Термоелектричний генератор

1. Термоелектричний генератор, що використовує теплову енергію вихлопних газів транспортного засобу, який з'єднаний з вихлопною трубою і містить гарячі газові теплообмінники, холодні рідинні теплообмінники, термоелектричні генераторні модулі, електричні з'єднуючі провідники, який відрізняється тим, що він складається щонайменше з двох генераторних блоків, кожний з яких має вхід, який з'єднаний з виходом вихлопної труби транспортного засобу. C2 2 (19) 1 3 напруги та потужності при динамічних режимах ДВЗ транспортного засобу. Для досягнення вказаної мети заявляється термоелектричний генератор, що використовує теплову енергію вихлопних газів транспортного засобу, вказаний генератор містить з'єднання з вихлопною трубою, гарячі газові теплообмінники, холодні рідинні теплообмінники, термоелектричні генераторні модулі, електричні з'єднуючі провідники, при чому він складається принаймні з двох генераторних блоків, кожний вказаний генераторний блок має вхід, який з'єднаний з виходом вихлопної труби транспортного засобу. В певних втіленнях винаходу в генераторі паралельно до генераторних блоків приєднано канал (байпас) з клапаном. В окремих втіленнях винаходу в генераторі кожен з генераторних блоків на виході потоку газу містить клапан для відкриття/закривання потоку вихлопних газів, електричний пристрій відкриття клапану, та блок керування клапанами. В інших втіленнях винаходу в генераторі модулі генераторних блоків розташовані на гарячому газовому теплообміннику, який має змінний коефіцієнт теплообміну між теплообмінником та вихлопним газом уздовж руху газу. В деяких втіленнях винаходу в генераторі термоелектричні модулі включені в послідовнопаралельне електричне коло з електричними ланками послідовно з'єднаних та паралельно з'єднаних термоелектричних модулів. В інакших втіленнях винаходу в генераторі електрично-послідовно включені термоелектричні модулі розташовані між гарячим газовим та холодним рідинним теплообмінниками уздовж руху газу. Відповідність критерію "новизна" заявленому винаходу забезпечує та обставина, що запропонована сукупність ознак не міститься в жодному з аналогів існуючого рівня техніки. У даному винаході запропоновано принципово нове рішення термоелектричного генератора, що використовує теплову енергію вихлопних газів транспортного засобу, яке полягає в тому, що він складається принаймні з двох генераторних блоків, кожний вказаний генераторний блок має вхід, який з'єднаний з виходом вихлопної труби транспортного засобу; паралельно до генераторних блоків приєднано канал (байпас) з клапаном; кожен з генераторних блоків на виході потоку газу містить клапан для відкриття/закривання потоку вихлопних газів, електричний пристрій відкриття клапану, та блок керування клапанами; модулі генераторних блоків розташовані на гарячому газовому теплообміннику, який має змінний коефіцієнт теплообміну між теплообмінником та вихлопним газом уздовж руху газу; термоелектричні модулі включені в послідовно-паралельне електричне коло з електричними ланками послідовно з'єднаних та паралельно з'єднаних термоелектричних модулів; електричнопослідовно включені термоелектричні модулі розташовані між гарячим газовим та холодним рідинним теплообмінниками уздовж руху газу. Тому сукупність ознак, яка заявляється, - наявність принаймні з двох генераторних блоків, кож 94143 4 ний генераторний блок має вхід, який з'єднаний з виходом вихлопної труби транспортного засобу; паралельно до генераторних блоків приєднано канал (байпас) з клапаном; кожен з генераторних блоків на виході потоку газу містить клапан для відкриття/закривання потоку вихлопних газів, електричний пристрій відкриття клапану, та блок керування клапанами; модулі генераторних блоків розташовані на гарячому газовому теплообміннику, який має змінний коефіцієнт теплообміну між теплообмінником та вихлопним газом уздовж руху газу; термоелектричні модулі включені в послідовно-паралельне електричне коло з електричними ланками послідовно з'єднаних та паралельно з'єднаних термоелектричних модулів; електричнопослідовно включені термоелектричні модулі розташовані між гарячим газовим та холодним рідинним теплообмінниками уздовж руху газу - забезпечує заявленому пристрою необхідний "винахідницький рівень". Промислове використання запропонованого пристрою