专利名称：温差发电模组的保护外壳和汽车尾气管温差发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温差发电模组的保护外壳和汽车尾气管温差发电装置。
背景技术：
随着我国汽车工业的发展，与日俱增车辆的节能问题也越来越受到关注。内燃机所消耗燃油中的60 %以上的能量没有得到有效利用，绝大部分以汽车尾气余热的形式排放到大气中，排放尾气的温度可达600 °C以上。使用半导体温差发电技术可有效地回收汽车进行中的尾气热量。温差发电装置具有体积小、结构紧凑、无运动部件等特点，在低品位热能利用方面具有独特的优势。把它安装在内燃机的尾气管上，能够将内燃机运行余热直接转换为电能，供汽车内电器设备使用。 与传统的车载交流发电机相比，温差发电设备产生的电力不会增加发动机的负荷，达到了节油效果。汽车尾气管通常具有非平面形状的外形轮廓，普通的平面块状形式的温差发电片(热电片)不能直接安装在现有的汽车尾气管上，需要对温差发电片或汽车尾气管作适应性处理。中国专利CN201507346U披露了一种技术方案，其利用一种独立的汽车尾气温差发电装置，使用时截断原有的汽车尾气管以接入该汽车尾气温差发电装置。该技术方案需要对尾气管进行改动，改动操作难度较大，另外，对于不同品牌汽车的不同排气结构的尾气管而言，接入的温差发电装置可能存在影响汽车尾气排放的隐患。中国专利CN200997576Y披露了一种技术方案，使用弧形热电片直接固定于尾气管外表面，避免了对汽车尾气管结构进行改动，然而对热电片的生产和低温端的散热提出了较高的要求，增加了生产和使用难度。中国专利CN201523345U和CN201277082Y分别公开了使用与尾气管外形契合的导热平台的汽车尾气管温差发电装置，避免了使用弧形热电片，减小了生产和使用难度。然而会大量增加整个装置的重量，增加发动机负荷，抵消尾气发电的节能效果，同时由于各型号汽车的尾气管外径均不相同，需要对各种型号的尾气管单独设计单独加工，不利于设计成本和制造成本的降低。另外，安装在汽车尾气管上的温差发电模组在汽车行进过程中，正常工作易受到外界的干扰，该干扰目前尚未引起人们的重视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温差发电模组的保护外壳，以在温差发电模组正常工作时免除外界的干扰。本发明还提供了一种具有该保护外壳的汽车尾气管温差发电装置。为此，本发明一方面提供了一种温差发电模组的保护外壳，包括第一半壳体和第二半壳体，可拆卸地安装在汽车尾气管上，第一半壳体和第二半壳体分别包括与汽车尾气管夹持的前锥形段、与汽车尾气管夹持的后锥形段、以及位于前锥形段和后锥形段之间的保护段，其中，所述保护段与汽车尾气管的外表面之间形成温差发电模组的容纳空间。进一步地，上述保护外壳在保护段的横截面形状呈矩形，保护外壳在前锥形段和后锥形段的横截面形状呈圆形。进一步地，上述前锥形段和保护段之间以及后锥形段和保护段之间分别设有过渡锥形段，保护外壳在过渡锥形段的横截面形状呈矩形。进一步地，上述前锥形段和后锥形段是可截断的并且在各截断处具有指示汽车尾气管外径的刻度。进一步地，上述第一半壳体和第二半壳体在接合处分别具有接合凸边，第一半壳体和第二半壳体通过螺纹紧固件连接。根据本发明的另一方面，提供了一种汽车尾气管温差发电装置，包括至少两个温差发电模组，沿汽车尾气管的圆周方向排列在汽车尾气管外周上，各温差发电模组包括 尾气管圆周方向的两侧设置的两隔热板、以及自汽车尾气管向刚性基板传热的柔性导热基座；第一连接件，沿汽车尾气管的圆周方向连接在相邻两温差发电模组的隔热板之间；卡箍机构，包括在汽车尾气管的圆周上沿相反方向分别与临近的温差发电模组的隔热板连接的第二连接件和第三连接件、以及连接第二连接件和第三连接件的旋拧螺栓；以及根据上面所描述的温差发电模组的保护外壳，其中，至少两个温差发电模组、第一连接件和卡箍机构均位于保护外壳中。进一步地，上述柔性导热基座仅包括若干导热弹性片。进一步地，上述柔性导热基座包括若干导热弹性片和设置在两隔热板的下端之间的柔性基板，其中，若干导热弹性片焊接在柔性基板和刚性基板之间。进一步地，上述第一连接件包括合页和使合页保持在闭合状态的弹性元件，第一连接件的合页分别与相邻两温差发电模组的隔热板连接。