CN203906056U - 一种汽车尾气废热回电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车尾气废热回电装置，包括：包括进气端锥、废热回电部件组、出气端锥；所述废热回电部件组一端通过外壳连接所述进气端锥，所述废热回电部件组另一端通过外壳连接所述出气端锥；所述废热回电部件组由内向外依次为集热器、热电发电组件、水冷板、外壳；此装置有效利用汽车废气余热发电，从而提高汽车发动机能量转换效率。本实用新型安装方便，结构紧凑，可应用于多种场合；另外，通过废气热能发电装置为车载电池充电，充分提高了能源的利用率，降低了整车油耗，提高了燃油经济性，同时也减少了车载发电机的体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电装置，特别涉及一种汽车尾气废热回电装置。
背景技术
随着半导体热电材料成分的优化、制备工艺的完善以及热电模块制造工艺的逐步提高，热电领域研究的重点开始放在了热电转换系统应用领域上。国外开展热电转换系统（或称发电器 TEG）应用研究较早，且在许多领域已达到了实际应用，尤其是军工业上。自 1961 年到 1998 年，美国已在 25 个空间飞行器上使用 43 个 RTG（放射性同位素温差发电器），军事方面，早在 20 世纪 80 年代初，美国就完成了 500～1000W军用温差发电机的研制，并于 80 年代末正式列入部队装备。1990 年以后，美国能源部与 Hi-Z 公司共同启动了一项利用热电发电机回收汽车尾气，此后部分公司开始研究汽车尾气废热回电装置。
尾气废热发电的课题国内也开展了对汽车尾气余热收集的相关研究，但从已报道的研究成果开看，目前该技术仍然处于一个初级阶段，市场上尚没有一个成熟的商业化产品出现。从2009年，中国科学院上海硅酸盐研究所与上海汽车集团股份有限公司技术研究中心在国家 973 重点基础研究发展计划专项资金的资助下，共同启动了一项热电技术在汽车尾气回收的新项目。但从已报道的研究成果开看，目前技术还不成熟。目前，汽车的动力转换效率仅40%左右，燃油中有多达60%左右的能量没有得到有效利用，若将这些能量的10%利用起来，将定会带来良好的社会效益和可观的经济效益。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种应用温差发电技术，利用汽车废气余热发电，从而提高汽车发动机能量转换效率的汽车废气余热温差发电装置。
本实用新型的技术方案为： 一种汽车尾气废热回电装置，其特征包括：
一种汽车尾气废热回电装置，包括进气端锥、废热回电部件组、出气端锥；所述废热回电部件组一端通过外壳连接所述进气端锥，所述废热回电部件组另一端通过外壳连接所述出气端锥；所述废热回电部件组由内向外依次为集热器、热电发电组件、水冷板、外壳；所述集热器内部为吸热涂层，所述热电发电组件的内、外表面均贴有云母片，起到绝缘隔离的作用，且所述热电发电组件的内、外表面一侧为热端，另一侧为冷端；所述热电发电组件的热端紧密贴合所述集热器外表面，所述热电发电组件的冷端紧密贴合所述水冷板的内表面；所述水冷板通过其内部的水管同外部的水箱相连通；此装置有效利用汽车废气余热发电，从而提高汽车发动机能量转换效率，安装方便，结构紧凑。
作为本实用新型的进一步改进，所述进气端锥与所述出气端锥均为薄壁锥壳体，所述进气端锥一端与第一法兰盘连接，所述第一法兰盘与汽车排气系统前端连接；所述出气端锥一端与第二法兰盘连接，所述第二法兰盘与汽车排气系统后端连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述水冷板的外表面有预紧弹簧，所述预紧弹簧对所述热电发电组件以及所述水冷板进行预紧定位；所述预紧弹簧由其外端的橡胶垫圈和所述外壳进行定位，所述外壳由紧固螺栓加以固定；上述的预紧弹簧由其外端的橡胶垫圈既能够起到预紧固定的作用，又起到减震作用。
作为本实用新型的进一步改进，所述集热器的截面为正八边形，所述正八边形所在面上的所述热电发电组件以及所述水冷板为八组；该改进可保证温差发电组件换热面的接触充分，换热效率高。
作为本实用新型的进一步改进，其特征在于：所述集热器为一体式结构，其内部的所述吸热涂层为网状结构；该改进有利于集热器充分的吸收排气热量。
作为本实用新型的进一步改进，所述热电发电组件由热电发电片组成，采用六片热电发电片串联为一组，然后八组并联的方式连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述水冷板内部为并列多通道结构，所述并列多通道结构为并列多排的方形空腔，所述方形空腔在所述废热回电部件组轴向长度的两端焊接有两对进水管头及出水管头。
本实用新型的有益效果为：汽车尾气废热回电装置，汽车废气从进气端锥输入，经过集热器时废气中的部分余热被集热器内的网状吸热涂层结构收集并传递至安装在集热器外表面的热电发电组件的热端，热电发电组件的冷端与水冷板紧密贴合，即热电发电组件热端被集热器加热，冷端被水冷板冷却，因此热电发电组件热端冷端产生温度差，从而产生电量，热电发电组件的两端紧贴有云母片用于绝缘。本实用新型的汽车尾气废热回电装置可保证温差发电组件换热面的接触充分，换热效率高，同时安装方便，结构紧凑,可应用于多种场合。
