CN103628959B - 用于回收排气热的排气管结构 - Google Patents

Abstract

用于回收排气热的排气管结构，其利用排放气体的热加热冷却剂，该结构包括外壳和传热管。因为将所述冷却剂的流动方向布置成与所述排放气体的流动方向相反，所以所述排气管结构能够提高热交换效率。所述冷却剂能够平滑地在外壳内部流动，这是因为当所述冷却剂流入所述外壳的下侧并流出所述外壳的上侧的同时，随着所述冷却剂被加热，其密度降低。另外，传热管的一表面与排放气体接触，另一侧可以与所述冷却剂接触，所述传热管具有在进行热交换的传热管表面上形成的褶皱部分，并由此在不增加所述外壳尺寸的情况下，能够增加热交换面积并能够更快速地加热所述冷却剂。

Description

用于回收排气热的排气管结构

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年8月22日提交的韩国专利申请第10-2012-0091909号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及用于回收排气热的排气管结构，更具体地，涉及用于回收排气热的排气管结构，该结构能够通过增加排放气体的排气热和冷的冷却剂的热之间进行热交换的面积并将冷却剂的流动方向布置成与排放气体的流动方向相反来更加快速地提高冷却剂的温度。

背景技术

为了让在冬天暴露于寒冷空气温度的车辆发动机正常操作并提高燃料的燃烧效率，在驾驶前或驾驶的初期阶段中需要预热。

排气热回收装置是一种在冬季驾驶的初期阶段中利用废排气热将冷的冷却剂快速加热的装置。研发排气热回收装置是为了通过缩短发动机的预热时间而减少发动机内部的摩擦损失以提高燃料效率。

相关技术中的排气热回收装置显示在图1中。参考图1，具有扩大的直径的桶形外壳2安装在发动机产生的排放气体流经的排气管1的预定位置处。

另外，（在发动机内和散热器内流通的）冷却剂流入和流出经过的入口和出口分别在外壳2中形成，传热板3布置在外壳2的内部以形成冷却剂流经的沟槽。另外，旁通阀4连接到位于外壳2内部的排气管以（基于电信号）打开和关闭排气管1，以及在外壳2的内部的排气管的表面中形成孔4a。因此，当旁通阀4关闭时，形成路径（如箭头所示），使得排放气体能够从外壳2的内部流入设置传热板3的空间。

因此，发动机在正常温度时，旁通阀4打开，使得大量的排放气体在不与传热板3接触的情况下（向出口）流动。另外，发动机在低温时，旁通阀4关闭，使得冷却剂在外壳2内部流通并被加热。

然而，相关技术中，因为传热板3是简单的管形，所以进行热交换的面积是有限的，并且由于排放气体的流动路径复杂而引起流动阻力。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供一种用于回收排气热的排气管结构，其具有这样的优点：在不增加外壳尺寸的情况下，通过增加进行热交换的面积及引起涡流而使排放气体更有效地流动，并通过将冷却剂的流动方向设置成与排放气体的流动方向相反，更快速地加热冷却剂。

本发明的各个方面提供一种用于回收排气热的排气管的结构，该结构用排放气体的热加热冷却剂，该结构包括：外壳和传热管，外壳连接到排气管，使得排放气体从前侧流动到后侧，该外壳包括冷却剂流入经过的第一接头和冷却剂流出经过的第二接头；多个传热管安装在所述外壳的内部，其具有不同的直径并且彼此连通，当所述第一接头和所述第二接头在外壳内部打开，从而使所述冷却剂流经的冷却剂路径形成为多个层，其中在相邻的冷却剂路径之间形成排放气体流经的排放气体路径以形成为层，第一接头设置在第二接头的后侧。第一接头形成在外壳的下端处，第二接头形成在外壳的上端处。

另外，传热管可以具有从传热管的表面突出的褶皱部分。褶皱部分可以通过连续地弯曲传热管形成，从而在传热管内圆周表面和外圆周表面上重复地形成凹部和凸部。

旁通阀可以联接在传热管中，设置在最内侧位置的传热管处，并打开和关闭设置在最内侧位置处的传热管。

在褶皱部分上形成的凹部和凸部，可以包括：第一褶皱部分和第二褶皱部分，第一褶皱部分形成以具有这样的形状：在排气管的纵向方向上的一侧偏置向前侧，另一侧偏置向排放气体的后侧；第二褶皱部分连接到第一褶皱部分并形成具有在第一褶皱部分的偏置方向相反的方向上偏置的形状，使得第一褶皱部分的形状和第二褶皱部分的形状相对于排气管的纵轴相互对称。褶皱部分可以具有人字形图案。

