CN106536884B - 汽车的排气热量蓄热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过改善蓄热器的蓄热性能及热交换性能，来在汽车冷启动时实现提前预热，从而降低油耗、减少污染物质的产生，并可在启动引擎时立即执行制热的汽车的排气热量回收装置。

Description

汽车的排气热量蓄热装置
技术领域
本发明涉及汽车的排气热量蓄热装置，更详细地，涉及通过冷却水回收排气热量，并储存于蓄热器，并且可将储存于蓄热器的排气热量用于引擎的冷启动及室内制热的汽车的排气热量蓄热装置。
背景技术
汽车的引擎为将通过燃烧燃料来产生的热能转换为动能，并通过动力传递系统向车轮传递动能，从而可使汽车行驶的汽车的动力产生装置。
但是，用于车辆驱动的能量仅仅为引擎所产生的全部能量中的一部分，而大部分能量则通过引擎的表面、排气系统的表面及尾气的排出来以热能的形态扩散到大气中并消失。
其中，因排出高温的尾气而导致的能量损失尤其大，从而，适用排气热量回收系统(EHRS：exhaust heat recovery system)来回收排气热量的一部分，并用于室内制热。
如图1所示，以往的排气热量回收装置设有包围排气管2的外周面的热交换器3，并设有冷却水管5，上述冷却水管5用于使冷却水在引擎1、热交换器3及室内制热用加热器4循环。
因此，从引擎1排出的冷却水在经由设置于排气管2的热交换器3的过程中，通过吸收尾气的热量来被加热，之后，在经过加热器4的过程中，对向室内所供给的空气进行加热，来实现制热。即，回收从引擎1排出后通过排气管2直接向大气排出的尾气的热量，并将上述热量用于室内制热，从而提高了能量的利用率。
如上所述，利用冷却水回收排气热量的排气热量回收装置已在韩国公开特许公报第10-2012-0080867号(汽车部件研究院，利用排气热量的冷却水预热装置)和公开特许公报第10-2012-0133487号(Dgenx(株)/公州大学产学合作基金，汽车排气热量回收装置)中公开。
但是，以往的排气热量回收装置在启动之后，即，在尾气和排气管2的温度未充分上升的情况下，存在因冷却水的温度提高量小而导致引擎预热性能几乎未得到改善的问题。
并且，因上述理由，以往的排气热量回收装置存在无法在冬季启动之后执行室内制热的问题。
尤其，设置于以往的排气热量回收装置的蓄热器因蓄热器的热交换性能和蓄热性能小而存在无法吸收大量的热量或无法长时间储存大量的热量的问题。
发明内容
技术问题
因此，本发明用于解决如上所述的问题，本发明的目的在于，提供通过改善蓄热器的蓄热性能及热交换性能，来在汽车启动时实现提前预热，从而降低油耗、减少污染物质的产生，并可在启动引擎时立即执行制热的汽车的排气热量回收装置。
解决问题的手段
为了实现本发明的目的，本发明优选一实施例的汽车的排气热量蓄热装置可以包括：排出用冷却水管220，上述排出用冷却水管220的一侧与排气热量回收用热交换器300相连接，上述排出用冷却水管220的另一侧与室内制热用加热器400相连接；旁通冷却水管240，上述旁通冷却水管240的一端以与上述排气热量回收用热交换器300相邻的方式与上述排出用冷却水管220的一部分相连接，上述旁通冷却水管240的另一端以与室内制热用加热器400相邻的方式与上述排出用冷却水管220的一部分相连接；流路调节阀500，设于上述旁通冷却水管240的一端或另一端，用于调节冷却水的流路；以及蓄热器600、700，设于上述旁通冷却水管240上。
并且，本发明优选再一实施例的汽车的排气热量蓄热装置还可以包括：第一冷却水温度传感器910，设于上述排出用冷却水管220上，用于测定从上述排气热量回收用热交换器300排出的冷却水的温度；第二冷却水温度传感器920，设于上述旁通冷却水管240上，用于测定从上述蓄热器600、700排出的冷却水的温度；以及电子控制单元800，利用上述第一冷却水温度传感器910和上述第二冷却水温度传感器920的测定值，来控制上述流路调节阀500的工作。
并且，根据本发明优选另一实施例的汽车的排气热量蓄热装置，当上述第一冷却水温度传感器910的测定值小于上述第二冷却水温度传感器920的测定值时，上述电子控制单元800判断为引擎预热阶段，从而可控制上述流路调节阀500来阻断上述排出用冷却水管220，并开放上述旁通冷却水管240，使得全部冷却水经由上述蓄热器600、700。
并且，根据本发明优选还有一实施例的汽车的排气热量蓄热装置，当上述第一冷却水温度传感器910的测定值为上述第二冷却水温度传感器920的测定值以上时，上述电子控制单元800判断为预热后阶段，从而可控制上述流路调节阀500来开放上述排出用冷却水管220，并阻断上述旁通冷却水管240，使得全部冷却水不经由上述蓄热器600、700，而经由上述室内制热用加热器400。
并且，根据本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置，当在上述第一冷却水温度传感器910的测定值为已设定的恒温器开放温度以上时，上述电子控制单元800判断为行驶阶段，从而可控制上述流路调节阀500来使上述排出用冷却水管220和上述旁通冷却水管240全部开放，使得冷却水经过不经由上述蓄热器600、700的路径和经由上述蓄热器600、700的路径来流动。
并且，本发明优选第一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器600可以包括：热交换器610，冷却水经由上述热交换器610；内侧壳体620，内置有上述热交换器610；外侧壳体630，内置有上述内侧壳体620；以及热储存物质640，填充于上述热交换器610和上述内侧壳体620之间的空间。
并且，本发明优选再一实施例的汽车的排气热量蓄热装置还可以包括绝热空间650，形成于上述内侧壳体620和上述外侧壳体630之间。
并且，本发明优选另一实施例的汽车的排气热量蓄热装置还可以包括密封部件660，设于上述外侧壳体630的开口部的上端，上述外侧壳体630的开口部用于使上述内侧壳体620内置于上述外侧壳体630。
并且，本发明优选还有一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的热交换器610的冷却水流入口611和冷却水排出口612可以以贯通上述外侧壳体630的盖631的方式向外部突出而成。
