本申請基于并且要求于2015年12月7日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2015-0173066號的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過引證方式將其全部公開內(nèi)容結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及用于廢熱回收的熱交換器，且更具體地，涉及具有這樣的結(jié)構(gòu)的用于廢熱回收的熱交換器，即，在該結(jié)構(gòu)中，設(shè)置在膨脹器的下游側(cè)的熱交換器與油分離結(jié)構(gòu)形成一體。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)已被廣泛地用于車輛、船舶、小型發(fā)電機(jī)等，并且已持續(xù)地進(jìn)行了對提高內(nèi)燃機(jī)效率的嘗試。在內(nèi)燃機(jī)中，通常大量熱量作為廢熱排出，并且已開發(fā)出用于通過使廢熱回收作為能量來增加內(nèi)燃機(jī)的整體效率的廢熱回收系統(tǒng)。

廢熱回收系統(tǒng)被配置為將從發(fā)動機(jī)排出的廢熱回收作為能量并將回收的能量轉(zhuǎn)換為電能或者機(jī)械能，并且在車輛的發(fā)動機(jī)、其他附件等中利用該電能或者機(jī)械能。

廢熱回收系統(tǒng)包括用于非常有效地回收發(fā)動機(jī)的廢熱的朗肯循環(huán)(Rankine cycle)。朗肯循環(huán)包括工作介質(zhì)通過其進(jìn)行循環(huán)的循環(huán)路徑，其中，朗肯循環(huán)的循環(huán)路徑包括汽鍋(蒸發(fā)器)、膨脹器、冷凝器、和泵，其中，汽鍋被配置為通過發(fā)動機(jī)的廢熱(廢氣的熱量和/或EGR氣體的熱量)加熱并蒸發(fā)工作介質(zhì)，膨脹器被配置為使從汽鍋供給的氣體工作介質(zhì)膨脹以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能，冷凝器被配置為使從膨脹器排出的工作介質(zhì)冷凝，泵被配置為使工作介質(zhì)在循環(huán)路徑上循環(huán)。

膨脹器是廢熱回收系統(tǒng)的總體性能和耐用性中的最重要的部件。膨脹器直接暴露于高溫和高壓工作介質(zhì)并且在系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，并且因此可能具有最高的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

此外，膨脹器需要供應(yīng)有潤滑油以防止旋轉(zhuǎn)部件(諸如高速旋轉(zhuǎn)支承件)磨損和損壞。然而，在該情況下，一些潤滑油在與工作介質(zhì)混合的同時(shí)可能會被引入廢熱回收系統(tǒng)的每個(gè)部件中。具體地，如果潤滑油被引入熱交換器中，諸如被引入鄰近地安裝在膨脹器的出口處的同流換熱器和冷凝器中，那么就會產(chǎn)生油膜，并且因此可能降低傳熱效率。

因此，在膨脹器的下游側(cè)安裝油分離器，以使油與從膨脹器的出口排出的工作介質(zhì)分離。

如上所述，現(xiàn)有的廢熱回收系統(tǒng)具有的問題在于，因?yàn)橛头蛛x器安裝在膨脹器的出口與熱交換器之間，工作介質(zhì)的移動路徑復(fù)雜并且因此可能降低膨脹器的效率。

此外，穿過油分離器的工作介質(zhì)的流速需要保持在大約1m/s或更小，以容易分離工作介質(zhì)內(nèi)的油。因此，為了保持工作介質(zhì)的低流速，油分離器的尺寸需要過大，并且因此油分離器可能會占據(jù)車輛內(nèi)的非常大的安裝空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

已經(jīng)作出本公開內(nèi)容，以解決在現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，同時(shí)完整地保留由現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢。

本公開內(nèi)容的一方面提供一種用于廢熱回收的熱交換器，通過使設(shè)置在膨脹器的下游側(cè)的熱交換器與油分離結(jié)構(gòu)形成一體能夠簡化工作介質(zhì)的移動路徑，因此提高膨脹器的效率。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，設(shè)置在廢熱回收系統(tǒng)中的下游側(cè)的用于廢熱回收的熱交換器包括：殼體；入口蓋，被配置為安裝在殼體的一側(cè)并且具有將工作介質(zhì)引入其中的入口孔；以及除霜器，被配置為安裝在入口蓋的內(nèi)部，以使?jié)櫥团c工作介質(zhì)分離。

