CN204168183U - 一种汽车废气温差发电装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车废气温差发电装置，包括集热气箱（1）、发电模块（2）和冷却水套（3），所述的集热气箱（1）为通心柱体气箱，集热气箱（1）的两端分别设置有进气口和出气口，集热气箱（1）的进气口和出气口分别与汽车发动机排气管相连通，所述发电模块（2）的热端与集热气箱（1）外表面贴合，发电模块（2）的冷端与冷却水套（3）内端外表面贴合，所述的冷却水套（3）设置有进水口和出水口，冷却水套（3）的进水口和出水口分别与发动机冷却循环系统的冷端和热端相连通，所述的冷却水套（3）外端外表面上套置有卡箍。结构简单，具有较高的热传导效率。

Description

一种汽车废气温差发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种温差发电装置，更具体的说涉及一种汽车废气温差发电装置。 

背景技术

内燃机汽车工作时，燃料燃烧产生的能量不可能全部转化为动能，据有关资料统计，若将汽车燃油消耗总能设为100%，则只有约30%用于实际驱动汽车；剩余约70%的能量被以各种形式浪费，若对这部分废热加以回收发电，则会大幅提高内燃机的燃料利用效率，有效降低汽车的燃油消耗，减少对环境的污染，带来良好的社会效益和可观的经济效益。 

温差发电是直接将余热废热等热能转化为电能的有效方式，具有无运动部件、无噪声、无污染、工作可靠、使用寿命长等优点，近年来得到世界许多国家的高度重视和大量投入。车用发动机余热温差发电技术近几年来发展很快，如中国专利授权公告号：CN201430558Y、授权公告日：2010年3月24日、名称为《一种利用汽车尾气余热温差发电器》的实用新型专利中，公开了一种汽车尾气余热温差发电器，包括集热器、温差发电片和冷却水箱，温差发电片的热端与集热器的侧面相连接，温差发电片的冷端与冷却水箱相连接。该实用新型可以有效的回收发动机废热，减少能源浪费以及排放的有害物质，有效的提高了汽车的燃油利用率。但是，该种温差发电器结构较复杂，制造成本偏高。 

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的汽车发动机尾气余热温差发电器结构较复杂、成本偏高等问题，提供一种汽车废气温差发电装置。 

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种汽车废气温差发电装置，包括集热气箱、发电模块和冷却水套，所述的集热气箱为通心柱体气箱，集热气箱的两端分别设置有进气口和出气口，集热气箱的进气口和出气口分别与汽车发动机排气管相连通，所述发电模块的热端与集热气箱外表面贴合，发电模块的冷端与冷却水套内端外表面贴合，所述的冷却水套设置有进水口和出水口，冷却水套的进水口和出水口分别与发动机冷却循环系统的冷端和热端相连通，所述的冷却水套外端外表面上套置有卡箍。 

所述集热气箱为正方形截面纯铝材质的通心柱体气箱，所述冷却水套为纯铝材质的扁平长方体。 

所述的发电模块单体共包含126个PN电偶对，各PN电偶按照16行×8列的矩阵排布。 

所述发电模块的PN电偶对的电偶臂由PbTe热电材料制作而成。 

所述发电模块的PN电偶对的电偶臂两端通过绝缘导热材料氧化铝陶瓷极板分别与集热气箱和冷却水套相贴合。 

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

1、结构简单，具有较高的热传导效率。本实用新型中发电模块的热端与集热气箱外表面贴合，发电模块的冷端与冷却水套内端外表面贴合，且冷却水套外端外表面上套置有卡箍；通过卡箍将发电模块在集热气箱和冷却水套之间夹紧，从而保证了发电模块的热端与集热气箱外表面的接触面之间、发电模块的冷端与冷却水套内端外表面的接触面之间具备高的热传导效率。

2、本实用新型中发电模块的PN电偶对的电偶臂由中高温区适用的PbTe热电材料制作而成，与现有技术中温差发电装置所采用的中低温区适用的BiTe热电材料相比，能够得到更高的发电功率与转化效率。 