并且，本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的形成于上述内侧壳体620的热储存物质注入口621可以以贯通上述外侧壳体630的盖631的方式向外部突出而成。
并且，本发明优选第二实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器700可以包括：热交换器710，冷却水经由上述热交换器710；内侧壳体720，用于收容上述热交换器710；热储存物质，填充于上述热交换器710和上述内侧壳体720之间；外侧壳体740，用于收容上述内侧壳体720；以及绝热空间，形成于上述内侧壳体720和上述外侧壳体740之间，上述热交换器710可以由多个板型管711以相互连通的状态来层叠而成，上述板型管711包括上板711a和下板711b。
并且，本发明优选再一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器可以在上述板型管711之间形成冷却翅片712。
并且，根据本发明优选另一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器700，可以在上述板型管711的上述上板711a和上述下板711b突出形成连接部711c，上述连接部711c包括流入口711ca和排出口711cb，上侧板型管和下侧板型管可以以与上述连接部711c相连接的结构来层叠。
并且，本发明优选还有一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器的上述板型管711可以形成折流板712a，上述折流板712a用于阻隔上述流入口711ca和上述排出口711cb之间。
并且，根据本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器，可在上述板型管711的被上述折流板712a划分的上述板型管711的两侧空间可以形成多个圆形凸缘712b。
并且，根据本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器，可在上述板型管711的被上述折流板712a划分的上述板型管711的两侧空间的连接部形成曲线凸缘712c。
并且，根据本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器，在上述板型管711的上述上板711a和上述下板711b可以分别形成有突出部711da和固定槽711db，上述固定槽711db用于插入上述突出部711da。
并且，根据本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器，可在上述热交换器710的上部面可以形成第一法兰750，上述第一法兰750设有管插入孔751、752，上述管插入孔751、752分别与上述流入口711ca和上述排出口711cb相连接，可在内侧壳体盖725的底面形成第二法兰760，上述内侧壳体盖725用于盖住上述内侧盖体720的上部开口部，上述第二法兰760设有入口管726和出口管727，当组装上述内侧壳体盖725时，上述第一法兰750和上述第二法兰760可以相互结合，来形成冷却水流入路径和冷却水排出路径。
并且，根据本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器，在上述绝热空间可以设有真空绝热材料730，上述真空绝热材料730用于包围上述内侧壳体720。
并且，本发明优选又一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器，可在上述内侧壳体720的外周表面突出形成加强筋721，上述加强筋721与上述真空绝热材料730的内周表面或上述外侧壳体740的内周表面相接触。
发明的效果
本发明具有如下效果，即，由于本发明的汽车的排气热量蓄热装置使得蓄热器的蓄热性能和热交换性能得到提高，因而，可从冷却水吸收大量的热量并长时间保存储存于蓄热器的热量，且可在必要时通过冷却水来排放储存于蓄热器的热量。
并且，本发明具有如下效果，即，本发明的汽车的排气热量蓄热装置在启动之后，通过利用储存于蓄热器的热量对冷却水进行加热，来迅速实现引擎预热，从而减少启动初期的燃料使用量，改善油耗。
尤其，由于本发明的汽车的排气热量蓄热装置迅速实现引擎预热，从而可以减少启动初期大量产生的大气污染物质的量。
并且，本发明具有如下效果，即，通过使在经过蓄热器的过程中被加热的冷却水经由室内制热用加热器，从而可在启动引擎之后立即执行室内制热。
附图说明
图1为现有技术的汽车的排气热量回收装置的结构图。
图2为本发明的汽车的排气热量蓄热装置的结构图。
图3为在引擎预热阶段中的本发明的工作示意图。
图4为在引擎预热之后，且在通过散热器对冷却水进行冷却之前的阶段中的本发明的工作示意图。
图5为在通过散热器来对冷却水进行冷却的行驶阶段中的本发明的工作示意图。
图6为设置于本发明第一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器的立体图。
图7作为图6的Ⅰ-Ⅰ线剖视图，是蓄热器的简要剖视图。
图8为表示设置于本发明第二实施例的汽车的排气蓄热装置的蓄热器结构的展开立体图。
图9为构成图8所示的蓄热器的热交换器的立体图。
图10为在图9中构成热交换器的板型管的立体图。
图11作为图10的Ⅴ-Ⅴ线剖视图，是板型管的剖视图，是示出相同结构的板型管被层叠的状态的图。
图12作为图10的A部扩大图，是示出板形管的上板和下板的结合部结构的立体图。
图13作为图10的Ⅶ-Ⅶ线剖视图，是示出板型管的内部状态的剖视图。
图14为构成图8所示的蓄热器的内侧壳体的立体图。
图15为将图14所示的内侧壳体的盖倒置示出的立体图。
图16为将图14所示的内侧壳体倒置示出的立体图。
图17为示出图14所示的内侧壳体由真空绝热材料包围的状态的立体图。
图18为图17所示的内置有内侧壳体和真空绝热材料的外侧壳体的立体图。
具体实施方式
可对本发明实施多种变形，并且本发明可具有多种实施例，因而，在附图中例示出特定实施例，并对本发明的特定实施例进行详细说明。但是，应当理解，这并不表示以特定的实施方式限定本发明，而本发明包括包含在本发明的思想及技术范围的所有变更、等同技术方案和代替技术方案。为了说明的明确性和便利性，可夸张示出在附图中所示的线的厚度或结构要素的大小等。
