CN101944867A - 一种圆筒式温差发电器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种圆筒式温差发电器，包括八边形排气管、套筒、温差发电组件、绝热层、散热片、冷却水套，八边形排气管分为两端部分和主体部分，套筒与八边形排气管同轴心套在八边形排气管主体部分最外侧；八边形排气管主体部分的每个侧面上布置有温差发电组件和绝热层；温差发电组件上端与散热片相接；散热片、温差发电组件、绝热层均沿八边形排气管中心对称分布在八边形排气管主体部分上；冷却水套安装于散热片的两侧，侧端与散热片内部通孔连接，顶端与外部冷却系统相连；该装置通过法兰与外部固定连接。采用本温差发电器，可保证温差发电组件冷热面的接触充分，发电功率稳定，同时安装方便，可应用于多种场合。
Description
技术领域
本发明属于温差发电器设计领域，特别涉及一种圆筒式温差发电器。
背景技术
温差发电技术是利用半导体材料的塞贝克效应，直接将热能转换为电能的技术，是解决当前废热直接排放造成环境污染、能源浪费问题的理想技术。温差发电器即是采用温差发电技术制成的装置，该装置具有结构紧凑、绿色环保、运行时无噪声、使用寿命长等特点，在军事、航天等领域发挥着重要作用。目前，随着汽车数量越来越多，汽车尾气的排放量也与日俱增，汽车尾气直接排放造成的空气污染和资源浪费问题也引起了越来越多的关注。温差发电技术被人们认为是利用汽车废热发电的有效途径，既能减少资源浪费，又能产生电能，既可作为车载电子设备电源，又可为混合动力汽车蓄电池组充电，提高汽车燃油利用率。
中国实用新型专利CN201430558Y公布了一种利用汽车尾气余热温差发电器，该装置包括集热器、温差发电片、冷却水箱；该装置的连接是通过集热器的表面装有至少一个温差发电片，每个温差发电片的热端与集热器的侧面相连，每个温差发电片的冷端与冷却水箱相接来实现的。本发明的缺点是：(1)该专利中集热器的进气口需要与汽车排气筒连接，并且与汽车排气筒的具体位置由温差发电片能承受的极限温度决定，所以使得该集热器具体位置不定；(2)集热器具体位置不定从而导致在安装固定时需要改变排气管结构，而集热器又没有专门的连接装置，从而使安装固定较为复杂；(3)各个冷却水箱进出水口串联连接，使得各个面上温差发电组件冷端温度不均匀，容易导致发电功率不稳定。
因此，需要提供一种既方便安装又可同时保证发电功率稳定的温差发电器。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种圆筒式温差发电器，其具有结构紧凑、安装方便和发电功率稳定的优点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种圆筒式温差发电器，包括八边形排气管、套筒、温差发电组件、绝热层、散热片、冷却水套，所述八边形排气管分为两端部分和主体部分，所述套筒与八边形排气管同轴心套在八边形排气管主体部分最外侧；所述八边形排气管主体部分的每个侧面上布置有温差发电组件和绝热层，绝热层布置于各个温差发电组件之间；温差发电组件下端与八边形排气管主体部分外壁相接，上端与散热片相接；散热片、温差发电组件、绝热层均沿八边形排气管中心对称分布在八边形排气管主体部分上；冷却水套安装于散热片的两侧，侧端通过连接管与散热片内部通孔连接，顶端与外部冷却系统相连；八边形排气管两端部分通过法兰与外部固定连接。
所述温差发电组件和绝热层与八边形排气管主体部分的连接方式为焊接或粘贴；温差发电组件和绝热层均匀平行布置于八边形排气管主体部分的侧面上。
所述八边形排气管主体部分的每个侧面上温差发电组件的个数与八边形排气管主体部分的侧表面和温差发电组件的大小有关，一般为5-15个。
所述八边形排气管主体部分的任意一个侧面上温差发电组件的正极通过导线接相邻温差发电组件的负极，形成一个串联联接组。
所述八边形排气管主体部分侧面上的串联联接组之间用串联或并联方式连接。
所述散热片为底面是一个五边形的柱体，该五边形上部为等腰三角形，下部为长方形，散热片底部平行于八边形排气管主体部分的侧面，内部有作为冷却水管道的通孔，在散热片两端设有定位孔，每端设置两个，分别位于散热片顶部两个面上，定位孔底部装有缓冲弹簧，该定位孔与套筒上的定位孔连通，螺栓螺母通过该孔将散热片和套筒固定连接。
所述散热片两侧的冷却水套顶端设有一主进出水口，与外部冷却系统相连，在对应于散热片冷却水管道管口处设置有8个分进出水口，各分进出水口管口与散热片中的冷却水管道管口通过连接管相连接，各个面上的散热片冷却水管道并联连接。
作为优选方案，所述散热片材料为铜。
所述绝热层材料为绝热膜、陶瓷棉、玻璃棉或膨胀珍珠岩。
所述八边形排气管、套筒为不锈钢材料。
所述连接管为橡胶管。
所述冷却水套为铝合金散热水套，空心圆环形结构。
所述法兰焊接在八边形排气管的两端。
