CN104632331B - 具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，所述废热回收装置可以包括旁通阀、热交换器、阀执行机构和连接部件，所述旁通阀可旋转地设置在高温排放气体经过的旁路路径上以打开或闭合旁路路径，所述热交换器连通地连接至旁路路径以使得在旁路路径闭合时在供应自旁路路径的高温排放气体和通过冷却剂入口引入的低温冷却剂之间进行热交换，所述阀执行机构包括通过在其中密封的蜡的膨胀或收缩而上下运动的杆，所述连接部件将杆的上下运动转化成旋转运动以使得旁通阀随着杆的移动打开或闭合旁路路径。

Description

具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月14日提交的韩国专利申请第10-2013-138024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

本发明涉及通过将阀执行机构插入废热回收装置制造的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，更具体地，涉及这样的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其包括阀执行机构和连接部件，所述阀执行机构插入热交换器从而垂直地穿透热交换器并在其中包括密封的蜡，所述连接部件连接所述阀执行机构和旁通阀的旋转轴以使得旁通阀随着所述阀执行机构的杆的上下运动打开或闭合旁路路径。

背景技术

通常，取决于运行状态，车辆在起动的早期阶段中进行预热步骤和加热步骤，在车辆的运行过程中进行热电产生步骤，当车辆运行在倾斜道路或以过快的速度运行时进行旁路步骤。

车辆的废热回收装置是这样的装置：在发动机燃烧后回收废弃的废热以将回收的废热用于发动机的预热和变速器的预热，或将回收的热能传递至空调设备以将传递的热能用于加热车辆的内部。

当使用车辆的废热回收装置时，在起动的早期阶段使用高温排放气体可以加热冷却剂。由此，发动机的预加热时间缩短，使其可以改进燃料效率并减少排放气体。

在发动机预热前在怠速时从车辆排放最大量的污染物，可能的是通过使用废热回收装置以减少预热时间来减少排放自车辆的污染物。

还可能的是通过使用废热回收装置加热的冷却剂将发动机冷却剂和变速器油的温度迅速增加来减少在发动机内的摩擦和变速器内的摩擦。另外，可能的是在冬季时迅速地加热车辆的内部。

如图1所示，根据相关技术的废热回收装置具有这样的结构，其中单独的阀执行机构4设置在由旁通阀1打开或闭合的旁路路径2和热交换器3的外部以旋转旁通阀1。

然而，在将阀执行机构设置在热交换器的外部的根据相关技术的废热回收装置中，其结构可能复杂，废热回收装置所占据的空间可能变得较大从而相对减少了其他组件设置的空间。

即使当阀执行机构插入热交换器以解决上述问题时，通过阀执行机构旋转旁通阀的结构可能复杂，制造成本和重量可能增加，制造方法可能复杂。

当阀执行机构插入热交换器时，可能通过由高温排放气体加热的热交换器而热损伤阀执行机构，使得阀执行机构的操作可靠性可能退化。

公开于该发明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

本发明的各个方面旨在提供一种具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，通过所述具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置可以通过使废热回收装置小型化来减少制造成本和重量，并可以通过包括在阀执行机构的周围的热阻结构来改进阀执行机构的操作可靠性。

根据本发明的各个方面，具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置可以包括旁通阀、热交换器、阀执行机构和连接部件，所述旁通阀可旋转地设置在高温排放气体经过的旁路路径上以打开或闭合所述旁路路径，所述热交换器连接至所述旁路路径的一侧，并连通地连接至所述旁路路径以允许在旁路路径闭合时在供应自所述旁路路径的高温排放气体和通过冷却剂入口引入的低温冷却剂之间进行热交换，所述阀执行机构插入形成为垂直地穿透通过所述热交换器的插入口中，所述阀执行机构包括随着冷却剂的温度通过在其中密封的蜡的膨胀或收缩而上下运动的杆，所述连接部件具有连接至所述阀执行机构的杆的上端部的一端部和连接至所述旁通阀的旋转轴的另一端部，所述连接部件将所述杆的上下运动转化成旋转运动以允许旁通阀随着杆的移动打开或闭合所述旁路路径。

所述连接部件可以包括狭缝、第一连杆和第二连杆，所述狭缝连接至阀执行机构的杆的上端部并形成为在车辆的前后方向上穿透，所述第一连杆具有垂直地连接固定至在旁通阀的顶部处水平设置的旋转轴的一端部，所述第二连杆具有水平连接至所述第一连杆的另一端部的一端部和可滑动地容纳在所述狭缝中的第二连杆的另一端部。

当连接至所述杆的上端部的狭缝上下移动时，第二连杆可以前后移动以旋转所述第一连杆，所述旁通阀可以被旋转以打开或闭合所述旁路路径。

当经过热交换器的冷却剂的温度比阀执行机构内的蜡的膨胀温度相对较低时，杆可以随着蜡的收缩而降低以在所述狭缝内向后移动所述第二连杆，所述第一连杆可以以顺时针方向旋转以允许旁通阀闭合旁路路径，并且排放气体的高温可以引向所述热交换器。

当经过热交换器的冷却剂的温度比阀执行机构内的蜡的膨胀温度相对较高时，杆可以随着蜡的膨胀而升高以在所述狭缝内向前移动所述第二连杆，所述第一连杆可以以逆时针方向旋转以允许旁通阀打开旁路路径，并且排放气体的高温可以绕向所述旁路路径。

可以以这样的方式设置所述热交换器，通过冷却剂入口引入的冷却剂流动通过的板状的冷却剂路径和排放气体流动通过的板状的排放路径交替地叠层以平行地相互毗邻。

所述废热回收装置可以进一步包括多个冷却剂穿透孔，所述多个冷却剂穿透孔毗邻热交换器的插入口垂直地设置，并形成为穿透通过冷却剂路径以使得冷却剂流动。可以通过流动通过冷却剂穿透孔的低温冷却剂而防止所述阀执行机构被加热的热交换器热损伤。

所述热交换器可以进一步包括多个环形空气管，所述多个环形空气管沿着插入口的外圆周表面的圆周连接，并在其中填充有空气。可以通过空气管内的空气防止阀执行机构被加热的热交换器热损伤。

所述废热回收装置可以进一步包括多个热绝缘材料，所述多个热绝缘材料连接至阀执行机构的外圆周表面，所述阀执行机构结合至所述热交换器，可以防止所述阀执行机被构由高温排放气体加热的热交换器热损伤。

根据本发明的各个实施方案，可能的是通过使废热回收装置小型化来减少制造成本和重量，并由于在废热回收装置周围的空间变大，从而有可能增加在废热回收装置周围的包装自由度。

由于连接所述阀执行机构和所述旁通阀的旋转轴的连接部件具有包括狭缝、第一连杆和第二连杆的相对简单的构造，所以可能的是简化组装工序，并且可能的是减少组装工序的数量和组装时间。

还可能的是通过包括热阻结构来防止阀执行机构被由高温排放气体加热的热交换器热损伤，所述热阻结构包括多个冷却剂穿透孔、多个空气管或所述阀执行机构周围的多个热绝缘材料。因此，可能的是改进所述阀执行机构的持久性并增加所述阀执行机构的操作可靠性。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

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为根据相关技术的阀执行机构设置在热交换器的外部的废热回收装置的局部剖切立体图。

图2为显示根据本发明的示例性的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置中旁路路径闭合状态的投影立体图。

图3为显示根据本发明的示例性的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置中旁路路径打开状态的投影立体图。

图4为根据本发明的示例性的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置中热交换器的立体图。

图5为根据本发明的示例性的废热回收装置的阀执行机构的投影立体图。

图6为显示根据本发明的示例性的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置中冷却剂穿透孔形成在热交换器中的状态的沿着图4的线A-A'的横截面图。

图7为显示根据本发明的示例性的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置中空气管连接至热交换器的状态的横截面图。

图8为显示根据本发明的示例性的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置中热绝缘材料连接至阀执行机构的状态的投影立体图。

在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。

应理解所附附图并必须按比例绘制，其示出了某种程度上经简化了的如本文中公开的本发明的的各个优选特征，包括例如具体尺寸、定向、位置、形状将部分取决于特定的目标应用和使用环境。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，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。

