CN106460625A - 热交换器及具有该热交换器的排气热回收装置 - Google Patents

Abstract

一种热交换器(1)包括：在壳体中并置的多个热交换区段(10)，以及液密地结合到所述壳体的密封构件(23)，所述多个热交换区段(10)支撑所述热交换区段以在彼此邻近的热交换区段之间的每个间隙中提供冷却剂通道(EP)。每个热交换区段包括：箱(11)，仅在一个表面上具有开口，所述开口的至少外侧由所述密封构件液密地密封；以及容置在所述箱中的导向构件(12)，例如散热片(13)，所述导向构件(12)设有允许仅在预定方向的排气流的多个流动通道(GP)，以及上游和下游侧的气体吸入流动通道(GI)和气体排放流动通道(GO)，其中每个箱的所述开口设置有与所述气体吸入流动通道连通的气体进口(11a)，以及与气体排放流动通道连通的气体出口(11b)。

Description

热交换器及具有该热交换器的排气热回收装置

技术领域

本发明涉及一种热交换器及具有该热交换器的排气热回收装置，尤其涉及一种适用于内燃机的热交换器及排气热回收装置。

背景技术

为了遵守改善能量效率的要求，提出了对策以回收排放到大气的气体的热(即，排气热)，并在各种工业中再使用它。特别地，在具有内燃机的汽车领域，为了改善总的热效率，用于从内燃机回收排气热的排气热回收装置被安装在排气管中，并且通过与排气热进行热交换来加热的冷却介质或冷却剂被用于加速发动机的预热，或改善加热性能。例如，专利文献1公开了这样一种排气热回收装置，“其设置有：用于与排气进行热交换的热交换器，用于排气绕过热交换器的旁路通道，以及用于打开或关闭旁路通道的阀构件，其中温度操作致动器在介质被从热交换器排出后立即与介质接触，使得当介质的温度等于或高于预定值时温度操作致动器伸长，以打开阀构件”(在专利文献1的段0008中记载)。

进一步的，关于上述排气热回收装置，专利文献1公开了这样一种结构，“进口锥体、出口锥体、旁路阀和热交换器适配到彼此中并通过焊接或类似方式气密地固定，并且旁路管和热交换器的上游端部适配到进口锥体中，而旁路管和热交换器的下游端部适配到出口锥体中”(专利文献1的段0013中记载，省略了在其中指示的附图标记)。关于热交换器，其进一步记载：“在箱中，具有平的横截面的9个热传递管不透流体地固定到隔板，它们的相反端部穿透到其中”，并且“在两个隔板之间，用于介质在其中流动的水套由箱的内表面和热传递管的外表面形成”(在段0014中记载，省略了在其中指示的附图标记)。

另外，专利文献2公开了这样一种热交换器，“用于使排气在其中流动的多个热传递管一个在另一个之上堆叠，并且热传递管容置在芯箱内，其设置有用于引入介质的进口和用于将热传递管中预热的介质排出的出口，使得介质从进口朝向出口流动，并且排气流入热传递管中，由此流经热传递管的外周缘的介质由排气的热预热。至少3个热传递管一个在另一个之上堆叠，并且，由于等于或多于3个的热传递管一个在另一个之上堆叠，在热传递管的上表面和芯箱之间形成、在彼此邻近的热传递管之间形成，以及在热传递管的下表面和芯箱之间形成的通道形成为在横截面中看出为4层或更多层，使得用于介质正传输到另一层的层之间的通道形成在热传递管的侧表面和芯箱之间”。并且，提出了关于“通过通道关闭机构关闭层之间的任何通道”这样的构造(在专利文献2的段0009中记载)。

进一步的，专利文献2公开了这样一种构造，“排气热回收装置包括：从内燃机产生的排气引入其的引入构件；通过上通道与引入构件连接的热交换器，并且热交换器的前端由气体引入构件支撑；连接到热交换器的后端的气体排放构件，通过热交换器的排气在其中流动；设置在热交换器之下的下通道，未流入上通道的排气在其中流动；在介质排放部分由致动器支撑部分支撑的热致动器，由介质温度致动；以及阀机构，其设置在致动器的前端以调整在上通道中流动的排气量”(在专利文献2的段0032中记载，省略了在其中指示的附图标记)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开No.2008-157211公报

专利文献2：日本特开No.2012-132614公报

发明内容

本发明解决的问题

关于上述专利文件中公开的热交换器，在专利文献1中使用“9个热传递管”，并且当热交换器应用到排气热回收装置时，其构造成使得“旁路管和热交换器的上游端部适配到进口锥体中，而旁路管和热交换器的下游端部适配到出口锥体中”。并且，具有“等于或多于3个热传递管”的热交换器在专利文献2中使用，并且当热交换器应用到排气热回收装置时，其构成为包括“将从内燃机产生的排气引入其的引入构件；通过上通道与引入构件连接的热交换器，并且热交换器的前端由气体引入构件支撑；连接到热交换器的后端的气体排放构件，通过热交换器的排气在其中流动”。

在上述专利文献1和2中公开的热交换器两者都在它们的相反端设置有“进口锥体”或“引入构件”以引入排气，以及“出口锥体”或“气体排放构件”以排放排气，使得它们分别由包括主体部分的三个构件构成。因此，对于热交换器，要求进一步小型化。进一步的，为了相等地引入排气到热交换器，采取了包括那些抵靠固定到其的前后构件的对策，其导致复杂的结构，如专利文献2所提出的，使得不能轻易地采取这些对策。进一步的，仅使热交换器小型化不能自动地导致排气热回收装置的小型化，并且将它们组装等等是不能轻易实现的。