进一步地，上述沿汽车尾气管的圆周方向排列的温差发电模组的数量为三个，三个温差发电模组分别位于汽车尾气管的顶部和左右两侧。在本发明中，保护外壳固定安装在汽车尾气管上，形成密闭的保护空间，可避免飞溅的石子等异物撞击温差发电模组，也可避免雨水溅落在温差发电模组上而影响温差发电模组正常工作。除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中图I是根据本发明的汽车尾气管温差发电装置的一实施例的结构示意图；图2是图I所示的汽车尾气管温差发电装置的温差发电模组的结构示意图；图3是图2所示的温差发电模组在适应尾气管外形后的状态；图4是图3所示的汽车尾气管温差发电装置的抱箍机构的结构示意图；图5是根据本发明的汽车尾气管温差发电装置的另一实施例的结构示意图6是图I所示的汽车尾气管温差发电装置的铰链机构的结构示意图；图7是根据本发明的温差发电模组的保护外壳的结构示意图；图8是图7所示保护外壳的端面示意图；以及图9是根据本发明的保护外壳安装于汽车尾气管的结构示意图。附图标记说明I汽车尾气管 3温差发电模组31柔性基板 32导热弹性片33刚性基板 34热电片35散热基板 36隔热板37缓冲件21第二连接件22第三连接件 23、24第一连接件72旋拧螺栓 71、73螺钉5散热风扇6散热水冷器8弹性元件9保护外壳91第一半壳体 92第二半壳体91a前锥形段 91b后锥形段91c保护段91d过渡锥形段9Ie刻度93接合凸边94螺纹紧固件。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。图I至图4示出了根据本发明的汽车尾气温差发电装置的一实施例的结构。如图I至图4所示，本发明的汽车尾气管温差发电装置，包括至少两个温差发电模组3，沿汽车尾气管的圆周方向排列在汽车尾气管I外周上，各温差发电模组3包括刚性基板33、散热基板35、夹设在刚性基板33和散热基板35之间的若干热电片34、在刚性基板33的沿汽车尾气管圆周方向的两侧设置的两隔热板36、以及自汽车尾气管I向刚性基板33传热的柔性导热基座；第一连接件23、24，沿汽车尾气管的圆周方向连接在相邻两温差发电模组的隔热板36之间；以及卡箍机构，包括在汽车尾气管的圆周上沿相反方向分别与临近的温差发电模组的隔热板例如通过螺钉73连接的第二连接件21和第三连接件22、以及连接第二连接件21和第三连接件22的旋拧螺栓72。在本发明汽车尾气管温差发电装置中，两个或两个以上的具有柔性导热基座的温差发电模组沿汽车尾气管的圆周方向串联连接成一个整体，在安装时仅需要将适配卡箍机构的抱紧长度即可适应大多数类型的汽车尾气管，解决现有技术的汽车尾气管温差发电设备需要对特定规格的尾气管进行特殊设计以及产品自重过大等问题，产品轻便，且易安装、和拆卸，发电功率可自由搭配，有助于推广对汽车尾气发电装置的使用，节省能源，减少污染安装拆卸方便。在本实施例中，温差发电模组3自装接对象(即汽车尾气管I)向外依次包括柔性基板31、多个导热弹性片32、刚性基板33、温差发电片34和散热基板35，每个温差发电模组在散热基板以下的外侧包覆设有隔热板36，且隔热板36通过螺钉与刚性基板相固定。隔热板可选用如绝热陶瓷，绝热玻璃，石棉等刚性绝热材料。其底缘与装接对象接触处的外形可以选择弧面、平面等多种形式，以方便与尾气管表面接触。在本实施例中，散热基板35上设有散热风扇5，实现散热。在刚性基板33与散热基板35之间形成结构相对稳定的温差发电区域。以刚性基板33为界，其上表面部分主要负责温差发电，其下表面部分主要与该温差发电模组的安装相关。利用所设的柔性基板31和多个导热弹性片32，该温差发电模组3可以安装在任意平面或弧曲面上。在本实施例中，柔性导热基座包括若干导热弹性片32、设置在两隔热板36的下端之间的柔性基板31、连接在柔性基板31与隔热板36之间的缓冲件37，其中，若干导热弹性片焊接在柔性基板和刚性基板之间。
上述柔性基板31可为弯曲的薄铜片或其它导热材料，通过若干导热弹性片与刚性基板连接。在未安装状态时，柔性基板处于自然平面形态，如图2所示。当与装接对象(汽车尾气管I)弧形面接触后，柔性基板受力弯曲，其弯曲弧度与尾气管弧面吻合。结合导热硅脂等辅助材料，实现与汽车尾气管的紧密热接触。柔性基板弯曲后，其形变传递给其上方的多个导热弹性片，多个导热弹性片再与刚性基板连接，实现了由曲面热源到平面热源的转换。上述导热弹性片将发挥三个方面的作用1、吸收形变，实现热源面特性的转换；
