Комплексна термоелектрична система генерування тепла та електрики автомобіля

1. Комплексна термоелектрична система генерування тепла та електрики автомобіля на основі термоелектричного перетворювача та каталітичного джерела тепла, суміщених з вихлопною магістраллю автомобіля, яка відрізняється тим, що містить окремий пристрій, який складається з каталітичного джерела тепла та термоелектричного перетворювача і з'єднаний з паливною ємністю та гідравлічною системою охолодження двигуна окремими трубопроводами. 2. Комплексна термоелектрична система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить електричний циркуляційний насос, який керується електронним комутатором, і окрему систему подачі палива до каталітичного джерела тепла з паливопроводом та дозатором палива. 3. Комплексна термоелектрична система за п. 1, яка відрізняється тим, що містить два незалежні гідравлічні контури, які відповідно включають: перший - двигун, радіатори опалення та охолодження автомобіля і циркуляційний насос, другий - двигун, радіатори опалення та охолодження автомобіля, термоелектричний генератор і додатковий циркуляційний насос. 4. Комплексна термоелектрична система за п. 3, яка відрізняється тим, що кожний гідравлічний контур містить принаймні один електромагнітний клапан, який керується електронним комутатором. 5. Комплексна термоелектрична система за п. 1, яка відрізняється тим, що споживачі електричної енергії (акумулятор, термоелектричний холодильник, система клімат-контролю) окремого пристрою приєднані через електронний комутатор. Корисна модель відноситься до області енергетики, зокрема термоелектричних генераторів теплової та електричної енергії, і може використовуватись для забезпечення автомобілів теплом та електрикою за різних режимів їх експлуатації. Відома допоміжна обігрівальна система [1] для автомобіля, яка працює на газовому паливі. Вона монтується у багажному відділенні автомобіля і складається з полум'яного пальника, розташованого у корпусі, який має вхідний патрубок холодного повітря і вихідний - для теплого. Система оснащена автоматичними регуляторами підтримування стабільної температури в салоні на час відключення двигуна у холодну погоду. Недоліком такої енергетичної системи є те, що вона генерує тільки теплову енергію. Крім того, експлуатація полум'яного пальника у салоні автомобіля небезпечна. Відомий допоміжний обігрівач для автомобіля [2], що містить електричні нагрівач та вентилятор для продування холодного повітря через нагрівник і систему каналів для подачі теплого повітря у салон автомобіля. Головним недоліком такого обігрівача є те, що для його живлення використовується електрична енергія акумулятора або автомобільного генератора за умови працюючого двигуна. Відомий апарат термоелектричного генерування потужності [3], що містить термоелектричні елементи, які нагріваються теплом вихлопних газів двигуна автомобіля. Відведення тепла від термоелектричних елементів здійснюється рідким теплоносієм, що циркулює у системі охолодження двигуна. Подача гарячих U 2 (13) 1 ГЕНЕРУВАННЯ 30391 ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНА (11) (54) КОМПЛЕКСНА АВТОМОБІЛЯ видається під відповідальність власника патенту UA ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 30391 4 газів до термогенератора регулюється клапанами, системою охолодження двигуна окремими які електрично з'єднані з електронним трубопроводами. регулятором. Внаслідок різниці температур апарат Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному генерує електричний струм, а відпрацьоване з аналогів - містить окремий пристрій з тепло утилізується системою охолодження. каталітичного джерела тепла та Частина його використовується, а решта термоелектричного перетворювача, який розсіюється у навколишнє середовище радіатором з'єднаний з паливною ємністю та гідравлічною автомобіля. Недоліком цього пристрою є те, що системою охолодження двигуна окремими електрична і теплова енергії виробляються тільки трубопроводами забезпечує заявленому за умови працюючого двигуна, причому ефективно пристрою необхідний “винахідницький рівень”. використовується лише електрична енергія. Суть корисної моделі представлена на Фіг.1 і Найбільш близьким до запропонованої Фіг.2. На Фіг.1 наведена комплексна корисної моделі є комплексний термоелектричний термоелектрична система генерування тепла та генератор з каталітичним очисником [4]. Така електрики автомобіля, на Фіг.2 – схема окремого додаткова система генерування енергії об'єднана пристрою з каталітичним джерелом тепла та з випускною системою автомобіля, містить термоелектричним перетворювачем. термоелектричний генератор, гарячою стороною Комплексна термоелектрична система якого є металева поверхня каталітичного генерування тепла та електрики автомобіля (Фіг.1) очисника, який розташований у потоці вихлопних складається з окремого пристрою 1, який містить газів. На цій поверхні розміщені термоелектричні (Фіг.2) каталітичне джерело тепла 2 та модулі. Тепло від термоелектричного генератора термоелектричний перетворювач 3. Окремий відводиться рідким теплоносієм, який циркулює у пристрій 1 з'єднаний з паливною ємністю 4 та рідинних теплообмінниках, що під'єднані до гідравлічною системою двигуна 5 окремими системи охолодження двигуна автомобіля. трубопроводами. Окрім штатного циркуляційного Генерована електрична енергія використовується насоса 6 автомобіля комплексна термоелектрична для живлення електричних споживачів автомобіля, система містить додатковий циркуляційний насос теплова енергія