关于安装在内燃机中的排气热回收装置，当在内燃机和冷却剂是冷的这样的情况下进行冷启动，需要立即使冷却剂预热，使得用于引入排气的旁路通道处的热损失降低到尽可能的低。由于上述“进口锥体”或“引入构件”的热容量大，需要减小其质量和表面。另外，当其安装在车辆中时，已经要求装置作为一个整体进一步小型化。进一步的，有鉴于热交换器与冷却剂的高效热交换，专利文献1和2中公开的热交换器和排气热回收装置不能实现对它们性能的最新要求。因此，尤其是使旁路通道占据的热质量(热容量)及空间最小化，并保持理想的热交换效率，是当务之急。

因此，根据本发明，关于用于在排气和冷却介质之间执行热交换的热交换器，目标是能够利用少量部件实现进一步小型化。

另外，本发明涉及排气热回收装置，其通过使通过内燃机的旁路通道的排气与热交换器中的冷却介质进行热交换而回收排气热，并且本发明的目标是提供小的排气热回收装置，其可通过恰当地构造包括旁路通道的热交换器来执行高效率的热回收。

解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明涉及一种用于在壳体中在排气和冷却介质之间进行热交换的热交换器，其包括：在所述壳体中并置的多个热交换区段，以及不透流体地连接到所述壳体的塞子构件，所述塞子构件支撑所述多个热交换区段以在彼此邻近的热交换区段之间的每个间隙中提供冷却剂通道；其中每个热交换区段包括：箱，仅在所述箱的表面上具有开口，所述开口的至少外侧由所述塞子构件不透流体地塞住，以及容置在所述箱中的导向构件，所述导向构件具有允许气体仅在预定方向流动的多个通道，以及在所述多个通道的上游和下游处的气体吸入通道和气体排放通道，并且其中每个区段的所述箱的所述开口设置有与所述气体吸入通道连通的气体进口，以及与气体排放通道连通的气体出口。例如，箱可形成为矩形平行六面体形状，仅其纵向表面打开。在此情况下，预定方向意味着纵向方向。

在上述热交换器中，每个热交换区段的所述导向构件可包括由波浪形状具有连续S状横截面的热交换板形成的散热片，其中所述散热片在延伸方向的侧表面关闭所述箱的在所述气体进口和所述气体出口之间的所述开口，并且其中所述散热片的相反端面分别与所述气体进口和所述气体出口连通。

进一步的，上述热交换器可进一步包括：形成在所述壳体中以与所述冷却剂通道连通的冷却剂进口和冷却剂出口；以及设置在所述冷却剂进口和所述冷却剂出口之间的导流板。所述导流板可具有梳子形形式，并且可构造使得构成所述梳子形形式的齿的一部分设置在彼此邻近的所述多个热交换区段之间的每个间隙中。进一步的，所述导流板可具有弯曲部分，构成所述梳子形形式的齿的一部分的前端弯曲，所述弯曲部分将冷却剂导向通道提供到所述每个间隙。

另外，在上述热交换器中，所述多个热交换器区段中的每个箱可在彼此邻近的箱的每个侧表面的相同位置处至少具有突出部分，并且所述突出部分可设置在所述冷却剂通道中。

进一步的，在上述热交换器中，所述塞子构件可具有彼此平行形成的多个狭缝，并且其可构造使得所述箱的所述开口分别在所述开口的外侧处适配到所述狭缝中，以支撑所述多个热交换区段。

并且，根据本发明的排气热回收装置包括：来自内燃机的排气引入到其中的主排气通道；从所述主排气通道的一部分分支以提供气体进口并且合流到所述主排气通道的另一部分中以提供气体出口的旁路通道；以及用于与通过所述旁路通道的排气进行热交换以回收排气热的热交换器，其中所述热交换器包括：在所述壳体中并置的多个热交换区段，以及不透流体地连接到所述壳体的塞子构件，所述塞子构件支撑所述多个热交换区段以在彼此邻近的热交换区段之间的每个间隙中提供冷却剂通道；每个热交换区段构成所述多个热交换区段，包括：箱，在所述箱的仅一个表面上具有开口，所述开口的至少外侧由所述塞子构件不透流体地塞住，以及容置在所述箱中的导向构件，所述导向构件具有仅允许预定方向的气流的多个通道，以及在所述多个通道的上游和下游处的气体吸入通道和气体排放通道，其中每个区段的所述箱的所述开口设置有与所述气体吸入通道连通以构成所述旁路通道的所述气体进口的气体进口，以及与气体排放通道连通以构成所述旁路通道的所述气体出口的气体出口。

在上述排气热回收装置中，每个热交换区段的所述导向构件可包括由波浪形状具有连续S状横截面的热交换板形成的散热片，并且其可构造为使得所述散热片在延伸方向的侧表面关闭所述箱的在所述气体进口和所述气体出口之间的所述开口，并且其中所述散热片的相反端面分别与所述气体进口和所述气体出口连通。