2、传导热量，将柔性基板吸收的热量传递至刚性基板；3、支撑，一方面对柔性基板起挤压作用，保证柔性基板与汽车尾气管的紧密接触，另一方面挤压上方的刚性基板，使刚性基板与温差发电片紧密接触。优选地，该温差发电模组含有两个以上的温差发电片34，该温差发电片34分别与散热基板底面和刚性导热基板上表面相接，用于在两者之间所形成的剧烈温差下进行半导体温差发电。为进一步提高各温差发电片的发电效率、减少热能损耗，本实施例还在各个温差发电片之间填充有隔热材料层(两温差发电片间的空白区域，未图示)。隔热材料层石棉、绝热陶瓷或绝热棉等覆盖在刚性基板之上。隔热材料中均匀留出空隙，露出刚性基板以安装温差发电片。隔热材料中设有温差发电片的线路，且厚度略低于温差发电片厚度，以保证温差发电片与冷热两端的热接触紧密。温差发电模组热端辅助以导热膏与刚性基板接触；温差发电片冷端与散热基板紧密接触，其界面同样辅助以导热膏等导热材料。优选地，为增强热传导与温差发电片之间的效率，在该温差发电模组中对应温差发电片处的导热弹性片密度大于温差发电片隔空处的导热弹性片密度。此处，关于导热弹性片的分布结构根据应用的不同具有多种实施方式。对应装接对象为弧面的情况，温差发电装置中导热弹性片的分布密度自中央向外围渐密。对应装接对象为平面的情况，温差发电装置中导热弹性片的分布密度均匀。针对不同的应用状况，导热弹性片的分布结构具有灵活设计性。缓冲件37例如缓冲弹片分别与柔性基板的边缘和隔热板的底缘相连。根据柔性基板31的长度变化而自身拉伸或收缩，从而保持柔性导热基座31与隔热板36之间的连接关系，同时起到平衡柔性基板位置的作用。在柔性导热基座的另一实施例中，仅包括若干导热弹性片。这些弹性片直接与汽车尾气管的外周直接接触，将汽车尾气管上的热量传导至刚性基板上。当与装接对象(尾气管)弧形面接触后，若干弹性片受力弯曲，其弯曲弧度与尾气管弧面吻合。该若干弹性片还起到挤压上方的刚性基板的作用，使刚性基板与温差发电片(即热电片)紧密接触。在柔性导热基座的又一实施例中，柔性导热基座为导热硅脂衬垫。该导热硅脂垫可以为充满导热硅脂的柔性囊状物。在本实施例中，第一连接件为钢带，用于间隔有一定距离的温差发电模组的连接。图5和图6示出了根据本发明的汽车尾气管温差发电装置的另一实施例的结构。与图I所示的实施例不同之处在于，第一连接件包括合页4和使合页4保持在闭合状态的弹性元件，第一连接件的合页4分别与相邻两温差发电模组的隔热板例如通过螺钉71连接。该弹性元件8起辅助固定作用，还可用来防止温差发电组件一端翘起。在本实施例中，散热基板35上设有水冷散热器6,用于水冷散热。在图I和图5所示的实施例中，沿汽车尾气管的圆周方向排列的温差发电模组的数量为三个，三个温差发电模组分别位于汽车尾气管的顶部和左右两侧。在其他实施例中，温差发电模组的数量可以为两个或三个以上，通过卡箍固定在汽车尾气管的表面。图7至图9示出了根据本发明的温差发电模组的保护外壳的结构示意图。如图7至图9所示，温差发电模组的保护外壳9，包括第一半壳体91和第二半壳体92，可拆卸地安装在汽车尾气管I上，第一半壳体91和第二半壳体92分别包括与汽车尾气管夹持的前锥形段91a、与汽车尾气管夹持的后锥形段91b、以及位于前锥形段91a和后锥形段91b之间的保护段91c，其中，保护段91c与汽车尾气管I的外表面之间形成温差发电模组的容纳空间。
在本发明中，通过前锥形段和后锥形段夹持汽车尾气管，实现了保护外壳在汽车尾气管上的固定安装，如此，可避免飞溅的石子等异物撞击温差发电模组，也可避免雨水溅落在温差发电模组上而影响温差发电模组正常工作。优选地，上述保护外壳在保护段91c的横截面形状呈矩形，保护外壳在前锥形段91a和后锥形段91b的横截面形状呈圆形。这种外形轮廓的保护外壳允许温差发电模组在汽车尾气管的各圆周位置安装，并且外形尺寸较小。优选地，上述前锥形段91a和保护段91c之间以及后锥形段91b和保护段91c之间分别设有过渡锥形段91d，保护外壳在过渡锥形段的横截面形状呈矩形。过渡锥形段的锥度大于前锥形段(后锥形段)的锥度，有助于减小保护外壳的整体长度。