根据本发明的示例性实施方案的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置包括旁通阀11、热交换器20、阀执行机构30和连接部件40，所述旁通阀11可旋转地设置在高温排放气体经过的旁路路径10上以打开或闭合旁路路径10，所述热交换器20连接至旁路路径10的一侧并连通地连接至旁路路径10以允许在旁路路径10闭合时在供应自旁路路径10的高温排放气体和通过冷却剂入口26引入的低温冷却剂之间进行热交换，所述阀执行机构30插入垂直形成的插入口21以穿透通过热交换器20，所述阀执行机构30包括随着冷却剂的温度通过在其中密封的蜡32的膨胀或收缩而上下移动的杆34，所述连接部件40具有连接至阀执行机构30的杆34的上端部的一端部和连接至旁通阀的旋转轴12的另一端部，所述连接部件40将所述杆34的上下运动转化成旋转运动以允许旁通阀11随着杆34的移动打开或闭合旁路路径10。

如图2中所示，旁路路径10以高温排放气体经过进入的管道状形成。额外地，取决于各种因素，旁路路径10可以形成为任何其他形状。根据各种实施方案，引入排放气体的旁路路径的入口和排出排放气体的旁路路径的出口具有圆形横截面，入口和出口之间的横截面具有矩形柱体形状。额外地，取决于各种因素，这些形状可以变化。如图3中所示，具有倾斜角以容纳旁通阀11的突出结构形成在旁路路径10的上端部。

考虑车辆的种类、排放气体的排放量和车身的整个外观，旁路路径10可以自然地具有各种形状，例如六角柱体形状和椭圆柱体形状。

如图2和3中所示，具有与旁路路径10的横截面相同的板状的旁通阀11可旋转地设置在旁路路径10上以打开或闭合旁路路径10。

如图2和3中所示，旁通阀11围绕着在其顶部水平形成的旋转轴12顺时针方向旋转以闭合旁路路径10，或逆时针方向旋转以打开旁路路径10。

然而，旁通阀11的旋转方向可以取决于旋转轴12的位置以及旁通阀11和旋转轴12之间的布置关系而改变。当旁路路径10以与所示实施方案中的方向相反的方向连接至在下文描述的热交换器20时，旁通阀11以与上述旋转方向相反的方向旋转以打开或闭合旁路路径10。

如图2中所示，当旁路路径10闭合时，允许在供应自旁路路径10的高温排放气体和通过冷却剂入口26引入并通过冷却剂排放口27排放的低温冷却剂之间进行热交换的热交换器20附接至旁路路径10的侧面。

如图2中所示，经过热交换器20内的高温排放气体和低温冷却剂相互以相反的方向流动，在流动过程中加热的冷却剂通过冷却剂排放口27排放以预热变速器和发动机。

如图3中所示，当冷却剂通过热交换器20被充分加热时，为了防止过度的热负荷，通过将在下文描述的连接部件40旋转旁通阀11以打开旁路路径10，排放气体主要通过旁路路径10排放。

如图2中所示，具有密封的蜡(参见图5中的附图标记32)的阀执行机构30插入热交换器20的一侧以垂直地穿透热交换器20。

如图5中所示，具体地，阀执行机构30包括具有顶部开口的圆柱形外壳31、填充在外壳31内的蜡32、容纳在外壳31内以上下滑动并形成为完全密封外壳31的开口的活塞33和具有连接至活塞以随着活塞33的移动而上下移动的一个端部的杆34。

以这样的方式操作阀执行机构30：当在阀执行机构30的外壳31周围流动的冷却剂的温度高于外壳31内的蜡32的膨胀温度时，活塞33通过蜡32的膨胀而向上推动以向上移动杆34，当在壳31周围流动的冷却剂的温度低于外壳31内的蜡32的膨胀温度时，活塞33通过蜡32的收缩而向下移动以向下运动杆34。

如图2中所示，将杆34的上下运动转化成旋转运动以随着杆34的移动而旋转旁通阀11的连接部件40设置在阀执行机构30和旁通阀的旋转轴12之间。

连接部件40的示例可以包括机械元件，该机械元件使用小齿轮、齿条和将圆周运动转化成往复运动或摆动运动或者将往复运动或摆动运动转化成圆周运动的凸轮、以及通过使用多个连杆将往复运动转化成旋转运动的连杆结构。