用于上述排气热回收装置的热交换器可进一步包括：形成在所述壳体中以与所述冷却剂通道连通的冷却剂进口和冷却剂出口；以及设置在所述冷却剂进口和所述冷却剂出口之间的导流板，并且其可构造使得所述导流板具有梳子形形式，并且其中构成所述梳子形形式的齿的一部分设置在彼此邻近的所述多个热交换区段之间的每个间隙中。进一步的，所述导流板可具有弯曲部分，构成所述梳子形形式的齿的一部分的前端弯曲，所述弯曲部分将冷却剂导向通道提供到所述每个间隙。

在用于上述排气热回收装置的热交换器中，所述多个热交换器区段的每个箱可在彼此邻近的箱的每个侧表面的相同位置处至少具有突出部分，并且还可以构造成使得所述突出部分设置在所述冷却剂通道中。另外，所述热交换器的所述壳体可构成放置在所述主排气通道上方的上壳体，所述开口定位在下方，并且可构造成使得下壳体连接到所述上壳体以形成围绕形状，所述主排气通道设置在所述下壳体内。

可进一步包括：打开或关闭所述主排气通道与所述旁路通道之间的连通的阀设备，所述阀设备至少设置有容置在所述下壳体中的阀构件；从所述主排气通道分支到所述旁路通道的分支段；以及从所述旁路通道通过所述阀构件合流到所述主排气通道中的合流段。

上述阀设备可包括：打开或关闭所述主排气通道的第一阀构件；打开或关闭所述旁路通道的第二阀构件；支撑所述第一阀构件和第二阀构件的单个轴构件；以及保持构件，将所述轴构件保持以围绕在所述保持构件中，所述保持构件支撑在所述下壳体的至少一个侧表面上。

进一步的，可设置所述第二阀构件以在所述合流段打开或关闭所述旁路通道，并且在所述第一阀构件打开所述主排气通道时，可设置所述第二阀构件以关闭所述旁路通道并且使所述保持构件对所述主排气通道遮蔽。

随后，可进一步包括紧固到所述上壳体和所述下壳体中的至少一个的支架，其中所述阀构件设置有驱动所述轴构件旋转的致动器，并且可构造使得所述致动器支撑在所述支架上，并且所述保持构件适配到所述支架中。

本发明的效果

由于本发明构造如上，所以可以实现以下效果。即，本发明是用于在壳体内在排气和冷却介质之间热交换的热交换器，其包括在壳体中并置的多个热交换区段，以及不透流体地连接到壳体的塞子构件，塞子构件支撑多个热交换区段以在彼此邻近的热交换区段之间的每个间隙中提供冷却剂通道，其中每个热交换区段包括：仅在箱的表面上具有开口的箱，至少开口的外侧由塞子构件不透流体地塞住；以及容置在箱中的导向构件，导向构件设置有允许仅在预定方向的气流的多个通道，以及在所述多个通道的上游和下游处的气体吸入通道和气体排放通道，并且其中每个区段的箱的开口设置有与气体吸入通道连通的气体进口，和与气体排放通道连通的气体出口，由此可实现高效热交换，且必要的空间可变得尽可能小，从而可实现进一步的小型化。

在上述的热交换器中，如果如此构造使得每个热交换区段的导向构件包括由波浪形状具有S状横截面的热交换板形成的散热片，其中散热片在延伸方向的侧表面关闭箱在气体进口和气体出口之间的开口，并且其中散热片的相反端面分别与气体进口和气体出口连通，具有恰当热交换效率的导向构件可容易地组装到每个热交换区段中。

进一步的，在上述热交换器中，如果如此构造以包括形成在壳体中的冷却剂进口和冷却剂出口以与冷却剂通道连通，以及设置在冷却剂进口和冷却剂出口之间的导流板，可高效地执行热交换，而冷却剂平顺地循环。如果导流板具有梳子形形式，且其构造使得构成梳子形形式的齿的一部分设置在彼此邻近的多个热交换区段之间的每个间隙内，冷却剂可在每个热交换区段中恰当而平顺地循环。进一步的，如果导流板具有弯曲部分，构成梳子形形式的齿的一部分的前端是弯曲的，其中弯曲部分给该每个间隙提供冷却剂导向通道，热交换可在每个热交换区段中均等地执行，以高效执行热交换。

另外，如果多个热交换区段的每个箱在彼此邻近的箱的每个侧表面的相同位置处至少具有突出部分，并且构造使得突出部分设置在冷却剂通道中，混合在冷却剂中的气泡可在相对的突出部分之间确定地分离以恰当地且平顺地循环冷却剂。进一步的，如果塞子构件具有彼此平行形成的多个狭缝，并且其构造使得箱的开口分别在开口的外侧处适配到狭缝中，以支撑多个热交换区段，每个热交换区段的箱可容易地且恰当地不透流体地塞住。

随后，在根据本发明的排气热回收装置中，由于如上构造其包括：主排气通道，来自内燃机的排气引入其中；从主排气通道的一部分分支以提供气体进口并且合流入主排气通道的另一部分以提供气体出口的旁路通道；以及用于与通过旁路通道的排气热交换以回收排气热的热交换器，以及形成在箱的每个开口中的气体进口和气体出口分别构成旁路通道的气体进口和气体出口，可以实现高效热交换，旁路通道的热容量和为此所需的空间可变得尽可能小，从而不仅热交换器而且排气热回收装置作为整体可以实现进一步小型化。

在上述排气热回收装置中，如果每个热交换区段的导向构件包括由波浪形状具有连续S状横截面的热交换板形成的散热片，并且如此构造使得散热片在延伸方向的侧表面关闭气体进口和气体出口之间的箱开口，并且其中散热片的相反端面分别与气体进口和气体出口连通，可将具有恰当热交换效率的导向构件容易地组装到每个热交换区段中。

如果用于上述排气热回收装置的热交换器具有形成在壳体中以与冷却剂通道连通的冷却剂进口和冷却剂出口，以及设置在冷却剂进口和冷却剂出口之间的导流板，并且如果如此构造使得导流板具有梳子形形式，并且构成梳子形形式的齿的一部分设置在彼此邻近的多个热交换区段之间的每个间隙中，冷却剂可恰当地且平顺地在每个热交换区段中循环，以高效实现热回收。进一步的，如果导流板具有弯曲部分，构成梳子形形式的齿的一部分的前端是弯曲的，弯曲部分给所述每个间隙提供冷却剂导向通道，热交换可在每个热交换区段中均等地执行，以高效地执行热回收。

此外，如果多个热交换区段的每个箱在彼此邻近的箱的每个侧表面的相同位置处至少具有突出部分，并且如此构造使得突出部分设置在冷却剂通道中，混合在冷却剂中的气泡可在相对的突出部分之间确定地分离以恰当地且平顺地循环冷却剂。

此外，在上述排气热回收装置中，如果热交换器的壳体构成放置在主排放通道上方而开口定位于下方的上壳体，并且如此构造使得下壳体连接到上壳体以形成围绕形状，主排气通道设置在下壳体之中，热交换器可容易地且恰当地安装在主排气通道中。

进一步的，如果包括打开或关闭主排气通道和旁路通道之间的连通的阀设备(阀设备至少设置有容置在下壳体中的阀构件)，从主排气通道分支到旁路通道的分支段，以及通过阀构件从旁路通道合流入主排气通道的合流段，可容易地且恰当地执行改变主排气通道和旁路通道之间的排气流。

另外，如果阀设备包括打开或关闭主排气通道的第一阀构件，打开或关闭旁路通道的第二阀构件，支撑第一阀构件和第二阀构件的单根轴构件，以及将轴构件保持以围绕在保持构件中的保持构件，保持构件支撑在下壳体的至少一个侧表面上，轴构件可由保持构件恰当地保护。

特别的，如果设置第二阀构件以在合流段打开或关闭旁路通道，并且设置第二阀构件以当第一阀构件打开主排气通道时，关闭旁路通道并且使保持构件对主排气通道遮蔽，可恰当地保护轴构件抵抗主排气通道中的高温排气。

并且，如果包括紧固到上壳体和下壳体中的至少一个的支架，其中阀设备设置有用于驱动轴构件旋转的致动器，并且如此构造使得致动器支撑在支架上，并且保持构件适配到支架中，轴构件可确定地旋转，致动器被恰当地保护抵抗高温构件。

附图说明

图1是根据本发明实施例的具有热交换器的排气热回收装置的侧向截面图。

图2是显示根据本发明实施例的在热交换器中的冷却剂流的部分截面图。

图3是根据本发明实施例的排气热回收装置的纵向截面图。

图4是显示根据本发明实施例的在彼此邻近的热交换区段之间的关系的放大的纵向截面图。

图5是构成用于本发明实施例中的热交换区段的部件在它们组装之前的透视图。

图6是显示用于本发明实施例中的热交换区段和导流板的组装状态的透视图。

图7是根据本发明实施例的热交换区段从壳体的开口看去的透视图。

图8是用于本发明实施例中的隔壁构件的透视图。

图9是构成用于本发明实施例中的热交换区段的箱的盖构件的纵向截面图。

图10是构成用于本发明实施例中的热交换区段的箱的部分截面前视图。

图11是显示多个热交换区段和导流板安装在塞子构件上以用于本发明实施例中的状态的平面图。

图12是显示热交换区段和导流板安装在塞子构件上以用于本发明实施例中的状态的侧视图。

图13是用于本发明实施例中的上壳体的侧视图。

图14是用于本发明实施例中的上壳体的侧向截面图。

图15是根据本发明实施例的排气热回收装置的部分截面图。

图16是根据本发明实施例的排气热回收装置的平面图。

图17是根据本发明实施例的排气热回收装置的前视图。

图18是显示根据本发明另一实施例的排气热回收装置的一部分的截面图。

图19是显示根据本发明又一实施例的排气热回收装置的一部分的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图解释本发明理想的实施例。图1-3显示根据本发明实施例具有热交换器1的排气热回收装置。排气热回收装置具有从内燃机(未示出)将排气引入其中的主排气通道2，从主排气通道2分支出并且合流入主排气通道2的旁路通道3，以及用于与通过旁路通道3的排气进行热交换以回收排气热的热交换器1。根据本实施例，排气热回收装置的壳体20由上壳体21和下壳体22形成为箱形状，上壳体21放置在主排气通道2上方(以这种状态安装到车辆上)，下壳体22连接到上壳体21，并且壳体21和22由塞子构件23不透流体地分离。在本实施例中，两个构件22a和22b连接在一起以形成下壳体22。进一步的，安装阀设备4以打开或者关闭主排气通道2和旁路通道3之间的连通。首先，将在下文解释热交换器1。

