專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)及
其發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊。
背景技術(shù)：
隨著不可再生的石油能源價(jià)格的不斷攀升和環(huán)境污染不斷擴(kuò)大，環(huán)保和節(jié)能已成 為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主題。調(diào)查研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒所發(fā)出的能量只有部分被有效利 用，柴油機(jī)的能量利用率一般為34% 38%，汽油機(jī)的能量利用率一般為25% 28%，其 它的能量被排放到發(fā)動(dòng)機(jī)體外，僅由排出的氣體帶走的熱量就占發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料所產(chǎn)生 熱量的30% 45%，而發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻水帶走的熱量則占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料能量的15% 25%。在城市道路中，由于汽車不斷的變速及剎車，這導(dǎo)致余熱大量排放現(xiàn)象尤為明顯，能 量浪費(fèi)嚴(yán)重。 現(xiàn)有的熱電轉(zhuǎn)換器一般承受的最大溫差在200度左右，最佳溫差范圍一般為60 度至100度，如果溫差過(guò)大，會(huì)影響熱電轉(zhuǎn)換器熱電轉(zhuǎn)換效率。例如，公開(kāi)號(hào)為CN1794557A 的中國(guó)專利公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱發(fā)電方法及其發(fā)電裝置，該發(fā)明專利的發(fā)電方法 是直接利用尾氣的溫度與發(fā)電裝置周圍環(huán)境溫度之間的溫度差，使熱電轉(zhuǎn)換器完成發(fā)電功 能；發(fā)電裝置的管壁是熱電轉(zhuǎn)換器主體，熱電轉(zhuǎn)換器的高溫端直接放入排氣管內(nèi)與尾氣接 觸，低溫端與周圍環(huán)境接觸。使用該發(fā)明專利的余熱發(fā)電方法，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)熱 電轉(zhuǎn)換器提供的熱量就會(huì)過(guò)多，熱電轉(zhuǎn)換器高溫端與低溫端之間的溫差太大，超出了最佳 溫差范圍，使得熱電轉(zhuǎn)換器不能獲得最佳的熱電轉(zhuǎn)換效率。另外，現(xiàn)有的這種發(fā)電設(shè)備沒(méi)有 儲(chǔ)能裝置，不能維持發(fā)電的穩(wěn)定性。即，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或者怠速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣熱量 不足，不能滿足熱電轉(zhuǎn)換器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱氣動(dòng)發(fā)電系 統(tǒng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將一部分熱量產(chǎn)生的氣流進(jìn)行發(fā)電，將多余部分的熱量?jī)?chǔ)存起 來(lái)；在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或者怠速時(shí)，將儲(chǔ)存起來(lái)的熱量釋放出來(lái)，用來(lái)產(chǎn)生氣流進(jìn)行發(fā)電，保證 發(fā)電需要。 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用下述的技術(shù)方案 —種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊和氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，其中
所述氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)包括發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊和氣液回收裝置，發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊包括轉(zhuǎn) 子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)子殼體和氣流噴嘴，轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)有一圓柱形空腔，轉(zhuǎn)子位于空腔內(nèi)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸與 發(fā)電機(jī)相連；氣流噴嘴朝向轉(zhuǎn)子端部；在空腔下方設(shè)有與空腔相通的氣液出口，該氣液出 口與氣液回收裝置相連； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊包括氣體管道、蒸發(fā)層、冷卻層和保溫層，在氣體管道與 蒸發(fā)層之間設(shè)有儲(chǔ)能層，冷卻層位于蒸發(fā)層和保溫層之間，保溫層位于最外層；所述蒸發(fā)層上設(shè)有氣流管路與回流管路，氣流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣流噴嘴相通，回流管路與氣 動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收裝置相通。 進(jìn)一步的，所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊還可以再包括一層蒸發(fā)層，相應(yīng)的，所述發(fā)動(dòng)
機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)也可以再包括一組所述的氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，該蒸發(fā)層位于冷卻層和保溫層
之間，該蒸發(fā)層上設(shè)有氣流管路與回流管路，所述氣流管路與該第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的
氣流噴嘴相通，所述回流管路與該第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收裝置相通。 進(jìn)一步的，所述氣流噴嘴的出氣方向與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有與空腔相通
的集液槽，氣液出口通過(guò)集液槽與空腔相通。 進(jìn)一步的，在氣流管路上設(shè)有蓄能器，蓄能器通過(guò)節(jié)流閥與氣流管路相連。 進(jìn)一步的，在氣體管道的尾氣進(jìn)口端為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道的入□。 進(jìn)一步的，所述氣體管道內(nèi)設(shè)有格柵，格柵沿垂直于氣體管道中氣體流通方向分 布，用于增加氣體管道壁的吸熱面積。 進(jìn)一步的，氣流噴嘴可以至少為兩個(gè)，沿圓柱形空腔周邊順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?均勻布置。 進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能層內(nèi)壁上設(shè)有格柵。 進(jìn)一步的，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊可以至少為兩級(jí)，相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收 集模塊的冷卻層相通，每一級(jí)蒸發(fā)層的氣流管路相通。 所述氣液回收裝置包括冷凝器、收集箱、單向閥、增壓裝置，冷凝器的一端與發(fā)電
驅(qū)動(dòng)模塊的氣液出口相連，另一端與收集箱相連，收集箱出口與單向閥進(jìn)口連接；增壓裝置
一端與單向閥出口連接，另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊的回流管路相連。 進(jìn)一步的，所述增壓裝置為液壓泵或增壓缸，或液壓泵和增壓缸的組合。 本發(fā)明的目的還在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊，該發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊包括
氣體管道、冷卻層、蒸發(fā)層和保溫層，在氣體管道與蒸發(fā)層之間設(shè)有儲(chǔ)能層，冷卻層位于蒸
發(fā)層和保溫層之間，保溫層位于最外層；所述蒸發(fā)層設(shè)有發(fā)電氣流管路并通過(guò)該發(fā)電氣流
管路與外界相通。 進(jìn)一步的，在冷卻層和保溫層之間還設(shè)有一層蒸發(fā)層，該蒸發(fā)層設(shè)有發(fā)電氣流管 路并通過(guò)該發(fā)電氣流管路與外界相通。 進(jìn)一步的，在氣體管道的尾氣進(jìn)口端為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道的入 □。 進(jìn)一步的，所述氣體管道內(nèi)設(shè)有格柵，格柵沿垂直于氣體管道中氣體流通方向分
布，用于增加氣體管道壁的吸熱面積。 進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能層內(nèi)壁上設(shè)有格柵。 本發(fā)明的目的還在于提供一種發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊，該發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊包括轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、 轉(zhuǎn)子殼體和氣流噴嘴，轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)有一圓柱形空腔，轉(zhuǎn)子位于空腔內(nèi)，氣流噴嘴的出氣方向 與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有與空腔相通集液槽，集液槽的下部設(shè)有與殼體外部相通的 氣液出口。 進(jìn)一步的，氣流噴嘴可以至少為兩個(gè)，沿圓柱形空腔周邊順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较?均勻布置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)在蒸發(fā)層和氣體管道之間設(shè)置儲(chǔ)能層，可以儲(chǔ)存發(fā)動(dòng)機(jī)高 速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)多余的熱量，在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或怠速時(shí)可以釋放出儲(chǔ)存的能量，這樣可以提高能量 的利用率。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于滿負(fù)荷工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣中的熱量過(guò)多，其中一部分熱量 儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器層中，另一部分用于產(chǎn)生氣流進(jìn)行發(fā)電；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或者怠速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排 出的尾氣中的熱量不足，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器層中的熱量被釋放，用于發(fā)電。由于發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾 氣溫度過(guò)高，儲(chǔ)能器層可以作為多余熱量的緩存裝置，保證氣流流速的相對(duì)穩(wěn)定，提高能量 利用效率，起到發(fā)電緩沖作用。


下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 圖1為本發(fā)明第一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明第二種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊實(shí)施例的主視圖； 圖4為本發(fā)明一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊實(shí)施例的左視圖； 圖5為本發(fā)明一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊實(shí)施例的儲(chǔ)能層主視剖面圖； 圖6為本發(fā)明一種發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)施例的主視剖面圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖1。本發(fā)明實(shí)施例的一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊 I和氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I的蒸發(fā)層30上設(shè)有氣流管路與回流管路， 氣流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣流噴嘴114相通，回流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收 裝置相通，在氣流管路上設(shè)有蓄能器70，蓄能器70通過(guò)節(jié)流閥71與氣流管路相連。其中
所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I包括氣體管道10、蒸發(fā)層30、冷卻層40和保溫層50， 在氣體管道10與蒸發(fā)層30之間設(shè)有儲(chǔ)能層20，冷卻層40位于蒸發(fā)層30和保溫層50之 間。在氣體管道10的尾氣進(jìn)口端11為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道10的入口。
所述氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)包括發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊110和氣液回收裝置。在發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊 IIO的空腔下方設(shè)有與空腔相通的氣液出口 115，該氣液出口 115與氣液回收裝置相連。
所述氣液回收裝置包括冷凝器121、收集箱122、單向閥123、增壓裝置，冷凝器121 的一端與發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊110的氣液出口 115相連，另一端與收集箱122相連，收集箱122出 口與單向閥123進(jìn)口連接；增壓裝置一端與單向閥123出口連接，另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集 模塊I的回流管路相連。所述增壓裝置可以選液壓泵124和增壓缸125中的一種或二種的 組合。在本實(shí)施例中，增壓裝置采用液壓泵124和增壓缸125的組合，液壓泵124的進(jìn)口與 單向閥123出口連接，液壓泵124的進(jìn)口與增壓缸125的油液進(jìn)口連接，增壓缸125的油液 出口與發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I的回流管路相連，同時(shí)，增壓缸125的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收 集模塊I的氣流管路連接。 圖2所示為第二種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)余 熱收集模塊冷卻層40和保溫層50之間設(shè)有一層蒸發(fā)層31，相應(yīng)的，所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系 統(tǒng)也要再增加一組如第一種實(shí)施例所述的氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)。增加一層蒸發(fā)層及氣動(dòng)發(fā)電子 系統(tǒng)的目的是為了充分吸收尾氣中的余熱并用于發(fā)電，提高能源利用率。為便于區(qū)分，第一種實(shí)施例的氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)稱為第一組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，第二種實(shí)施例的氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng) 稱為第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)。蒸發(fā)層31上也設(shè)有氣流管路與回流管路，該氣流管路與第二 組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣流噴嘴214相通，該回流管路與第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收 裝置220相通。第一組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊110與第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的發(fā) 電驅(qū)動(dòng)模塊210通過(guò)插裝的方式連接在一起，發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊110的轉(zhuǎn)動(dòng)軸112與發(fā)電驅(qū)動(dòng) 模塊210的轉(zhuǎn)動(dòng)軸212連接在一起，共同帶動(dòng)發(fā)電機(jī)118轉(zhuǎn)動(dòng)。 本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I共四級(jí)，相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I的冷 卻層40相通，每一級(jí)蒸發(fā)層30的氣流管路相通，每一級(jí)蒸發(fā)層31的氣流管路也相通；每一 級(jí)蒸發(fā)層30的回流管路相通，每一級(jí)蒸發(fā)層31的回流管路也相通。相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱 收集模塊I可以通過(guò)焊接或者通過(guò)夾具夾持固定在一起。相鄰兩級(jí)冷卻層40的相連接端 部設(shè)有定位接頭，相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I通過(guò)定位接頭41定位。相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī) 余熱收集模塊I的氣體管道10為相通。 相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I的氣體管道10的橫截面面積從尾氣進(jìn)口端11到 尾氣出口端13依次遞減，相應(yīng)地，相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電模塊I的儲(chǔ)能層20的橫截面面 積依次遞增。這樣的設(shè)計(jì)是因?yàn)榍耙患?jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I吸收尾氣熱量后，尾氣溫度 降低導(dǎo)致體積收縮，為了保證尾氣流速的穩(wěn)定，有必要將下一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電模塊I的 氣體管道10的橫截面面積適當(dāng)減小。 參照附圖3至圖5。本發(fā)明實(shí)施例的一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I，包括氣體管道 10和冷卻層40，還包括保溫層50和至少一層蒸發(fā)層。本實(shí)施例中蒸發(fā)層為一層，即蒸發(fā)層 30，在氣體管道10與蒸發(fā)層30之間設(shè)有儲(chǔ)能層20，蒸發(fā)層30和保溫層50之間設(shè)有冷卻層 40，保溫層50位于最外層，蒸發(fā)層30通過(guò)發(fā)電氣流管路與外界相通。 為了增加氣體管道10壁的吸熱面積，可以在氣體管道10內(nèi)設(shè)置網(wǎng)格或肋板等格 柵12，格柵12沿垂直于氣體管道10中尾氣流通的方向分布，尾氣流經(jīng)氣體管道10時(shí)，格 柵12能與尾氣充分接觸，并將捕獲的熱量傳遞到與格柵12相連的氣體管道壁上。在氣體 管道10的尾氣進(jìn)口端11為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道10的入口，這樣的設(shè)計(jì)是 為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生背壓，即保證氣體管道10的有效空氣流通橫截面積大于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 口的橫截面積。 所述儲(chǔ)能層20為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為密封的空腔，空腔內(nèi)裝滿高溫高貯熱相變材 料，所謂高溫高貯熱相變材料主要為高相變潛熱的固_液相變材料，例如高溫結(jié)晶水合鹽、 A1C13、 LiN03、化202等，為增加高溫高貯熱柏變材料自身的導(dǎo)熱性，可在高溫高貯熱相變材
料中添加高導(dǎo)熱性能的金屬粉末，例如銀粉、銅粉或者鋁粉，或者添加耐熱性能較高的硅 油。進(jìn)一步的，儲(chǔ)能層20內(nèi)壁上可以設(shè)有肋板21，也可以設(shè)有網(wǎng)格等其它結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì) 是為了增加高溫高貯熱相變材料在儲(chǔ)能層20內(nèi)的受熱面積。 所述蒸發(fā)層30為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔內(nèi)裝有液體介質(zhì)。蒸發(fā)層30內(nèi)的 液體介質(zhì)可以為無(wú)機(jī)溶液，如NH4HS04溶液等，此無(wú)機(jī)溶液在高溫環(huán)境下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生大量氣體，形成高壓氣流；該液體介質(zhì)也可以為有機(jī)溶液，如五氟丙烷、三氯三氟乙烷 等，此有機(jī)溶液在高溫環(huán)境下會(huì)被氣化產(chǎn)生大量氣體，形成高壓氣流。 所述冷卻層40為冷卻水循環(huán)腔，空腔內(nèi)流通有冷卻液體介質(zhì)，通道的兩端通過(guò)管 道連接冷卻源，冷卻器40通道內(nèi)的冷卻液體介質(zhì)可以為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水。為保證冷卻水出口溫度能維持發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需溫度(約8(TC左右)，冷卻層40內(nèi)冷卻液體介質(zhì)的流動(dòng)方 向與尾氣的流動(dòng)方向相反，本實(shí)施例中，冷卻層的冷卻液體介質(zhì)進(jìn)口端41與尾氣出口端13 位于同一側(cè)，以使得冷卻層40內(nèi)冷卻液體介質(zhì)的流動(dòng)方向與尾氣的流動(dòng)方向相反。
所述保溫層50為管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)填充有保溫材料，具有保溫作用。
