Термоелектричний генератор для автомобіля

1. Термоелектричний генератор для перетворення теплової енергії вихлопних газів автомобіля в електричну на основі термоелектричних модулів, систем підведення та відведення тепла від термоелектричної батареї, клапана для регулювання швидкості потоку вихлопних газів, який відрізняється тим, що він містить дві окремі секції, одна з яких на початку вихлопної труби має рідинне охолодження, друга - яка розташована послідовно з першою - має повітряне охолодження. 2. Термоелектричний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що вихлопна труба має розгалуження перед входом в першу секцію, яке знову з'єднується з нею після першої секції. 3. Термоелектричний генератор за пп. 1 та 2, який відрізняється тим, що клапан для регулювання швидкості потоку вихлопних газів розташований перед першою секцією у ланцюзі розгалуження вихлопної труби, з'єднаний з електронним блоком, який визначає рівень відкриття клапана для надходження вихлопних газів в кожну трубу розгалуження. 4. Термоелектричний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що перша секція складається з радіатора для відбору тепла від гарячих вихлоп U 2 (19) 1 3 19090 4 Відомий також термоелектричний генератор них газів автомобіля в електричну на основі тер[2], який складається з ряду термоелементів, розмоелектричних модулів, систем підведення та відташованих послідовно на поверхні вихлопної труведення тепла від термоелектричної батареї, клаби. Висота термоелементів, що розташовані пана для регулювання швидкості потоку вихлопних вздовж руху гарячих газів, зменшується. Цим догазів, яке полягає в тому, що термогенератор міссягається стабільність теплового потоку, що протить дві окремі секції, одна з яких на початку виходить через ці термоелементи. Величина генерохлопної труби має рідинне охолодження, друга ваної потужності такого генератора також суттєво яка розташована послідовно до першої - має повізалежить від режиму руху автомобіля та величини тряне охолодження. його навантаження. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному Відомий пристрій для повторного використанз аналогів - містить дві окремі секції, одна з яких ня енергії вихлопного газу двигуна, який містить на початку вихлопної труби має рідинне охолотермоелектричний генератор, утилізатор теплової дження, друга - яка розташована послідовно до енергії та клапан [3]. При малих навантаженнях першої - має повітряне охолодження - забезпечує двигуна більша частина вихлопних газів направзаявленому пристрою необхідний „винахідницький ляється за допомогою клапана на утилізатор тепрівень”. ла, а при зростанні навантаження вихлопні гази Промислове використання запропонованої конаправляються на термоелектричний генератор. рисної моделі не вимагає спеціальних технологій і Внаслідок різниці температур між гарячим спаєм, матеріалів, його реалізація можлива на існуючих який нагрівається вихлопними газами та холодним підприємствах приладобудівного напрямку. спаєм, що охолоджується повітряним радіатором, Суть корисної моделі представлена на настутермоелектричний генератор генерує електричний пних рисунках. На Фіг.1 наведена схему запропострум. В такому пристрої частина теплової енергії нованого термогенератора; на Фіг.2 наведена вихлопних газів не перетворюється в електричну конструкція першої секції термогенератора; на енергію, а надходить до утилізатора. Утилізоване Фіг.3 - поперечний переріз першої секції термогетепло повертається в систему охолодження двинератора; на Фіг.4 - конструкція другої секції тергуна, чим збільшує витрати електричної енергії могенератор; на Фіг.5 - поперечний переріз другої для живлення вентилятора охолодження. Величисекції термогенератора. на генерованої електричної енергії також залежить Термогенератор, наведений на Фіг.1, містить від режиму роботи двигуна. секцію 1, яка має водяне охолодження, послідовно Найбільш близьким до запропонованої корисдо неї розташована секція 2 з повітряним охолоної моделі є термоелектричний генератор, який дженням. Вихлопна труба, на якій розташовані нагрівається гарячими газами, а охолоджується секції, має розгалуження перед першою секцією, в теплоносієм, що циркулює в системі охолодження якому розташований клапан 3, який з'єднаний з двигуна [4]. Цей пристрій розташований на розгаелектронним блоком 4. Електронний блок 4 керує луженні від вихлопної труби. Надходження гарячих роботою клапана 3 в залежності від режиму робогазів до термогенератора регулюється клапаном в ти двигуна 5 та датчика температури 6. Перша та залежності від режиму роботи двигуна. В будьдруга секції термогенератора з'єднані зі споживаякому режимі роботи через термогенератор прочем електричної енергії 7. ходить тільки частина вихлопних газів автомобіля, Перша секція термогенератора (Фіг.2) містить тобто теплова енергія газів використовується не радіатор 8, що являє собою прямокутну трубу, повністю, а величина електричної потужності, як і внутрішня поверхня труби має ребра 9, які утвов попередніх випадках, також залежить від наванрюють поздовжні канали для проходження гарячих таження двигуна. газів. На зовнішній поверхні труби 8 розташовані Тому актуальним є завдання створення ефектермоелектричні модулі 10. Холодна сторона кожтивного термогенератора, в якому максимально ного модуля має тепловий контакт з індивідуальвикористовується енергія вихлопних газів при різним рідинним теплообмінником 11, який має виних режимах роботи двигуна автомобіля. гляд пластини, в тілі якої зроблені канали для Вказане завдання розв'язується тим, що терпроходження рідини. Теплообмінники мають вхідні моелектричний генератор для перетворення тепта вихідні патрубки і з'єднані в один рідинний конлової енергії вихлопних газів автомобіля в електтур, який під'єднаний до загальної рідинної систеричну на основі термоелектричних модулів, ми охолодження двигуна. систем підведення та відведення тепла від термоТепловий контакт між теплообмінними поверелектричної батареї, клапана для регулювання хнями гарячого радіатора, термоелектричних мошвидкості потоку вихлопних газів містить дві окредулів і рідинних теплообмінників створюється за мі секції, одна з яких на початку вихлопної труби допомогою пружної пластини 12 та притискної має рідинне охолодження, друга - яка розташовапластини 13. на послідовно до першої - має повітряне охолоДруга секція термогенератора містить гарячий дження. радіатор 8, який має ребра 9 для відбору тепла від Відповідність критерію „новизна” запропоновагарячих газів. На зовнішній поверхні радіатора 8 ному пристрою забезпечує та обставина, що заявдругої секції розташовані термоелектричні модулі лена сукупність ознак не міститься ні в одному з 10, кожна пара яких має тепловий контакт з повітоб'єктів існуючого рівня техніки. ряним радіатором 4 для відведення тепла від терУ корисній моделі запропоновано нове рішенмоелектричних модулів. Ребра 15 радіатора для ня для автомобільних термоелектричних генеравідведення тепла орієнтовані паралельно поздовторів для перетворення теплової енергії вихлопжньої осі автомобіля. 5 19090 6 В каналах радіатора 8 другої секції, перпендиТаким чином, запропонована двохсекційна кулярно до напрямку руху гарячих газів, почергово конструкція термогенератора дозволяє ефективно на верхній та нижній поверхнях встановлені перевідводити тепло від вихлопних газів автомобіля городки, які мають висоту 2/3 висоти прямокутної шляхом регулювання швидкості надходження потруби. Зовнішні поверхні гарячого радіатора, з току газів до кожної секції та перетворювати часяких може втрачатись тепло, закриті теплоізоляцітину цього тепла в електричну енергію. При малих єю 17. оборотах двигуна та на холостому ходу основна Працює термогенератор наступним чином. Гачастина вихлопних газів надходить до першої секрячі вихлопні гази, які виходять з випускного колеції, після виходу з першої секції теплова енергія ктора двигуна 5, надходять до газорозподільного вихлопних газів додатково відводиться у другій клапана 3, через який частина газів надходить до секції. При збільшенні обертів двигуна і (або) підсекції 1 генератора, а інша - у розгалуження від вищенні температури на вході першої секції часвихлопної труби (величини потоків регулюються в тина вихлопних газів через трубу розгалуження залежності від режиму роботи двигуна та темперанадходить безпосередньо до другої секції, що дотури газів на вході в першу секцію). Теплова енерзволяє підтримувати температуру гарячого радіагія від гарячих газів, що надійшли у секцію 1, відтора обох секцій, а, відповідно, і електричну потуводиться радіатором 8 і надходить до жність ТЕГ, яка генерується, на заданому рівні. термоелектричних модулів 10 першої секції. ЧасЗастосування запропонованого термоелектритина тепла, що проходить через модулі, перетвочного генератора дозволяє отримувати електричрюється в електричну енергію, а інша відводиться ну потужність біля 120-150Вт, яка співрозмірна з теплообмінниками 11, в яких циркулює рідкий теппотужністю стандартних автомобільних генератолоносій з системи охолодження двигуна автоморів. При цьому надійність запропонованого термобіля. генератора суттєво перевищує надійність традиВнаслідок різниці температур між гарячою та ційних автомобільних генераторів. холодною сторонами модулів 10 термобатарея Література генерує електричний струм, який направляється 1. Пат. JP 7012009. МКИ F02G5/02; F01N5/02; до споживача 7 (Фіг.1). H01L35/22; H01L35/28; H02N11/00. Thermoelectric Гарячі гази, які віддали частину теплової енерgenerator for vehicle / Terada Sadahiro (JP). гії у першій секції, надходять по вихлопній трубі до Опубл.17.01.1995. другої секції, де частина їх теплової енергії знову 2. Пат. JP 6038560. МКИ H02N3/00. Generator перетворюється в електричну за допомогою терfor exhaust gas. / Tauchi Hitoshi (JP). моелектричних модулів другої секції. Теплова Опубл.10.02.1994. енергія, яка пройшла через модулі і не перетвори3. Пат. JP 2003314366. МКИ F02G5/04; лась в електричну енергію, відводиться від термоF01P7/16; F05G0/02. Engine exhaust gas reuse електричних модулів в оточуюче середовище за apparatus. / Takagi Masashi (JP). допомогою повітряних радіаторів 14. Швидкість Опубл.06.11.2003. вихлопних газів, які проходять через другу секцію, 4. Пат. JP 2004/0221577 Α1. МКИ F25B21/02; суттєво зменшується внаслідок зміни напрямку їх F02G1/04; F01B29/10. Thermoelectric generating руху через почергово встановлені перегородки 16, device. / Hiroo Yamaguchi Yasutoshi Yamanaka (JP) тобто секція 2 одночасно виконує функцію глушни/ - Опубл.11.11.2004. ка автомобіля. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 19090 8 Підписне Тираж 26 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