旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種回收在車輛的發(fā)動機(jī)燃燒后廢棄的廢熱并使用所收集的廢熱的廢熱回收設(shè)備，并且更具體地涉及一種能夠通過可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置半圓柱形熱交換器而同時作為旁通閥和熱交換器發(fā)揮作用的旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備，在所述半圓柱形熱交換器中以旋轉(zhuǎn)軸線為其基準(zhǔn)的一面是閉合的并且另一面在廢氣管內(nèi)開口。
【背景技術(shù)】
[0002]一般，根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)，車輛在啟動的初期階段進(jìn)行暖機(jī)(warm-up)步驟和加熱(heating)步驟，在車輛的行駛期間進(jìn)行熱電式發(fā)電步驟，并且當(dāng)車輛在傾斜道路上行駛或者以過高速度行駛時進(jìn)行旁通步驟。
[0003]車輛的廢熱回收設(shè)備是這樣一種裝置，其回收在發(fā)動機(jī)燃燒后廢棄的廢熱來使用所回收的廢熱用于發(fā)動機(jī)的暖機(jī)和變速器(transmiss1n)的暖機(jī)，或者將回收的熱能傳送到空氣調(diào)節(jié)裝置來使用所傳送的熱能對車輛的內(nèi)部加熱。
[0004]當(dāng)使用車輛的廢熱回收設(shè)備時，可以在起動的初期使用高溫廢氣來加熱冷卻劑。因此，發(fā)動機(jī)的預(yù)熱時間減少，這樣能夠提高燃料效率并減少廢氣。
[0005]在發(fā)動機(jī)暖機(jī)之前，在怠速(idling)時從車輛排出最大量的污染物，并且能夠通過使用該廢熱回收設(shè)備減少暖機(jī)時間來減少從車輛排出的污染物。
[0006]也能夠使用經(jīng)該廢熱回收設(shè)備加熱的冷卻劑迅速提高發(fā)動機(jī)冷卻劑和變速器油的溫度來減少發(fā)動機(jī)內(nèi)的摩擦和變速器內(nèi)的摩擦。此外，在冬季時間能夠迅速對車輛的內(nèi)部加熱。
[0007]如圖1A和圖1B所示，現(xiàn)有技術(shù)的車輛的廢熱回收設(shè)備具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其可以借由閥致動器(valve actuator)6旋轉(zhuǎn)的旁通閥5設(shè)置在旁通路徑4處并且包括冷卻劑路徑I和廢氣路徑2的熱交換器3附設(shè)到旁通路徑4的一側(cè)。
[0008]如圖1B所示，當(dāng)旁通路路徑4由旁通閥5關(guān)閉時，廢氣被引入到熱交換器3，并且由于在該熱交換器的廢氣路徑2中流過的高溫廢氣與在冷卻劑路徑I中流過的低溫冷卻劑之間的熱交換，工作流體的溫度增加，使得發(fā)動機(jī)和變速器被暖機(jī)。
[0009]然而，在現(xiàn)有技術(shù)的廢熱回收設(shè)備中，由于諸如熱交換器、旁通路徑、旁通閥和閥致動器的構(gòu)件的數(shù)量過多，其結(jié)構(gòu)可能很復(fù)雜，并且其制造成本和重量會過度增加。
[0010]在現(xiàn)有技術(shù)的廢熱回收設(shè)備中，當(dāng)旁通路徑打開時，也就是說，當(dāng)執(zhí)行旁通時，由于難以防止廢氣被引入到該換熱器中，冷卻劑的隔熱性能會下降。此外，當(dāng)廢氣被旁通時，如果添加單獨的閥操作連桿結(jié)構(gòu)來防止廢氣被引入到該換熱器中，組裝過程會變復(fù)雜，并且制造成本會增加。
[0011]本發(fā)明的背景部分中公開的信息僅是為了增強(qiáng)對本發(fā)明的一般背景的理解，并且不應(yīng)該被視為承認(rèn)或以任何形式暗示此信息本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的各個方面旨在提供一種旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備，其能夠通過移除旁通閥且為該熱交換器提供熱交換功能和旁通路徑打開/關(guān)閉功能來減少制造成本和重量并簡化制造過程，并且當(dāng)廢氣在無額外構(gòu)件的情況下旁通時能夠通過防止廢氣被引入到換熱器來提尚冷卻劑的隔熱性能。
