热电发电机制造技术

一种热电发电机，其利用排气的热能来发电，所述热电发电机包括：流入部，排气从排气通路流入该流入部中；流出部，排气从该流出部流出；分支通路，该分支通路将已经从所述流入部流入的排气朝着所述流出部运送；多个热电模块，所述多个热电模块被布置在所述分支通路内部，所述多个热电模块中的每个热电模块的长度方向与所述排气通路中的排气的流动方向是相同方向，所述多个热电模块在从所述流入部朝着所述流出部的排气流动方向上按顺序排列地布置；以及至少一个壁，所述至少一个壁限定所述分支通路，并且所述至少一个壁使得排气沿着所述至少一个壁的两侧流动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热电发电机。
技术介绍
Automobiltechnische Zeitschrift (ATZ)(德国汽车技术杂志)2013 年 9 月刊第714至719页的投稿论文描述了一种热电发电机，该热电发电机通过从安装在车辆中的内燃机(下文也简称“发动机”)等排出的排气回收热能来发电。这种热电发电机包括多个热电模块，例如，盒式热电模块。例如，每个热电模块都具有圆柱形形状。每个热电模块都具有:内管，冷却剂流经该内管；输出管，内管被插入穿过该输出管；以及被布置在内管和外管之间的多个热电转换元件。同样地，外管(热接收部)被排气加热，并且内管(热消散部)被冷却剂冷却。结果，在热电转换元件的一侧(热接收部侧)和另一侧(热消散部侧)之间产生温差，并且由于塞贝克效应而在热电转换元件中发电。作为这些热电模块的一种布置，AutomobiltechnischeZeitschrift (ATZ) 2013 年9月刊第714至719页的投稿论文描述了一种结构，其中在排气通路的延伸方向上延伸的多个热电模块沿周向方向被布置在排气通路的外周侧上。已经流经排气通路的排气被分为多个流，并且每个分流的排气流都沿着对应的热电模块的外周表面单独流动。
技术实现思路
上述Automobiltechnische Zeitschrift (ATZ) 2013 年 9 月刊第 714 至 719 页的投稿论文中所述的热电发电机被构造成使得，排气被分为多个流，并且每个分流的排气流都沿着对应的热电模块的外周表面单独流动。因此，可能不是每个热电模块都能获得充足的排气流速。因此，可能不能回收充足量的废热。这是因为当排气被分流时，不是每个热电模块都能获得充足的排气质量流速(即，单位时间绕热电模块的外周流动的排气质量)。随着沿热电模块的外周流动的排气的流速增大并且排气的质量流速变大，在热电模块的外周周围的边界膜热阻减小，所以能够回收大量的废热。然而，如上所述，当排气被分为多个流，并且每个分流的排气流体都沿着对应的热电模块的外周表面单独流动时，沿着热电模块的外周流动的排气的质量流速小，所以边界膜热阻增大，结果可能不能回收充足量的废热。因而，本专利技术提供一种能够提高所回收的废热量的热电发电机。在本专利技术中，一种热电发电机包括热电模块，该热电模块在与在排气通路中的排气的流动方向相同的方向上延伸。因此，热电模块的长度尺寸能够是长的，并且已经通过排气通路流入的排气依次在多个热电模块上流过。通过这种方式，每个热电模块都能够获得充足的排气流速，所以能够回收充足量的废热。此外，排气沿着形成热电模块外壳空间(即，用于加热热电模块的排气流经的空间)的壁的两个表面流动。结果，能够降低耗散至外部空气的、流经该热电模块外壳空间的排气的热量，所以能够回收充足量的废热。本专利技术的第一方面涉及一种热电发电机，该热电发电机利用流经内燃机的排气系统的排气的热能来发电。这种热电发电机包括:流入部，排气从排气系统的排气通路流入该流入部中；流出部，排气从该流出部流出；分支通路，该分支通路将已经从流入部流入的排气朝着流出部运送；多个热电模块，该多个热电模块被布置在分支通路的内部，多个热电模块中的每个热电模块的长度方向与排气通路中的排气的流动方向是相同方向，该多个热电模块在从流入部朝着流出部的排气流动方向上按顺序排列地布置；以及至少一个壁，该至少一个壁限定分支通路，并且该至少一个壁使得排气沿着该至少一个壁的两侧流动。根据这种结构，已经从排气系统的排气通路经过流入部流入分支通路的排气从流入部通过该分支通路朝着流出部流动。热电模块在排气的流动方向上按顺序排列地布置，所以流经分支通路的几乎全部排气都绕热电模块的外周依次流过。也就是说，几乎全部排气都依次向每个热电模块施加热。因此，每个热电模块都能够获得充足的排气流速。同样地，与当排气被分流并且单独流动至每个热电模块相比，每个热电模块都能够获得充足的排气流速。