CN1076993A - 汽车余热回收暖风装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种高效汽车余热回收暖风节能装 置。它主要由换热器、散热箱、引风口，排气管阀门开 关以及进出风连接管所组成。它是利用汽车发动机 所排出的废气余热进行回收，向车内提供暖风供暖， 改变了发动机缸体内的循环冷却水为热源或以燃油， 耗电为热源的供暖办法。

本发明具有结构简单，制作容易，安装维修方便 以及传热快，热效率高等特点。因此，它可以适用于 机动车，内燃机发电场所的供暖，也可以作为民用锅 炉烟道上余热回收装置。

Description

本发明属于一种高效汽车余热回收暖风节能装置。

现有的国产汽车一般都配有暖风机向车内供热，如长春一汽生产的解放牌汽车，暖风机里的热源是来自发动机缸体里的循环冷却水，循环水与暖风机里的散热水箱相连通，供热时接通暖风机直流电机的电源，水箱中的热量就被吹入车内散热，以达到采暖的目的。冬天由于气温较低，循环水在低温环境中散热较快，温度不高，既使是长时间行驶，水温也不会超过80℃，因此，所提供的热风，其温度也仅在30-40℃之间。没有足够的热量向车内供热，热效率很低。目前，出现的另外一种利用汽车发动机余热向车内供暖的“公路客车余热节能暖风机”（中国专利：90100428），它是由进风装置，管壳式热交换器，送风机，机械传动装置，出风装置，车内热风管和除霜装置所组成。由送风机将加热的风打入车厢进行采暖。这种装置虽然利用了汽车发动机废气中的余热向车内供暖，但它的管壳式热交换器在正常的排气管路上设计成两个垂直于排气方向的烟箱，在两个烟箱的中间焊有多根3/4寸的传热管，废气经90°直角进入烟箱后进入传热管，然后再经90°直角进入排气管，这样势必增加废气排放的阻力，要克服这些阻力，就要降低发动机的马力或增加油耗。此外，众多的传热管在高温的环境中，管口在频繁而剧烈的振动，冷缩热涨中容易开焊，这就可能使废气中的有害气体排入车内。同时，该装置还存在结构复杂，成本高等缺点，不便于维修和使用。

本发明的目的在于提供一种包含有换热器，散热箱、排气管，引风口，阀门开关以及进出风连接管所组成的回收汽车发动废气余热的装置，从而改变了现有的利用发动机缸体内的循环冷却水为热源或以燃油、耗电为热源的供暖技术。

本发明所采用的技术方案主要由换热器，引风口，散热箱进风连接管，出风连接管所组成，如图1所示。换热器由排气管（2），储气管（3），保温壳（4），出风口（6），进风口（7）所组成。排气管（2）穿过同心结构的保温壳（4）储气管（3），进风口（7）和出风口（6）分布在储气管（3）和保温壳（4）的两端。选用1.5-3.0毫米金属板材制作各部件。排气管（2）直径要求等于或略大于与汽车原来型号的排气管直径长度在150-1200毫米之间设计，两端或一端与汽车上的排气管相连接，连接的方法可以是焊接，插接或螺接。

储气管（3）的直径要比排气管（2）的直径大20-100毫米左右。这样在排气管（2）与储气管（3）之间就留有一层10-50毫米之间的空气换热层（5）。保温壳（4）与储气管（3）之间留有5-10毫米的保温层，保温层中可以充填一些耐高温的保温材料。出风口（6）和进风口（7）的直径一般在40-80毫米范围，散热箱（12）与引风口（11）的直径分别与换热器出风口（6）进风口（7）上。出风连接管（8）和进风连接管（9）的两端各自套在散热箱入风口（10），换热器出风口（6）和引风口（11），换热器入风口（7）上，然后用活动卡子夹紧。进出风口连接管最好选用金属波纹管，以便容易拐弯和耐高温，进风口（11）的前端制成喇叭口型，当发动机工作时，废气从进口（1）进入排气管（2），热量就从管壁（2）散发到储气管（3）之间的换热层（5）中去。当汽车行驶时空气在汽车的撞击下源源不断的通过引风口（11）吹入到换热器的换热层（5）中而被加热成热风。然后又在后面吹进来的冷空气推动下，通过出风口（6），出风连接管（8）进入散热箱（12）向车内散热。