[0013]在本發(fā)明的一方面中，一種旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備，其包括:廢氣管，包括:引入高溫廢氣的旁通路徑；和延伸部，其以半圓柱形狀從所述旁通路徑的一側(cè)延伸，使廢氣通過；和半圓柱形熱交換器，其可旋轉(zhuǎn)地容納在所述廢氣管內(nèi)，使從所述旁通路徑供給的高溫廢氣與通過冷卻劑入口引入的低溫冷卻劑之間進(jìn)行熱交換，其中所述熱交換器的側(cè)面包括形成為平面的直徑面和形成為曲面的弧面，所述熱交換器的直徑面以所述熱交換器的旋轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)，其一面閉合，其另一面設(shè)置有廢氣入口，廢氣通過所述廢氣入口引入而流過廢氣路徑。
[0014]所述冷卻劑入口連接到所述熱交換器的上端，以將所述冷卻劑引入到所述熱交換器內(nèi)形成的冷卻劑路徑，用于排出流過所述冷卻劑路徑的冷卻劑的冷卻劑排出口連接到所述熱交換器的下端，并且所述冷卻劑入口和所述冷卻劑排出口與所述熱交換器的旋轉(zhuǎn)軸線同軸設(shè)置。
[0015]由柔性材料制成以便調(diào)節(jié)隨同所述熱交換器的旋轉(zhuǎn)的所述冷卻劑入口和所述冷卻劑排出口的移動的軟管連接到所述冷卻劑入口和所述冷卻劑排出口的端部。
[0016]用于排出流過所述廢氣路徑的廢氣的廢氣出口形成在所述熱交換器的弧面的一偵牝并且當(dāng)所述熱交換器旋轉(zhuǎn)而容納在所述延伸部中時，所述熱交換器的弧面和所述延伸部的內(nèi)表面彼此完全接觸，由所述延伸部的內(nèi)表面關(guān)閉所述廢氣出口。
[0017]所述熱交換器配置有:通過所述冷卻劑入口引入的冷卻劑流過的多個半圓形板狀冷卻劑路徑；和廢氣流過的多個半圓形板狀廢氣路徑，所述多個半圓形板狀冷卻劑路徑和所述多個半圓形板狀廢氣路徑交替地層疊，彼此平行地相鄰。所述多個半圓形板狀冷卻劑路徑彼此流體連接。
[0018]所述熱交換器配置有:使通過所述冷卻劑入口引入的冷卻劑流過的、彼此平行地隔開的多個半圓形板狀冷卻劑路徑；和設(shè)置在彼此隔開的冷卻劑路徑之間的、廢氣流過的多個管狀廢氣路徑。所述多個半圓形板狀冷卻劑路徑彼此流體連接。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，由于包括直徑面和弧面的半圓柱形熱交換器可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在該廢氣管內(nèi)，并且該直徑面的一面以該熱交換器的旋轉(zhuǎn)軸線為其基準(zhǔn)，為閉合面，該直徑面的另一面被貫通以使得廢氣流過，因此當(dāng)熱交換器橫穿廢氣管地被設(shè)置時，該熱交換器能夠具有熱交換功能，并且當(dāng)熱交換器被容納在廢氣管的延伸部中時，通過打開旁通路徑，該熱交換器能夠具有旁通功能。
[0020]也就是說，該廢熱回收設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以通過為該熱交換器提供旁通閥功能和熱交換功能而得到簡化，使得容易制造該廢熱回收設(shè)備并且可以減少其制造成本和重量。
[0021]還能夠通過將與熱交換器的上端連接的冷卻劑入口和與熱交換器的下端連接的冷卻劑排出口設(shè)置在與熱交換器的旋轉(zhuǎn)軸線同一條線上，能夠使隨著熱交換器的旋轉(zhuǎn)而變化的區(qū)域最小化。
[0022]當(dāng)熱交換器旋轉(zhuǎn)而容納時，由于延伸部的弧面和內(nèi)表面彼此完全接觸來完全關(guān)閉廢氣出口，因此當(dāng)廢氣旁通時，能夠防止廢氣被引入到無單獨構(gòu)件或單獨連桿結(jié)構(gòu)(separate link structure)的熱交換器中。因此，能夠提高冷卻劑的隔熱性能。
[0023]本發(fā)明的方法和裝置具有其它特征和優(yōu)點，根據(jù)附圖及后面【具體實施方式】這些特征和優(yōu)點將變得明朗，或者說這些特征和優(yōu)點在附圖及后面的【具體實施方式】中進(jìn)行了更具體的描述，附圖合并與此，與【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明的特定原理。
【附圖說明】
[0024]圖1A是示出現(xiàn)有技術(shù)的廢熱回收設(shè)備的透視圖。
[0025]圖1B是示出從頂部看時的圖1A所示的廢熱回收設(shè)備的平面剖視圖。