并且，后述的术语为考虑到在本发明中的功能来定义的术语，这可根据使用人员、运用人员的意图或案例而有所不同。因此，对这些术语的定义应基于本说明书的全文内容而定。
以下，参照附图来对本发明的优选实施例进行详细的说明。
图2为本发明的汽车的排气热量蓄热装置的结构图，本发明包括：旁通冷却水管240，用于在排出用冷却水管220形成双重路径，上述排出用冷却水管220用于连接排气热量回收用热交换器300和室内制热用加热器400，上述排气热量回收用热交换器300设置于引擎100的排气管200；流路调节阀500，设置于排出用冷却水管220和旁通冷却水管240的分岔点，以及蓄热器600、700，设置于旁通冷却水管240。
排气热量回收用热交换器300以包围排气管200的外周的形态来设置，上述排气管200与引擎100相连接，在排气管200的末端设有消音器。
流入用冷却水管210与引擎100和排气热量回收用热交换器300之间相连接，排出用冷却水管220与排气热量回收用热交换器300和室内制热用加热器400之间相连接。
并且，回流用冷却水管230与室内制热用加热器400和引擎100之间相连接。
因此，从引擎100排出的冷却水经由排气热量回收用热交换器300和室内制热用加热器400来回流到引擎100。由此，可将冷却水用作对室内进行制热的尾气的热源。
旁通冷却水管240的两端部分别与排出用冷却水管220的一侧部和相对排出用冷却水管220的一侧部处于下游的排出用冷却水管220的另一侧部相连接，从而使向室内制热用加热器400供给的冷却水的路径形成为2个。
在排出用冷却水管220和旁通冷却水管240的分岔点设置流路调节阀500。
对于流路调节阀500，借助电子控制单元800来控制流路调节阀500的工作。
可根据流路控制阀500的工作状态来仅开放排出用冷却水管220或仅开放旁通冷却水管240，或者使排出用冷却水管220和旁通冷却水管240全部开放。
在排出用冷却水管220的排气热量回收用热交换器300的后端部和旁通冷却水管240的蓄热器600、700的后端部分别设有第一冷却水温度传感器910和第二冷却水温度传感器920。
通过第一冷却水温度传感器910和第二冷却水温度传感器920测定的冷却水温度值传递到电子控制单元800。
根据本发明的一实施例，电子控制单元800可以由用于控制引擎运行的引擎控制单元构成，但并不局限于此。
并且，电子控制单元800通过由第一冷却水温度传感器910和第二冷却水温度传感器920测定的排气热量回收用热交换器300的排出冷却水温度值和蓄热器600、700的排出冷却水温度值，并借助预设的程序等来控制流路调节阀500。
电子控制单元800将控制阶段分为引擎预热阶段、预热后阶段及行驶阶段来控制流路调节阀500。
在引擎启动之后的引擎预热阶段中，电子控制单元800控制流路调节阀500，来仅开放旁通冷却水管240一侧(参照图3)，在预热之后阶段中，电子控制单元800控制流路调节阀500，来仅开放排出用冷却水管220一侧(参照图4)，在之后的行驶阶段中，电子控制单元800控制流路调节阀500，来使排出用冷却水管220和旁通冷却水管240两侧全部开放(参照图5)。
电子控制单元800根据引擎启动开关的开启(on)信号来确认引擎的启动，当由第一冷却水温度传感器910测定到的排气热量回收用热交换器出口温度值小于由第二冷却水温度传感器920测定到的蓄热器出口温度值时，电子控制单元800判断为引擎预热阶段。
如图3所示，在引擎启动之后，若由第一冷却水温度传感器910测定到的排气热量回收用热交换器出口温度值小于由第二冷却水温度传感器920测定到的蓄热器出口温度值，则属于引擎预热阶段，电子控制单元800启动流路调节阀500，来封闭排出用冷却水管220，并仅开放旁通冷却水管240。此时，在之前的行驶阶段中积蓄热量储存于蓄热器600、700。
因此，若以如上所述的方式控制冷却水的路径，则从排气热量回收用热交换器300排出的冷却水在经过蓄热器600、700的过程中可从蓄热器600、700吸收热量来再一次被加热。在经过蓄热器600、700的过程中被加热的冷却水经由室内制热用加热器400，并通过回流用冷却水管230回流到引擎100。
如上所述，冷却水不仅被引擎100和排气热量回收用热交换器300加热，还被蓄热器600加热，来提高升温速度，从而在引擎启动初期实现引擎预热。因此，当在引擎启动初期冷运行时，无需为了使引擎迅速预热而根据引擎控制逻辑人为增加燃料供给量来提高引擎转数，因此减少燃料消耗量，从而降低油耗。
并且，在冷却水吸收蓄热器600、700的热量之后，可以对经由室内制热用加热器400来向室内吹送的空气进行加热，从而在引擎启动之后也可以执行室内制热。即，冬季也可以在启动引擎的同时立即开始执行室内制热。
并且，当由第一冷却水温度传感器910测定到的排气热量回收用热交换器出口温度值大于或等于由第二冷却水温度传感器920测定到的蓄热器出口温度值时，电子控制单元800判断为引擎预热之后阶段。
由于引擎持续运行，使得冷却水温度上升，因而，当由第一冷却水温度传感器910测定到的排气热量回收用热交换器出口温度值大于或等于由第二冷却水温度传感器920测定到的蓄热器出口温度值时，电子控制单元800判断为结束引擎预热的预热之后阶段。
如图4所示，电子控制单元800启动流路调节阀500来仅开放排出用冷却水管220，并封闭旁通冷却水管240。由于在上述阶段中，处于蓄热器600、700无法继续对冷却水进行加热的状态，因而，阻断冷却水向蓄热器600、700侧流动，来使得全部冷却水经过排出用冷却水管220流向室内制热用加热器400，以此，将在引擎100和排气热量回收用热交换器300升温的冷却水的热量全部用于室内制热。
最后，当由第一冷却水温度传感器910测定到的排气热量回收用热交换器出口温度值为恒温器开放温度以上时，电子控制单元800判断为行驶阶段。恒温器开放温度通常约为85℃，在本发明中，将略高出上述温度的适当的值设置为用于判断行驶阶段(即，是否产生多余的热量)的基准值并加以利用。
这种恒温器开放温度存储于电子控制单元800的存储器部。
若经过行驶时间，则冷却水的温度进一步上升，因而，恒温器被开放，并且，冷却水不仅在上述中所说明的制热用循环路径进行循环，还在冷却水冷却用循环路径(未图示)进行循环，上述冷却水冷却用循环路径在引擎和散热器形成循环。行驶阶段作为形成通常的形式过程的阶段，并作为需对冷却水进行冷却的阶段，即，产生多余热量的阶段，行驶阶段为可在蓄热器600、700储存上述多余热量的阶段。
