍 申請人:江蘇大學