CN203911807U - 一种双螺旋管式废热回电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种双螺旋管式废热回电装置，自上而下依次包括水冷板、热电发电组件、高温板、换热器；车排气废气从换热器进气口进入，经过换热器内部双螺旋管结构时废气中的部分热量被双螺旋管中的传热介质收集并通过传热介质将热能传导至热电发电组件高温板，水冷板给热电发电组件的低温面进行冷却，热电发电组件在高温面和低温面存在温度差的情况下即可产生温差电动势，产生的电量可用于对汽车车载电池的充电。该双螺旋管式发动机废热回电装置具有结构简单紧凑、热稳定性好，制造组装方便、发电效率高的特点。

Description

一种双螺旋管式废热回电装置
技术领域
本实用新型涉及一种发电装置，特别涉及一种双螺旋管式汽车废气余热温差发电装置。
背景技术
发动机废热温差发电是将发动机尾气余热转换为电能的有效方式，近些年，美国、日本以及欧盟各发达国家都加大了对发动机废热回电方面开发的力度，试制了应用在不同类型汽车上的热电发电机样机。其中，日本Nissan汽车公司研究中心研制的一种废热会差发电装置可以回收11%的废热，美国Hi-Z公司进行的柴油机载重车排气余热温差发电研究项目也取得了不错的成绩。另外还有俄罗斯联邦科学中心物理与能源工程研究所进行的高寒区载重发动机直接发电的研究项目。
国内也开展了对汽车尾气余热收集的相关研究，之前热电发电技术的研究主要集中于一些热电基础理论以及热电材料方面。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。仍有很长的路要走。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种应用热电材料以及温差发电技术，利用汽车废气余热发电，从而提高汽车能源利用率的双螺旋管式废热回电装置。
本实用新型的技术方案为： 
一种双螺旋管式废热回电装置，自上而下依次包括水冷板、热电发电组件、高温板、换热器；所述热电发电组件上、下表面的一侧为冷端，另一侧为热端；所述热电发电组件的冷端紧密贴合所述水冷板下表面，所述热电发电组件的热端紧密贴合所述高温板的上表面；所述高温板的下表面紧密贴合所述换热器上表面；所述水冷板一侧面上有冷却水管接头，所述水冷板通过所述冷却水管接头同外部的水箱相连通；所述高温板一侧面有第一换热介质管接头，所述高温板下表面有第二换热介质管接头，所述第一换热介质管接头和外部换热介质储存箱相连通，所述第二换热介质管接头与其下端所述换热器相连通；所述换热器内部有通孔，所述通孔内部有双螺旋管，所述双螺旋管与螺旋管管接头相连接，所述螺旋管管接头分为螺旋管管接头流入端和螺旋管管接头流出端，所述螺旋管管接头流入端和所述螺旋管管接头流出端均和所述高温板的所述第二换热介质管接头相连通。本装置的设计具有结构简单紧凑、热稳定性好，工作稳定性强，制造组装方便、发电效率高的特点。
作为本实用新型进一步改进，所述水冷板内部有蛇形管道，所述冷却水管接头焊接在所述水冷板的蛇形管道进出端。
进一步改进，所述热电发电组件由热电发电片组成，采用四片热电发电片串联为一组，然后八组并联的方式连接成为一个矩形平面。
进一步改进，所述高温板内部有蛇形管道，所述高温板侧面上的所述第一换热介质管接头分为第一换热介质管接头流入端和第一换热介质管接头流出端两个接头；所述高温板下表面的所述第二换热介质管接头分为第二换热介质管接头流入端和第二换热介质管接头流出端两个接头；所述第一换热介质管接头流入端和所述第二换热介质管接头流入端相连通，所述第二换热介质管接头流入端和所述螺旋管管接头流入端相连通，所述螺旋管管接头流出端和所述第二换热介质管接头流出端相连通，所述第二换热介质管接头流出端和所述高温板内部蛇形管道的一端相连通，所述高温板内部蛇形管道的另一端和所述第一换热介质管接头流出端相连通。该改进能够使高温板和换热器更充分和有效的吸收发动机尾气的废热。
进一步改进，所述换热器为长方体结构，其内部的所述通孔为圆柱形，所述通孔周围有隔热材料，所述通孔内部的双螺旋管通过固定装置固定在所述通孔内壁上。该改进可保证换热器和废热充分的接触，提高换热效率。
进一步改进，所述固定装置包括“Ω”型卡扣、支杆，所述“Ω”型卡扣将所述双螺旋管紧固，中间与所述支杆焊接，最后通过螺栓将所述紧固装置与所述通孔内壁相连接。 