如图5所示，当由第一冷却水温度传感器910测定到的排气热量回收用热交换器出口温度值为恒温器的开放温度以上时，电子控制单元800判断为行驶阶段，从而启动流路调节阀500来使排出用冷却水管220和旁通冷却水管240全部开放。
因此，由于冷却水以经过排出用冷却水管220和旁通冷却水管240等全部来流动，从而可将从引擎100及排气热量回收用热交换器300吸收的热量利用于室内制热，并可利用于蓄热器600、700的蓄热。
在上述行驶阶段中，通过蓄热储存于蓄热器600、700的热量在车辆停止运行的状态(引擎停止)下储存于蓄热器600、700内，之后，在为使车辆开始运行而启动引擎时，用于引擎的快速预热和立即对室内进行制热。
如图6及图7所示，设置于本发明第一实施例的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器600包括：蓄热用热交换器610，从排气热量回收用热交换器300排出的冷却水经由上述蓄热用热交换器610；内侧壳体620，以与蓄热用热交换器610留有空间的方式包围热交换器610；以及外侧壳体630，以与内侧壳体620留有空间的方式包围内侧壳体。
在热交换器610的上部面的两侧形成有流入口611和排出口612。流入口611和排出口612分别与旁通冷却水管240的蓄热器600的两端部分相连接，来形成经由蓄热用热交换器610的冷却水路径。
在内侧壳体620的上部面的中央部形成热储存物质注入口621。
在外侧壳体630设有用于盖住上述外侧壳体630的上部面的盖631，在盖631中的与蓄热用热交换器610的流入口611和排出口612及内侧壳体620的热储存物质注入口621相对应的位置形成有贯通孔。
由此，上述流入口611和排出口612及热储存物质注入口621通过各个贯通孔向盖631的上侧突出。
在外侧壳体630的上端的边缘部分设有橡胶材质的密封部件650，来对外侧壳体630和盖631之间进行密封。
在蓄热用热交换器610和内侧壳体620之间的空间填充热储存物质640。
热储存物质640通过热储存物质注入口621注入到内侧壳体620的内部空间。根据本发明的一实施例，可以将被称作相变材料(PCM，phase change material)的相变物质或熔盐(molten salt)等用作热储存物质，但并不局限于此。
由于热交换器610被热储存物质640所包围，因而，当从排气热量回收用热交换器300排出的冷却水经由蓄热用热交换器610时，冷却水的热量传递到热储存物质640，从而，使热量储存在热储存物质640。
在内侧壳体620和外侧壳体630之间的空间形成绝热空间650。根据本发明的一实施例，这种绝热空间650形成为简单的空间或真空空间，或者可设有绝热材料，但并不局限于此。作为绝热材料可以填充作为新型绝热材料的气凝胶(aerogels)或可设置真空绝热板(vacuum insulation panel)。
内侧壳体620和外侧壳体630之间的热传递借助具备绝热材料的绝热空间650来最大限度得到抑制，从而，可以长时间保存储存在热储存物质640的热量。
像这样，蓄热器600从在经由排气热量回收用热交换器300的过程中回收排气热量的冷却水吸收热量来进行蓄热储存。
蓄热器600借助由内侧壳体610和外侧壳体620形成的双重壳体结构、热储存物质640的热储存性能、绝热空间650的绝热性能，来有效地从冷却水吸收并储存热量，并且，可长时间保持所储存的热量。
本发明对在车辆行驶过程中向大气中排放的热量进行储存，来可在必要时使用，从而可以在冬季使车辆冷启动时减少燃料消耗量、减少污染物质的排放量，并可以在启动时立即开始执行室内制热。
图8为表示设置于本发明第二实施例的汽车的排气蓄热装置的蓄热器结构的展开立体图，如图所示，本发明的汽车的排气热量蓄热装置的蓄热器700包括：热交换器710，冷却水经由上述热交换器710；内侧壳体720，用于收容热交换器710；热储存物质，填充于热交换器710和内侧壳体720之间；外侧壳体740，用于收容内侧壳体720；以及绝热空间，形成于内侧壳体720和外侧壳体之间。
如图9所示，热交换器710由多个板型管711层叠而成，热交换器710被制作成圆筒形，来在进行绝热时使得与外部的热交换面积达到最小化。因此，上述板型管711呈圆板形状。多个板型管711在层叠状态下相互连通，来使得冷却水可以在全部板型管711流通。
参照图10至图13来说明板型管711的结构。如图10至图13所示，板型管711由上板711a和下板711b相互结合而成。上板711a和下板711b的边缘部分通过钎焊(brazing)相互接合。
在上板711a和下板711b之间形成有空间，以使得冷却水可以流动。在上板711a和下板711b分别突出形成圆形的连接部711c。
连接部711c形成左右相邻的一对，上述连接部711c的一侧用作冷却水流入口711ca，上述连接部711c的另一侧用作冷却水排出口711cb。
当层叠板型管711时，上侧板型管和下侧板型管的相对应的连接部711c相互结合。为此，在流入口711ca和排出口711cb中的一侧突出形成插入端711cc，从而，当层叠板型管711时，使得插入端711cc与相对应的连接部711c插入结合。相互连接的连接部711c之间通过钎焊来防止漏水。
另一方面，因上述连接部711c的突出高度而在所层叠的上侧板型管711和下侧板型管711之间存在空间，在上述空间形成冷却翅片712，上述冷却翅片712用于增加板型管711的热交换面积。冷却翅片712可以形成于上侧板型管或下侧板型管，或者在上侧板型管及下侧板型管等两个板型管均可以形成，在各个冷却翅片712之间存在空间。
在上板711a和下板711b形成突出部711da和固定槽711db，使得当上板711a和下板711b相互接合固定时，使上板711a和下板711b保持相互的固定状态。突出部711da和固定槽711db在上板711a和下板711b的边缘部分形成有多个，并可以以交替的方式形成于上板711a和下板711b的两侧。由于突出部711da插入于固定槽711db来使上板711a和下板711b保持固定状态，从而可以容易实施钎焊作业。
另一方面，在上板711a和下板711b以朝向板型管711的内侧空间的方式突出形成折流板712a、圆形凸缘712b、曲线凸缘712c。
图13示出在上板711a和下板711b分别形成圆形凸缘712b的剖面形状，上述折流板712a和曲线凸缘712c也以如上所述的方式呈分别从上板711a和下板711b朝向板型管711的内侧空间突出的部分相接触的形状。
从平面上看(参照图10)，上述折流板712a经过冷却水流入口711ca和冷却水排出口711cb之间从板型管711的边缘部分向板型管711的内侧以长的方式呈直线形形成。即，折流板712a将板型管711的内侧空间分为用于使冷却水流入的部分和用于排出冷却水的部分，从而防止流入板型管711的内侧的冷却水从流入口711ca直接向排出口711ca排出，而可使得上述冷却水在围绕折流板712a来经由规定的路径后排出(所示的箭头表示冷却水的流动方向)。即，充分确保热交换路径(pass)的长度。
上述圆形凸缘712b分别在折流板712a的两侧空间形成有多个。圆形凸缘712b在冷却水流动中起到以规定间隔隔开的多个阻碍(碰撞)体的作用，从而，形成乱流的冷却水的流动反复与多个圆形凸缘712b碰撞，并在圆形凸缘712b的后方形成流线，由此形成整体上稳定的层流。由于冷却水的流动得到稳定，从而可使流入的冷却水在板型管711的内部整体上均匀地流动。
曲线凸缘712c以曲线形态来形成于被折流板712a划分的冷却水流入空间和冷却水排出空间的中间，并起到在冷却水流入空间和冷却水排出空间之间平滑地连接冷却水的流动的作用。
借助上述折流板712a、圆形凸缘712b、曲线凸缘712c，使得冷却水以稳定的流动状态在板型管711的内部整体上均匀、顺畅地流动，从而具有提高热交换性能，并降低因冷却水的流动而产生的振动及噪音的效果。
如图8及图14所示，热交换器710收容于内侧壳体220。内侧壳体720呈圆筒形，且内侧壳体720的上部为开放状态，使得可将热交换器710插入于上述内侧壳体720，并且，上述内侧壳体720设有内侧壳体盖725，上述内侧壳体盖725用于在插入热交换器710之后盖上开口部。根据本发明的一实施例，内侧壳体720和内侧壳体盖725由塑料材质制成，但并不局限于此。
在内侧壳体盖725设有入口管726和出口管727，使得冷却水可向热交换器710流入及从热交换器710排出。
为了使入口管726和出口管727与热交换器710相连接，使用呈凹凸的一对第一法兰750和第二法兰760(参照图9及图15)。
第一法兰750安装于热交换器710的上端的连接部711c。第一法兰750由铝材质形成，并钎焊在热交换器710的上端，并且，在上述第一法兰750的两侧形成有管插入孔751、752，上述管插入孔751、752与连接部711c的流入口711ca和排出口711cb相连接。
在管插入孔751，752之间形成第一螺栓孔753，上述第一螺栓孔753用于与第二法兰760螺栓紧固。
在第一法兰750的上部面的边缘部分设置O型圈754。上述O型圈754作用于第一法兰750和第二法兰760的接触面之间，从而防止填充于内侧壳体720的内部的热储存物质向冷却水流路渗透。
第二法兰760与内侧壳体盖725的底面形成为一体。上述入口管726和出口管727以向下突出的方式贯通设置于第二法兰760。入口管726和出口管727由特殊材质制作，并与第二法兰760螺纹结合，或与内侧壳体盖725及第二法兰760一同注塑成型为一体。
在入口管726和出口管727之间形成第二螺栓孔728，上述第二螺栓孔728用于与第一法兰750螺栓紧固。
向第一法兰750的下方突出的入口管726和出口管727的外周分别设置O型圈761。上述O型圈761作用于入口管726及出口管727和与上述入口管726及出口管727相对应的管插入孔751、752之间，从而防止经由热交换器710的冷却水向热交换器710的外部泄漏。
因此，若将设有第一法兰750的热交换器710插入于内侧壳体720，并利用设有第二法兰760及入口管726和出口管727的内侧壳体盖725盖住上述内侧壳体720的上侧开口部，则入口管726和出口管727以插入的方式与管插入孔751、752相连接，从而形成冷却水流入路径和冷却水排出路径。若向第一螺栓孔753、第二螺栓孔728插入螺栓来紧固，则使第一法兰750、第二法兰760的结合变得牢固，从而提高借助O型圈754、761来形成的对冷却水及热储存物质的密封性能。
此时，由于上述第一法兰750为与热交换器710相同的铝材质，第二法兰760为与内侧壳体盖725相同的塑料材质，因而在两者之间无法顺利形成热传递，从而减少朝向外部产生的蓄热器700的热损失。
在内侧壳体720的外周表面突出形成加强筋721。加强筋721呈具有等距的多个水平加强筋和垂直加强筋相互交叉的形态。加强筋721从内侧壳体720的外周表面突出，并在内侧壳体720和真空绝热材料730之间形成空间，使得上述空间起到绝热空间的作用。上述绝热空间可以由真空空间来形成。因内侧壳体720的绝热性能借助绝热空间来提高，从而提高蓄热器700的蓄热性能。
并且，由于加强筋721提高内侧壳体720的刚性，从而可以承受因填充于内部的相变材料(将在下述中对相变物质进行说明)发生相变而产生的内压。
如上所述，在组装内侧壳体720和内侧壳体盖725之后，向内侧壳体720的内部注入热储存物质。如图16所示，在内侧壳体720的底面以贯通的方式形成注入口722，上述注入口722用于注入热储存物质。
通过注入口722注入热储存物质，来使热储存物质填充于内侧壳体720的内部空间，即，填充于热交换器710和内侧壳体720之间的空间。热储存物质完全填充于板型管711的各个冷却翅片712之间的空间。为了在注入热储存物质时顺利注入，上述注入口722还被利用于放气孔。在结束热储存物质的注入之后，通过在注入口722紧固螺钉来密封注入口722。
将相变材料(PCM，phase change material；相变物质，利用相变时的潜热来储存尽可能多的热量)作为热储存物质来利用。
如图8及图17所示，组装完的内侧壳体720由真空绝热材料730所包围，真空绝热材料(VIP；vacuum insulation panel)通过在向保持气密性的密封材料投入芯材后以真空状态处理材料袋的内部来制成，因而，与以往的普通绝热材料相比，具有优秀的绝热效果。
另一方面，用于盖上内侧壳体盖725的上部的真空绝热材料盖735因入口管726和出口管727而无法盖住内侧壳体盖725的整个上部面。即，在真空绝热材料盖735不得不形成切开部736，上述切开部736用于包围入口管726和出口管727的周边部。
这是由真空绝热材料的材质自身的制造上的特性而引起，是因为无法以可全部覆盖入口管726和出口管727之间的空白空间的程度的精密形状制造真空绝热材料盖735。