本发明的工作过程：该圆筒式温差发电器安装在汽车尾气催化转换器与消声器之间，二者通过法兰固定连接，在车辆行驶时，汽车尾气催化转换器流出的高温气体流入八边形排气筒，八边形排气筒将高温传给其外侧面上的温差发电组件，同时汽车发动机冷却系统中的冷却液通过八边形排气管两侧的冷却水套进出水管口沿连接管输送至散热片，这样温差发电组件上下两端形成较大的温差，进而产生电流，待该电流通过稳压电路后即可给汽车供电。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明采用法兰与外部连接，结构紧凑，便于安装维护。
2、本发明温差发电组件可以串联或并联使用，以满足不同负载的需要，提高温差发电器的输出功率和转换效率。
3、本发明中使用弹簧柔性联接，既可以保证温差发电组件冷热面的接触充分，又可以提高温差发电器的抗震性能和温差发电组件的可靠性。
4、本发明中外部设有套筒，既可作为固定装置，也可作为保护装置，增加了产品的使用寿命。
5、本发明中散热部分采用发动机冷却水冷却，增强了冷却效果，可以有效保证温差发电组件冷端温度基本恒定且冷热面有较高的温差，以提高温差发电器的输出功率和转换效率。
附图说明
图1是本发明温差发电器的内部结构示意图；
图2是本发明外观结构示意图；
图3是本发明中八边形排气管的外观图；
图4是图1的侧视图；
图5是本发明中冷却水套的示意图；
图6是图1所示温差发电器的A-A剖视图；
图7是本发明八边形排气管上第二种布置图；
图8是本发明八边形排气管上第三种布置图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1和图2所示，一种圆筒式温差发电器，包括八边形排气管、套筒6、温差发电组件8、绝热层9、散热片7、冷却水套3，所述八边形排气管分为两端部分2和主体部分10，所述套筒6与八边形排气管同轴心套在八边形排气管主体部分10最外侧；所述八边形排气管主体部分10的每个侧面上布置有温差发电组件8和绝热层9，绝热层9布置于各个温差发电组件8之间；温差发电组件8下端与八边形排气管主体部分10外壁相接，上端与散热片7相接；散热片7、温差发电组件8、绝热层9均沿八边形排气管中心对称分布在八边形排气管主体部分10上；冷却水套3安装于散热片7的两侧，侧端通过连接管4与散热片7内部通孔连接，顶端与外部冷却系统相连；八边形排气管两端部分2通过法兰1与外部固定连接。
如图3所示，温差发电组件8和绝热层9均匀平行布置于八边形排气管主体部分10的侧面上，所述温差发电组件8和绝热层9与八边形排气管主体部分的连接方式为焊接或粘贴。
在本实施例中，八边形排气管主体部分10的每个侧面上温差发电组件8的个数为10个。
所述八边形排气管主体部分10的任意一个侧面上温差发电组件的正极通过导线接相邻温差发电组件的负极，形成一个串联联接组。
所述八边形排气管主体部分10侧面上的串联联接组之间用串联或并联方式连接。
如图4和图5所示，散热片两侧的冷却水套3顶端设有一主进出水口31，与外部冷却系统相连，在对应于散热片7冷却水管道71管口处设置有8个分进出水口32，各分进出水口32管口与散热片7中的冷却水管道71管口通过连接管4相连接，各个面上的散热片7冷却水管道71并联连接。
如图1和图6所示，散热片7为底面是一个五边形的柱体，该五边形上部为等腰三角形，下部为长方形，散热片7底部平行于八边形排气管主体部分10的侧面，内部有作为冷却水管道71的通孔，在散热片7两端设有定位孔，每端设置两个，分别位于散热片7顶部两个面上，定位孔底部装有缓冲弹簧11，该定位孔与套筒6上的定位孔连通，螺栓螺母5通过该孔将散热片7和套筒6固定连接。
在本实施例中，所述散热片7材料为铜。
所述绝热层9材料为绝热膜、陶瓷棉、玻璃棉或膨胀珍珠岩。
所述八边形排气管、套筒6为不锈钢材料。
所述连接管4为橡胶管。
所述冷却水套3为铝合金散热水套，空心圆环形结构。
所述法兰1焊接在八边形排气管的两端。
本发明的工作过程：该圆筒式温差发电器安装在汽车尾气催化转换器与消声器之间，二者通过法兰1固定连接，在车辆行驶时，汽车尾气催化转换器流出的高温气体流入八边形排气筒，八边形排气筒将高温传给其外侧面上的温差发电组件8，同时汽车发动机冷却系统中的冷却液通过散热片7两侧的冷却水套3中的主进出水管口31输入冷却水套，再通过分进出水口32和连接管4输送至散热片7中的冷却水管道，这样温差发电组件上下两端形成较大的温差，进而产生电流，待该电流通过稳压电路后即可给汽车供电。
本装置的安装过程具体如下：首先用一个固定装置将八边形排气管固定，然后在八边形排气管的任一个平面上均匀布置10个温差发电组件8，每个温差发电组件间隔处设置绝热层9，在该平面上布置完毕后，在温差发电组件8的上端布置散热片7，将套筒6与八边形排气管2同轴心套在八边形排气管2外，安装时将套筒6上的定位孔对准散热片7上的定位孔，先将螺栓穿过套筒6上的定位孔，再将螺母从螺栓下端通过螺纹拧上，然后将缓冲弹簧11放入散热片7的固定孔内，将螺栓插入散热片7的固定孔内，转动螺母，直至缓冲弹簧11有一定压紧力，使套筒6、散热片7、温差发电组件8均能固定在八边形排气管2上，在拧紧固螺母时，拧紧力不能过大，只需保证温差发电组件与散热水套接触良好即可。若拧紧力过大，容易造成温差发电组件的受力过大破坏，使温差发电器可靠性变差。这样，通过缓冲弹簧预紧柔性联接，不仅能保证温差发电组件8与八边形排气管2、散热片7接触充分，而且能提高温差发电器的抗震性和可靠性。
