專利名稱：一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，屬于半導(dǎo)體熱電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車產(chǎn)量不斷提高，汽車尾氣對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重。據(jù)研究表明，汽車發(fā)動機(jī)動力輸出占燃油燃燒總熱量的25% — 42%，其余以廢熱形式從冷卻水和尾氣等中排出。發(fā)動機(jī)尾氣的余 熱具有溫度高的特點(diǎn)，其所含的熱量在浪費(fèi)的能量中占主要部分。若能將尾氣中的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌衫玫哪芰啃问?，例如電能，就可以有效提高能源的使用效率，在?jié)約能源的同時(shí)減小了尾氣污染?，F(xiàn)有的汽車尾氣發(fā)電裝置由于熱電器件本身和裝置結(jié)構(gòu)等多方面原因，不能適應(yīng)汽車尾氣的高溫工作條件，并且頻繁的熱脹冷縮極大的導(dǎo)致了裝置的不穩(wěn)定性，嚴(yán)重制約了汽車尾氣發(fā)電裝置的實(shí)際應(yīng)用和推廣。而圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)能夠克服以上困難，提供一種將汽車尾氣余熱有效的轉(zhuǎn)化成電能、以提高尾氣余熱能源利用率的辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，根據(jù)現(xiàn)有汽車尾氣發(fā)電存在的問題，本發(fā)明利用半導(dǎo)體熱電發(fā)電技術(shù)，公開一種能夠適應(yīng)汽車尾氣的高溫和頻繁熱脹冷縮的工作環(huán)境，安裝簡易盡可能保留原車結(jié)構(gòu)的汽車尾氣發(fā)電裝置，將汽車排放出的高溫尾氣中的熱能通過半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)化成電能，提供給汽車使用。本發(fā)明的技術(shù)方案是，由汽車尾氣提供熱源，在不改變尾氣管結(jié)構(gòu)的前提下，將圓形熱電發(fā)電機(jī)鎖在圓形尾氣排放管道外壁上，帶有凸起的環(huán)狀集熱器緊貼排氣管外壁起到集熱和導(dǎo)熱的作用，兩組熱電模塊分別安裝在集熱器的凸起部分的兩側(cè)，熱電模塊熱面不與排氣管水平接觸以減少排氣管熱脹冷縮帶來的不穩(wěn)定性和瞬時(shí)過高溫度燒壞熱電模塊的影響，熱電模塊的冷熱面均貼有石墨紙，熱電模塊的熱面通過石墨紙與帶外緣凸起的集熱器的凸起部分貼合，熱電模塊的冷面通過石墨紙與水冷散熱器貼合，提供足夠的溫差用來發(fā)電，水冷散熱器對鎖固定住熱電模塊，熱電模塊之間通過引線連接后接穩(wěn)壓變壓統(tǒng)后接入汽車供電系統(tǒng)電路中。本發(fā)明熱電發(fā)電機(jī)由熱電模塊3、帶外緣凸起的集熱器4、散熱器8、石墨紙2、穩(wěn)壓變壓器5所組成；帶外緣凸起的集熱器4的內(nèi)孔套鎖在圓形尾氣排放管道I外壁上，帶外緣凸起的集熱器4的凸起部分兩側(cè)分別固定有熱電模塊3，熱電模塊3的冷熱面均貼有石墨紙2，熱電模塊3的熱面通過石墨紙2與帶外緣凸起的集熱器4的凸起部分兩側(cè)貼合，熱電模塊3的冷面通過石墨紙2與散熱器8平面貼合，熱電模塊3通過引線9連接穩(wěn)壓變壓器5后，接入汽車供電系統(tǒng)。所述帶外緣凸起的集熱器為鋁制帶凸起的圓筒形狀，圓筒的截面與凸起部分均與排氣管截面為同心圓。凸起部分在圓形套筒外緣中心，凸起部分垂直于圓筒狀集熱器軸線，剖視為一個(gè)類“T”字型，能夠有效的收集和傳遞熱能。