не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих приладобудівних підприємствах. На Фіг. зображено схему одного з втілень термоелектричного генератора, згідно до винаходу відображено. Термоелектричний генератор складається з ряду генераторних блоків 1, 2, 3 та байпас 4 у вигляді каналу. Генераторні блоки 1, 2, 3 і байпас 4 приєднані до вихлопної труби через колектор 16 гарячих газів 5 (напрям яких на фігурі відображено стрілками) і випускного колектора 14. Випускний колектор 14 приєднаний до генераторних блоків 1, 2, 3 через клапани 10, 11, 12, 13. Конструкції клапанів виконані так, щоб вони відкривалися при певному заданому тиску газів 5. Можуть бути використані і електроклапани, відкриття/закриття яких керується блоком керування 15. Кожен з генераторних блоків складається з гарячого газового теплообмінника 7 з ребрами 9, причому він виконаний таким чином, що коефіцієнт теплообміну між вихлопним газом 5 та гарячим газовим теплообмінником 7 уздовж напряму руху газу змінний і зростає вздовж шляху переміщення газу до вихідного колектора 14. Генераторний блок містить також термоелектричні модулі 8 розташовані між гарячим газовим 7 і холодним рідинним 6 теплообмінниками і з'єднані між собою в електричне коло за допомогою електричних з'єднувальних провідників 19 (для ясності і спрощення розуміння - на Фіг. вказані провідники не відображені). Всі холодні рідинні теплообмінники включені в рідинне коло з входом 17 і виходом 18. ТЕГ працює наступному чином. Під час роботи ДВЗ, при помірній витраті газу, у відповідності до першої третини Нового європейського циклу руху [3] транспортного засобу клапан 10 відкритий, інші клапани - закриті. Теплова енергія газу витрачається тільки на розігрівання генераторного блоку 1. Його потужність вибирається такою, щоб повністю витратити енергію газу. Температури вихлопного газу, для бензинових двигунів зазвичай 500-700 °С, для дизельних 450550 °С. По мірі просування газу уздовж генератора 5 94143 його температура змінюється. Змінним по величині теплообміном уздовж напряму руху газу досягається на модулях однакова температура біля 250350 °С. Коли температура вихідного газу, рівна близько половині температури вхідного газу досягається максимальний ККД. Для цього гарячий газовий теплообмінник 7, виконаний таким чином, що коефіцієнт теплообміну між ним і вихлопним газом 5 зростає здовж потоку газу. Цього можна досягти зміною площі поверхні гарячого газового теплообмінника 7, що контактує з газом 5. При збільшенні витрати газу, на наступній третині Нового європейського циклу руху транспортного засобу відкривається клапан 11 і в роботу включається генераторний блок 2, його потужність вибирається такою, щоб повністю використовувати додаткову до генераторного блоку 1 теплову енергію. На завершальній частині Нового європейського циклу руху транспортного засобу відкривається клапан 12 в роботу включається генераторний блок 3. У екстремальних режимах роботи при великих витратах вихлопного газу клапаном 13 вмикається байпас 4 яким стравлюється надмірна кількість газу. Термоелектричні модулі 8 електричними з'єднувальними провідниками 19 включені в послідов Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 но-паралельне електричне коло з електричними ланками послідовно з'єднаних та паралельно з'єднаних термоелектричних модулів 8. При цьому ланки модулів розташовані уздовж руху газу включаються послідовно для досягнення необхідної напруги, а ланки модулів сполучені паралельно для забезпечення електричної потужності. Частинним випадком послідовнопаралельного кола є послідовне коло підвищеної напруги, яке має лише одну паралельну ланку. Для підтвердження працездатності описаної конструкції і режимів роботи був виготовлений генератор, що містить три генераторні блоки, кожен потужністю 150 Вт. У кожному такому генераторі використано 16 модулів Алтек 1061 потужністю по 10 Вт. Результати випробувань на бензиновому двигуні об'ємом 1,6 л підтвердили працездатність генератора і можливість заміни ним динамо-машини. Джерела інформації: 1. JP11122960 (A). Amada Katsumi. Exhaust heat generating device. 1999-04-30. 2. JP2005117755 (A). Sasaki Toshitake. Generator. 2005-04-28. 3. http://en.wikipedia.org/wiki/New_European_ Engine_Cycle Підписне Тираж 23 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