进一步改进，还包括外壳，所述外壳分为上盖和下盖，所述上盖和所述下盖通过紧固螺栓固定，该改进使得组装更为方便。
本实用新型的有益效果为：一种双螺旋管式废热回电装置，汽车废气从换热器一端进入，经过双螺旋管时废气中的部分余热被换热器内部双螺旋管结构内传热介质收集并传递至热电发电组件的高温板，热电发电组件的低温面与水冷板器紧密贴合，即热电发电组件热端被高温面加热，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，当汽车废气排放突然中断，换热器内传热介质仍能向高温面传递余热延长热电发电组件的工作时间。本实用新型的一种双螺旋管式废热回电装置具有结构简单紧凑、热稳定性好，工作稳定性强，制造组装方便、发电效率高的特点。另外，通过双螺旋管式废热回电装置为车载电池充电，有效的减少能源的浪费，提高了燃油经济性。
附图说明
图1是本实用新型一种双螺旋管式废热回电装置的剖视图；
图2是本实用新型一种双螺旋管式废热回电装置的侧视图；     
图3是本实用新型一种双螺旋管事废热回收装置内的高温板的主视图。   
图中：水冷板1；热电发电组件2；高温板3；螺旋管管接头流入端4-1；螺旋管管接头流出端4-2；双螺旋管5；换热器6；外壳7；第一换热介质管接头流入端8-1；第一换热介质管接头流出端8-2；冷却水管接头9；紧固装置10；紧固螺栓11；第二换热介质管接头流入端12-1；第二换热介质管接头流出端12-2；支杆13。                                             
具体实施方式
参见图1、图2，图3，一种双螺旋管式废热回电装置，自上而下依次包括水冷板1、热电发电组件2、高温板3、换热器6；所述热电发电组件2上、下表面的一侧为冷端，另一侧为热端；所述热电发电组件2的冷端紧密贴合所述水冷板1下表面，所述热电发电组件2的热端紧密贴合所述高温板3的上表面；所述高温板3的下表面紧密贴合所述换热器6上表面；所述水冷板1一侧面上有冷却水管接头9，所述水冷板1通过所述冷却水管接头9同外部的水箱相连通；所述高温板3一侧面有第一换热介质管接头8，所述高温板3下表面有第二换热介质管接头，所述第一换热介质管接头8和外部换热介质储存箱相连通，所述第二换热介质管接头与其下端所述换热器6相连通；所述换热器6内部有通孔，所述通孔内部有双螺旋管5，所述双螺旋管5与螺旋管管接头相连接，所述螺旋管管接头分为螺旋管管接头流入端4-1和螺旋管管接头流出端4-2，所述螺旋管管接头流入端4-1和所述螺旋管管接头流出端4-2均和所述高温板3的所述第二换热介质管接头相连通。
作为本实用新型进一步改进，所述水冷板1内部有蛇形管道，所述冷却水管接头9焊接在所述水冷板1的蛇形管道进出端，所述冷却水管接头9同外部的水箱相连通，冷却水由水箱引出，通过水管流入水冷板的蛇形管道，最终返回水箱。
进一步改进，所述热电发电组件2，采用美国HZ公司的HZ-20热电发电组件，由热电发电片组成，采用四片热电发电片串联为一组，然后八组并联的方式连接成为一个矩形平面。
进一步改进，所述高温板3内部有蛇形管道，所述高温板3侧面上的所述第一换热介质管接头8分为第一换热介质管接头流入端8-1和第一换热介质管接头流出端8-2两个接头；所述高温板3下表面的所述第二换热介质管接头分为第二换热介质管接头流入端12-1和第二换热介质管接头流出端12-2两个接头；所述第一换热介质管接头流入端8-1和所述第二换热介质管接头流入端12-1相连通，所述第二换热介质管接头流入端12-1和所述螺旋管管接头流入端4-1相连通，所述螺旋管管接头流出端4-2和所述第二换热介质管接头流出端12-2相连通，所述第二换热介质管接头流出端12-2和所述高温板3内部蛇形管道的一端相连通，所述高温板3内部蛇形管道的另一端和所述第一换热介质管接头流出端8-2相连通。
进一步改进，所述换热器6为长方体结构，其内部的所述通孔为圆柱形，所述通孔周围有隔热材料，所述通孔内部的双螺旋管5通过固定装置10固定在所述通孔内壁上。
进一步改进，所述固定装置10包括“Ω”型卡扣、支杆13，所述“Ω”型卡扣将所述双螺旋管5紧固，中间与所述支杆13焊接，最后通过螺栓将所述紧固装置10与所述通孔内壁相连接。
进一步改进，还包括外壳7，所述外壳7分为上盖和下盖，所述上盖和所述下盖通过紧固螺栓11固定。