因此，优选地，使入口管726和出口管727尽可能靠近，使得切开部736等非绝热面积(热损失面积)达到最小化。为此，使板型管711的流入口711ca和排出口711cb以隔着折流板712a尽可能靠近的方式接近。
但是，应避免入口管726和出口管727相互接触，这是因为在入口管726和出口管727相互接触的情况下，流入的冷却水的热量被排出的冷却水吸收，因而，从蓄热器角度出发，则导致流入的热量减少。
如图8及图18所示，由真空绝热材料130包裹的内侧壳体720以插入的方式收容于外侧壳体740。外侧壳体盖745同样覆盖外侧壳体740，在外侧壳体盖745形成两个管孔746、747，从而使内侧壳体720的入口管726和出口管727向上方露出。外侧壳体740和外侧壳体盖745由塑料材质制成。
内侧壳体720和外侧壳体740之间的空间被真空绝热材料730及真空绝热材料盖735填充，但也可以不适用真空绝热材料730和真空绝热材料盖735，而直接留出空间。在此情况下，通过增加形成于内侧壳体720表面的加强筋721的突出量，来使加强筋721与外侧壳体740的内周面相接触，从而使内侧壳体720被外侧壳体740支撑。此时，内侧壳体720和外侧壳体740之间的空间起到绝热空间的作用。由于借助绝热空间来提高绝热性能，因此如上所述，蓄热器700的蓄热性能也被提高。在以真空方式形成绝热空间的情况下，将进一步提高绝热性能。
另一方面，上述真空绝热材料730和真空绝热材料盖735以镶嵌成形的方式分别与外侧壳体740和外侧壳体盖745形成为一体。在此情况下，将使得蓄热器700的组装变得简单。
如上所述，本发明的蓄热器700利用热储存性能优秀的相变材料来吸收并储存冷却水的热量。
用于冷却水和相变材料之间的热交换的热交换器710位于蓄热器700的最内部，从而使朝向外部产生的热损失达到最小化。
尤其，由于热交换器710呈圆筒形，因而，相对其他形状，热损失面积达到最小化。
热交换器710以多个板型管711层叠的结构形成，并在各个板型管711形成折流板712a、圆形凸缘712b、曲线凸缘712c，从而可使冷却水的流动整体上保持均匀、稳定，且确保充分的路径长度。因此，顺利地实现在板型管711和上述板型管外侧的相变材料之间顺畅地形成热交换，从而提高蓄热性能。
并且，在板型管711之间的空间形成有冷却翅片712，从而可以更加活跃地与相变材料进行热交换。
由于在上述热交换器710与内侧壳体盖725的入口管726和出口管727的连接部分适用了由相互不同的材质形成的第一法兰750和第二法兰760，从而可以减少在入口管726和出口管727的设置部位产生的热损失。在不仅有第二法兰760由塑料材质形成，而且入口管726和出口管727也由塑料材质形成，且与内侧壳体盖725形成为一体的情况下，由于热传递减少，因而将更加减少热损失量。并且，因部件数量减少，从而具有蓄热器700的组装作业变得简单的效果。
另一方面，在第一法兰750和第二法兰760之间的内侧部和外侧部分别双重设置第一O型圈754和第二O型圈761，来防止冷却水和相变材料向对方区域渗透。
板型管711的流入口711ca和排出口711cb尽可能靠近，与此相对应地，内侧壳体盖725的入口管726和出口管727也近距离形成。因此，当设置真空绝热材料盖735时，可以使无法通过绝热材料盖住的部分的面积达到最小化，从而减少热损失量，由此提高蓄热性能。
可在内侧壳体720和外侧壳体740之间形成空间。由于上述空间起到绝热空间的作用，来防止蓄热器700的热损失，从而提高蓄热器700的蓄热性能。
并且，可在内侧壳体720和外侧壳体740之间的空间设置真空绝热材料730。在此情况下，由于借助真空绝热材料730的优秀的绝热性能来防止蓄热器700的热损失，从而提高蓄热器700的蓄热性能。
在内侧壳体720的外周表面突出形成加强筋721，上述加强筋721分别支撑内侧壳体720和外侧壳体740，并在内侧壳体720和外侧壳体740两者之间形成空间。在上述空间设置真空绝热材料730的情况下，上述加强筋721具有与真空绝热材料730的内周表面相互接触程度的突出量。在任何情况下，借助加强筋721来形成空间，并且，上述空间起到绝热空间的作用，这种方式均相同。
上述加强筋721可以呈多个横向部件和纵向部件相互正交的格子形状，如上所述的加强筋721起到加强内侧壳体720的强度的作用。从而，内侧壳体720可以充分承受内部压力的增加，上述内部压力因填充于内侧壳体720的内部的相变材料发生相变，导致相变材料的体积膨胀而产生。
作为形成蓄热器700的最外侧部的部分，上述外侧壳体740起到使内侧的真空绝热材料130在冲击中受到保护的作用。
像这样，本发明第二实施例的汽车的排气热量蓄热装置设有如上所述的热交换性能及蓄热性能进一步被提高的蓄热器，因此，当上述蓄热器设于车辆的冷却水线时，可从冷却水吸收大量的热量，并可以长时间储存，必要时可向冷却水排放大量的热量。因此，具有进一步提高冷启动性能和及时制热性能的效果。
如上所述，参照附图所示的实施例来对本发明进行了说明，但这仅为例示性的，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就可以由此理解，可对本发明实施多种变形，并且本发明可具有等同的其他实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应根据发明要求保护范围而定。

Claims (19)

1.一种汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，包括：
排气热量回收用热交换器(300)；
室内制热用加热器(400)；
排出用冷却水管(220)，上述排出用冷却水管(220)的一侧与上述排气热量回收用热交换器(300)相连接，上述排出用冷却水管(220)的另一侧与上述室内制热用加热器(400)相连接；
旁通冷却水管(240)，上述旁通冷却水管(240)的一端以与上述排气热量回收用热交换器(300)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接，上述旁通冷却水管(240)的另一端以与室内制热用加热器(400)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接；
流路调节阀(500)，设于上述旁通冷却水管(240)的一端或另一端，用于调节冷却水的流路；
