一種雙螺旋管式廢熱回電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，自上而下依次包括水冷板、熱電發(fā)電組件、高溫板、換熱器；車排氣廢氣從換熱器進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)過換熱器內(nèi)部雙螺旋管結(jié)構(gòu)時(shí)廢氣中的部分熱量被雙螺旋管中的傳熱介質(zhì)收集并通過傳熱介質(zhì)將熱能傳導(dǎo)至熱電發(fā)電組件高溫板，水冷板給熱電發(fā)電組件的低溫面進(jìn)行冷卻，熱電發(fā)電組件在高溫面和低溫面存在溫度差的情況下即可產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢，產(chǎn)生的電量可用于對(duì)汽車車載電池的充電。該雙螺旋管式發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回電裝置具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、熱穩(wěn)定性好，制造組裝方便、發(fā)電效率高的特點(diǎn)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，特別涉及一種雙螺旋管式汽車廢氣余熱溫差發(fā)電 裝直。 -種雙螺旋管式廢熱回電裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱溫差發(fā)電是將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱轉(zhuǎn)換為電能的有效方式，近些年，美國、 日本以及歐盟各發(fā)達(dá)國家都加大了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回電方面開發(fā)的力度，試制了應(yīng)用在不同 類型汽車上的熱電發(fā)電機(jī)樣機(jī)。其中，日本Nissan汽車公司研究中心研制的一種廢熱會(huì)差 發(fā)電裝置可以回收11%的廢熱，美國Hi-Z公司進(jìn)行的柴油機(jī)載重車排氣余熱溫差發(fā)電研究 項(xiàng)目也取得了不錯(cuò)的成績。另外還有俄羅斯聯(lián)邦科學(xué)中心物理與能源工程研究所進(jìn)行的高 寒區(qū)載重發(fā)動(dòng)機(jī)直接發(fā)電的研究項(xiàng)目。
[0003] 國內(nèi)也開展了對(duì)汽車尾氣余熱收集的相關(guān)研究，之前熱電發(fā)電技術(shù)的研究主要集 中于一些熱電基礎(chǔ)理論以及熱電材料方面。從2009年，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所與上 海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)研究中心在國家973重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃專項(xiàng)資金的資 助下，共同啟動(dòng)了一項(xiàng)熱電技術(shù)在汽車尾氣回收的新項(xiàng)目。但從已報(bào)道的研究成果開看，目 前技術(shù)還不成熟。仍有很長的路要走。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的，在于提供一種應(yīng)用熱電材料以及溫差發(fā)電技術(shù)，利用汽車廢 氣余熱發(fā)電，從而提高汽車能源利用率的雙螺旋管式廢熱回電裝置。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
[0006] -種雙螺旋管式廢熱回電裝置，自上而下依次包括水冷板、熱電發(fā)電組件、高溫 板、換熱器；所述熱電發(fā)電組件上、下表面的一側(cè)為冷端，另一側(cè)為熱端；所述熱電發(fā)電組 件的冷端緊密貼合所述水冷板下表面，所述熱電發(fā)電組件的熱端緊密貼合所述高溫板的上 表面；所述高溫板的下表面緊密貼合所述換熱器上表面；所述水冷板一側(cè)面上有冷卻水管 接頭，所述水冷板通過所述冷卻水管接頭同外部的水箱相連通；所述高溫板一側(cè)面有第一 換熱介質(zhì)管接頭，所述高溫板下表面有第二換熱介質(zhì)管接頭，所述第一換熱介質(zhì)管接頭和 外部換熱介質(zhì)儲(chǔ)存箱相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭與其下端所述換熱器相連通；所述 換熱器內(nèi)部有通孔，所述通孔內(nèi)部有雙螺旋管，所述雙螺旋管與螺旋管管接頭相連接，所述 螺旋管管接頭分為螺旋管管接頭流入端和螺旋管管接頭流出端，所述螺旋管管接頭流入端 和所述螺旋管管接頭流出端均和所述高溫板的所述第二換熱介質(zhì)管接頭相連通。本裝置的 設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、熱穩(wěn)定性好，工作穩(wěn)定性強(qiáng)，制造組裝方便、發(fā)電效率高的特點(diǎn)。