同时，传热管可以形成第一褶皱部分和第二褶皱部分沿着圆周重复地相互连接的形状。可以安装分别布置在内侧和外侧的两个相邻的传热管，使得设置在内侧处的传热管的第一褶皱部分面向设置在外侧处的传热管的第二褶皱部分。

因为将冷却剂的流动方向布置成与排放气体的流动方向相反，所以本发明的排气管结构能够提高热交换效率。冷却剂能够平滑地在外壳内部流动，这是因为当冷却剂流入外壳的下侧并流出外壳的上侧时，随着冷却剂被加热，其密度降低。

另外，传热管的一表面可以与排放气体接触，另一面可以与冷却剂接触，传热管具有在可以进行热交换的传热管表面上形成的褶皱部分，由此在不增加外壳尺寸的情况下，能够增加热交换面积并能够更快速地加热冷却剂。

当排放气体流动时可以产生涡流，这是因为褶皱部分包括相互对称以形成人字形图案的第一褶皱部分和第二褶皱部分，并由此防止（由于排放气体的流动阻力）对发动机输出的损害。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。

附图说明

图1是显示相关技术中用于回收排气热的排气管的简化形状的截面图。

图2是根据本发明显示的示例性的用于回收排气热的排气管的沿纵向方向切割的立体图。

图3是根据本发明显示的示例性的用于回收排气热的排气管的截面的截面图。

图4是显示相关技术中简化的传热管的截面长度和本发明的示例性的简化的传热管的截面长度的视图；其中上图是相关技术中传热管的截面长度，下图是本发明的传热管的截面长度，本发明的传热管的截面长度相对于相关技术中传热管的截面长度增加了40.1%

图5是根据本发明显示的示例性的用于回收排气热的排气管的沿纵向方向切割的立体图。

具体实施方式

现在将详细地提及本发明的各种实施方案，这些实施方案的实例示意在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

参考图2和图3，本发明的排气管（1:1a、1b）具有一种利用排放气体的热加热冷却剂的结构，该结构中安装有外壳10和多个传热管20。

外壳10是具有比排气管1更扩大直径的桶形或管形。另外，外壳10连接到排气管的预定位置，或与消声器或诸如此类整体地和/或一体地形成，使得排放气体在前后方向（纵向方向）上流动。

外壳10包括冷却剂入口的第一接头11a和冷却剂出口的第二接头11b，使得（在发动机和散热器中流通的）冷却剂流入或流出。在本发明的各种实施方案中，第一接头11a设置在第二接头11b的后侧。第一接头11a在外壳10的下端处形成，第二接头11b在外壳10的上端处形成（考虑到加热过的冷却剂的密度减小）。

另外，多个直径不同的传热管20安装在外壳10的内部，以便在冷却剂入口的第一接头11a和冷却剂出口的第二接头11b之间形成沟槽（路径），所述两接头在外壳10的内部是打开的。因此，在传热管20之间形成冷却剂流经的冷却剂路径（在外壳内部呈放射状），以形成多个不同直径的层。

例如，冷却剂路径可以在传热管20之间这样形成：传热管20的一端和另一端接合或密封（通过焊接或诸如此类）向内相邻的传热管20的端部或向外相邻的传热管20的端部以依次相互交叉，另外形成连接传热管20的路径使得冷却剂（在竖直方向）流动，如图2所示。

因此，在外壳10的内部形成冷却剂路径以形成层（沿圆周逐渐扩大）。此处，在相邻的冷却剂路径之间形成排放气体流经的排放气体路径以形成层。亦即，如图3中箭头所示，排放气体在冷却剂上方和下方流动，且冷却剂在排放气体的上方或下方流动。

同时，本发明的传热管20具有从传热管20的表面突出的褶皱部分21。如图所示，褶皱部分21由传热管20连续地弯曲形成，（以形成如图4所示的截面形状），从而在传热管20的内圆周表面和外圆周表面重复地形成凹部和凸部（例如，重复形成凹部和凸部的形状，如锯齿、正弦波等）。

