Термоелектричний автомобільний генератор з комбінованою системою відведення тепла

1. Термоелектричний автомобільний генератор на основі термоелектричних модулів, гарячого радіатора для підведення тепла до модулів, розташованого у потоці вихлопних газів двигуна, водяного та повітряного радіаторів для відведення тепла від модулів, який відрізняється тим, що гарячий радіатор, термоелектричні модулі, водяний та повітряний радіатори коаксіально розташовані в одному корпусі. 2. Термоелектричний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що гарячий радіатор виконаний у вигляді багатогранної призми, зовнішні грані якої мають тепловий контакт з гарячою стороною термоелектричних модулів, а внутрішня поверхня радіатора має форму циліндра з радіальними ребрами, які розташовані у потоці вихлопних газів. 3. Термоелектричний генератор за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що гарячий радіатор складається з послідовно розташованих секцій, які мають різну висоту ребер, причому висота ребер кожної секції збільшується у напрямку руху гарячих газів у вихлопній трубі автомобіля. 4. Термоелектричний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що водяний радіатор виконаний у вигляді плоскої прямокутної пластини, у тілі якої є канали для протікання рідини, об'єднані вхідним і вихідним колекторами, одна з поверхонь пластини має тепловий контакт з холодною стороною термоелектричних модулів, інша - з внутрішньою поверхнею основи повітряного радіатора, на зовнішній поверхні якої розташовані повздовжні ребра. 5. Термоелектричний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що вхідний і вихідний колектори кожного водяного радіатора з'єднані з відповідними колекторами сусідніх водяних радіаторів в єдиний водяний контур, який має вхідний і вихідний патрубки, під'єднані до рідинної системи охолодження двигуна. 6. Термоелектричний генератор за п.1, який відрізняється тим, що корпус термогенератора, який охоплює ребра повітряного радіатора, має форму циліндра або багатогранника, один торець якого розширений, причому розширення орієнтоване у напрямку руху автомобіля. Корисна модель відноситься до області енергетики, зокрема для термоелектричних генераторів і може використовуватись для перетворення теплової енергії вихлопних газів автомобіля в електричну енергію. Відомий термоелектричний генератор для автомобіля [1], який складається з теплового блоку, системи відведення тепла та термоелектричних модулів, розташованих між ними. Головною функцією блоку є стабілізація теплообміну між вихлопними газами та модулями. Тепловий блок нагрівається вихлопними газами автомобіля. Тепло надходить до модулів і відводиться від них холодним радіатором. Внаслідок різниці температур між гарячою та холодною стороною модулі генерують електричний струм. У випадку високої температури вихлопних газів частина їх направляється по обвідному трубопроводу і відводиться невикористаними у навколишнє середовище. Теплова енергія відведена з цими газами не утилізується. Крім того, наявність проміжного теплового блоку між модулями і джерелом тепла зменшує ефективність підведення тепла до термоелектричних модулів і в цілому ефективність генератора. Відомий термоелектричний автомобільний генератор [2], у якому стабілізація теплового потоку досягнута внаслідок використання термоелементів різної висоти. Термоелементи розташовані послідовно на вихлопній трубі, причому їхня висота зменшується у напрямку руху вихлопних газів по вихлопній трубі. Недоліком генератора є складність конструкції і монтажу генератора з різними по висоті термоелементами. Величина електричної U 2 (13) 1 ГЕНЕРАТОР 41771 АВТОМОБІЛЬНИЙ (11) (54) ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ВІДВЕДЕННЯ ТЕПЛА видається під відповідальність власника патенту UA ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 41771 4 потужності генератора суттєво залежить від режиелектричні модулі 2. Внутрішня поверхня гарячого му роботи двигуна автомобіля. радіатора 1 має форму циліндра з радіальними Найбільш близьким до запропонованої корисребрами 5, які розташовані в потоці гарячих газів. ної моделі є термоелектричний генератор для пеРадіатор 1 складається з кількох секцій, які мають ретворення тепла вихлопних газів в електричну різну висоту ребер, причому висота ребер кожної енергію [3]. Генератор містить дві окремі секції з секції радіатора, а відповідно і їх теплоприймальна термоелектричними модулями, розташовані поплоща збільшується у напрямку руху гарячих газів слідовно на вихлопній трубі, одна з яких з водяу вихлопній трубі в автомобілі. ним, інша - з повітряним охолодженням. В залежХолодний водяний радіатор 3 має вигляд плоності від режиму руху автомобіля гарячі гази скої прямокутної пластини, в тілі якої є канали 7 надходять до одної або іншої секції за допомогою для протікання рідкого теплоносія. Канали 7 об'єдрегулюючого клапана, яким керує комутатор. Тернані вхідним 8 і вихідним 9 колекторами, кожен з