用于连接部件40的凸轮的示例可以包括平板凸轮和球形凸轮，在所述平板凸轮中，臂的端部与具有倾斜角的圆锥的凹槽形成接触并因此旋转圆锥以使臂如在典型的凸轮中沿着凹槽上下移动，在所述球形凸轮中臂的端部与形成在球体表面中的凹槽形成接触并因此旋转球体以使臂上下移动。

凸轮可以为臂的端部随着臂的上下运动与凹槽形成接触以旋转圆锥或球体的类型。根据本发明的示例性实施方案的连接部件40可以主要使用上述类型的凸轮。

如图2中所示，根据本发明的连接部件40可以包括以前后方向形成在杆34的上端部的狭缝35、具有垂直连接以固定至在旁通阀11的顶部水平设置的旋转轴12的一端部的第一连杆41以及具有水平地连接至第一连杆41的另一端部的一端部和可滑动地容纳于狭缝35中的另一端部的第二连杆42。

亦即，旁通阀11的旋转轴12和第二连杆42设置成通过置于它们之间的第一连杆41而相互平行地偏离以分别连接至第一连杆41的相对侧，第一连杆41垂直地设置在旁通阀11的旋转轴12和第二连杆42之间以连接旁通阀11的旋转轴12和第二连杆42。

如图2所示，当经过热交换器20的冷却剂的温度比阀执行机构30内的蜡(参见图5中的附图标记32)的膨胀温度相对较低时，杆34随着蜡32的收缩而降低。在此时，第二连杆42设置在狭缝35的后部，设置成与第二连杆42垂直的第一连杆41随着第二连杆42的移动以顺时针方向旋转。连接至第一连杆41的旁路路径10也以顺时针方向随着第一连杆41的旋转而围绕旋转轴12旋转以闭合旁路路径10。

如图3中所示，当经过热交换器20的冷却剂的温度比阀执行机构30内的蜡32的膨胀温度相对较高时，杆34随着蜡32的膨胀而升高。在此时，第二连杆42设置在狭缝35的前部，设置成与第二连杆42垂直的第一连杆41随着第二连杆42的移动以逆时针方向旋转。连接至第一连杆41的旁通阀11也以逆时针方向随着第一连杆41的旋转而围绕旋转轴12旋转以打开旁路路径10。

取决于旁路阀11的旋转轴12和阀执行机构的杆34之间的布置关系，以及旁路路径10和热交换器20之间的布置关系，第二连杆42的移动方向和第一连杆41的旋转方向可以与上述移动方向和旋转方向相反。

如上所述，连接阀执行构件30和旁通阀11的旋转轴12的连接部件40具有包括狭缝35、第一连杆41和第二连杆42的相对简单的构造。因此，废热回收装置的组装工序可以简化，组装工序的数量可以减少，组装时间可以减少。

如图2和4所示，热交换器20可以为板状热交换器20，其中通过冷却剂入口26引入的冷却剂流动通过板状冷却剂路径24，板状排放气体路径22连通地连接至旁路路径10以允许引入的排放气体流动，所述板状冷却剂路径24和所述板状排放气体路径22被交替地叠层以平行地彼此毗邻。

如图2和4中所示，优选地，垂直经过冷却剂路径24和排放气体路径22的冷却剂隔板25和排放气体隔板23设置在冷却剂路径24和排放气体路径22处以使得冷却剂和排放气体在整个热交换器20中流动。

因为冷却剂路径24和排放气体路径22交替地设置以相互毗邻并形成为允许冷却剂和排放气体以相互相反的方向流动，可以最大化热交换器20的热交换性能。

如图4和6中所示，垂直穿透通过冷却剂路径24以允许冷却剂流动的多个冷却剂穿透孔28可以形成在热交换器20的插入口的周围。

在各个实施方案中，四个冷却剂穿透孔28径向地形成在插入口21的周围，并具有弧形以对应于插入口21的圆周。

如上所述，因为冷却剂穿透孔28毗邻插入口21形成，阀执行机构30不与由高温排放气体加热的热交换器20直接形成接触，使其可以防止阀执行结构30被热损伤。

如图7中所示，沿着圆周连接的多个环形空气管29可以设置在插入口21的外圆周表面，因此阀执行机构30不与经加热的热交换器20直接形成接触。

如图8中所示，多个热绝缘材料36垂直地连接至阀执行机构30的外壳31的外圆周表面，使得阀执行机构30可以防止被由高温排放气体加热的热交换器20热损伤。

如上所述，提供热阻结构，其中冷却剂穿透孔28或空气管29设置在热交换器20的插入口21的周围，或者多个热绝缘材料36连接至阀执行机构30的外壳31的外圆周表面。因此，可以防止阀执行机构30被热损伤，并可以改进阀执行机构30的操作可靠性。

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，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。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 (7)

1.一种具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，所述装置包括：

旁通阀，所述旁通阀能够旋转地设置在旁路路径上以打开或闭合所述旁路路径，其中高温排放气体根据所述旁通阀的旋转选择性地经过所述旁路路径；

热交换器，所述热交换器连接至所述旁路路径的一侧，并连通地连接至所述旁路路径以允许在所述旁路路径闭合时在供应自所述旁路路径的高温排放气体和通过冷却剂入口引入的低温冷却剂之间进行热交换；

阀执行机构，所述阀执行机构插入形成为垂直地穿透通过所述热交换器的插入口中，所述阀执行机构包括基于冷却剂的温度通过所述阀执行机构中密封的蜡的膨胀和收缩而进行上下往复运动的杆；以及连接部件，所述连接部件具有连接至所述阀执行机构的杆的上端部的一端部和连接至所述旁通阀的旋转轴的另一端部，所述连接部件将所述杆的上下运动转化成旋转运动以允许所述旁通阀随着所述杆的移动打开或闭合所述旁路路径；以及

多个环形空气管，所述多个环形空气管沿着所述插入口的外圆周表面的圆周连接并填充有空气，

其中通过所述空气管内的空气防止所述阀执行机构被加热的热交换器热损伤。

2.根据权利要求1所述的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其中所述连接部件包括：

狭缝，所述狭缝连接至所述阀执行机构的杆的上端部并形成为在车辆的前后方向上穿透；

第一连杆，所述第一连杆的一个端部垂直地连接并固定至在所述旁通阀的顶部水平设置的旋转轴；和

第二连杆，所述第二连杆的一个端部水平地连接至所述第一连杆的另一端部并且所述第二连杆的另一端部能够滑动容纳在所述狭缝中，并且

其中当连接至所述杆的上端部的狭缝上下移动时，所述第二连杆前后移动以旋转所述第一连杆，并且所述旁通阀被旋转以打开或闭合所述旁路路径。

3.根据权利要求2所述的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其中当经过所述热交换器的冷却剂的温度比所述阀执行机构内的蜡的膨胀温度相对较低时，

所述杆随着所述蜡的收缩而降低以在所述狭缝内向后移动所述第二连杆，所述第一连杆顺时针方向旋转以允许所述旁通阀闭合所述旁路路径，并且高温排放气体被引向所述热交换器。

4.根据权利要求2所述的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其中当经过所述热交换器的冷却剂的温度比所述阀执行机构内的蜡的膨胀温度相对较高时，

所述杆随着所述蜡的膨胀而升高以在所述狭缝内向前移动所述第二连杆，所述第一连杆逆时针方向旋转以允许所述旁通阀打开所述旁路路径，并且高温排放气体绕向所述旁路路径。

5.根据权利要求1所述的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其中所述热交换器以这样的方式设置：通过冷却剂入口引入的冷却剂流动通过的板状的冷却剂路径和排放气体流动通过的板状的排放气体路径交替地叠层以平行地相互毗邻。

6.根据权利要求5所述的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其进一步包括：

多个冷却剂穿透孔，所述多个冷却剂穿透孔毗邻所述热交换器的插入口垂直地设置，并形成为穿透通过所述冷却剂路径以允许冷却剂流动，

其中通过流动通过所述冷却剂穿透孔的低温冷却剂防止所述阀执行机构被加热的热交换器热损伤。

7.根据权利要求1所述的具有嵌入的阀执行机构的废热回收装置，其进一步包括：

多个热绝缘材料，所述热绝缘材料连接至所述阀执行机构的外圆周表面，所述阀执行机构接合至所述热交换器，

其中防止所述阀执行机构被由高温排放气体加热的热交换器热损伤。