утилізується системою 7, що керується електронним комутатором 8, та охолодження двигуна і використовується за окремий трубопровід з дозатором 9 для подачі прямим призначенням. Недоліком комплексного палива від ємності 4 до каталітичного джерела 2 генератора з каталітичним очисником є те, що окремого пристрою. генерування теплової та електричної енергії таким Комплексна термоелектрична система містить пристроєм здійснюється лише за умови два незалежні гідравлічні контури, які відповідно працюючого двигуна автомобіля. включають: перший - двигун 5, радіатори опалення Тому актуальним є завдання створення 10, радіатор 11 охолодження двигуна автомобіля, і комплексної термоелектричної системи для циркуляційний насос 7; другий - двигун 5, підвищення умов комфортності пасажирів радіатори опалення 10, радіатор 11 охолодження автомобіля шляхом забезпечення транспортного двигуна автомобіля, окремий пристрій засобу тепловою та електричною енергією за (термоелектричний перетворювач) 1 і додатковий різних умов його експлуатації. циркуляційний насос 7. Кожен гідравлічний контур Поставлене завдання розв'язується тим, що має принаймні один електромагнітний клапан 12комплексна термоелектрична система 15, які керуються електронним комутатором 8. До генерування тепла та електрики автомобіля на комутатора 8 під'єднані також споживачі основі термоелектричного перетворювача та електричної енергії автомобіля: акумулятор 16, каталітичного джерела тепла, суміщених з система клімат-контролю 17, термоелектричний вихлопною магістраллю автомобіля, містить холодильник 18. На Фіг.1 показано також схему окремий пристрій з каталітичного джерела тепла відведення вихлопних газів від двигуна 5, яка та термоелектричного перетворювача, який включає каталітичний очисник газів 19 та глушник з'єднаний з паливною ємністю та гідравлічною 20. системою охолодження двигуна окремими Працює комплексна термоелектрична система трубопроводами. наступним чином. За допомогою електронного Відповідність критерію “новизна” комутатора від акумулятора 8 надходить напруга запропонованому пристрою забезпечує та до каталітичного джерела 2 і здійснюється його обставина, що заявлена сукупність ознак не розігрівання до температури каталітичного горіння міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня палива. Одночасно за допомогою дозатора 9 до техніки. каталітичного джерела тепла надходить паливо. У корисній моделі запропоновано нове Повітря, необхідне для згоряння палива, рішення для комплексної термоелектричної надходить до каталізатора шляхом природної системи генерування тепла та електрики дифузії. В результаті каталітичного горіння автомобіля на основі термоелектричного газового або парів рідкого палива виділяється перетворювача та каталітичного джерела тепла, тепло, яким нагріваються гарячі спаї суміщених з вихлопною магістраллю автомобіля, термоелектричних елементів і внаслідок різниці яке полягає в тому, що комплексна температур між гарячою та холодною сторонами термоелектрична система містить окремий термоелементів пристрій генерує електричну пристрій з каталітичного джерела тепла та енергію. Одночасно за допомогою електронного термоелектричного перетворювача, який комутатора включається додатковий з'єднаний з паливною ємністю та гідравлічною циркуляційний насос 7, який прокачує теплоносій у 5 30391 вибраному гідравлічному контурі. Циркуляція гарячого теплоносія у тому чи іншому контурі регулюється електричними клапанами 12-15, що включаються або виключаються за допомогою електронного комутатора 8. За умови вимкненого двигуна працює додатковий електричний насос, клапан 15 закритий, клапани 12-14 відкриті. При цьому можуть бути два режими: прогрів тільки двигуна перед запуском (клапани 13 і 14 відкриті, 12 закритий) або режим опалення і прогрів двигуна (клапани 12, 14 відкриті, 13 - закритий). Електрична енергія, генерована комплексною термоелектричною системою за допомогою комутатора 8, надходить до електричних споживачів 16-18. За умови працюючого двигуна забезпечення теплом та електрикою автомобіля здійснюється у штатному режимі. При цьому термоелектричний перетворювач і циркуляційний насос 7 не працюють, електричний клапан 14 закритий, 12, 13, 15 - відкриті. При витраті палива 250-300г/год електрична потужність, генерована запропонованою термоелектричною системою, складає 100-150Вт, теплова - 3-3.5кВт. Таким чином, запропонована система забезпечує транспортний засіб одночасно тепловою та електричною енергією, що підвищує його комфортність і дозволяє економити паливо, витрата якого суттєво вища за умови отримання енергії від працюючого теплового двигуна автомобіля. При цьому суттєво покращуються і екологічні показники транспортного засобу, оскільки зменшується кількість токсичних речовин, які відводяться у навколишнє середовище з вихлопними газами працюючого двигуна внутрішнього згоряння. Література: 1. Пат. US 3690549. МКИ В60 Н1/14. Auxiliary heating system for automobile vehicles / Harde, Warren Frank (US). Опубл. 12.09.72. 2. Пат. US 4232211 МКИ B60 H 1/02; F24 Н3/02; Н05 В3/00. Automobile auxilary heater / Hill; Johnie L. (US). Опубл. 4.11.1978. 3. Пат. JP 2004 360681. МКИ F 01 N 5/02, H 01 L35/30, H 02 N11/00. Thermoelectric power generation apparatus / Yamanaka Yasutoshi, Yamaguchi Hiroo (JP). Опубл. 24.12.2004. 4. Пат. US 20033223919, МКИ В 01 D 53/94; F 01 N3/28; F01 N5/02. Integrated thermoelectric power generator and catalytic converter / Kwak Sehoon; Willner Christopher; Konstantakopoulos George (US). Опубл. 04.12.2003. 6