[0007] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)，所述水冷板內(nèi)部有蛇形管道，所述冷卻水管接頭焊 接在所述水冷板的蛇形管道進(jìn)出端。
[0008] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述熱電發(fā)電組件由熱電發(fā)電片組成，采用四片熱電發(fā)電片串聯(lián)為 一組，然后八組并聯(lián)的方式連接成為一個(gè)矩形平面。
[0009] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述高溫板內(nèi)部有蛇形管道，所述高溫板側(cè)面上的所述第一換熱介 質(zhì)管接頭分為第一換熱介質(zhì)管接頭流入端和第一換熱介質(zhì)管接頭流出端兩個(gè)接頭；所述高 溫板下表面的所述第二換熱介質(zhì)管接頭分為第二換熱介質(zhì)管接頭流入端和第二換熱介質(zhì) 管接頭流出端兩個(gè)接頭；所述第一換熱介質(zhì)管接頭流入端和所述第二換熱介質(zhì)管接頭流入 端相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭流入端和所述螺旋管管接頭流入端相連通，所述螺旋 管管接頭流出端和所述第二換熱介質(zhì)管接頭流出端相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭流出 端和所述高溫板內(nèi)部蛇形管道的一端相連通，所述高溫板內(nèi)部蛇形管道的另一端和所述第 一換熱介質(zhì)管接頭流出端相連通。該改進(jìn)能夠使高溫板和換熱器更充分和有效的吸收發(fā)動(dòng) 機(jī)尾氣的廢熱。
[0010] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述換熱器為長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的所述通孔為圓柱形，所述通孔周 圍有隔熱材料，所述通孔內(nèi)部的雙螺旋管通過固定裝置固定在所述通孔內(nèi)壁上。該改進(jìn)可 保證換熱器和廢熱充分的接觸，提高換熱效率。
[0011] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述固定裝置包括" Ω "型卡扣、支桿，所述" Ω "型卡扣將所述雙螺 旋管緊固，中間與所述支桿焊接，最后通過螺栓將所述緊固裝置與所述通孔內(nèi)壁相連接。
[0012] 進(jìn)一步改進(jìn)，還包括外殼，所述外殼分為上蓋和下蓋，所述上蓋和所述下蓋通過緊 固螺栓固定，該改進(jìn)使得組裝更為方便。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果為：一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，汽車廢氣從換熱器一 端進(jìn)入，經(jīng)過雙螺旋管時(shí)廢氣中的部分余熱被換熱器內(nèi)部雙螺旋管結(jié)構(gòu)內(nèi)傳熱介質(zhì)收集并 傳遞至熱電發(fā)電組件的高溫板，熱電發(fā)電組件的低溫面與水冷板器緊密貼合，即熱電發(fā)電 組件熱端被高溫面加熱，冷端被水冷板冷卻，因此熱電發(fā)電組件熱端冷端產(chǎn)生溫度差，從而 產(chǎn)生電量，當(dāng)汽車廢氣排放突然中斷，換熱器內(nèi)傳熱介質(zhì)仍能向高溫面?zhèn)鬟f余熱延長熱電 發(fā)電組件的工作時(shí)間。本實(shí)用新型的一種雙螺旋管式廢熱回電裝置具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、熱 穩(wěn)定性好，工作穩(wěn)定性強(qiáng)，制造組裝方便、發(fā)電效率高的特點(diǎn)。另外，通過雙螺旋管式廢熱回 電裝置為車載電池充電，有效的減少能源的浪費(fèi)，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型一種雙螺旋管式廢熱回電裝置的剖視圖；
[0015] 圖2是本實(shí)用新型一種雙螺旋管式廢熱回電裝置的側(cè)視圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型一種雙螺旋管事廢熱回收裝置內(nèi)的高溫板的主視圖。