本实用新型的工作过程为：汽车排气废气经过三元催化装置后从换热器6进气端进入，经过换热器6内通孔的双螺旋管5时，废气中的部分热量被双螺旋管5中的传热介质收集并通过传热介质将热能传导至高温板3，热电发电组件2的低温面由水冷板1给热电发电组件2进行冷却，热电发电组件2在高温板3和水冷板1存在温度差的作用下即可产生温差电动势，产生的电量可用于对汽车车载电池的充电。另外，通过双螺旋管式废热回电装置为车载电池充电，有效的减少能源的浪费，提高了燃油经济性。

Claims (7)

1.一种双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，自上而下依次包括水冷板（1）、热电发电组件（2）、高温板（3）、换热器（6）；所述热电发电组件（2）上、下表面的一侧为冷端，另一侧为热端，所述热电发电组件（2）的冷端紧密贴合所述水冷板（1）下表面，所述热电发电组件（2）的热端紧密贴合所述高温板（3）的上表面；所述高温板（3）的下表面紧密贴合所述换热器（6）上表面；
所述水冷板（1）一侧面上有冷却水管接头（9），所述水冷板（1）通过所述冷却水管接头（9）同外部的水箱相连通；
所述高温板（3）一侧面有第一换热介质管接头（8），所述高温板（3）下表面有第二换热介质管接头，所述第一换热介质管接头（8）和外部换热介质储存箱相连通，所述第二换热介质管接头与其下端所述换热器（6）相连通；
所述换热器（6）内部有通孔，所述通孔内部有双螺旋管（5），所述双螺旋管（5）与螺旋管管接头相连接，所述螺旋管管接头分为螺旋管管接头流入端（4-1）和螺旋管管接头流出端（4-2），所述螺旋管管接头流入端（4-1）和所述螺旋管管接头流出端（4-2）均和所述高温板（3）的所述第二换热介质管接头相连通。
2.根据权利要求1所述的双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，所述水冷板（1）内部有蛇形管道，所述冷却水管接头（9）焊接在所述水冷板（1）的蛇形管道进出端。
3.根据权利要求1所述的双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，所述热电发电组件（2）由热电发电片组成，采用四片热电发电片串联为一组，然后八组并联的方式连接成为一个矩形平面。
4.根据权利要求1所述的双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，所述高温板（3）内部有蛇形管道，所述高温板（3）侧面上的所述第一换热介质管接头（8）分为第一换热介质管接头流入端（8-1）和第一换热介质管接头流出端（8-2）两个接头；所述高温板（3）下表面的所述第二换热介质管接头分为第二换热介质管接头流入端（12-1）和第二换热介质管接头流出端（12-2）两个接头；所述第一换热介质管接头流入端（8-1）和所述第二换热介质管接头流入端（12-1）相连通，所述第二换热介质管接头流入端（12-1）和所述螺旋管管接头流入端（4-1）相连通，所述螺旋管管接头流出端（4-2）和所述第二换热介质管接头流出端（12-2）相连通，所述第二换热介质管接头流出端（12-2）和所述高温板（3）内部蛇形管道的一端相连通，所述高温板（3）内部蛇形管道的另一端和所述第一换热介质管接头流出端（8-2）相连通。
5.根据权利要求1所述的双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，所述换热器（6）为长方体结构，其内部的所述通孔为圆柱形，所述通孔周围有隔热材料，所述通孔内部的双螺旋管（5）通过固定装置（10）固定在所述通孔内壁上。
6.根据权利要求5所述的双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，所述固定装置（10）包括“Ω”型卡扣、支杆（13），所述“Ω”型卡扣将所述双螺旋管（5）紧固，中间与所述支杆（13）焊接，最后通过螺栓将所述紧固装置（10）与所述通孔内壁相连接。
7.根据权利要求1所述的双螺旋管式废热回电装置，其特征在于，还包括外壳（7），所述外壳（7）分为上盖和下盖，所述上盖和所述下盖通过紧固螺栓（11）固定。
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