在散热箱入风口（10）上装有一阀门（19），当车内不需要供热时，关闭阀门（19），可以使装置中的热空气不再进入车内。经测试的数据表明：汽车发动机在急速时排气的温度一般在200-300℃之间，用一般速度行驶，半小时后温度可达400-500℃，如果高速或长时间行驶，排气温度可达到700℃左右，这样，以空气为介质，采用换热器换热后的热风在汽车行驶一定的路程和时间后暖风出口温度一般都在100℃以上，它的热效率之高和成本低廉，大大优于用发动机循环水为热源，或用烧油为热源，以及电热暖风机时的热效率和成本。

本发明还可以采用直流吹风机，直流引风机，引风热管，吸热风管，热管，散热片和组合式换热器等各种技术方案。

本发明具有结构简单，制作容易，安装，使用维修方便以及传热快，热效率高的特点。它的风量与汽车行驶速度成正比，因此它适合于长途汽车采暖使用。只要汽车发动机开始工作，暖风机就可以向车内供热，汽车行驶半小时后，出口温度一般在80℃以上，它不仅在一切机动车上采暖得到应用，而且在小型机动渔船上也照常应用。

在使用内燃机发电的地方，如地质钻探机，石油钻探机，修井机都可以得到应用。本实用新型还可以用来回收普通民用锅炉的烟道上的余热和作为空气予热器，向锅炉送热风以达到提高锅炉的热效率和节能的目的。

图1是本发明的原理结构示意图。

图2是本发明1采用直流吹风机装置的结构图。

图3是本发明采用直流引风机装置的结构图。

图4是本发明采用吸热风管装置的结构图。

图5是本发明采用水平安装吸热风管的结构图。

图6是本发明采用螺旋式散热方式的结构图。

图7是本发明采用螺旋式散热翅尾的结构图。

图8是本发明采用热管装置的结构图。

图9是本发明采用组合式换热器的结构图。

图10是本发明采用进出风口的结构图。

图11是本发明采用隔离板结构的示意图。

现在，结合各种附图来进一步说明本发明的实施方案。

图2中直流吹风机装置是由外壳（13），直流电机（14），叶片（15），吸风口（16）和出风口（11）所组成。出风口（11）是与进风连接管（9）连接在一起的。这时直流吹风机装置就替代了图1中的引风口（11）。外壳（13）的尺寸，可以根据实际需要而定。直流电机（14）要求在30瓦至60瓦之间选用。当发动机工作时，冷空气从吹风机吸风口（16）被吸进壳体（13），然后被叶片（15）吹进换热层（5）被加热，最后进入散热箱（12）并向车内供热。安装吹风机的优点是：向车内供热不受车速的限制，既使是在汽车急速时也能照常向车内供热。

在图3中，直流引风机代替了图2中的直流吹风机，其工作方式由原来的吹风，改变为引风，工作的原理虽然相同，但换热和供热的方向与图2正好相反。在这里，图2中的散热箱（12）我们把它变为空气滤清器（12），散热箱入风口（10）变为空气滤清器的出风口（10），出风连接管（8）变为进风连接管（8）。进风连接管（9）变为出风连接管（9）。换热器出风口（6）变为入风口（6）。入风口（7）变为出风口（7）。吹风机出风口（11）变为引风机吸风口（11）。吹风机吸风口（16）变为引风机出风口（16）。这样，在汽车发动机工作时，接能引风机（13）的电源开关，电机（14）带动叶片（15）转动，空气就从滤清器（12）经进风连接管（8）被吸入到换热器中换热层（5）中受热后经出风连接管（9）最后进入引风机（13）通过出风口（16）向车内供热。

