專利名稱：內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于以汽車、載重卡車、鐵路機車、坦克、裝甲車和海運輪船等內(nèi)燃機余熱回收 利用溫差發(fā)電技術領域，涉及內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術：
燃料在內(nèi)燃機中燃燒產(chǎn)生的能量， 一般只有30%轉換為機械能，即使采用廢氣渦輪增壓 技術，最多也只有50%轉換為機械能，排放的煙氣帶走的熱量占30% 45%，溫度約在 600IT1100K。大量具有較高品位的余熱隨內(nèi)燃機尾氣排放到大氣中，造成了巨大能量損失和 環(huán)境污染。如何有效地利用內(nèi)燃機逸散到大氣中的余熱，提高燃料的利用率，是國內(nèi)外學者 長期探討的問題。內(nèi)燃機的發(fā)展經(jīng)過幾十年，現(xiàn)有內(nèi)燃機具有的優(yōu)越性和經(jīng)濟性，通過完善 機內(nèi)燃燒方式和過程提高燃料的利用率和減少排放，很難再取得突破性的進展。研究表明 利用內(nèi)燃機排放廢熱溫差發(fā)電器來取代機車汽車、載重卡車、鐵路機車、坦克、裝甲車和海 運輪船等自帶發(fā)電機，向機車用電設備供電，并向蓄電池充電，可以提高燃料利用率、節(jié)約 能源和減少污染，而且發(fā)電吸熱降溫也有利于機車的整體性能。隨著我國人民生活水平的不 斷提高，汽車即將在現(xiàn)代家庭中普及，對能量需求會不斷提高，能量和環(huán)境問題會進一歩惡 化，開發(fā)相關的新能源和充分利用廢能源意義更加重大。本發(fā)明是一種全固態(tài)能量轉換方式， 無需化學反應或流體介質(zhì)、無運動部件，其溫差電轉換發(fā)電裝置發(fā)電過程中具有結構簡單、 體積小、重量輕、移動方便、無磨損、堅固耐用、無噪聲、無泄漏等眾多優(yōu)點。另外，目前 我國已經(jīng)成功合成了具有納米管和納米囊薄壁粗短管形態(tài)的BiJe"由此制備的納米復合結 構塊狀熱電材料，在熱電性能方面比國際先進水平提高20%。所以本發(fā)明對我國國民經(jīng)濟可 持續(xù)發(fā)展有著重要意義，具有及為廣泛應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)，利用內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電 裝置來取代機車自帶發(fā)電機，向機車用電設備供電，并向蓄電池充電，可以明顯地提高內(nèi)燃 機的循環(huán)熱效率。
本發(fā)明的技術解決方案是，內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)動機、排氣主管、 旁路支管、溫差發(fā)電裝置、煙氣換熱器進口、煙氣換熱器出口、消音器、電極連線、用電設 備、蓄電池、循環(huán)水換熱器進口和循環(huán)水換熱器出口，將溫差發(fā)電裝置安置在內(nèi)燃機車的排 氣口和消音器之間，由發(fā)動機排氣管分流為排氣主管和旁路支管，排氣主管與溫差發(fā)電裝置、煙氣換熱器和煙氣換熱器進口相連接，煙氣換熱器出口與旁路支管匯合后與消音器相連接， 溫差發(fā)電裝置的電極連線與用電設備和蓄電池的導線相連接，溫差發(fā)電裝置、循環(huán)水換熱器 的循環(huán)水換熱器進口和循環(huán)水換熱器出口與機車發(fā)動機循環(huán)冷卻水箱相連；溫差發(fā)電裝置由 個循環(huán)水換熱器、溫差發(fā)電轉換單元塊組和煙氣換熱器構成，循環(huán)水換熱器中布置鋁合金制 褶皺散熱片，溫差發(fā)電轉換單元塊組由導電體與P型半導體熱電偶和N型半導體熱電偶熔結 在一起，P型熱電偶和N型熱電偶之間由溫差熱電轉換單元塊絕緣層隔開。