然后按照此方法安装该散热片7上同一端与该定位孔对称的另一个定位孔上的螺栓、螺母和缓冲弹簧11。安装完毕后，再安装散热片7另一端两个固定孔端的螺栓、螺母和缓冲弹簧11，从而完成一个散热片的固定。然后，按照上述方法安装该平面相对于八边形排气管主体部分2中心对称的另一面。然后将全部温差发电组件8、散热片7、绝热层9安装好后，将冷却水套3的分进水口32分别套上8个连接管4，并通过连接管4分别与散热片7的冷却水管道口71上同心对准，另一个冷却水套3沿八边形排气管2横截面对称安装。最后将法兰分别焊接在八边形排气管两端部分2的两端。
八边形排气管2采用不锈钢，由钢板焊接而成。套筒6也采用不锈钢，经多次冲压成型。散热片7分3段中间镗孔然后焊接而成。温差发电组件8可用广东富信电子科技有限公司的TEC1-127-1.4-1.6-250。连接管4采用橡胶管，具备一定的密封性和柔性。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：如图7所示，所述八边形排气管的每个侧面上温差发电组件8的个数为5个。
所述八边形排气管侧面上的串联联接组之间用并联方式连接。
所述绝热层材料为陶瓷棉。
实施例3
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：如图8所示，所述八边形排气管的每个侧面上温差发电组件8的个数为15个。
所述绝热层材料为玻璃棉。
实施例4
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述绝热层材料为膨胀珍珠岩。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种圆筒式温差发电器，其特征在于，包括八边形排气管、套筒、温差发电组件、绝热层、散热片、冷却水套，所述八边形排气管分为两端部分和主体部分，所述套筒与八边形排气管同轴心套在八边形排气管主体部分最外侧；所述八边形排气管主体部分的每个侧面上布置有温差发电组件和绝热层，绝热层布置于各个温差发电组件之间；温差发电组件下端与八边形排气管主体部分外壁相接，上端与散热片相接；散热片、温差发电组件、绝热层均沿八边形排气管中心对称分布在八边形排气管主体部分上；冷却水套安装于散热片的两侧，侧端通过连接管与散热片内部通孔连接，顶端与外部冷却系统相连；八边形排气管两端部分通过法兰与外部固定连接。
2.根据权利要求1所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述温差发电组件和绝热层与八边形排气管主体部分的连接方式为焊接或粘贴；温差发电组件和绝热层均匀平行布置于八边形排气管主体部分的侧面上。
3.根据权利要求2所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述八边形排气管主体部分的任意一个侧面上温差发电组件的正极通过导线接相邻温差发电组件的负极，形成一个串联联接组。
4.根据权利要求3所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述八边形排气管主体部分侧面上的串联联接组之间用串联或并联方式连接。
5.根据权利要求1所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述散热片为底面是一个五边形的柱体，该五边形上部为等腰三角形，下部为长方形，散热片底部平行于八边形排气管主体部分的侧面，内部有作为冷却水管道的通孔，在散热片两端设有定位孔，每端设置两个，分别位于散热片顶部两个面上，定位孔底部装有缓冲弹簧，该定位孔与套筒上的定位孔连通，螺栓螺母通过该孔将散热片和套筒固定连接。
6.根据权利要求1所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述散热片两侧的冷却水套顶端设有一主进出水口，与外部冷却系统相连，在对应于散热片冷却水管道管口处设置有8个分进出水口，各分进出水口管口与散热片中的冷却水管道管口通过连接管相连接，各个面上的散热片冷却水管道并联连接。
7.根据权利要求2所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述散热片材料为铜；所述绝热层材料为绝热膜、陶瓷棉、玻璃棉或膨胀珍珠岩。
8.根据权利要求1所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述八边形排气管、套筒为不锈钢材料。
9.根据权利要求6所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述冷却水套为铝合金散热水套，空心圆环形结构。
10.根据权利要求1所述的圆筒式温差发电器，其特征在于，所述法兰焊接在八边形排气管的两端；所述连接管为橡胶管。
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