水循環(huán)散熱器為圓形鋁制回字形截面散熱器，通過接入汽車自帶的水冷系統(tǒng)工作；二個(gè)圓形鋁制回字形截面散熱器套裝在帶凸起的集熱器的凸起部分外側(cè)，二個(gè)圓形鋁制回字形截面散熱器的平面部分分別與帶集熱器外緣凸起部分兩側(cè)上的熱電模塊的冷面接觸，散熱器通過對鎖將兩組熱電模塊鎖在集熱器的外緣凸起部分上。熱電模塊冷熱兩面陶瓷板貼有石墨紙，貼有石墨紙的熱電模塊和冷面分別緊貼于帶外緣凸起的集熱器壁的外側(cè)和散熱器的內(nèi)壁；當(dāng)汽車啟動排放尾氣后，緊貼尾氣管道的帶外緣凸起的集熱器溫度迅速上升，并將熱量傳導(dǎo)給熱電模塊，由于熱電模塊本身熱傳導(dǎo)能力低下且熱電模塊的另一面與散熱器緊密貼合，接入汽車自帶水冷系統(tǒng)的散熱器迅速將該面的溫度散出去，這樣，熱電模塊的兩個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊即產(chǎn)生電壓，電壓通過穩(wěn)壓變壓系統(tǒng)接入汽車供電系統(tǒng)供電。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益 效果在于，熱電模塊熱面不與排氣管水平接觸以減少排氣管熱脹冷縮帶來的不穩(wěn)定性和瞬時(shí)過高溫度燒壞熱電模塊的影響。發(fā)電機(jī)為圓形結(jié)構(gòu)，可基本做到不改變汽車底盤構(gòu)造而根據(jù)尾氣管結(jié)構(gòu)簡便設(shè)計(jì)大小和數(shù)量提供需要的電力并且方便安裝。只要汽車發(fā)動機(jī)開始工作，就能將排放出的高溫尾氣中的大量熱量穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換為電能，以實(shí)現(xiàn)給汽車供電，提高汽車燃油利用率和減少尾氣排放。該發(fā)電裝置提供的電壓穩(wěn)定、功率及能量比高、無運(yùn)動部件、無需維護(hù)、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)適用、使用方便。本發(fā)明可用于汽車尾氣余熱發(fā)電，也可用于類似的余熱利用。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的俯視 圖3為本發(fā)明的左半剖視 圖中1是汽車尾氣排放管道；2是石墨紙；3是熱電模塊；4是具有外緣凸起的集熱器；5是穩(wěn)壓變壓器；6是冷卻水出水口 ；7是冷卻水進(jìn)水口 ；8是水循環(huán)散熱器；9是引線。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，參見圖I、圖2和圖3，一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，帶外緣凸起的集熱器4的凸起部分兩側(cè)固定有兩組熱電模塊3，熱電模塊3的冷熱面均貼有石墨紙2，熱電模塊3的熱面通過石墨紙2與帶外緣凸起的集熱器4的壁貼合，熱電模塊3的冷面通過石墨紙2與散熱器8貼合，熱電模塊3通過引線9連接穩(wěn)壓變壓器5后，接入汽車供電系統(tǒng)。所述帶外緣凸起的集熱器4為鋁制帶外緣凸起的圓筒形集熱器，圓筒的截面與外緣凸起部分均與排氣管I截面為同心圓。凸起部分在圓形套筒外緣中心，凸起部分垂直于圓筒狀集熱器4軸線，剖視為一個(gè)類“T”字型，能夠有效的收集和傳遞熱能。水循環(huán)散熱器8為圓形鋁制回字形截面散熱器，通過接入汽車自帶的水冷系統(tǒng)工作；二個(gè)圓形鋁制回字形截面散熱器8套裝在帶凸起的集熱器4的外緣凸起部分外側(cè)，二個(gè)圓形鋁制回字形截面散熱器8的平面部分分別與帶集熱器4外緣凸起部分兩側(cè)上的熱電模塊3的冷面接觸，散熱器8通過對鎖將兩組熱電模塊3鎖在集熱器4的外緣凸起部分上。