溫差發(fā)電轉換單 元塊組陣列排列布置在上下平行的溫差轉換單元塊熱端高溫壁面和溫差轉換單元塊冷端低溫 壁面之間，溫差發(fā)電轉換單元塊組由導電薄片串聯(lián)，溫差轉換單元塊熱端高溫壁面與煙氣換 熱器壁面通過絕緣材料薄層相接觸，溫差轉換單元塊冷端低溫壁面與循環(huán)冷卻水換熱器內(nèi)壁 面通過絕緣材料薄層相接觸。煙氣換熱器進口與機車的排氣主管相連，煙氣換熱器出口與消 音器相連接。所述的循環(huán)水換熱器和煙氣換熱器的殼體由合金材料制成。
本發(fā)明的有益效果是，利用內(nèi)燃機的排放廢熱作為熱源、循環(huán)冷卻水作為冷源，進行溫 差熱電轉換，其發(fā)電一部分應用于機車用電設備供電，剩余部分向機車蓄電池充電。利用此 種溫差發(fā)電裝置，應用于中小行汽車中，功率可以達到100W 300W，可以節(jié)省燃油5%左右； 應用在重型卡車中，功率可達1000W以上。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結構示意圖。
圖2為本發(fā)明溫差發(fā)電裝置的縱向剖面圖。
圖3為本發(fā)明溫差發(fā)電裝置的橫向剖面圖。
圖中1、發(fā)動機，2、排氣主管，3、旁路支管，4、溫差發(fā)電裝置，5、煙氣換熱器進 口， 6、煙氣換熱器出口， 7、消音器，8、電極連線，9、用電設備，10、蓄電池，11、循環(huán) 水換熱器進口， 12、循環(huán)水換熱器出口， 13、煙氣換熱器，14、循環(huán)水換熱器，15、溫差發(fā) 電轉換單元塊組，16、褶皺散熱片，17、導電體，18、 P型半導體熱電偶，19、 N型熱電偶， 20、溫差熱電轉換單元塊絕緣層，21、殼體，22、溫差轉換單元塊熱端高溫壁面，23、煙氣 換熱器壁面，24、絕緣材料薄層，25、溫差轉換單元塊冷端低溫壁面，26、循環(huán)冷卻水換熱 器內(nèi)壁面。
具體實施例方式
如附圖所示，本發(fā)明由發(fā)動機l、排氣主管2、旁路支管3、溫差發(fā)電裝置4、煙氣換熱 器進口5、煙氣換熱器出口6、消音器7、電極連線8、用電設備9、蓄電池IO、循環(huán)水換熱 器進口 11和循環(huán)水換熱器出口 12組成，將溫差發(fā)電裝置4安置在內(nèi)燃機車的排氣口和消音器7之間，由發(fā)動機1排氣管分流為排氣主管2和旁路支管3，排氣主管2與溫差發(fā)電裝置4、 煙氣換熱器13和煙氣換熱器進口 5相連接，煙氣換熱器出口 6與旁路支管3匯合后與消音器 7相連接，溫差發(fā)電裝置4的電極連線8與用電設備9和蓄電池10的導線相連接，溫差發(fā)電 裝置4、循環(huán)水換熱器14的循環(huán)水換熱器進口 11和循環(huán)水換熱器出口 12與機車發(fā)動機循環(huán) 冷卻水箱相連；溫差發(fā)電裝置4由個循環(huán)水換熱器14、溫差發(fā)電轉換單元塊組15和煙氣換 熱器13構成，循環(huán)水換熱器M中布置鋁合金制褶皺散熱片16,溫差發(fā)電轉換單元塊組15 由導電體17與P型半導體熱電偶18和N型半導體熱電偶19熔結在一起，P型熱電偶18和N 型熱電偶19之間由溫差熱電轉換單元塊絕緣層20隔開。溫差發(fā)電轉換單元塊組15陣列排列 布置在上下平行的溫差轉換單元塊熱端高溫壁面22和溫差轉換單元塊冷端低溫壁面25之間， 溫差發(fā)電轉換單元塊組15由導電薄片串聯(lián)，溫差轉換單元塊熱端高溫壁面22與煙氣換熱器 壁面23通過絕緣材料薄層24相接觸，溫差轉換單元塊冷端低溫壁面25與循環(huán)冷卻水換熱器 內(nèi)壁面26通過絕緣材料薄層24相接觸。煙氣換熱器進口 5與機車的排氣主管2相連接，煙 氣換熱器出口 6與消音器7相連接。循環(huán)水換熱器14和煙氣換熱器13的殼體21由合金材料 制成。