蓄热器(600、700)，设于上述旁通冷却水管(240)上；
第一冷却水温度传感器(910)，设于上述排出用冷却水管(220)上，用于测定从上述排气热量回收用热交换器(300)排出的冷却水的温度；
第二冷却水温度传感器(920)，设于上述旁通冷却水管(240)上，用于测定从上述蓄热器(600、700)排出的冷却水的温度；以及
电子控制单元(800)，通过比较上述第一冷却水温度传感器(910)和上述第二冷却水温度传感器(920)的测定值，来控制上述流路调节阀(500)的工作，
其中，当上述第一冷却水温度传感器(910)的测定值小于上述第二冷却水温度传感器(920)的测定值时，上述电子控制单元(800)判断为引擎预热阶段，从而控制上述流路调节阀(500)来阻断上述排出用冷却水管(220)，并开放上述旁通冷却水管(240)，使得全部冷却水经由上述蓄热器(600、700)。
2.一种汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，包括：
排气热量回收用热交换器(300)；
室内制热用加热器(400)；
排出用冷却水管(220)，上述排出用冷却水管(220)的一侧与上述排气热量回收用热交换器(300)相连接，上述排出用冷却水管(220)的另一侧与上述室内制热用加热器(400)相连接；
旁通冷却水管(240)，上述旁通冷却水管(240)的一端以与上述排气热量回收用热交换器(300)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接，上述旁通冷却水管(240)的另一端以与室内制热用加热器(400)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接；
流路调节阀(500)，设于上述旁通冷却水管(240)的一端或另一端，用于调节冷却水的流路；
蓄热器(600、700)，设于上述旁通冷却水管(240)上；
第一冷却水温度传感器(910)，设于上述排出用冷却水管(220)上，用于测定从上述排气热量回收用热交换器(300)排出的冷却水的温度；
第二冷却水温度传感器(920)，设于上述旁通冷却水管(240)上，用于测定从上述蓄热器(600、700)排出的冷却水的温度；以及
电子控制单元(800)，通过比较上述第一冷却水温度传感器(910)和上述第二冷却水温度传感器(920)的测定值，来控制上述流路调节阀(500)的工作，
其中，当上述第一冷却水温度传感器(910)的测定值为上述第二冷却水温度传感器(920)的测定值以上时，上述电子控制单元(800)判断为预热后阶段，从而控制上述流路调节阀(500)来开放上述排出用冷却水管(220)，并阻断上述旁通冷却水管(240)，使得全部冷却水不经由上述蓄热器(600、700)，而经由上述室内制热用加热器(400)。
3.一种汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，包括：
排气热量回收用热交换器(300)；
室内制热用加热器(400)；
排出用冷却水管(220)，上述排出用冷却水管(220)的一侧与上述排气热量回收用热交换器(300)相连接，上述排出用冷却水管(220)的另一侧与上述室内制热用加热器(400)相连接；
旁通冷却水管(240)，上述旁通冷却水管(240)的一端以与上述排气热量回收用热交换器(300)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接，上述旁通冷却水管(240)的另一端以与室内制热用加热器(400)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接；
流路调节阀(500)，设于上述旁通冷却水管(240)的一端或另一端，用于调节冷却水的流路；
蓄热器(600、700)，设于上述旁通冷却水管(240)上；
第一冷却水温度传感器(910)，设于上述排出用冷却水管(220)上，用于测定从上述排气热量回收用热交换器(300)排出的冷却水的温度；
第二冷却水温度传感器(920)，设于上述旁通冷却水管(240)上，用于测定从上述蓄热器(600、700)排出的冷却水的温度；以及
电子控制单元(800)，通过比较上述第一冷却水温度传感器(910)和上述第二冷却水温度传感器(920)的测定值，来控制上述流路调节阀(500)的工作，
其中，当上述第一冷却水温度传感器(910)的测定值为已设定的恒温器开放温度以上时，上述电子控制单元(800)判断为行驶阶段，从而控制上述流路调节阀(500)来使上述排出用冷却水管(220)和上述旁通冷却水管(240)全部开放，使得冷却水经过不经由上述蓄热器(600)、(700)的路径和经由上述蓄热器(600、700)的路径来流动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
上述蓄热器(600)包括：
热交换器(610)，冷却水经由上述热交换器(610)；
内侧壳体(620)，内置有上述热交换器(610)；
外侧壳体(630)，内置有上述内侧壳体(620)；以及
热储存物质(640)，填充于上述热交换器(610)和上述内侧壳体(620)之间的空间。
5.根据权利要求4所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
还包括绝热空间(650)，形成于上述内侧壳体(620)和上述外侧壳体(630)之间。
6.根据权利要求4所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
还包括密封部件(660)，设于上述外侧壳体(630)的开口部的上端，上述外侧壳体(630)的开口部用于使上述内侧壳体(620)内置于上述外侧壳体(630)。
7.根据权利要求4所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
上述热交换器(610)的冷却水流入口(611)和冷却水排出口(612)以贯通上述外侧壳体(630)的盖(631)的方式向外部突出而成。
8.根据权利要求4所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
形成于上述内侧壳体(620)的热储存物质注入口(621)以贯通上述外侧壳体(630)的盖(631)的方式向外部突出而成。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
