一種汽車尾氣廢熱回電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車尾氣廢熱回電裝置，包括：包括進氣端錐、廢熱回電部件組、出氣端錐；所述廢熱回電部件組一端通過外殼連接所述進氣端錐，所述廢熱回電部件組另一端通過外殼連接所述出氣端錐；所述廢熱回電部件組由內向外依次為集熱器、熱電發電組件、水冷板、外殼；此裝置有效利用汽車廢氣余熱發電，從而提高汽車發動機能量轉換效率。本實用新型安裝方便，結構緊湊，可應用于多種場合；另外，通過廢氣熱能發電裝置為車載電池充電，充分提高了能源的利用率，降低了整車油耗，提高了燃油經濟性，同時也減少了車載發電機的體積。
【專利說明】一種汽車尾氣廢熱回電裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種發電裝置，特別涉及一種汽車尾氣廢熱回電裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體熱電材料成分的優化、制備工藝的完善以及熱電模塊制造工藝的逐步 提高，熱電領域研究的重點開始放在了熱電轉換系統應用領域上。國外開展熱電轉換系統 (或稱發電器TEG)應用研究較早，且在許多領域已達到了實際應用，尤其是軍工業上。自 1961年到1998年，美國已在25個空間飛行器上使用43個RTG (放射性同位素溫差發電 器)，軍事方面，早在20世紀80年代初，美國就完成了 500?1000W軍用溫差發電機的研 制，并于80年代末正式列入部隊裝備。1990年以后，美國能源部與Hi-Z公司共同啟動了 一項利用熱電發電機回收汽車尾氣，此后部分公司開始研究汽車尾氣廢熱回電裝置。
[0003] 尾氣廢熱發電的課題國內也開展了對汽車尾氣余熱收集的相關研究，但從已報道 的研究成果開看，目前該技術仍然處于一個初級階段，市場上尚沒有一個成熟的商業化產 品出現。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。目前，汽車的動 力轉換效率僅40%左右，燃油中有多達60%左右的能量沒有得到有效利用，若將這些能量的 10%利用起來，將定會帶來良好的社會效益和可觀的經濟效益。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的，在于提供一種應用溫差發電技術，利用汽車廢氣余熱發電，從 而提高汽車發動機能量轉換效率的汽車廢氣余熱溫差發電裝置。
[0005] 本實用新型的技術方案為：一種汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征包括：
[0006] -種汽車尾氣廢熱回電裝置，包括進氣端錐、廢熱回電部件組、出氣端錐；所述廢 熱回電部件組一端通過外殼連接所述進氣端錐，所述廢熱回電部件組另一端通過外殼連接 所述出氣端錐；所述廢熱回電部件組由內向外依次為集熱器、熱電發電組件、水冷板、外殼； 所述集熱器內部為吸熱涂層，所述熱電發電組件的內、外表面均貼有云母片，起到絕緣隔離 的作用，且所述熱電發電組件的內、外表面一側為熱端，另一側為冷端；所述熱電發電組件 的熱端緊密貼合所述集熱器外表面，所述熱電發電組件的冷端緊密貼合所述水冷板的內表 面；所述水冷板通過其內部的水管同外部的水箱相連通；此裝置有效利用汽車廢氣余熱發 電，從而提高汽車發動機能量轉換效率，安裝方便，結構緊湊。
[0007] 作為本實用新型的進一步改進，所述進氣端錐與所述出氣端錐均為薄壁錐殼體， 所述進氣端錐一端與第一法蘭盤連接，所述第一法蘭盤與汽車排氣系統前端連接；所述出 氣端錐一端與第二法蘭盤連接，所述第二法蘭盤與汽車排氣系統后端連接。
[0008] 作為本實用新型的進一步改進，所述水冷板的外表面有預緊彈簧，所述預緊彈簧 對所述熱電發電組件以及所述水冷板進行預緊定位；所述預緊彈簧由其外端的橡膠墊圈和 所述外殼進行定位，所述外殼由緊固螺栓加以固定；上述的預緊彈簧由其外端的橡膠墊圈 既能夠起到預緊固定的作用，又起到減震作用。