入口蓋的內(nèi)部可以設(shè)置有延伸為大于入口孔的直徑的延伸空間。

除霜器可以設(shè)置在入口蓋的延伸空間內(nèi)。

除霜器可以安裝在延伸空間中具有最大截面面積的部分處。

除霜器可以由網(wǎng)墊和葉片組中的至少一個(gè)構(gòu)造。

除霜器的下部可以設(shè)置有用于收集與工作介質(zhì)分離的潤滑油的收集凹槽。

隆起部可以形成在收集凹槽的鄰近于殼體的一側(cè)處以向上突起。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實(shí)施方式，設(shè)置在廢熱回收系統(tǒng)中的膨脹器的下游側(cè)的用于廢熱回收的熱交換器包括：殼體；入口蓋，被配置為安裝在殼體的一側(cè)；除霜器，被配置為安裝在入口蓋的內(nèi)部，以使?jié)櫥团c工作介質(zhì)分離；以及排出裝置，被配置為將通過除霜器分離的潤滑油排出至外部。

排出裝置可包括收集凹槽和排出口，收集凹槽被配置為收集通過除霜器分離的潤滑油，收集凹槽通過排出口與外部連通。

排出口可以通過止回閥打開和關(guān)閉。

排出口可以具有直徑部，該直徑部具有朝向外部逐漸減小的截面面積。

附圖說明

通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明，本公開內(nèi)容的上述以及其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清晰可見。

圖1是示出了通用廢熱回收系統(tǒng)的一種構(gòu)造的示圖；

圖2是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于廢熱回收的熱交換器的立體圖；

圖3是圖2的用于廢熱回收的熱交換器的平面截面圖；

圖4是沿圖3中的線A-A截取的截面圖；

圖5是沿著圖3中的線B-B截取的截面圖；

圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于廢熱回收的熱交換器的排出口的放大圖，并且示出了排出口由止回閥(check valve)打開的狀態(tài)；并且

圖7是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于廢熱回收的熱交換器的排出口由止回閥關(guān)閉的狀態(tài)的示圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式。作為參考，在描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式而參考的附圖中示出的組件的尺寸、線的厚度等為了方便理解的目的而可能稍微放大。此外，用于描述本公開內(nèi)容的術(shù)語是考慮到本公開內(nèi)容中的功能而限定的并且因此可以根據(jù)使用者和操作者的意圖、實(shí)踐等改變。因此，應(yīng)當(dāng)基于通篇說明書的內(nèi)容來解釋術(shù)語的定義。

圖1是示出了通用廢熱回收系統(tǒng)的一種構(gòu)造的示圖。

參考圖1，廢熱回收系統(tǒng)10包括工作介質(zhì)通過其進(jìn)行循環(huán)的循環(huán)路徑11，其中，循環(huán)路徑11可包括汽鍋13、膨脹器14、冷凝器12、和循環(huán)泵16，其中，汽鍋被配置為通過來自發(fā)動機(jī)的廢熱(來自廢氣的熱量和/或來自EGR氣體的熱量)加熱并蒸發(fā)工作介質(zhì)，膨脹器被配置為使從汽鍋13供給的氣體工作介質(zhì)膨脹以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能，冷凝器被配置為使從膨脹器14排出的工作介質(zhì)冷凝，循環(huán)泵被配置為使工作介質(zhì)在循環(huán)路徑11上循環(huán)。

此外，可以在冷凝器12與循環(huán)泵16之間安裝存儲來自冷凝器12的液化的工作介質(zhì)的存儲箱15，并且可以保持存儲箱15存儲從冷凝器12供給的液化的工作介質(zhì)的狀態(tài)，使工作介質(zhì)可以更平穩(wěn)地循環(huán)。

汽鍋13可以安裝在排氣管的一側(cè)，以交換工作介質(zhì)與廢氣之間的熱量。

此外，可以在汽鍋13與膨脹器14之間安裝通過EGR氣體加熱工作介質(zhì)的過熱器17。

此外，同流換熱器(recuperator，回?zé)崞?18安裝在循環(huán)泵16的下游側(cè)并且可以被配置為交換從冷凝器12排出的工作介質(zhì)與收集至冷凝器12的工作介質(zhì)之間的熱量。接下來要被汽鍋13加熱的工作介質(zhì)可以通過同流換熱器18適當(dāng)?shù)仡A(yù)熱，并且因此可以改善汽鍋13的蒸發(fā)效率，并且可以提前冷卻接下來要收集至冷凝器12的工作介質(zhì)，并且因此可以改善冷凝器12的冷凝效率。

圖2是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于廢熱回收的熱交換器的一種形式的立體圖。根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于廢熱回收的熱交換器100是設(shè)置在膨脹器14的下游側(cè)的熱交換器，并且該熱交換器可以是同流換熱器18與冷凝器12中的至少一個(gè)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于廢熱回收的熱交換器100可包括殼體110、入口蓋120和除霜器(demister)150，其中，熱交換芯容納在殼體內(nèi)部，入口蓋設(shè)置在殼體110的一側(cè)，除霜器安裝在入口蓋120內(nèi)部。