这种以引风机结构工作的暖风装置优点是排风量大，阻力小，最适合在大客车或中客车上应用。

在图4中，在换热器中穿过排气管（2），并在垂直于排气方向按园周任一角度布置2-10根吸热风管（17），以提高换热效率。此时排气管（2）的直径要大于汽车原来排气管的直径，以不影响排气的流量。吸热风管（17）的直径一般在5-20毫米之间设计选用，高度与排气管直径相等，用焊接的方法与排气管壁连接在一起。

图5是本发明采用水平安装吸热风管的结构图。图中，它的吸热风管（17），是在排气管（2）放大直径的园周，沿排气方向水平布置的，它的周围仍然被流动的废气热量所包围，这种结构优点是：空气在通过吸热风管（17）时阻力小，而废气在通过排气管（2）中间时也没有阻力。

在图6中，在排气管（2）的管壁上，布置多组均匀分布的散热翅片（18），以增加管壁在换热层（5）中的散热面积，散热翅片（18）的厚度取1.0-2毫米厚的金属簿板，长度可灵活设计，高度以不超过换热层（5）的高度为限。

图7中，它是在排气管（2）的管壁上所布置的散热翅片（18）是采用螺旋式的。它在增加排气管壁散热面积的同时，也使空气在换热层（5）中按螺旋方向受热，增加了受热面积和延长了受热时间，大大的提亢换热效率。

图8是本发明采用热管装置的结构图。它是在换热器中安装2-50根热管，热管的吸热端安装在排气管（2）内，散热端安装在换热层（5）中，在热管的外散热端管壁上设有散热翅片（18），利用热管高效传热的功能，使热管的换热效率大大增加。热管的吸热端也可以焊在排气管（2）的外壁上;还可以是热管的吸热端伸入排气管（2）的内部，散热端一部分在换热层（5）内，另一端伸出保温壳（4），这样，当接通直流引风机电源时，在换热层（5）内那部分的热管，在空气的强制吹动下，热管所传递的大部分热量在换热层（5）中散掉。当关闭电源时，就停止向车内供热，热管中的热量

（4）外面的热管散热端向外界空气散热，这就可以避免了因换热器中的热量散不出去，形成温度过高而引起的热管或其他结构过热而损坏。

图9是本发明采用组合式换热器的结构图。它是将换热器加工成上、下两个半园柱形二部分，这两部分都包含有储气管（3），保温壳（4），换热层（5），出风口（6）和进风口（7）。可以直接安装在汽车原有的排气管（2）上使用，在换热器的半园平面设有连接板（n）在连接板上设有螺旋孔（m），以便安装时固定使用螺丝。

图10是本发明的进出风口结构图。本实用新型所述的各种结构中，换热器的进风口（6）和出风口（7）实际制作和使用，可以根据实际情况来确定其安装位置。一般要求进风口（7）要布置在换热器的底部，出风口（6）布置在上部，如图10A所示。

图10B是在换热器中间的换热层（5）中用隔板封闭住，两边各设进风口（7）和出风口（6）。用这种方法可以安装两台以上暖风机同时工作。

图10C中的隔板（G）在换热层（5）中是按排气的方向水平封闭的，进风口（7）和出风口（6）都设在平面的一个通道上，这样可以同时安装4台暖风机同时向车内供热。

在图11中，可以在换热层（5）中靠近排气管（2）的地方设计一层隔板（20），这样就可以在排气管（2）和换热层（5）中形成了一个隔离层。并隔离层与外界开通一个小孔（21），一旦废气从排气管（2）的管壁泄露出来，废气就可以通过隔离层的小孔（21）排放到车外，避免废气污染车内。