本实施例的热交换器1具有由排气热回收装置的上壳体21构成的其壳体，以及多个(在本实施例中为五个)热交换区段(由“10”表示)，如图1-7中所示。每个热交换区段10由仅在其一个表面上具有开口的箱11和容置在箱11中的导向件12构成。根据本实施例，箱11形成为矩形平行六面体形状，其细长的下侧平面部分开口。替代的，例如，其可形成为矩形平行六面体形状，其相反的侧表面是正方形的，其细长的下侧平面部分是开口的。或者，其可以形成为具有在图1中向上的弧形弯曲表面，并且，可以形成为其相反的侧表面是半圆形的，并且其细长的下侧平面部分是开口的。

每个导向构件12构造成具有：多个通道(GP)，其允许仅在预定方向(根据本实施例为箱11的纵向方向)的气流，以及在它们上游和下游处的气体吸入通道(GI)和气体排出通道(GO)，使得每个箱11的开口设置有气体进口11a，其与气体吸入通道(GI)连通，以及气体出口11b，其与气体排出通道(GO)连通。如上所述的五个热交换区段10平行放置，彼此间隔预定的间隙，并由上壳体21围绕，上壳体21在与每个热交换区段10的开口表面10a相同的侧表面处具有开口21a。相应的，五个热交换区段10容置在上壳体21中，使得旁路通道3的气体进口3a和气体出口3b分别由气体进口11a和气体出口11b构成，其在预定方向(箱11的纵向方向)设置在每个热交换区段10的前后处。

上述热交换器1具有塞子构件23，其在上壳体21中不透流体地分离，并且不透流体地塞住箱11的开口的至少外侧。塞子构件23形成有彼此平行的五个狭缝(由23a表示)，如图5和6所示。每个热交换区段10适配到相应的一个狭缝23a中，以被支撑，如图1和2中所示(且如图11和12所示，其稍后描述)。因此，冷却剂通道(EP)形成在五个热交换区段10的外表面与上壳体21和塞子构件23的内表面之间，以及在彼此邻近的热交换区段10的箱11、11之间。根据本实施例的上壳体21，如图2和7所示(并且如图13所示，稍后描述)，冷却剂被送入冷却剂通道(FP)中的冷却剂进口21b放置成低于(以这样的状态安装到车辆上)冷却剂从冷却剂通道(FP)排出的冷却剂出口21c，并且导流板24设置在冷却剂进口21b和冷却剂出口21c之间。

导流板24具有梳子形形状，如图5和6所示。在构成梳子形的梳子齿24a-24f中，梳子齿24b-24e中的每一个设置在彼此邻近的五个热交换区段10之间的每个间隙中。进一步的，梳子齿24b-24e的前端弯曲以形成弯曲部24g-24j，其中放置在横向中心中的弯曲部分24h和24i设定为最长。利用那些弯曲部分24h和24i，提供了至热交换区段10之间的每个间隙的冷却剂导向通道。相应的，调整梳子齿24a-24f使得冷却剂在每个热交换区段10的横向中心部分速度高，而在其端部处速度低，由此在每个热交换区段10均等地实现热交换。

每个热交换区段10的箱11由两个盖构件11x和11y形成，它们的开口侧壁部分连接在一起，如图5所示(且如图10所示，稍后描述)，以形成为矩形平行六面体形状(其细长的下侧平面开口)。如图5和6中所示(且如图9和10中所示，稍后描述)，至少突出部分11p形成在彼此邻近的箱11的每个侧表面的相同位置处，并且突出部分11p设置在冷却剂通道(FP)中。根据本实施例，除了在纵向方向延伸的细长的突出部分11p，还形成类似突起的多个突出部分11q。如图4所示，在彼此邻近的突出部分11p、11p之间，形成间隙(s)，在该处混合在冷却剂中的气泡被分离以在图4中向上移动。另一方面，彼此邻近的突出部分11q、11q彼此接触，以限定彼此邻近的箱11、11之间的间隙，使得冷却剂按照图1中实线箭头所指示的以及图2中实线和双点划线的箭头所指示的被导向，以与上述导流板24一起确保理想的冷却剂通道(FP)。

根据本实施例，每个热交换区段10的导引构件12由散热片13构成，其由具有连续S状横截面的波浪形状的单个热交换板形成，如图1、3、4和5所示。并且，如图1和7所示，散热片13在延伸方向的侧表面13a定位成关闭箱11的纵向开口，并且散热片13的相反端面13b、13c定位成分别与气体进口11a(因此，旁路通道3的气体进口3a)和气体出口11b(因此，旁路通道3的气体出口3b)连通。相应的，形成如图1所示的排气通道(GI、GP、GO)，使得排气将按照虚线的箭头指示地流动。对于将盖构件11x和11y连接、将箱11和散热片13连接，以及在每个热交换区段10适配到每个狭缝23a中之后将每个热交换区段10连接到每个狭缝23a的情况，它们借助钎焊等恰当地气密或不透流体地连接。关于箱11的纵向开口，代替在散热片13的延伸方向的侧表面13a，单独的构件(未示出)可连接到箱11，或者关闭部分(未示出)可与箱11一体形成。

另一方面，阀设备4安装在下壳体22中，主排气通道2设置在下壳体22中。因此，旁路通道3从主排气通道2分支的分支段2a，以及旁路通道3合流到主排气通道2中的合流段2b(通过稍后描述的第二阀构件42)，设置在下壳体22中。如图1所示，具有阀座25a的隔壁构件25适配到构件22a中，并且具有通孔26a的隔壁构件26适配到构件22b中，使得分支段2a和合流段2b由隔壁构件25分离。隔壁构件25和26连接到一起成为一体构件，并且按图7中的双点划线指示地放置。

隔壁构件26形成在鞍型箱中，如图7和8所示，并且形成有通孔26a和通孔26b、26b，通孔26a在合流段2b处与主排气通道2连通，稍后描述的保持构件44适配到通孔26b、26b中。如图8所示，隔壁构件26形成有倾斜表面部分26c，其放置以面对每个热交换区段10的开口表面10a，以在进行热交换之后将从每个热交换区段10排放的气体朝向通孔26a导向。另外，形成平面部分26d，与将通孔26b、26b的中心连接的轴线平行。如图1和3所示，放置平面部分26d以关闭每个热交换区段10的开口表面10a和散热片13在其延伸方向的侧表面13a的中心部分，使得旁路通道3分离为气体进口3a和气体出口3b。

相应的，放置隔壁构件26，其开口26e在主排气通道2的阀设备4的下游处打开，如图1所示。结果是，散热片13的相反端面13b、13c分别与气体进口11a(3a)和气体出口11b(3b)连通，如上所述，使得提供如图1所示的排气通道(GI、GP、GO)。进一步的，凹入部分26f竖直地形成在隔壁构件26的侧表面上，如图7所示，以充当用于排出冷凝水的凹槽，排气中的湿气冷凝至此。

关于构造如上的热交换器1，在下文中，将参照图9-14描述其主要部分的组装工艺。通过将具有显示于图9中的其横截面的盖构件11x与具有与盖构件11x大致相同形状的盖构件11y连接，以重叠它们的开口侧壁部分，其一部分的横截面图示出于图10的左部分，形成示出于图10的箱11。箱11形成有前述的纵向突出部分11p和类似突起的突出部分11q，它们高度不同，高度差设定为(s/2)。然后，散热片13容置在箱11中，如图5所示，盖构件11x和11y连接，以构成每个热交换区段10，如图6所示。

如图5和6所示，塞子构件23形成有五个狭缝23a，每一个狭缝中装配有热交换区段10中的一个，以如图11和12所示将其支撑。如图4所放大的，在彼此邻近的箱11的突出部分11p、11p之间形成间隙(s)。随后，如图5和6所示的导流板24的梳齿24b-24e中的每一个，设置在彼此邻近的五个热交换区段10之间的每个间隙中，并且齿24a和24f设置成定位在在其相反侧放置的热交换区段10的外侧，以容置在上壳体21中，如图6和11所示。

构成热交换器1的壳体的上壳体21形成为箱形状，如图13和14所示，并且形成有冷却剂进口21b和冷却剂出口21c。期望高效的热交换方面，冷却剂进口21b放置成低于冷却剂出口21c(在安装在车辆中这样一种状态下)。为了类似目的，构造使得导流板24定位在冷却剂进口21b和冷却剂出口21c之间，如图2和12所示，并且设置在上壳体21中，如图2和3所示。

另一方面，用于本实施例的排气热回收装置的阀设备4设置有用于打开或关闭主排气通道2的第一阀构件41、用于打开或关闭旁路通道3的第二阀构件42、用于支撑第一和第二阀构件41、42的单个轴构件43以及用于保持轴构件43以围绕在保持构件44中的保持构件44，以被支撑在下壳体22的至少一个侧表面(本实施例中图3所示的左侧表面)上，并且构造使得轴构件43由致动器50旋转。虽然保持构件44仅由一个侧表面(图3中的左侧表面)支撑，似乎提供一种悬臂结构，但是其在其相反端由隔壁构件26支撑，实质上提供在两端都被支撑的结构。

本实施例的第二阀构件42由固定到盘形第一阀构件41的支撑部分的弯曲板构成，并且构造成以与第一阀构件41一体的方式围绕轴构件43枢转地移动，轴构件43被支撑以相对保持构件44(其相反端由隔壁构件26支撑)可旋转。并且，设置第二阀构件42以在合流段2b处打开或关闭旁路阀3。当第一阀构件41打开主排气通道2时，因此，第二阀构件42关闭旁路阀3(不一定将其完全关闭)，并且遮蔽保持构件44使其免遭主排气通道2中的排气。因此，保持构件44及因此轴构件43可受保护不被暴露于主排气通道2中的高温排气。另外，如前所述，因为隔壁构件25和26连接以作为一体构件设置，不仅是在操作它们时而且也在组装它们时，第一和第二阀构件41、42相对于阀座25a和通孔26a的位置关系可以确定地得到保持。

如图15-17所示，支架28紧固到下壳体22。致动器50由支架28支撑，并且阀设备4的保持构件44适配到支架28中。保持构件44适配到隔壁构件26的通孔26b中，如图3和8所示。并且容置在保持构件44中以可旋转的轴构件43从下壳体22向外侧延伸，并且通过复位弹簧45朝向预定位置(第一阀构件41的关闭位置)偏置，复位弹簧45的端部固定到支架28。进一步的，杠杆46固定到轴构件43的前端，并且致动器50的杆50a设置为与其端部46a接触。

接着，如图15-17所示，内燃机(未示出)的冷却剂从冷却剂进口21b通过进口管道(Ftb)引入上壳体21，并且在热交换之后从冷却剂出口21c排出的高温冷却剂通过出口管道(Ftc)和温度感应部分(Ftx)再循环到内燃机(未示出)。在图17中，分别的，沿A-A线截取的截面图对应图1，沿B-B线截取的截面图对应图2，并且沿C-C线截取的截面图对应图15。因此，冷却剂进口21b在图1中的那个和图2(和图13)中的那个之间表现为不同形状(竖直尺寸)。

在本实施例中，对于致动器50，如图15所示，采用具有与之前所用相同的感温蜡的温度感应构件(热元件)50b，并且构造使得致动温度感应构件50b以响应冷却剂热交换之后在温度感应部分(Ftx)中的温度而抵抗复位弹簧50c的偏置力向前移动，同时可采用由真空压力致动的致动器、电动机或类似物。进一步的，在图15和16中安装电加热致动器60，以在其被冻结时强力地致动第一阀构件41，设置杆60a以与杠杆46的与端部46a相反的端部46b接触，同时可将其省略。

根据如上构造的排气热回收装置，图1-3中所示的实施例显示这样一种状态，冷却剂被快速加热以用于预热和加热，以便将优先级给(冷)内燃机(未示出)的预热过程中排气热的回收，其中主排气通道2由第一阀构件41完全关闭，并且旁路通道3完全打开。结果，由于排气流由虚线箭头所指示，从排气管道(未示出)引入的所有排气从气体进口11a(旁路通道3的气体进口3a)供给到热交换器1中，以被迫回收热(以被冷却)，并且从气体出口11b(旁路通道3的气体出口3b)排出到主排气通道2。在预热过程(冷发动机)中，期望主排气通道2由第一阀构件41完全关闭，但是其不必完全关闭，而是可以稍微打开，只要主排气通道2中的排气流被节流必要的量。

另一方面，在需要具有内燃机(未示出)的中旋转到高旋转时的排气效率的情况下，主排气通道2完全打开，如图1的双点划线所指示，并且旁路通道3大致由第二阀构件42完全关闭，几乎所有的排气从主排气通道2排出到排气管道(未示出)。

随后，图18和19显示了根据本发明其它实施例的热交换器1x、1y，其中对于每个热交换区段10的导向构件12，采用散热片13x、13y，而不是图1和2中所示的散热片13。也就是说，在图18中，在散热片13x的相反端表面13bx和13cx与箱11的内表面之间形成的气体吸入通道(GI)和气体排出通道(GO)的流动面积从气体进口11a(旁路通道3的气体进口3a)和气体出口11b(旁路通道3的气体出口3b)朝向远离它们的那侧(在图18向上)逐渐减小。

另外，根据图19中所示的实施例，采用的是包括散热片13ya、13yb、13yc三个构件的散热片13y，它们分别设置在排气通道(GI、GP、GO)中。在图18和19中的其它结构与如图1所示的那些相同，因此通过将相同的附图标记应用到与如图1中的构件实质相同的构件，省略了对于它们的解释。

如上所述，在任意实施例中，多个热交换区段10容置在上壳体21中，并且排气通道(GI、GP、GO)分别形成在每个热交换区段10中，通过排气通道(GI、GP、GO)构成旁路通道3。因此，通过热交换器1、1x和1y可以进行高效热交换，使得旁路通道3的热容量和其所需的空间尽可能的小，以便可以实现排气热回收装置作为整体的小型化。

不仅多个热交换区段10以图1和3中所示安装在车辆中那种状态设置，而且多个热交换区段10可以在图1和3的纸面的向上方向一个一个堆叠以安装在车辆中。本发明的排气热回收装置具有热交换器1、主排气通道2和旁路通道3作为其基本结构，因此其不局限于其用途或命名中的一个。也就是说，从狭义上讲，不局限于安装在内燃机中的排气热回收装置，而是本发明可以应用到目标为冷却排气的这样一种装置，作为结果排气热被回收，比如安装在内燃机中的所谓的EGR冷却器，由此获得理想效果。

附图标记说明

1、1x、1y 热交换器

2 主排气通道

2a 分支段

2b 合流段

3 旁路通道

3a、11a 气体进口

3b、11b 气体出口

4 阀设备

10 热交换区段

11 箱

12 导向构件

13、13x、13y 散热片

21 上壳体

22 下壳体

23 塞子构件

24 导流板

25、26 隔壁构件

27 金属丝网

28 支架

41 第一阀构件

42 第二阀构件

43 轴构件

44 保持构件

45 复位弹簧

46 杠杆

50、60 致动器

Claims (17)

1.一种用于在壳体中在排气和冷却介质之间进行热交换的热交换器，包括：

在所述壳体中并置的多个热交换区段，以及

不透流体地连接到所述壳体的塞子构件，所述塞子构件支撑所述多个热交换区段，以在彼此邻近的热交换区段之间的每个间隙中提供冷却剂通道；

每个热交换区段包括：

箱，仅在所述箱的一个表面上具有开口，所述开口的至少外侧由所述塞子构件不透流体地塞住，以及

容置在所述箱中的导向构件，所述导向构件具有允许仅在预定方向的气流的多个通道、以及在所述多个通道的上游和下游处的气体吸入通道和气体排放通道，其中

每个区段的所述箱的所述开口设有与所述气体吸入通道连通的气体进口、以及与所述气体排放通道连通的气体出口。

2.如权利要求1所述的热交换器，其中每个热交换区段的所述导向构件包括由波浪形状具有连续S状横截面的热交换板形成的散热片，其中所述散热片在延伸方向的侧表面关闭所述箱的在所述气体进口和所述气体出口之间的所述开口，并且其中所述散热片的相反端面分别与所述气体进口和所述气体出口连通。

3.如权利要求1所述的热交换器，进一步包括：

形成在所述壳体中以与所述冷却剂通道连通的冷却剂进口和冷却剂出口；以及

设置在所述冷却剂进口和所述冷却剂出口之间的导流板。

4.如权利要求3所述的热交换器，其中所述导流板具有梳子形形式，并且其中构成所述梳子形形式的齿的一部分设置在彼此邻近的所述多个热交换区段之间的每个间隙中。

5.如权利要求4所述的热交换器，其中所述导流板具有弯曲部分，构成所述梳子形形式的所述齿的一部分的前端弯曲，所述弯曲部分对所述每个间隙提供冷却剂导向通道。

6.如权利要求1所述的热交换器，其中所述多个热交换器区段中的每个箱在彼此邻近的箱的每个侧表面的相同位置处至少具有突出部分，并且其中所述突出部分设置在所述冷却剂通道中。

7.如权利要求1所述的热交换器，其中所述塞子构件具有彼此平行形成的多个狭缝，并且其中所述箱的所述开口分别在所述开口的外侧适配到所述狭缝中，以支撑所述多个热交换区段。

8.一种排气热回收装置，包括：

主排气通道，来自内燃机的排气引入到所述主排气通道中；

旁路通道，其从所述主排气通道的一部分分支以提供气体进口并且合流到所述主排气通道的另一部分中以提供气体出口；以及

热交换器，其用于与通过所述旁路通道的排气进行热交换以回收排气热，其中所述热交换器包括：

在壳体中并置的多个热交换区段，以及

不透流体地连接到所述壳体的塞子构件，所述塞子构件支撑所述多个热交换区段以在彼此邻近的热交换区段之间的每个间隙中提供冷却剂通道；

每个热交换区段构成所述多个热交换区段，包括：

箱，在所述箱的仅仅一个表面上具有开口，所述开口的至少外侧由所述塞子构件不透流体地塞住，以及

容置在所述箱中的导向构件，所述导向构件具有允许仅在预定方向的气流的多个通道、以及在所述多个通道的上游和下游处的气体吸入通道和气体排放通道，其中

每个区段的所述箱的所述开口设有与所述气体吸入通道连通以构成所述旁路通道的所述气体进口的气体进口、以及与所述气体排放通道连通以构成所述旁路通道的所述气体出口的气体出口。

9.如权利要求8所述的排气热回收装置，其中每个热交换区段的所述导向构件包括由波浪形状具有连续S状横截面的热交换板形成的散热片，其中所述散热片在延伸方向的侧表面关闭所述箱的在气体进口和气体出口之间的所述开口，并且其中所述散热片的相反端面分别与气体进口和气体出口连通。

10.如权利要求8所述的排气热回收装置，其中所述热交换器进一步包括：

形成在所述壳体中以与所述冷却剂通道连通的冷却剂进口和冷却剂出口；以及

设置在所述冷却剂进口和所述冷却剂出口之间的导流板，其中

所述导流板具有梳子形形式，并且其中构成所述梳子形形式的齿的一部分设置在彼此邻近的所述多个热交换区段之间的每个间隙中。

11.如权利要求10所述的排气热回收装置，其中所述导流板具有弯曲部分，构成所述梳子形形式的所述齿的一部分的前端弯曲，所述弯曲部分对所述每个间隙提供冷却剂导向通道。

12.如权利要求8所述的排气热回收装置，其中所述多个热交换器区段的每个箱在彼此邻近的箱的每个侧表面的相同位置处至少具有突出部分，并且其中所述突出部分设置在所述冷却剂通道中。

13.如权利要求8所述的排气热回收装置，其中所述热交换器的所述壳体构成放置在所述主排气通道上方的上壳体，所述开口定位在下方，并且其中下壳体连接到所述上壳体以形成围绕形状，所述主排气通道设置在所述下壳体内。

14.如权利要求13所述的排气热回收装置，进一步包括：

打开或关闭所述主排气通道与所述旁路通道之间的连通的阀设备，所述阀设备至少设有容置在所述下壳体中的阀构件；

从所述主排气通道分支到所述旁路通道的分支段；以及

从所述旁路通道通过所述阀构件合流到所述主排气通道中的合流段。

15.如权利要求14所述的排气热回收装置，其中所述阀设备包括：

打开或关闭所述主排气通道的第一阀构件；

打开或关闭所述旁路通道的第二阀构件；

支撑所述第一阀构件和第二阀构件的单个轴构件；以及

保持构件，其保持所述轴构件以围绕在所述保持构件中，所述保持构件支撑在所述下壳体的至少一个侧表面上。

16.如权利要求15所述的排气热回收装置，其中所述第二阀构件设置成在所述合流段打开或关闭所述旁路通道，并且其中所述第二阀构件设置成在所述第一阀构件打开所述主排气通道时，所述第二阀构件关闭所述旁路通道并且对所述主排气通道遮蔽所述保持构件。

17.如权利要求15所述的排气热回收装置，进一步包括紧固到所述上壳体和所述下壳体中的至少一个的支架，其中所述阀设备设有驱动所述轴构件旋转的致动器，并且其中所述致动器支撑在所述支架上，并且所述保持构件适配到所述支架中。