CN105634334A - 热电发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热电发电装置，包括：传热模块，被配置成连接到排气歧管或者排气管道；热电模块，被配置成由所述传热模块供热；以及冷却模块，被配置成从所述热电模块吸收热量。因此，无需改变排气系统的形状和热电模块的形状，就能够实现车辆中的热电发电系统。

Description

热电发电装置
技术领域
本发明总体上涉及热电发电装置，并且更具体地，涉及能够给热电模块提供冷却水，同时将来自废气的热量传递给热电模块，给安装在热电模块中的热电元件赋予温差而发电的热电发电装置。
背景技术
通常，供给到车辆的内燃机的总能量中通过高温废气而废弃的能量达到总能量的30％到40％，并且实际用作动力的能量只占总能量的20％到30％。
因此，开发了回收通过废气而废弃的能量的技术。具体而言，开发了用于将来自废气的热量转换为电能的热电发电系统。该热电发电系统被配置成利用给热电元件赋予温差时产生电力的塞贝克效应(Seebeckeffect)。
然而，为了将热电模块安装在现有车辆内，需要改变排气系统的形状，例如延长作为废弃的通道的排气歧管或者排气管道、在排气歧管或者排气管道的内表面插入鳍片(fin)等。此外，为了安装在排气系统中，也需要改变热电模块的形状。
排气系统的形状的改变可能会造成排气压的问题，因此要改变排气系统的形状是困难的，并且改变热电模块的形状将会降低热电模块的工作效率。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国专利公开号10-1062129(2011年9月2日)
发明内容
本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，同时完整保留由现有技术实现的优点。
本发明的一方面提供一种无需改变排气系统的形状和热电模块的形状就能够应用到车辆的热电发电装置。
根据本发明的一实施例，一种热电发电装置，包括：传热模块，被配置成连接到排气歧管或者排气管道；热电模块，被配置成由所述传热模块供热；以及冷却模块，被配置成从所述热电模块吸收热量。
所述传热模块可以包括：热导体，被配置成包括：缠绕在所述排气歧管或所述排气管道的外侧的装配部、和与所述排气歧管或所述排气管道的纵向中央轴线垂直延伸的板状延伸部；以及覆盖所述装配部的热绝缘体。
根据本发明的另一实施例，一种用于将废气中的热能转换为电能的热电发电装置，包括：废气通道，废气经过所述废气通道；冷却模块，包括冷却室；传热模块，包括：包围所述废气通道的第一部分和连接到所述第一部分并放射状地远离所述废气通道延伸的第二部分，所述传热模块沿与废气的排放方向平行的方向延伸；以及热电模块，设置在所述冷却室和所述传热模块第二部分之间。
附图说明
从以下结合附图进行的详细说明中，本发明的以上和其他目的、特征和优点将更加显而易见，其中：
图1为本发明的示例性实施例的热电发电装置的安装示例图；
图2为沿图1的A-A线截取的截面图；
图3为图1的热电发电装置的另一安装示例图；
图4为图1的热电发电装置的又一安装示例图；以及
图5为安装图1的热电发电装置的排气系统的示例图。
附图标记说明
100：传热模块
110：热导体
111：装配部
112：延伸部
120：热绝缘体
130：排气歧管
140：排气管道
200：热电模块
300：冷却模块
310：冷却水室
320：冷却水通道
400：夹具
410：螺栓
420：螺母
430：弹簧垫圈
具体实施方式
以下将参照附图详细说明本发明的示例性实施例。
如图1到图5所示，根据本发明的具体实施例，热电发电装置包括：被配置成连接到排气歧管130或者排气管道140的传热模块100；被配置成由传热模块100供热的热电模块200；以及从热电模块200吸收热量的冷却模块300。
传热模块100包括：热导体110，被配置成包括缠绕在排气歧管130或排气管道140的外侧的装配部111和与排气歧管130或排气管道140纵向中央轴线垂直延伸的板状延伸部112；以及覆盖装配部111的热绝缘体120。如图2所示，板状延伸部112放射状地远离排气歧管130或者排气管道140的外表面突出，并且沿着大致平行于排气歧管130或者排气管道140的纵向中心轴线的方向延伸。热导体110是由具有高导热性的柔性导体制成。根据本发明示例性实施例，采用铜板。
热电模块200包括：半导体部，其中规则地排列有P型半导体和N型半导体；导电板，分别设置在半导体部的上表面和下表面；以及电绝缘部，连接到导电板，并且被制成长方体外形。电绝缘部优选由陶瓷制成。
冷却模块300包括：冷却水室310，被配置成提供冷却水，以对热电模块200进行冷却。冷却水室310从冷却模块300的外部通过冷却水通道320被提供冷却水。如图2所示，冷却模块300被定位成与传热模块100的延伸部112水平，并且热电模块200位于冷却模块300与延伸部112之间。更具体而言，延伸部112的两面都设置有热电模块200和冷却模块300。延伸部112的两面均设有的冷却模块300通过冷却通道320彼此连接。
根据本发明的示例性实施例，热电发电装置还包括：被配置成将热电模块200固定在冷却模块300和延伸部112之间的夹具400。夹具400包括：被配置成贯穿冷却模块400及延伸部112的螺栓410；被配置成与螺栓410紧固的螺母420；以及被配置成分别位于螺栓410头部411内侧和螺母420内侧的弹簧垫圈430。
尽管由于排气系统、传热模块100、热电模块200或冷却模块300的热膨胀导致尺寸变化，但由于安装有弹簧垫圈430，依然能够防止热电模块200在冷却模块300和延伸部112之间分离。
如图5所示，多个结构如上所述的本发明的示例性实施例的热电发电装置安装在排气系统中，从而实现了车辆的热电发电系统。在这样的情况下，如图3或者图4所示，多个热电发电装置之间的距离不同，或者热电发电装置的宽度减小，因此热电发电装置甚至能安装在几何上弯曲的部分。
此外，当设置在热电模块200内部的热电元件，即半导体部受损时，只替换半导体部受损的特定热电模块200或者热电发电装置，从而能够修复热电发电装置的故障。
如上所述，根据本发明的示例性实施例的热电发电装置，无需改变排气系统的形状和热电模块的形状，就能够实现车辆中的热电发电系统。
此外，安装在传热模块中的热导体可以制成薄膜，由此能够实现传热模块重量的减轻。
此外，当传热模块的宽度减小时，传热模块甚至能够安装在急剧弯曲的部分，例如排气歧管。
上文中，尽管已参照实施例和附图说明了本发明，但本发明不限于此，在未背离本发明的技术思想和所附权利要求的范围的情况下，可由本发明所属领域的技术人员做出各种修改和变化。

Claims (13)

1.一种安装于车辆的排气系统的热电发电装置，包括：
传热模块，被配置成连接到排气歧管或者排气管道；
热电模块，被配置成由所述传热模块供热；以及
冷却模块，被配置成从所述热电模块吸收热量。
2.根据权利要求1所述的热电发电装置，其中所述传热模块包括：
热导体，被配置成包括：缠绕在所述排气歧管或所述排气管道的外侧的装配部、和与所述排气歧管或所述排气管道的纵向中央轴线垂直延伸的板状延伸部；以及
覆盖所述装配部的热绝缘体。
3.根据权利要求2所述的热电发电装置，其中所述热电模块呈长方体外形，并且包括：
半导体部，包括P型半导体和N型半导体；
导电板，分别设置在所述半导体部的上表面和下表面上；以及
电绝缘部，连接到所述导电板，与所述半导体部形成对称结构。
4.根据权利要求2所述的热电发电装置，其中所述冷却模块被定位成与所述延伸部水平，并且
所述热电模块位于所述冷却模块和所述延伸部之间。
5.根据权利要求4所述的热电发电装置，其中在所述延伸部的两面均设置有所述热电模块和所述冷却模块。
6.根据权利要求5所述的热电发电装置，其中在所述延伸部的两面均设有的所述冷却模块的内部互相连接。
7.根据权利要求6所述的热电发电装置，其中所述冷却模块还包括：被配置成给所述冷却模块提供冷却水的冷却水通道，并且
在所述延伸部的两面均设有的所述冷却模块的内部通过所述冷却水通道互相连接。
8.根据权利要求4所述的热电发电装置，还包括：
夹具，所述夹具被配置成将所述热电模块固定在所述冷却模块和所述延伸部之间。
9.根据权利要求8所述的热电发电装置，其中，所述夹具包括：
螺栓，被配置成贯穿所述冷却模块和所述延伸部；
螺母，被配置成与所述螺栓紧固；以及
弹簧垫圈，分别位于所述螺栓的头部的内侧和所述螺母的内侧。
10.一种车辆的热电发电系统，包括多个热电发电装置，所述热电发电装置安装在排气歧管或者排气管道中，每个热电发电装置包括：
传热模块，被配置成连接到所述排气歧管或者所述排气管道；
热电模块，被配置成由所述传热模块供热；以及
冷却模块，被配置成从所述热电模块吸收热量。
11.一种用于将废气中的热能转换为电能的热电发电装置，包括：
废气通道，废气经过所述废气通道；
冷却模块，包括冷却室；
传热模块，包括：包围所述废气通道的第一部分和连接到所述第一部分并放射状地远离所述废气通道延伸的第二部分，所述传热模块沿与废气的排放方向平行的方向延伸；以及
热电模块，设置在所述冷却室和所述传热模块第二部分之间。
12.根据权利要求11所述的热电发电装置，其中所述传热模块和所述传热模块的第二部分被插入由所述冷却室的外表面形成的空间。
13.根据权利要求11所述的热电发电装置，所述废气通道为车辆的排气歧管或者排气管道中的一者。
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