优选地，上述前锥形段91a和后锥形段91b是可截断的并且在各截断处具有指示汽车尾气管外径的刻度91e。如此，同一规格的保护外壳可以适应不同外径的汽车尾气管。当保护外壳与汽车尾气管进行安装时，根据汽车尾气管的外径尺寸，从锥形段对应的刻度处截断，实现与各种不同外径尾气管的紧急安装。优选地，上述第一半壳体91和第二半壳体92在接合处分别具有接合凸边93，第一半壳体和第二半壳体通过螺纹紧固件94连接。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种温差发电模组的保护外壳，其特征在于，包括 第一半壳体和第二半壳体，可拆卸地安装在汽车尾气管上，所述第一半壳体和所述第二半壳体分别包括与汽车尾气管夹持的前锥形段、与汽车尾气管夹持的后锥形段、以及位于前锥形段和后锥形段之间的保护段，其中，所述保护段与所述汽车尾气管的外表面之间形成温差发电模组的容纳空间。
2.根据权利要求I所述的温差发电模组的保护外壳，其特征在于，所述保护外壳在所述保护段的横截面形状呈矩形，所述保护外壳在所述前锥形段和后锥形段的横截面形状呈圆形。
3.根据权利要求2所述的温差发电模组的保护外壳，其特征在于，所述前锥形段和所述保护段之间以及所述后锥形段和所述保护段之间分别设有过渡锥形段，所述保护外壳在所述过渡锥形段的横截面形状呈矩形。
4.根据权利要求2所述的温差发电模组的保护外壳，其特征在于，所述前锥形段和所述后锥形段是可截断的并且在各所述截断处具有指示汽车尾气管外径的刻度。
5.根据权利要求I所述的温差发电模组的保护外壳，其特征在于，所述第一半壳体和第二半壳体在接合处分别具有接合凸边，所述第一半壳体和第二半壳体通过螺纹紧固件连接。
6.一种汽车尾气管温差发电装置，其特征在于，包括 至少两个温差发电模组，沿所述汽车尾气管的圆周方向排列在汽车尾气管外周上，各所述温差发电模组包括刚性基板、散热基板、夹设在所述刚性基板和散热基板之间的若干热电片、在所述刚性基板的沿所述汽车尾气管圆周方向的两侧设置的两隔热板、以及自所述汽车尾气管向所述刚性基板传热的柔性导热基座； 第一连接件，沿所述汽车尾气管的圆周方向连接在相邻两温差发电模组的隔热板之间； 卡箍机构，包括在所述汽车尾气管的圆周上沿相反方向分别与临近的温差发电模组的隔热板连接的第二连接件和第三连接件、以及连接所述第二连接件和第三连接件的旋拧螺栓；以及 根据权利要求I至5中任一项所述的温差发电模组的保护外壳，其中，所述至少两个温差发电模组、第一连接件和卡箍机构均位于所述保护外壳中。
7.根据权利要求6所述的汽车尾气管温差发电装置，其特征在于，所述柔性导热基座仅包括若干导热弹性片。
8.根据权利要求6所述的汽车尾气管温差发电装置，其特征在于，所述柔性导热基座包括若干导热弹性片和设置在所述两隔热板的下端之间的柔性基板，其中，所述若干导热弹性片焊接在所述柔性基板和所述刚性基板之间。
9.根据权利要求6所述的汽车尾气管温差发电装置，其特征在于，所述第一连接件包括合页和使所述合页保持在闭合状态的弹性元件，所述第一连接件的合页分别与相邻两温差发电模组的隔热板连接。
10.根据权利要求6所述的汽车尾气管温差发电装置，其特征在于，沿所述汽车尾气管 的圆周方向排列的温差发电模组的数量为三个，三个温差发电模组分别位于所述汽车尾气管的顶部和左右两侧。
全文摘要
本发明公开了一种温差发电模组的保护外壳和汽车尾气管温差发电装置，该保护外壳包括第一半壳体和第二半壳体，可拆卸地安装在汽车尾气管上，第一半壳体和第二半壳体分别包括与汽车尾气管夹持的前锥形段、与汽车尾气管夹持的后锥形段、以及位于前锥形段和后锥形段之间的保护段，其中，保护段与汽车尾气管的外表面之间形成温差发电模组的容纳空间。在本发明中，保护外壳固定安装在汽车尾气管上，形成密闭的保护空间，可避免飞溅的石子等异物撞击温差发电模组，也可避免雨水溅落在温差发电模组上而影响温差发电模组正常工作。
文档编号F01N5/02GK102720573SQ20121022708
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者刘大为, 彭文博, 李启明, 许世森, 金安君 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司