所述蒸發(fā)層30、冷卻層40和保溫層50為C型管狀結(jié)構(gòu)，在冷卻層40和保溫層5 的C型口處設(shè)有伸出的法蘭60，法蘭60通過(guò)螺栓61固定住。為了避免蒸發(fā)層內(nèi)的液體泄 露，蒸發(fā)層30的C型口 31與冷卻層40和保溫層50的C型口錯(cuò)開(kāi)一定角度。采用C型口 這樣的設(shè)計(jì)使得安裝更方便，便于將儲(chǔ)能層20和蒸發(fā)層30夾持住。 參照附圖6。本發(fā)明實(shí)施例的一種發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊110，包括轉(zhuǎn)子111、轉(zhuǎn)動(dòng)軸112、 轉(zhuǎn)子殼體113和氣流噴嘴114。轉(zhuǎn)子殼體113內(nèi)有一臥式圓柱形空腔，轉(zhuǎn)子111位于空腔 內(nèi)，氣流噴嘴114的出氣方向與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有與空腔相通集液槽H6，集液 槽116的下部設(shè)有與轉(zhuǎn)子殼體113外部相通的氣液出口 115。 所述氣流噴嘴114可以至少為兩個(gè)，沿圓柱形空腔周邊順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较蚓?勻布置。所述轉(zhuǎn)子lll的尖部設(shè)有滑塊117，滑塊117可以在滑槽中滑動(dòng)。所述集液槽81 為長(zhǎng)條狀槽，槽的方向可以沿轉(zhuǎn)子周向，也可以沿轉(zhuǎn)子軸線方向。 本發(fā)明實(shí)施例的工作原理是發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣從尾氣進(jìn)口端11進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)余 熱收集模塊I，流經(jīng)氣體管道IO，氣體管道10的格柵12及管道壁吸收尾氣中的熱量，并將 熱量轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)能器層20中，在高溫環(huán)境下，蒸發(fā)層30中的液體介質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣體，形成高壓 氣流從出氣口 51流出，高壓氣流流經(jīng)節(jié)流閥71、蓄能器70和發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊110。轉(zhuǎn)子111 在氣流的沖擊下帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸112轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)軸112帶動(dòng)發(fā)電機(jī)118轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。氣流沖擊轉(zhuǎn) 子111后，部分氣流冷卻為液體介質(zhì)，該液體介質(zhì)和剩余的氣流流經(jīng)集液槽116從發(fā)電驅(qū)動(dòng) 模塊110的氣液出口 115流出，之后，該液體介質(zhì)和剩余的氣流經(jīng)過(guò)冷凝器103的冷卻作用 產(chǎn)生的液體介質(zhì)一同流入收集箱122。最后，收集箱122中的液體介質(zhì)在液壓泵125和增壓 缸126的作用下從回流口52流回發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊I的蒸發(fā)層30，完成一個(gè)發(fā)電循環(huán)過(guò) 程。
權(quán)利要求
一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊和氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，其中所述氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)包括發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊和氣液回收裝置，發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊包括轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)子殼體和氣流噴嘴，轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)有一圓柱形空腔，轉(zhuǎn)子位于空腔內(nèi)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)相連；氣流噴嘴朝向轉(zhuǎn)子端部；在空腔下方設(shè)有與空腔相通的氣液出口，該氣液出口與氣液回收裝置相連；所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊包括氣體管道、蒸發(fā)層、冷卻層和保溫層，在氣體管道與蒸發(fā)層之間設(shè)有儲(chǔ)能層，冷卻層位于蒸發(fā)層和保溫層之間，保溫層位于最外層；所述蒸發(fā)層上設(shè)有氣流管路與回流管路，氣流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣流噴嘴相通，回流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收裝置相通。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包括一層蒸發(fā)層和一組 如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，該蒸發(fā)層位于冷卻層和保溫層之間，該蒸發(fā)層上設(shè) 有氣流管路與回流管路，所述氣流管路與該第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣流噴嘴相通，所述 回流管路與該第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收裝置相通。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述氣流噴嘴的出氣方向 與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有與空腔相通的集液槽，氣液出口通過(guò)集液 槽與空腔相通。
4. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述氣流噴嘴的出氣方向 與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有與空腔相通的集液槽，氣液出口通過(guò)集液槽與空腔相通。