[0009] 作為本實用新型的進一步改進，所述集熱器的截面為正八邊形，所述正八邊形所 在面上的所述熱電發電組件以及所述水冷板為八組；該改進可保證溫差發電組件換熱面的 接觸充分，換熱效率高。
[0010] 作為本實用新型的進一步改進，其特征在于：所述集熱器為一體式結構，其內部的 所述吸熱涂層為網狀結構；該改進有利于集熱器充分的吸收排氣熱量。
[0011] 作為本實用新型的進一步改進，所述熱電發電組件由熱電發電片組成，采用六片 熱電發電片串聯為一組，然后八組并聯的方式連接。
[0012] 作為本實用新型的進一步改進，所述水冷板內部為并列多通道結構，所述并列多 通道結構為并列多排的方形空腔，所述方形空腔在所述廢熱回電部件組軸向長度的兩端焊 接有兩對進水管頭及出水管頭。
[0013] 本實用新型的有益效果為：汽車尾氣廢熱回電裝置，汽車廢氣從進氣端錐輸入，經 過集熱器時廢氣中的部分余熱被集熱器內的網狀吸熱涂層結構收集并傳遞至安裝在集熱 器外表面的熱電發電組件的熱端，熱電發電組件的冷端與水冷板緊密貼合，即熱電發電組 件熱端被集熱器加熱，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，熱電發電組件的兩端緊貼有云母片用于絕緣。本實用新型的汽車尾氣廢熱回電裝 置可保證溫差發電組件換熱面的接觸充分，換熱效率高，同時安裝方便，結構緊湊，可應用 于多種場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型汽車尾氣廢熱回電裝置的橫截面圖；
[0015] 圖2是本汽車尾氣廢熱回電裝置的整體結構示意圖。
[0016] 圖中：1-橡膠墊圈；2-預緊彈簧；3-緊固螺栓；4-水冷板；5-熱電發電組件；6-云 母片；7-集熱器；8-外殼；9- ; 10-進氣端錐；11-出氣端錐；12-第二法蘭盤；13-第一法蘭 盤。
【具體實施方式】
[0017] 參見圖1、圖2,一種汽車尾氣廢熱回電裝置，包括進氣端錐10、廢熱回電部件組、 出氣端錐11 ;所述廢熱回電部件組一端通過外殼8連接所述進氣端錐10,所述廢熱回電部 件組另一端通過外殼8連接所述出氣端錐11 ;所述廢熱回電部件組由內向外依次為集熱器 7、熱電發電組件5、水冷板4、外殼8;所述集熱器7內部為網狀結構的吸熱涂層9,所述集熱 器7為一體式結構；所述熱電發電組件5的內、外表面均貼有云母片6,起到絕緣的作用，且 所述熱電發電組件5的內、外表面一側為熱端，另一側為冷端；所述熱電發電組件5的熱端 緊密貼合所述集熱器7外表面，所述熱電發電組件5的冷端緊密貼合所述水冷板4的內表 面；所述水冷板4通過其內部的水管同外部的水箱相連通。
[0018] 上述進氣端錐10與所述出氣端錐11均為薄壁錐殼體，所述進氣端錐10 -端與第 一法蘭盤13連接，所述第一法蘭盤13與汽車排氣系統前端連接；所述出氣端錐11 一端與 第二法蘭盤12連接，所述第二法蘭盤12與汽車排氣系統后端連接。
[0019] 作為進一步改進，所述集熱器7的截面為正八邊形，所述截面為正八邊形的所在 面上均有所述熱電發電組件5以及所述水冷板4,所述熱電發電組件5以及所述水冷板4為 八組，所述水冷板4的外表面有預緊彈簧2,所述預緊彈簧2對所述熱電發電組件5以及所 述水冷板4進行預緊定位；所述預緊彈簧2由其外端的橡膠墊圈1和所述外殼8進行定位； 所述外殼8由緊固螺栓3加以固定；所述熱電發電組件5采用美國HZ公司的HZ-20熱電發 電組件，由熱電發電片組成，采用六片熱電發電片串聯為一組，然后八組并聯的方式連接。
[0020] 作為進一步改進，上述水冷板4內部為并列多通道結構，所述并列多通道結構為 并列多排的方形空腔，所述方形空腔在所述廢熱回電部件組軸向長度的兩端焊接有兩對進 水管頭及出水管頭；上述水箱和水冷板4之間的冷卻水路，冷卻水由水箱引出，通過四通和 三通接頭分成八組十六條并聯的水路分別向水冷板注入冷卻水，流經水冷板的冷卻水再通 過三通和四通接頭并為一路，流經冷卻裝置后返回水箱。