附图说明
图1是本实用新型汽车尾气废热回电装置的横截面图；
图2是本汽车尾气废热回电装置的整体结构示意图。
图中：1-橡胶垫圈；2-预紧弹簧；3-紧固螺栓；4-水冷板；5-热电发电组件；6-云母片；7-集热器；8-外壳；9-；10-进气端锥；11-出气端锥；12-第二法兰盘；13-第一法兰盘。
具体实施方式
参见图1、图2，一种汽车尾气废热回电装置，包括进气端锥10、废热回电部件组、出气端锥11；所述废热回电部件组一端通过外壳8连接所述进气端锥10，所述废热回电部件组另一端通过外壳8连接所述出气端锥11；所述废热回电部件组由内向外依次为集热器7、热电发电组件5、水冷板4、外壳8；所述集热器7内部为网状结构的吸热涂层9，所述集热器7为一体式结构；所述热电发电组件5的内、外表面均贴有云母片6，起到绝缘的作用，且所述热电发电组件5的内、外表面一侧为热端，另一侧为冷端；所述热电发电组件5的热端紧密贴合所述集热器7外表面，所述热电发电组件5的冷端紧密贴合所述水冷板4的内表面；所述水冷板4通过其内部的水管同外部的水箱相连通。
上述进气端锥10与所述出气端锥11均为薄壁锥壳体，所述进气端锥10一端与第一法兰盘13连接，所述第一法兰盘13与汽车排气系统前端连接；所述出气端锥11一端与第二法兰盘12连接，所述第二法兰盘12与汽车排气系统后端连接。
作为进一步改进，所述集热器7的截面为正八边形，所述截面为正八边形的所在面上均有所述热电发电组件5以及所述水冷板4，所述热电发电组件5以及所述水冷板4为八组，所述水冷板4的外表面有预紧弹簧2，所述预紧弹簧2对所述热电发电组件5以及所述水冷板4进行预紧定位；所述预紧弹簧2由其外端的橡胶垫圈1和所述外壳8进行定位；所述外壳8由紧固螺栓3加以固定；所述热电发电组件5采用美国HZ公司的HZ-20热电发电组件，由热电发电片组成，采用六片热电发电片串联为一组，然后八组并联的方式连接。
作为进一步改进，上述水冷板4内部为并列多通道结构，所述并列多通道结构为并列多排的方形空腔，所述方形空腔在所述废热回电部件组轴向长度的两端焊接有两对进水管头及出水管头；上述水箱和水冷板4之间的冷却水路，冷却水由水箱引出，通过四通和三通接头分成八组十六条并联的水路分别向水冷板注入冷却水，流经水冷板的冷却水再通过三通和四通接头并为一路，流经冷却装置后返回水箱。
汽车废气通过进气端锥10进入集热器7内部，废气中的部分余热被集热器7内的网状吸热涂层结构9收集并传递至安装在集热器7外表面的热电发电组件5的热端，热电发电组件5的冷端与水冷板4紧密贴合，水冷板4通过预紧弹簧2和橡胶垫圈1与外壳连接，水冷板4内部有冷却水通过，即热电发电组件5热端被集热器7加热，冷端被水冷板4冷却，因此热电发电组件5的热端冷端产生温度差，从而产生位差电动势。另外，通过废气热能发电装置为车载电池充电，充分提高了能源的利用率，降低了整车油耗，提高了燃油经济性，同时也减少了车载发电机的体积。
Claims (7)
1.一种汽车尾气废热回电装置，其特征在于：包括进气端锥（10）、废热回电部件组、出气端锥（11）；所述废热回电部件组一端通过外壳（8）连接所述进气端锥（10），所述废热回电部件组另一端通过外壳（8）连接所述出气端锥（11）；
所述废热回电部件组由内向外依次为集热器（7）、热电发电组件（5）、水冷板（4）、外壳（8）；所述集热器（7）内部为吸热涂层（9），所述热电发电组件（5）的内、外表面均贴有云母片（6），且所述热电发电组件（5）的内、外表面一侧为热端，另一侧为冷端；所述热电发电组件（5）的热端紧密贴合所述集热器（7）外表面，所述热电发电组件（5）的冷端紧密贴合所述水冷板（4）的内表面；所述水冷板（4）通过其内部的水管同外部的水箱相连通。
2.根据权利要求1所述的汽车尾气废热回电装置，其特征在于：所述进气端锥（10）与所述出气端锥（11）均为薄壁锥壳体，所述进气端锥（10）一端与第一法兰盘（13）连接，所述第一法兰盘（13）与汽车排气系统前端连接；所述出气端锥（11）一端与第二法兰盘（12）连接，所述第二法兰盘（12）与汽车排气系统后端连接。
3.根据权利要求1所述的汽车尾气废热回电装置，其特征在于：所述水冷板（4）的外表面有预紧弹簧（2），所述预紧弹簧（2）对所述热电发电组件（5）以及所述水冷板（4）进行预紧定位；所述预紧弹簧（2）由其外端的橡胶垫圈（1）和所述外壳（8）进行定位，所述外壳（8）由紧固螺栓（3）加以固定。
4.根据权利要求1所述的汽车尾气废热回电装置，其特征在于：所述集热器（7）的截面为正八边形，所述正八边形所在面上的所述热电发电组件（5）以及所述水冷板（4）为八组。
5.根据权利要求1或4所述的汽车尾气废热回电装置，其特征在于：所述集热器（7）为一体式结构，其内部的所述吸热涂层（9）为网状结构。
6.根据权利要求1所述的汽车尾气废热回电装置，其特征在于：所述热电发电组件（5）由热电发电片组成，采用六片热电发电片串联为一组，然后八组并联的方式连接。
7.根据权利要求1所述的汽车尾气废热回电装置，其特征在于：所述水冷板（4）内部为并列多通道结构，所述并列多通道结构为并列多排的方形空腔，所述方形空腔在所述废热回电部件组轴向长度的两端焊接有两对进水管头及出水管头。
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