權利要求
1、內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)動機(1)、排氣主管(2)、旁路支管(3)、溫差發(fā)電裝置(4)、煙氣換熱器進口(5)、煙氣換熱器出口(6)、消音器(7)、電極連線(8)、用電設備(9)、蓄電池(10)、循環(huán)水換熱器進口(11)和循環(huán)水換熱器出口(12)，將溫差發(fā)電裝置(4)安置在內(nèi)燃機車的排氣口和消音器(7)之間，由發(fā)動機(1)排氣管分流為排氣主管(2)和旁路支管(3)，排氣主管(2)與溫差發(fā)電裝置(4)、煙氣換熱器(13)和煙氣換熱器進口(5)相連接，煙氣換熱器出口(6)與旁路支管(3)匯合后與消音器(7)相連接，溫差發(fā)電裝置(4)的電極連線(8)與用電設備(9)和蓄電池(10)的導線相連接，溫差發(fā)電裝置(4)、循環(huán)水換熱器(14)的循環(huán)水換熱器進口(11)和循環(huán)水換熱器出口(12)與機車發(fā)動機循環(huán)冷卻水箱相連；溫差發(fā)電裝置(4)由個循環(huán)水換熱器(14)、溫差發(fā)電轉換單元塊組(15)和煙氣換熱器(13)構成，循環(huán)水換熱器(14)中布置鋁合金制褶皺散熱片(16)，溫差發(fā)電轉換單元塊組(15)由導電體(17)與P型半導體熱電偶(18)和N型半導體熱電偶(19)熔結在一起，P型熱電偶(18)和N型熱電偶(19)之間由溫差熱電轉換單元塊絕緣層(20)隔開。溫差發(fā)電轉換單元塊組(15)陣列排列布置在上下平行的溫差轉換單元塊熱端高溫壁面(22)和溫差轉換單元塊冷端低溫壁面(25)之間，溫差發(fā)電轉換單元塊組(15)由導電薄片串聯(lián)，溫差轉換單元塊熱端高溫壁面(22)與煙氣換熱器壁面(23)通過絕緣材料薄層(24)相接觸，溫差轉換單元塊冷端低溫壁面(25)與循環(huán)冷卻水換熱器內(nèi)壁面(26)通過絕緣材料薄層(24)相接觸，煙氣換熱器進口(5)與機車的排氣主管(2)相連接，煙氣換熱器出口(6)與消音器(7)相連接。
2、 根據(jù)權利要求l所述的內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的循環(huán)水 換熱器(14)和煙氣換熱器(13)的殼體(21)由合金材料制成。
全文摘要
本發(fā)明是涉及內(nèi)燃機余熱溫差電轉換發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)動機、排氣主管、旁路支管、煙氣換熱器進口、煙氣換熱器出口、消音器、電極連線、用電設備、蓄電池、循環(huán)水換熱器進口和循環(huán)水換熱器出口，將溫差發(fā)電裝置安置在內(nèi)燃機車的排氣口和消音器之間，由發(fā)動機排氣管分流為排氣主管和旁路支管，排氣主管與溫差發(fā)電裝置、煙氣換熱器和煙氣換熱器進口相連接，利用內(nèi)燃機的排放余熱作為熱源、循環(huán)冷卻水作為冷源，進行溫差熱電轉換。本發(fā)明的有益效果是，發(fā)電一部分應用于機車用電設備供電，剩余部分向機車蓄電池充電，可以取代機車自帶發(fā)電機，可以節(jié)省燃油5％左右。
文檔編號H02N11/00GK101459397SQ20081024698
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者陽 劉, 鄧洋波 申請人:大連海事大學