上述蓄热器(700)包括：
热交换器(710)，冷却水经由上述热交换器(710)；
内侧壳体(720)，用于收容上述热交换器(710)；
热储存物质，填充于上述热交换器(710)和上述内侧壳体(720)之间；
外侧壳体(740)，用于收容上述内侧壳体(720)；以及
绝热空间，形成于上述内侧壳体(720)和上述外侧壳体(740)之间，
上述热交换器(710)由多个板型管(711)以相互连通的状态来层叠而成，上述板型管(711)包括上板(711a)和下板(711b)。
10.根据权利要求9所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述板型管(711)之间形成冷却翅片(712)。
11.根据权利要求9所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述板型管(711)的上述上板(711a)和上述下板(711b)突出形成连接部(711c)，上述连接部(711c)包括流入口(711ca)和排出口(711cb)，
上侧板型管和下侧板型管以上述连接部(711c)相互连接的结构层叠。
12.根据权利要求11所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述板型管(711)形成折流板(712a)，上述折流板(712a)用于阻隔上述流入口(711ca)和上述排出口(711cb)之间。
13.根据权利要求12所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述板型管(711)的被上述折流板(712a)划分的上述板型管(711)的两侧空间形成多个圆形凸缘(712b)。
14.根据权利要求13所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述板型管(711)的被上述折流板(712a)划分的上述板型管(711)的两侧空间的连接部形成曲线凸缘(712c)。
15.根据权利要求9所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述板型管(711)的上述上板(711a)和上述下板(711b)分别形成突出部(711da)和固定槽(711db)，上述固定槽(711db)用于插入上述突出部(711da)。
16.根据权利要求11所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述热交换器(710)的上部面形成第一法兰(750)，上述第一法兰(750)设有管插入孔(751、752)，上述管插入孔(751、752)分别与上述流入口(711ca)和上述排出口(711cb)相连接，
在内侧壳体盖(725)的底面形成有第二法兰(760)，上述内侧壳体盖(725)用于盖住上述内侧壳体(720)的上部开口部，上述第二法兰(760)设有入口管(726)和出口管(727)，
当组装上述内侧壳体盖(725)时，上述第一法兰(750)和上述第二法兰(760)相互结合，来形成冷却水流入路径和冷却水排出路径。
17.根据权利要求9所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述绝热空间设有真空绝热材料(730)，上述真空绝热材料(730)用于包围上述内侧壳体(720)。
18.根据权利要求17所述的汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，
在上述内侧壳体(720)的外周表面突出形成加强筋(721)，上述加强筋(721)与上述真空绝热材料(730)的内周表面或上述外侧壳体(740)的内周表面相接触。
19.一种汽车的排气热量蓄热装置，其特征在于，包括：
排气热量回收用热交换器(300)；
室内制热用加热器(400)；
排出用冷却水管(220)，上述排出用冷却水管(220)的一侧与上述排气热量回收用热交换器(300)相连接，上述排出用冷却水管(220)的另一侧与上述室内制热用加热器(400)相连接；
旁通冷却水管(240)，上述旁通冷却水管(240)的一端以与上述排气热量回收用热交换器(300)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接，上述旁通冷却水管(240)的另一端以与室内制热用加热器(400)相邻的方式与上述排出用冷却水管(220)的一部分相连接；
流路调节阀(500)，设于上述旁通冷却水管(240)的一端或另一端，用于调节冷却水的流路；
蓄热器(600、700)，设于上述旁通冷却水管(240)上；
第一冷却水温度传感器(910)，设于上述排出用冷却水管(220)上，用于测定从上述排气热量回收用热交换器(300)排出的冷却水的温度；
第二冷却水温度传感器(920)，设于上述旁通冷却水管(240)上，用于测定从上述蓄热器(600、700)排出的冷却水的温度；以及
电子控制单元(800)，通过比较上述第一冷却水温度传感器(910)和上述第二冷却水温度传感器(920)的测定值，来控制上述流路调节阀(500)的工作，
其中，上述蓄热器(700)包括：
热交换器(710)，冷却水经由上述热交换器(710)；
内侧壳体(720)，用于收容上述热交换器(710)；
热储存物质，填充于上述热交换器(710)和上述内侧壳体(720)之间；
外侧壳体(740)，用于收容上述内侧壳体(720)；以及
绝热空间，形成于上述内侧壳体(720)和上述外侧壳体(740)之间，
其中，上述热交换器(710)由多个板型管(711)以相互连通的状态来层叠而成，上述板型管(711)包括上板(711a)和下板(711b)，
其中，在上述板型管(711)的上述上板(711a)和上述下板(711b)突出形成连接部(711c)，上述连接部(711c)包括流入口(711ca)和排出口(711cb)，
其中，上侧板型管和下侧板型管以上述连接部(711c)相互连接的结构层叠，
在上述板型管(711)形成折流板(712a)，上述折流板(712a)用于阻隔上述流入口(711ca)和上述排出口(711cb)之间。
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