5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在氣流管路上設(shè)有蓄能器， 蓄能器通過(guò)節(jié)流閥與氣流管路相連。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在氣體管道的尾氣進(jìn)口端 為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道的入口 。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述氣體管道內(nèi)設(shè)有格柵， 格柵沿垂直于氣體管道中氣體流通方向分布，用于增加氣體管道壁的吸熱面積。
8. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于氣流噴嘴至少為兩個(gè)，沿圓 柱形空腔周邊順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较蚓鶆虿贾谩?br> 9. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能層內(nèi)壁上設(shè)有格
10. 如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)動(dòng)機(jī) 余熱收集模塊至少為兩級(jí)，相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊的冷卻層相通，每一級(jí)蒸發(fā)層的 氣流管路相通。
11. 如權(quán)利要求10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述氣液回收裝置包括 冷凝器、收集箱、單向閥、增壓裝置，冷凝器的一端與發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊的氣液出口相連，另一端 與收集箱相連，收集箱出口與單向閥進(jìn)口連接；增壓裝置一端與單向閥出口連接，另一端與 發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊的回流管路相連。
12. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述增壓裝置為液壓泵 或增壓缸，或液壓泵和增壓缸的組合。
13. —種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊，其特征在于包括氣體管道、冷卻層、蒸發(fā)層和保溫層， 在氣體管道與蒸發(fā)層之間設(shè)有儲(chǔ)能層，冷卻層位于蒸發(fā)層和保溫層之間，保溫層位于最外層；所述蒸發(fā)層設(shè)有發(fā)電氣流管路并通過(guò)該發(fā)電氣流管路與外界相通。
14. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊，其特征在于在冷卻層和保溫層之間 還設(shè)有一層蒸發(fā)層，該蒸發(fā)層設(shè)有發(fā)電氣流管路并通過(guò)該發(fā)電氣流管路與外界相通。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊，其特征在于在氣體管道的尾氣 進(jìn)口端為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道的入口。
16. 如權(quán)利要求15所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊，其特征在于所述氣體管道內(nèi)設(shè)有格 柵，格柵沿垂直于氣體管道中氣體流通方向分布，用于增加氣體管道壁的吸熱面積。
17. 如權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊，其特征在于所述儲(chǔ)能層內(nèi)壁上設(shè)有 格柵。
18. —種發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于包括轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)子殼體和氣流噴嘴，轉(zhuǎn)子殼體 內(nèi)有一圓柱形空腔，轉(zhuǎn)子位于空腔內(nèi)，氣流噴嘴的出氣方向與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有 與空腔相通集液槽，集液槽的下部設(shè)有與殼體外部相通的氣液出口 。
19. 如權(quán)利要求18所述的發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于氣流噴嘴至少為兩個(gè)，沿圓柱形 空腔周邊順時(shí)針或者逆時(shí)針?lè)较蚓鶆虿贾谩?br> 全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的再利用技術(shù)領(lǐng)域，使用本發(fā)明可以有效回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的余熱用于發(fā)電，提高能源利用率。該發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊和氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)包括發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊和氣液回收裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊包括氣體管道、蒸發(fā)層、冷卻層和保溫層，在氣體管道與蒸發(fā)層之間設(shè)有儲(chǔ)能層，冷卻層位于蒸發(fā)層和保溫層之間，保溫層位于最外層。
文檔編號(hào)H02N11/00GK101793185SQ201010117120
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者劉宏偉, 宋瑞銀, 李偉, 林勇剛, 王賢成 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)