[0026]圖2是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備的熱交換狀態(tài)的投影透視圖。
[0027]圖3是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備的旁通狀態(tài)的投影透視圖。
[0028]圖4是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備的熱交換器、冷卻劑入口和冷卻劑排出口餓透視圖。
[0029]圖5A是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備中當(dāng)廢氣出口打開時廢氣的流動的示例性剖視圖。
[0030]圖5B是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備中當(dāng)廢氣出口關(guān)閉時廢氣的流動的示例性剖視圖。
[0031]圖6是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備的熱交換器的透視圖。
[0032]圖7是示出本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備的熱交換器的透視圖。
[0033]應(yīng)理解，附圖并不一定按照比例繪制，它們只是呈現(xiàn)了示出本發(fā)明的基本原理的在某些程度上經(jīng)簡化了的各種特征的表示。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，包括，例如具體尺寸、定位、位置和形狀，將部分地由特定目的的應(yīng)用和使用環(huán)境來確定。
[0034]這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，相同的附圖標(biāo)記指代本發(fā)明的相同或等同部件。
【具體實施方式】
[0035]現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的各個實施例，這些實施例的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施例相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施例，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等同形式及其它實施方案。
[0036]本發(fā)明的各種實施例的旋轉(zhuǎn)式廢熱回收設(shè)備包括廢氣管10和半圓柱形熱交換器20，其中廢氣管10包括高溫廢氣旁通到的旁通路徑12和以半圓柱形狀從旁通路徑12的一側(cè)延伸而使廢氣通過的延伸部14，半圓柱形熱交換器20可旋轉(zhuǎn)地容納在廢氣管10內(nèi)且使在從旁通路徑12供給的高溫廢氣與通過冷卻劑入口 31引入的低溫冷卻劑之間進(jìn)行熱交換。熱交換器20的側(cè)面包括形成為平面的直徑面21和形成為曲面的弧面22，并且熱交換器20的直徑面21具有一個以熱交換器20的旋轉(zhuǎn)軸線23為其基準(zhǔn)的閉合面和設(shè)置有廢氣入口 41的另一面，廢氣被引入到廢氣入口 41中以便流過廢氣路徑40。
[0037]如圖2所示，旁通路徑12包括引入廢氣的旁通入口 11和排出廢氣的旁通出口 13，并且呈使高溫廢氣通過的管形狀。
[0038]雖然在所示的各種實施例中旁通路徑12呈圓柱形狀，但是考慮到車輛的種類、所排出的廢氣的量和車體的整個外觀，該旁通路徑可具有各種形狀，如六棱柱(hexagonalcylinder)形狀和橢圓柱形狀。
[0039]如圖3所示，當(dāng)被引入到旁通入口 11的廢氣排出到旁通出口 13而不通過要在下述的熱交換器20時，也就是說，當(dāng)廢氣被旁通時，以半圓柱形狀延伸以便容納熱交換器20的延伸部14附設(shè)到旁通路徑12的一側(cè)。
[0040]如圖2所示，半圓柱形熱交換器20被可旋轉(zhuǎn)地容納，使得在包括旁通路徑12和延伸部14的廢氣管10內(nèi)的高溫廢氣與低溫冷卻劑之間進(jìn)行熱交換。
[0041]如圖2所示，熱交換器20的側(cè)面被分成直徑面21和弧面22，其中直徑面21形成為平面且包括一個半圓的直徑部分，弧面22形成為曲面且包括該半圓的弧形部分。
[0042]如圖2所示，熱交換器20的