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。 

图2是本实用新型中发电模块示意图。 

图中，集热气箱1，发电模块2，冷却水套3，电偶臂4，氧化铝陶瓷极板5。 

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。 

参见图1，一种汽车废气温差发电装置，温差发电装置是一种利用材料温差发电效应、能够将热能转化为直流电能的装置；本温差发电装置包括包括集热气箱1、发电模块2和冷却水套3。所述的集热气箱1为通心柱体气箱，集热气箱1的两端分别设置有进气口和出气口，集热气箱1的进气口和出气口分别与汽车发动机排气管相连通以收集尾气热量；所述发电模块2的热端与集热气箱1外表面贴合，发电模块2的冷端与冷却水套3内端外表面贴合；所述的冷却水套3设置有进水口和出水口，冷却水套3的进水口和出水口分别与发动机冷却循环系统的冷端和热端相连通构成水冷散热系统。所述的冷却水套3外端外表面上套置有卡箍，卡箍将集热气箱1、发电模块2和冷却水套3三者以“三明治”式夹紧，即利用卡箍螺栓拧紧力矩将发电模块2在集热气箱1和冷却水套3之间夹紧，以保证发电模块2的热端与集热气箱1外表面的接触面之间、发电模块2的冷端与冷却水套3内端外表面的接触面之间具备高的热传导效率。 

参见图1，所述集热气箱1为正方形截面纯铝材质的通心柱体气箱，所述冷却水套3为纯铝材质的扁平长方体，纯铝材质使得制造成本低、导热率高。此时冷却水套3为四个，四个冷却水套3对应设置在集热气箱1的四个侧面外侧，发电模块2设置在集热气箱1和四个冷却水套3之间，发电模块2的热端与集热气箱1的四个侧面分别贴合，发电模块2的冷端与四个冷却水套3分别贴合。四个冷却水套3均设置有独立的进水口和出水口，并通过管路分别与发动机冷却循环系统的冷端和热端相连通构成水冷散热系统。 

参见图2，所述的发电模块2由PN电偶对构成，各PN电偶对之间通过导线串联。本实用新型中发电模块2单体共包含126个PN电偶对，各PN电偶按照16行×8列的矩阵排布；集热气箱1每个侧面上布置有8片发电模块2单体，即整个集热气箱1上一共布置有32片发电模块2单体。 

优选的，所述发电模块2的PN电偶对的电偶臂4由中高温区适用的PbTe热电材料制作而成，相比现有的温差发电装置所采用的中低温区适用的BiTe热电材料，能够得到更高的发电功率与转化效率。 

参见图2，本实用新型中所述发电模块2的PN电偶对的电偶臂4为正方形截面的实心柱体，电偶臂4两端通过绝缘导热材料氧化铝陶瓷极板5分别与集热气箱1和冷却水套3相贴合进行热交换。 

所述集热气箱1与汽车发动机排气管的具体连接位置由发电模块2所用热电材料的最佳性能温度区间决定，本实用新型中可以将本温差发电装置安装在发动机排气管温度较高区间。安装时，在发动机排气管对应的合适温度区间处截断，然后将集热气器1的进气口和出气口分别与发动机排气管截断处焊合。 

汽车发动机工作时，发动机产生的废气气流进入集热气箱1内，集热气箱1收集的尾气热量传导至发电模块2的热端，发电模块2的冷端热量传导至冷却水套3，使发电模块2的热端和冷端之间产生温差发电效应，从而使发电模块2产生的直流电能通过导线输出到储能系统及整车用电设备。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种汽车废气温差发电装置，包括集热气箱（1）、发电模块（2）和冷却水套（3），所述的集热气箱（1）为通心柱体气箱，集热气箱（1）的两端分别设置有进气口和出气口，集热气箱（1）的进气口和出气口分别与汽车发动机排气管相连通，所述发电模块（2）的热端与集热气箱（1）外表面贴合，发电模块（2）的冷端与冷却水套（3）内端外表面贴合，所述的冷却水套（3）设置有进水口和出水口，冷却水套（3）的进水口和出水口分别与发动机冷却循环系统的冷端和热端相连通，其特征在于：所述的冷却水套（3）外端外表面上套置有卡箍。

2.根据权利要求1所述的一种汽车废气温差发电装置，其特征在于：所述集热气箱（1）为正方形截面纯铝材质的通心柱体气箱，所述冷却水套（3）为纯铝材质的扁平长方体。

3.根据权利要求1所述的一种汽车废气温差发电装置，其特征在于：所述的发电模块（2）单体共包含126个PN电偶对，各PN电偶按照16行×8列的矩阵排布。

4.根据权利要求1或3所述的一种汽车废气温差发电装置，其特征在于：所述发电模块（2）的PN电偶对的电偶臂（4）由PbTe热电材料制作而成。

5.根据权利要求1或3所述的一种汽车废气温差发电装置，其特征在于：所述发电模块（2）的PN电偶对的电偶臂（4）两端通过绝缘导热材料氧化铝陶瓷极板（5）分别与集热气箱（1）和冷却水套（3）相贴合。