[0017] 圖中：水冷板1 ;熱電發(fā)電組件2 ;高溫板3 ;螺旋管管接頭流入端4-1 ;螺旋管管接 頭流出端4-2 ;雙螺旋管5 ;換熱器6 ;外殼7 ;第一換熱介質(zhì)管接頭流入端8-1 ;第一換熱介 質(zhì)管接頭流出端8-2 ;冷卻水管接頭9 ;緊固裝置10 ;緊固螺栓11 ;第二換熱介質(zhì)管接頭流 入端12-1 ;第二換熱介質(zhì)管接頭流出端12-2 ;支桿13。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 參見圖1、圖2,圖3, 一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，自上而下依次包括水冷板1、 熱電發(fā)電組件2、高溫板3、換熱器6 ;所述熱電發(fā)電組件2上、下表面的一側(cè)為冷端，另一側(cè) 為熱端；所述熱電發(fā)電組件2的冷端緊密貼合所述水冷板1下表面，所述熱電發(fā)電組件2的 熱端緊密貼合所述高溫板3的上表面；所述高溫板3的下表面緊密貼合所述換熱器6上表 面；所述水冷板1 一側(cè)面上有冷卻水管接頭9,所述水冷板1通過所述冷卻水管接頭9同外 部的水箱相連通；所述高溫板3 -側(cè)面有第一換熱介質(zhì)管接頭8,所述高溫板3下表面有第 二換熱介質(zhì)管接頭，所述第一換熱介質(zhì)管接頭8和外部換熱介質(zhì)儲(chǔ)存箱相連通，所述第二 換熱介質(zhì)管接頭與其下端所述換熱器6相連通；所述換熱器6內(nèi)部有通孔，所述通孔內(nèi)部有 雙螺旋管5,所述雙螺旋管5與螺旋管管接頭相連接，所述螺旋管管接頭分為螺旋管管接頭 流入端4-1和螺旋管管接頭流出端4-2,所述螺旋管管接頭流入端4-1和所述螺旋管管接頭 流出端4-2均和所述高溫板3的所述第二換熱介質(zhì)管接頭相連通。
[0019] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)，所述水冷板1內(nèi)部有蛇形管道，所述冷卻水管接頭9 焊接在所述水冷板1的蛇形管道進(jìn)出端，所述冷卻水管接頭9同外部的水箱相連通，冷卻水 由水箱引出，通過水管流入水冷板的蛇形管道，最終返回水箱。
[0020] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述熱電發(fā)電組件2,采用美國HZ公司的HZ-20熱電發(fā)電組件，由熱 電發(fā)電片組成，采用四片熱電發(fā)電片串聯(lián)為一組，然后八組并聯(lián)的方式連接成為一個(gè)矩形 平面。
[0021] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述高溫板3內(nèi)部有蛇形管道，所述高溫板3側(cè)面上的所述第一換熱 介質(zhì)管接頭8分為第一換熱介質(zhì)管接頭流入端8-1和第一換熱介質(zhì)管接頭流出端8-2兩 個(gè)接頭；所述高溫板3下表面的所述第二換熱介質(zhì)管接頭分為第二換熱介質(zhì)管接頭流入端 12-1和第二換熱介質(zhì)管接頭流出端12-2兩個(gè)接頭；所述第一換熱介質(zhì)管接頭流入端8-1 和所述第二換熱介質(zhì)管接頭流入端12-1相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭流入端12-1和 所述螺旋管管接頭流入端4-1相連通，所述螺旋管管接頭流出端4-2和所述第二換熱介質(zhì) 管接頭流出端12-2相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭流出端12-2和所述高溫板3內(nèi)部蛇 形管道的一端相連通，所述高溫板3內(nèi)部蛇形管道的另一端和所述第一換熱介質(zhì)管接頭流 出端8-2相連通。
[0022] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述換熱器6為長方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的所述通孔為圓柱形，所述通孔 周圍有隔熱材料，所述通孔內(nèi)部的雙螺旋管5通過固定裝置10固定在所述通孔內(nèi)壁上。
[0023] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述固定裝置10包括" Ω "型卡扣、支桿13,所述" Ω "型卡扣將所述 雙螺旋管5緊固，中間與所述支桿13焊接，最后通過螺栓將所述緊固裝置10與所述通孔內(nèi) 壁相連接。
[0024] 進(jìn)一步改進(jìn)，還包括外殼7,所述外殼7分為上蓋和下蓋，所述上蓋和所述下蓋通 過緊固螺栓11固定。