结果，能够回收充足量的废热。也就是说，与AutomobiltechnischeZeitschrift (ATZ) 2013年9月刊第714至719页的投稿论文描述的技术相比，沿每个热电模块的外周流动的排气的流速增大，并且排气的质量流速更大。因此，在每个热电模块的外周周围的膜热阻更小，所以能够提高所回收的废热量。根据上述结构，热电模块被布置在分支通路中，使得热电模块的长度方向与排气通路中的排气的流动方向是相同方向。因此，热电模块的长度尺寸受限不大，所以热电模块的长度尺寸能够被设置地相对长(即，与当热电模块的长度方向被设置为与排气通路中的排气的流动方向正交的方向时相比，热电模块的长度方向能够被设置地相对长)。因而，能够提高每个热电模块回收的废热量，所以能够提高整个热电发电机回收的废热量。此外，排气沿着形成分支通路的壁中的至少一部分壁的两侧流动，所以几乎没有热从壁耗散至外部空气，从而，也降低了热耗散至外部空气导致的排气温度降低。因此，施加至热电模块的热量增大，这也使得能够增加所回收的废热量。在上述热电发电机中，在分支通路中从流入部朝着流出部的排气流动方向可为与排气通路中的排气的流动方向交叉的方向，并且被布置在分支通路中的多个热电模块可在与排气通路中的排气的流动方向交叉的方向上按顺序排列地布置。在上述热电发电机中，在分支通路中从流入部朝着流出部的排气流动方向可为与排气通路中的排气的流动方向相同的方向，并且被布置在分支通路中的多个热电模块可在与排气通路中的排气的流动方向相同的方向上按顺序排列地布置。根据这种结构，能够以适合于排气在分支通路中的流动方向的方式布置热电模块。在上述热电发电机中，每个热电模块都可以包括处于每个热电模块的外表面上的多个热接收片，并且可在分支通路中的排气的流动方向上设置该多个热接收片。根据这种结构，已经朝着热电模块流入的排气沿着热接收片流动，排气的流动方向改变不大，所以能够抑制热接收片阻碍排气的流动。因此，能够保持在热接收片之间流动的排气的高流速。结果，能够保持热电模块的外周周围的低边界膜热阻，所以能够提高所回收的废热量。在上述热电发电机中，分支通路可包括上游侧通路和下游侧通路，上游侧通路在一个方向上运送已经通过流入部从排气通路流入的排气，下游侧通路在与上游侧通路中的流动的方向相反的方向上朝着流出部运送已经流经上游侧通路的排气；并且在与在上游侧通路中的排气的流动方向以及在下游侧通路中的排气的流动方向正交的方向上，上游侧通路和下游侧通路可以在所述至少一个壁位于上游侧通路和下游侧通路之间的情况下彼此相邻。上述热电发电机也可以包括壳体，该壳体限定分支通路。该至少一个壁可以是将壳体的内部分成上游侧通路和下游侧通路的隔板，上游侧通路和下游侧通路可以通过连通路径连通，该连通路径被布置在隔板和壳体内侧表面之间，并且已经通过流入部流入上游侧通路中的排气可以通过连通路径流入下游侧通路中。上述热电发电机也可以包括壳体，该壳体限定分支通路。该至少一个壁可以是将壳体的内部分成上游侧通路和下游侧通路的隔板，上游侧通路和下游侧通路可以通过被布置在隔板中的连通孔连通，并且已经通过流入部流入上游侧通路中的排气可以通过连通孔流入下游侧通路中。根据这种结构，在与排气的流动方向正交的方向上，上游侧通路和下游侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电发电机(2)，所述热电发电机(2)利用流经内燃机的排气系统的排气的热能来发电，所述热电发电机的特征在于包括：流入部(3B)，排气从所述排气系统的排气通路(1A)流入所述流入部(3B)中；流出部(3C)，排气从所述流出部(3C)流出；分支通路(3A)，所述分支通路(3A)将已经从所述流入部流入的排气朝着所述流出部运送；多个热电模块(51、52、53、54、55、56)，所述多个热电模块(51、52、53、54、55、56)被布置在所述分支通路的内部，所述多个热电模块中的每个热电模块的长度方向与所述排气通路中的排气的流动方向是相同方向，所述多个热电模块在从所述流入部朝着所述流出部的排气流动方向上按顺序排列地布置；以及至少一个壁(3a、3b、3c、32、32A)，所述至少一个壁(3a、3b、3c、32、32A)限定所述分支通路，并且所述至少一个壁使得排气沿着所述至少一个壁的两侧流动。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：入山要次郎，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP