[实用新型]一种可用于小型有机朗肯循环余热回收系统的热-电转化装置

说明书

一种可用于小型有机朗肯循环余热回收系统的热‑电转化装置，属于余热回收领域。该装置将单气缸双向作用的自由活塞膨胀机与一台永磁式圆筒直线发电机耦合，通过输入的高温高压气体推动活塞往复运动，带动直线发电机的动子做往复切割磁感线的运动，从而将高温高压气体所携带的能量直接转化为电能输出。该装置主要应用于气动汽车发动机动力系统、车用发动机尾气余热利用系统等结构紧凑、功率密度高的场合。

技术领域

本实用新型涉及一种利用高温高压气体输出电能的装置，具体涉及小型有机朗肯循环余热回收领域，可将车用内燃机排气余热能等低品位能量转化为电能输出，有效提高能源利用率。

背景技术

随着社会的快速发展，汽车产量和保有量的迅速增长，势必造成大量的能源消耗和严峻的环保压力，车用内燃机排放的CO₂约占全球CO₂总排放量的1/4。从车用内燃机的能量平衡来看，只有30％-45％(柴油机)或20％-30％(汽油机)的燃料燃烧总热量用于动力输出，摩擦损失和机械损失大约为燃料燃烧总热量的10％，其余的能量主要通过冷却介质和排气被排放到大气当中。因此，将车用内燃机的余热能高效回收利用可以有效地提高车用内燃机总能效率、降低燃油消耗量、减少CO₂和污染物排放。

在回收内燃机排气余热方面，小型有机朗肯循环系统凭借其优越的性能而受到了广泛的关注，由于受到工质流量小的制约，将传统的容积型膨胀机应用于车用有机朗肯循环系统等小型余热回收系统中存在一定困难。因此开发设计一种适用于小型低品位热源的膨胀机显得十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出一种单气缸双作用自由活塞膨胀机耦合直线发电机的集成单元作为能量转化装置。该装置将单活塞双作用的气缸与一台永磁式圆筒直线发电机耦合，通过输入的高温高压气体推动活塞往复运动，带动直线发电机的动子做往复切割磁感线的运动，从而将高温高压气体所携带的能量转化为电能输出。该装置主要应用于气动汽车发动机动力系统、车用发动机尾气余热利用系统等结构紧凑、功率密度高的场合。

为了实现上述目标，本实用新型采用的技术方案是一种利用高温高压气体输出电能的单活塞双作用膨胀机发电装置即一种可用于小型有机朗肯循环余热回收系统的热-电转化装置。

一种可用于小型有机朗肯循环余热回收的热-电转化集成装置，其特征在于：该装置主要包括自由行程的活塞膨胀机系统、永磁式圆筒直线发电机系统、采集控制系统；

上述的自由行程的活塞膨胀机系统，包括自由活塞膨胀机(21)、磁感接近开关A(20)、磁感接近开关B(22)、第一工质质量流量计(33)、第二工质质量流量计(35)、第一三通阀(18)、第二三通阀(34)、第一电磁阀(17)、第二电磁阀(36)、第三电磁阀(37)、第四电磁阀(38)、分流器(42)、稳压阀(43)、储气罐(44)；储气罐(44)经由稳压阀(43)、分流器(42)后分为两个分支进气管路，分流器(42)分为支进气管路分别与第二电磁阀(36)、第三电磁阀(37) 连接，第二电磁阀(36)经由第一三通阀(18)、第一工质质量流量计(33)与自由活塞膨胀机(21)的气口A(11)连接，在气口A(11)与第一工质质量流量计(33)之间的管路上设有第一压力传感器(19)和第一温度传感器(32)；第三电磁阀(37)经由第二三通阀(34)、第二工质质量流量计(35)与自由活塞膨胀机(21)的气口B(3)连接，在气口B(3)与第二工质质量流量计(35) 之间的管路上设有第二压力传感器(31)和第二温度传感器(30)；同时第一三通阀(18)还与第一电磁阀(17)连接，使得气口A(11)、第一工质质量流量计(33)、第一三通阀(18)、第一电磁阀(17)构成一分支排气管路；第二三通阀(34)还与第四电磁阀(38)连接，使得气口B(3)、第二工质质量流量计(35)、第二三通阀(34)还与第四电磁阀(38)构成另一分支排气管路，上述连接为管路连接；；