[0025] 本實(shí)用新型的工作過程為：汽車排氣廢氣經(jīng)過三元催化裝置后從換熱器6進(jìn)氣端 進(jìn)入，經(jīng)過換熱器6內(nèi)通孔的雙螺旋管5時(shí)，廢氣中的部分熱量被雙螺旋管5中的傳熱介質(zhì) 收集并通過傳熱介質(zhì)將熱能傳導(dǎo)至高溫板3，熱電發(fā)電組件2的低溫面由水冷板1給熱電發(fā) 電組件2進(jìn)行冷卻，熱電發(fā)電組件2在高溫板3和水冷板1存在溫度差的作用下即可產(chǎn)生 溫差電動(dòng)勢，產(chǎn)生的電量可用于對(duì)汽車車載電池的充電。另外，通過雙螺旋管式廢熱回電裝 置為車載電池充電，有效的減少能源的浪費(fèi)，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，自上而下依次包括水冷板（1)、熱電發(fā) 電組件（2)、高溫板（3)、換熱器（6);所述熱電發(fā)電組件（2)上、下表面的一側(cè)為冷端，另一 側(cè)為熱端，所述熱電發(fā)電組件（2)的冷端緊密貼合所述水冷板（1)下表面，所述熱電發(fā)電組 件（2 )的熱端緊密貼合所述高溫板（3 )的上表面；所述高溫板（3 )的下表面緊密貼合所述換 熱器（6)上表面； 所述水冷板（1) 一側(cè)面上有冷卻水管接頭（9)，所述水冷板（1)通過所述冷卻水管接頭 (9)同外部的水箱相連通； 所述高溫板（3 ) -側(cè)面有第一換熱介質(zhì)管接頭（8 )，所述高溫板（3 )下表面有第二換熱 介質(zhì)管接頭，所述第一換熱介質(zhì)管接頭（8)和外部換熱介質(zhì)儲(chǔ)存箱相連通，所述第二換熱介 質(zhì)管接頭與其下端所述換熱器（6)相連通； 所述換熱器（6)內(nèi)部有通孔，所述通孔內(nèi)部有雙螺旋管（5)，所述雙螺旋管（5)與螺旋 管管接頭相連接，所述螺旋管管接頭分為螺旋管管接頭流入端（4-1)和螺旋管管接頭流出 端（4-2)，所述螺旋管管接頭流入端（4-1)和所述螺旋管管接頭流出端（4-2)均和所述高溫 板（3)的所述第二換熱介質(zhì)管接頭相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述水冷板（1)內(nèi)部 有蛇形管道，所述冷卻水管接頭（9)焊接在所述水冷板（1)的蛇形管道進(jìn)出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述熱電發(fā)電組件 (2)由熱電發(fā)電片組成，采用四片熱電發(fā)電片串聯(lián)為一組，然后八組并聯(lián)的方式連接成為一 個(gè)矩形平面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述高溫板（3)內(nèi) 部有蛇形管道，所述高溫板（3)側(cè)面上的所述第一換熱介質(zhì)管接頭（8)分為第一換熱介質(zhì) 管接頭流入端（8-1)和第一換熱介質(zhì)管接頭流出端（8-2)兩個(gè)接頭；所述高溫板（3)下表 面的所述第二換熱介質(zhì)管接頭分為第二換熱介質(zhì)管接頭流入端（12-1)和第二換熱介質(zhì)管 接頭流出端（12-2)兩個(gè)接頭；所述第一換熱介質(zhì)管接頭流入端（8-1)和所述第二換熱介質(zhì) 管接頭流入端（12-1)相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭流入端（12-1)和所述螺旋管管接 頭流入端（4-1)相連通，所述螺旋管管接頭流出端（4-2)和所述第二換熱介質(zhì)管接頭流出 端（12-2)相連通，所述第二換熱介質(zhì)管接頭流出端（12-2)和所述高溫板（3)內(nèi)部蛇形管道 的一端相連通，所述高溫板（3)內(nèi)部蛇形管道的另一端和所述第一換熱介質(zhì)管接頭流出端 (8-2)相連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述換熱器（6)為長 方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的所述通孔為圓柱形，所述通孔周圍有隔熱材料，所述通孔內(nèi)部的雙螺旋 管（5 )通過固定裝置（10 )固定在所述通孔內(nèi)壁上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，所述固定裝置（10) 包括" Ω "型卡扣、支桿（13)，所述" Ω "型卡扣將所述雙螺旋管（5)緊固，中間與所述支桿 (13)焊接，最后通過螺栓將所述緊固裝置（10)與所述通孔內(nèi)壁相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙螺旋管式廢熱回電裝置，其特征在于，還包括外殼（7)，所 述外殼（7)分為上蓋和下蓋，所述上蓋和所述下蓋通過緊固螺栓（11)固定。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK203911807SQ201420242418
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】汪若塵, 葉青, 丁仁凱, 陳龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)