моелектричний генератор має складну конструкяких з'єднаний з відповідними колекторами сусідцію, велику масу та габаритні розміри. Крім того, у ніх водяних радіаторів в єдиний гідравлічний конкожній окремій секції термоелектричні модулі матур, який має вхідний 10 і вихідний 11 патрубки, ють різну температуру внаслідок зменшення темпід'єднані до рідинної системи охолодження двиператури гарячих газів по довжині вихлопної тругуна. Одна з поверхонь водяного радіатора 3 має би. Цим знижується ефективність і стабільність тепловий контакт з холодною стороною термоелепараметрів генератора. ктричних модулів 2, інша - має тепловий контакт з Тому актуальним є завдання створення ефекосновою повітряного радіатора 4. На зовнішній тивного термогенератора зі стабільними характеповерхні повітряного радіатора 4 розташовані пористиками, меншими масою і габаритними розміздовжні ребра 12 для розсіювання тепла у навкорами. лишнє середовище. Вказане завдання розв'язується тим, що у Ребра 12 холодного повітряного радіатора, які термоелектричному генераторі на основі терморозташовані коаксіально до вихлопної труби 6, електричних модулів, гарячого радіатора для підохоплені корпусом 13, який має форму циліндра ведення тепла до модулів, розташованого у потоці або багатогранника. Один торець корпусу має вихлопних газів двигуна, водяного і повітряного розширення 14, яке орієнтоване у напрямку руху радіаторів для відведення тепла від модулів, гаряавтомобіля і призначене для створення повітряночий радіатор, термоелектричні модулі, водяний та го потоку вздовж ребер 12 під час руху автомобіповітряний радіатори коаксіально розташовані в ля. одному корпусі. Працює генератор наступним чином. Гарячий Відповідність критерію «новизна» запропонорадіатор 1 нагрівається теплом вихлопних газів, ваному пристрою забезпечує та обставина, що які надходять до ребер цього радіатора. Внаслідок заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному того, що площа ребер 5 радіаторів різна, тепловий з об'єктів існуючого рівня техніки. потік, що надходить до модулів 2, однаковий по У корисній моделі запропоноване нове рішенвсій довжині гарячого радіатора. Тепло, що пройня для автомобільних термоелектричних генерашло через модулі 2, відводиться від холодної стоторів на основі термоелектричних модулів, гарячорони водяним радіатором 3, у якому циркулює го радіатора для підведення тепла до модулів, рідкий теплоносій. Від водяного радіатора 3 тепло розташованого у потоці вихлопних газів двигуна, додатково відводиться повітряним радіатором 4, водяного і повітряного радіаторів для відведення вздовж ребер якого рухається повітряний потік, що тепла від модулів, гарячий радіатор, термоелектформується корпусом 13 з розширенням 14. Внаричні модулі, водяний та повітряний радіатори слідок різниці температур між гарячою та холодкоаксіально розташовані в одному корпусі. ною сторонами термоелектричні модулі генерують Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному електричний струм, який використовується для з аналогів - гарячий радіатор, термоелектричні живлення електричних споживачів автомобіля. модулі, водяний та повітряний радіатори коаксіаТаким чином, запропонована конструкція терльно розташовані в одному корпусі - забезпечує могенератора дозволяє ефективно відводити тепзаявленому пристрою необхідний «винахідницький ло від вихлопних газів, забезпечити оптимальні рівень». теплові умови для роботи термоелектричних моПромислове використання запропонованої кодулів та ефективне відведення тепла від них за рисної моделі не вимагає спеціальних технологій і допомогою комбінованої рідинно-повітряної сисматеріалів, його реалізація можлива на існуючих теми. Конструкція дозволяє ефективно перетвопідприємствах приладобудівної галузі. рювати теплову енергію вихлопних газів у електСуть корисної моделі представлена на рисунричну енергію, отримувати стабільні параметри, як ках. На Фіг.1 наведена схема термоелектричного при низьких обертах двигуна, так і при високих. автомобільного генератора з комбінованою систеОкрім цього запропонований генератор має суттємою відведення тепла, на Фіг.2 - поперечний пево меншу (у 1,5-2 рази) масу і менші габарити пореріз цього генератора. рівняно з прототипом. Термогенератор наведений на Фіг.1 і Фіг.2 місЛітература тить коаксіально розташовані гарячий радіатор 1, 1. Пат. JP200312035. МКИ: H01 L35/30; H01 термоелектричні модулі 2, водяний 3 та повітряL35/16. Thermoelectric generation system / Kagawa ний 4 радіатори для відведення тепла від модулів. Shuzo (JP). - Опубл. 11.07.2000. Гарячий радіатор 1 має форму багатогранної призми, на зовнішніх гранях якої розташовані термо 5 41771 6 2. Пат. JP6038560. МКИ: H02N3/00. Generator 3. Пат. UA19090 МПK: H01 L35/28. Термоелекfor exhaust gas / Tauchi Hitoshi (JP).- Опубл. тричний генератор для автомобіля / Анатичук Л.І., 10.02.1994. Михайлівський В.Я., Струтинська Л.Т. (UA) Опубл. 15.12.2006. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601