熱電模塊3冷熱兩面陶瓷板貼有石墨紙2，貼有石墨紙2的熱電模塊3的冷熱面分別緊貼于帶外緣凸起的集熱器4的凸起部分和散熱器8上；當(dāng)熱電發(fā)電機(jī)安裝完畢于汽車尾氣排放管道1，汽車開始發(fā)動排放高溫尾氣，緊貼汽車尾氣排放管道I的帶凸起的集熱器4的溫度迅速上升，并將熱量傳導(dǎo)給熱電模塊3，由于熱電模塊3的另一面與散熱器8緊密貼合，散熱器8迅速將該面的溫度傳導(dǎo)給其內(nèi)部的冷卻水，冷卻水通過汽車自帶水冷系統(tǒng)循環(huán)，這樣，熱電模塊3的兩個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊3即產(chǎn)生電壓，電壓通過穩(wěn)壓變壓器5再接入汽車供電系統(tǒng)以供汽車使用。實(shí)施例圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電裝置的集熱器4設(shè)計(jì)成帶外緣凸起的圓筒形，由導(dǎo)熱系數(shù)高的鋁合金制作，帶外緣凸起的集熱器4的內(nèi)孔緊貼汽車排氣管1，能穩(wěn)定的吸收熱源的熱量。本發(fā)明的熱電模塊3的冷熱面陶瓷板貼高熱導(dǎo)石墨紙2，熱面石墨紙2與帶凸起的集熱器4緊貼，熱電模塊熱面不與排氣 管水平接觸以減少排氣管熱脹冷縮帶來的不穩(wěn)定性和瞬時(shí)過高溫度燒壞熱電模塊的影響，冷面石墨紙2與散熱器8緊貼，冷熱面平行，帶外緣凸起的集熱器4、散熱器8與熱電模塊3平行，與熱源垂直，其熱電半導(dǎo)體發(fā)電模塊3為耐高溫穩(wěn)定Bi2Te3基商用熱電模塊3，熱面耐溫達(dá)380°C，冷面耐溫達(dá)200°C。熱電模塊3設(shè)計(jì)為多片TEHP-00816-0. 03的熱電組件組成，每片TEHP-00816-0. 03的大小為16mmX 16mmX4. 75mm,由8對粒子3mmX3mmX3· 2mm的粒子制成。熱電模塊3的冷、熱面分別貼高導(dǎo)熱石墨紙2來實(shí)現(xiàn)與散熱器8和帶外緣凸起的集熱器4之間的無縫連接，保證了熱電模塊3與帶外緣凸起的集熱器4和散熱器8之間良好的導(dǎo)熱和在反復(fù)使用過程中熱傳導(dǎo)效率不變。同時(shí)該器件為耐高溫穩(wěn)定Bi2Te3基商用熱電模塊3，熱面耐溫達(dá)380°C、冷面耐溫達(dá)200°C ;能在汽車尾氣為熱源下帶外緣凸起的集熱器4溫度為300-400°C、冷端60-80°C條件下穩(wěn)定工作。本發(fā)明的散熱器8為鋁制回字形截面圓形散熱器，通過接入汽車自帶的水冷系統(tǒng)工作。當(dāng)熱電半導(dǎo)體發(fā)電裝置工作時(shí)，熱電模塊3的二個(gè)面很快形成了溫差，當(dāng)溫差達(dá)到一定時(shí)，熱電模塊3即產(chǎn)生電壓，電壓通過穩(wěn)壓變壓器5，緊貼散熱器8的熱電模塊3冷面的溫度能穩(wěn)定在60-80°C左右。熱電模塊3的熱量通過熱電模塊3本身擴(kuò)散的熱量很小，而采用接入汽車水冷系統(tǒng)將半導(dǎo)體熱電發(fā)電模塊3冷面的熱量散發(fā)出去，才能使冷面的溫度穩(wěn)定60-80°C左右，從而在熱電發(fā)電模塊3的兩端面產(chǎn)生穩(wěn)定的溫度差來發(fā)電。本發(fā)明適用于利用汽車尾氣余熱發(fā)電的情況，給汽車供電。汽車本省提供一種300-400°C寬溫度范圍的熱源，將尾氣熱電半導(dǎo)體發(fā)電機(jī)安裝于尾氣排放管道上，帶外緣凸起的集熱器就能穩(wěn)定的將熱量傳遞到熱電模塊的熱面，接入汽車水冷系統(tǒng)的散熱器貼在熱電模塊的冷面將散熱器散發(fā)出去，利用熱電模塊冷、熱面的恒定溫度差來提供穩(wěn)壓電源，同時(shí)給汽車供電。
權(quán)利要求