入口蓋120可以設(shè)置有對應(yīng)于殼體110的入口的一部分。

入口蓋120可以設(shè)置有工作介質(zhì)引入其中的入口孔121并具有形成在入口蓋中的延伸空間122，其中，延伸空間122可以形成為大于入口孔121的直徑。

除霜器150設(shè)置在入口蓋120的延伸空間122內(nèi)，具體地，除霜器150可以安裝在延伸空間122中具有最大截面面積的部分處。因此，除霜器150可以設(shè)置成與殼體110的入口蓋120鄰接。

具體地，除霜器150可以安裝為整體覆蓋工作介質(zhì)引入殼體110的截面，使得工作介質(zhì)內(nèi)的潤滑油在工作介質(zhì)被引入殼體110之前可以通過除霜器150分離。

此外，除霜器150可以被配置為包括網(wǎng)墊(mesh pad)、葉片組(vane pack)等。

通過該構(gòu)造，如果從膨脹器14的出口排出的工作介質(zhì)被引入用于廢熱回收的熱交換器100的入口蓋120的入口孔121中，那么工作介質(zhì)在穿過延伸成大于入口孔121的延伸空間122的同時(shí)被分散，因此可降低工作介質(zhì)的流速。如果具有降低的流速的工作介質(zhì)穿過除霜器150，則可以在除霜器150中收集工作介質(zhì)內(nèi)的潤滑油以分離潤滑油，并且除霜器150內(nèi)收集的潤滑油可以靠重力向下流至除霜器150的下部。

除霜器150的下部可以設(shè)置有收集凹槽130，并且收集凹槽130可以形成在入口蓋120的端部的下表面處，通過除霜器150分離的潤滑油收集在收集凹槽中。

同時(shí)，向下流至除霜器150的下部的潤滑油由于工作介質(zhì)在水平方向上流動而可以傾斜地朝向殼體110向下流動，并且當(dāng)潤滑油傾斜地朝向熱交換器100向下流動時(shí)，潤滑油還可能朝向殼體110飛濺或者溢出。

為了防止?jié)櫥惋w濺、溢出等，在收集凹槽130的鄰近于殼體110的一側(cè)可以形成向上突起的隆起部135。隆起部135可以防止?jié)櫥统驓んw110飛濺或者溢出。

如在圖4中示出的，收集凹槽130可以從入口蓋120的端部的下表面長向地(lengthily)延伸，并且入口蓋120的一側(cè)可以設(shè)置有排出口140，收集凹槽130通過排出口與外部連通。具體地，排出口140可以形成在收集凹槽130的一端部以與外部連通。

如在圖6和圖7中示出的，排出口140可以被配置為通過止回閥145打開和關(guān)閉，其中，止回閥145可以必然防止?jié)櫥统蚴占疾?30回流。止回閥145可以具有閥球和使閥球偏置的彈簧。

此外，排出口140可以具有形成在其中的直徑部141，其中，直徑部141可以形成為具有朝向外部逐漸減小的截面面積。止回閥145的可操作性可以通過直徑部141得到保障。

對此進(jìn)行詳細(xì)地描述，如果收集的油量增加，如在圖6中示出的，油的壓力P1可以克服止回閥145的彈簧的彈簧力，使得止回閥145可以打開排出口140以排出潤滑油。

在如上所述排出油之后，如果油對其施加壓力P1的截面面積A1→A2逐漸減小，如在圖7中示出的，則油的壓力P2小于止回閥145的彈簧的彈簧力，使得止回閥145可以關(guān)閉排出口140，因此必然防止?jié)櫥突亓?，并防止從外部引入異物等?/p>

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，油分離結(jié)構(gòu)可以集成在設(shè)置在膨脹器的下游側(cè)的熱交換器的入口處以簡化工作介質(zhì)的移動路徑，因此提高膨脹器的效率。

此外，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，油分離結(jié)構(gòu)可以集成在熱交換器的入口處以極大簡化廢熱回收系統(tǒng)的總體布置，因此節(jié)省制造成本。

在上文中，雖已參考示例性實(shí)施方式和附圖來描述本公開內(nèi)容，但本公開內(nèi)容不限于此，在不背離在所附權(quán)利要求中要求的本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，本公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可進(jìn)行不同地修改和改變。

附圖中各元件的符號

100：熱交換器

110：殼體

120：入口蓋

121：入口孔

122：延伸空間

130：收集凹槽

140：排出口

141：直徑部

145：止回閥

150：除霧器