[0021] 汽車廢氣通過進氣端錐10進入集熱器7內部，廢氣中的部分余熱被集熱器7內的 網狀吸熱涂層結構9收集并傳遞至安裝在集熱器7外表面的熱電發電組件5的熱端，熱電 發電組件5的冷端與水冷板4緊密貼合，水冷板4通過預緊彈簧2和橡膠墊圈1與外殼連 接，水冷板4內部有冷卻水通過，即熱電發電組件5熱端被集熱器7加熱，冷端被水冷板4 冷卻，因此熱電發電組件5的熱端冷端產生溫度差，從而產生位差電動勢。另外，通過廢氣 熱能發電裝置為車載電池充電，充分提高了能源的利用率，降低了整車油耗，提高了燃油經 濟性，同時也減少了車載發電機的體積。
【權利要求】
1. 一種汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：包括進氣端錐（10)、廢熱回電部件組、出 氣端錐（11);所述廢熱回電部件組一端通過外殼（8)連接所述進氣端錐（10)，所述廢熱回 電部件組另一端通過外殼（8)連接所述出氣端錐（11); 所述廢熱回電部件組由內向外依次為集熱器（7)、熱電發電組件（5)、水冷板（4)、外殼 (8);所述集熱器（7)內部為吸熱涂層（9)，所述熱電發電組件（5)的內、外表面均貼有云母 片（6)，且所述熱電發電組件（5)的內、外表面一側為熱端，另一側為冷端；所述熱電發電組 件（5 )的熱端緊密貼合所述集熱器（7 )外表面，所述熱電發電組件（5 )的冷端緊密貼合所述 水冷板（4)的內表面；所述水冷板（4)通過其內部的水管同外部的水箱相連通。
2. 根據權利要求1所述的汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：所述進氣端錐（10)與 所述出氣端錐（11)均為薄壁錐殼體，所述進氣端錐（10)-端與第一法蘭盤（13)連接，所述 第一法蘭盤（13)與汽車排氣系統前端連接；所述出氣端錐（11) 一端與第二法蘭盤（12)連 接，所述第二法蘭盤（12)與汽車排氣系統后端連接。
3. 根據權利要求1所述的汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：所述水冷板（4)的外 表面有預緊彈簧（2)，所述預緊彈簧（2)對所述熱電發電組件（5)以及所述水冷板（4)進行 預緊定位；所述預緊彈簧（2)由其外端的橡膠墊圈（1)和所述外殼（8)進行定位，所述外殼 (8)由緊固螺栓（3)加以固定。
4. 根據權利要求1所述的汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：所述集熱器（7)的截面 為正八邊形，所述正八邊形所在面上的所述熱電發電組件（5)以及所述水冷板（4)為八組。
5. 根據權利要求1或4所述的汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：所述集熱器（7)為 一體式結構，其內部的所述吸熱涂層（9)為網狀結構。
6. 根據權利要求1所述的汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：所述熱電發電組件（5) 由熱電發電片組成，采用六片熱電發電片串聯為一組，然后八組并聯的方式連接。
7. 根據權利要求1所述的汽車尾氣廢熱回電裝置，其特征在于：所述水冷板（4)內部為 并列多通道結構，所述并列多通道結構為并列多排的方形空腔，所述方形空腔在所述廢熱 回電部件組軸向長度的兩端焊接有兩對進水管頭及出水管頭。
【文檔編號】H02N11/00GK203906056SQ201420242439
【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, 謝健, 孫澤宇, 陳龍 申請人:江蘇大學