另外，本发明的各种实施方案的褶皱部分21包括第一褶皱部分21a和第二褶皱部分21b（以形成人字形）。亦即，在褶皱部分21上形成的凹部和凸部包括：第一褶皱部分21a形成为具有这样的形状：排气管1在前后方向（纵向方向）上的一侧偏置向排放气体的入口1a（即，向前侧），且另一侧偏置向排放气体的出口1b（即，向后侧）；第二褶皱部分21b连接到第一褶皱部分21a并形成在第一褶皱位置21a的偏置方向相反的方向上偏置的形状，使得第一褶皱部分21a的形状和第二褶皱部分21b的形状相对于排气管1的纵轴相互对称。

如图4所示，褶皱部分21具有人字形图案，（相比相关技术中的结构）不仅能通过增加截面长度来增加热交换面积，还能通过引起流动的排放气体和冷却剂的涡流来提高流动速度。

同时，为了更有效地引起涡流，在本发明的各种实施方案中，相邻的传热管20的不同形状的部分在竖直方向上相邻的传热管20相互面对的部分处相互面对。

亦即，本发明的传热管20形成为第一褶皱部分21a和第二褶皱部分21b沿着圆周重复地相互连接的形状。此处，安装分别布置在内侧和外侧的两个相邻的传热管20，使得设置在内侧处的传热管的第一褶皱部分21a面向设置在外侧处的传热管20的第二褶皱部分21b。

同时，在本发明的各种实施方案中，另外提供有旁通阀30，使得发动机在常规温度时，排放气体可以快速流动，发动机在低温时，在排放气体和冷却剂之间进行的热交换可以更有效。

亦即，如图2和图3所示，旁通阀30安装在传热管20中设置在最内侧位置的传热管处，并构造成（基于电信号）打开和关闭设置在最内侧位置处的传热管。

另外，为了防止在外壳10中流动阻力或排放气体的流动速度突然改变，设置在最内侧位置的传热管的内圆周表面可以形成为没有褶皱部分21的光滑表面，如图5所示。

另外，通过将内表面形成如上所述的光滑表面，设置在最内侧位置的传热管用作绝热层，从而当旁通阀30打开时，冷却剂加热到预定温度而不再额外加热。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下，前或后等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (5)

1.一种用于回收排气热的排气管结构，其利用排放气体的热加热冷却剂，该结构包括：

外壳，其连接到所述排气管，使得所述排放气体从前侧流动到后侧，并包括所述冷却剂流入经过的第一接头和所述冷却剂流出经过的第二接头；以及

传热管，其安装在所述外壳的内部，当所述第一接头和所述第二接头在外壳内部打开，同时联接不同直径的多个传热管，从而使所述冷却剂流经的冷却剂路径形成为多个层；

其中在相邻的所述冷却剂路径之间形成所述排放气体流经的排放气体路径以形成为层，且所述第一接头设置在所述第二接头的后侧，所述传热管具有从所述传热管的表面突出的褶皱部分，

其中在所述褶皱部分上形成凹部和凸部，所述凹部和所述凸部包括：

第一褶皱部分，其形成为具有这样的形状：在所述排气管的纵向方向上的一侧偏置向前侧，其另一侧偏置向所述排放气体的后侧；以及

第二褶皱部分，其连接到所述第一褶皱部分并形成具有在所述第一褶皱部分的偏置方向相反的方向上偏置的形状，使得所述第一褶皱部分的形状和所述第二褶皱部分的形状相对于所述排气管的纵轴相互对称。

2.根据权利要求1所述的用于回收排气热的排气管结构，其中所述第一接头在所述外壳的下端形成，所述第二接头在所述外壳的上端形成。

3.根据权利要求1所述的用于回收排气热的排气管结构，其中所述传热管具有从所述传热管的表面突出的褶皱部分。

4.根据权利要求3所述的用于回收排气热的排气管结构，其中所述褶皱部分通过连续地弯曲传热管形成，使得在所述传热管的内圆周表面和外圆周表面上重复地形成凹部和凸部。

5.根据权利要求3所述的用于回收排气热的排气管结构，其中旁通阀连接在所述传热管中位于最内侧位置的所述传热管处，并打开和关闭设置在最内侧位置处的所述传热管。