1.一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述熱電發(fā)電機(jī)由熱電模塊(3)、帶外緣凸起的集熱器(4)、散熱器(8)、石墨紙(2)、穩(wěn)壓變壓器(5)所組成；帶外緣凸起的集熱器(4)的內(nèi)孔套鎖在圓形尾氣排放管道(I)外壁上，帶外緣凸起的集熱器(4)的凸起部分兩側(cè)分別固定有熱電模塊(3)，熱電模塊(3)的冷熱面均貼有石墨紙(2)，熱電模塊(3)的熱面通過石墨紙(2)與帶外緣凸起的集熱器(4)的凸起部分兩側(cè)貼合，熱電模塊(3)的冷面通過石墨紙(2 )與散熱器(8 )平面貼合，熱電模塊(3 )通過引線(9 )連接穩(wěn)壓變壓器(5 )后，接入汽車供電系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的帶外緣凸起的集熱器(4)為鋁制帶外緣凸起的圓筒狀集熱器，凸起部分垂直于圓筒狀集熱器軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的熱電半導(dǎo)體的熱電模塊(3)的型號為TEHP1-00816-0. 03。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的散熱器(8)為二個(gè)鋁制回字形截面圓形水冷散熱器，通過接入汽車自帶的水冷系統(tǒng)工作；二個(gè)圓形鋁制回字形截面水冷散熱器套裝在帶外緣凸起的集熱器(4)凸起部分上下兩側(cè)，二個(gè)圓形鋁制回字形截面水冷散熱器的平面部分分別與帶外緣凸起的集熱器(4)凸起部分兩側(cè)上的熱電模塊的冷面接觸，散熱器(8)通過對鎖將兩組熱電模塊鎖在帶外緣凸起的圓形集熱器(4)的凸起部分上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述熱電發(fā)電機(jī)能在汽車尾氣為熱源下帶外緣凸起的集熱器溫度為300-400°C、冷端60-80°C條件下穩(wěn)定工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述帶外緣凸起的集熱器(4)帶有鎖止機(jī)構(gòu)，當(dāng)帶外緣凸起的集熱器(4)套在圓形尾氣排放管道(I)外壁時(shí)，可將帶外緣凸起的集熱器(4)牢固鎖止在排氣管上，不會因?yàn)榕艢夤苷駝佣鴮?dǎo)致集熱器松脫。
7.根據(jù)權(quán)利要求I和4所述的一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述散熱器(8)帶有上下兩個(gè)圓形鋁制回字形截面水冷散熱器之間固定的鎖止機(jī)構(gòu)，將熱電模塊牢牢固定在散熱器(8)與帶外緣凸起的集熱器(4)的凸起部分兩側(cè)之間。
全文摘要
一種圓形汽車尾氣半導(dǎo)體熱電發(fā)電機(jī)，該熱電發(fā)電機(jī)由熱電模塊(3)、帶外緣凸起的集熱器(4)、散熱器(8)、石墨紙(2)、穩(wěn)壓變壓器(5)所組成；帶外緣凸起的集熱器(4)的內(nèi)孔套鎖在圓形尾氣排放管道(1)外壁上，帶外緣凸起的集熱器4的凸起部分上兩側(cè)分別固定有熱電模塊(3)，熱電模塊(3)的冷熱面均貼有石墨紙(2)，熱電模塊(3)的熱面通過石墨紙(2)與集熱器4的凸起部分貼合，熱電模塊(3)的冷面通過石墨紙(2)與散熱器(8)貼合，熱電模塊(3)通過穩(wěn)壓變壓器接入汽車供電系統(tǒng)。該發(fā)電半導(dǎo)體發(fā)電裝置耐溫達(dá)400℃，提供的電壓穩(wěn)、功率大、免維護(hù)、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點(diǎn)。適用于汽車尾氣余熱利用。
文檔編號H02N11/00GK102769414SQ20121028258
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者鄭俊輝, 陳俊海, 陳曉, 陳燕木 申請人:江西納米克熱電電子股份有限公司