本发明的一个具体实施例可以在北京产212吉普车上按图1所示结构，喇叭口前端采用120毫米，后端与引风口（11）相连接，原车排气管前端直径为40毫米，故该换热器排气管（2）的直径也采用40毫米长度为200毫米，储气管（3）直径为60毫米，所得换热层（5）空间间距为10毫米。换热器出风口（6）和进风口（7）以及散热箱入风口（10）和喇叭口后端引风口外径都设计为40毫米。出风连接管（8）和进风连接管（9）的内径为41毫米，壁厚为0.2毫米，采用沈阳通风管厂生产的铝合金波纹管。温壳（4）的直径为70毫米，与储气管的间隙为5毫米，以上所需原材料，除进出风连接管外，散热器等均可以使用板厚为2毫米的普通A₃低碳钢钢板制造。

本发明的另一个具体实施例可以在沈阳产金杯牌面包车上采用图5所示的结构及图2所示的吹风式暖风传递方式。原车排气管（2）的直径为50毫米，而本实例排气管（2）中采用了吸热风管，所以加大排气管（2）的直径为90毫米，长度为400毫米，吸风管（17）选用6根直径为15毫米、壁厚为2.5毫米，长度为300毫米的无缝钢管制作，并按排气的方向水平安装在排气管（2）内径的园周，储气管（3）直径为120毫米，换热层空间间距为15毫米，所有进出风口直径为45毫米，进、出风连接管内径为46毫米，吹风电机采用12V30W的直流电机，叶片（15）采用轴流式，叶片与机壳可自行设计制造。

本发明的再一个具体实施例可以在延吉客车厂生产的长白山牌客车上按图8所示的结构，采取原车排气管直径为65毫米，换热器排气管（2）设计成100×100毫米的方形，长度为1000毫米，热管（17）的直径为12毫米，长度为200毫米，壁厚2.5毫米。在纵向按90毫米间距，横向在为52毫米范围内均匀分布3排，前后排为11根，中间排10根，共32根。散热翅直径为25毫米、厚度1毫米，换热层空间为120毫米，热管散热端插入排气管（2）内80毫米，保温壳（4）与储气管（3）之间的空间为10毫米，里面充填耐温材料，所有进出风口直径为75毫米，进出风连接管内径为76毫米，暖风机采用引风式，电机（14）采用24V，40W直流电机，叶片（15）采用离心式制作而成。

Claims (7)

1、一种由汽车排气管，换热器所组成的汽车供暖装置，其特征在于它由散热箱(12)，引风口(11)，进风连接管(9)，出风连接管(8)，阀门开关(19)和换热器所组成，所说的换热器，它包括了排气管(2)，穿过同心结构的保温壳(4)与储气管(3)，换热层(5)，在储气管(3)的两端带有出风口(6)和进风口(7)，它由出风口(6)通过出风连接管(8)与散热箱(12)连接，并由其进风口(7)通过进风连接管(9)与引风口(11)连接。

2、按照权利要求1所组成的供暖装置，其特征在于所说的引风口（11），它可以采用一个由外壳（13），直流电机（14），叶片（15），吸风口（16）和出风口（11）所组成的直流吹风机装置所替代。

3、按照权利要求1所说的供暖装置，其特征在于所说的引风口（11），它也可以采用一个由外壳（13），叶片（15），电机（14），出风口（16）和吸风口（11）所组成的引风机装置所替代。

4、按照权利要求1所说的供暖装置，其特征在于所说的排气管（2），可以在它的中间按垂直或水平方向安装2-10根吸热风管。

5、按照权利要求4所说的供暖装置，其特征在于所说排气管（2），可以在其中安装2-50根热管，热管的吸热端安装在排气管（2）内，或焊在排气管的外表面，散热端安装在换热层（5）内，也可以伸出保温层（4）的外表面，同时，可以在热管的散热端安装有散热翅片（18）。

6、按照权利要求4所说的供暖装置，其特征在于所说的排气管（2），可以在其外壁上安装均匀分布的散热翅片或螺旋式散热翅片。

7、按照权利要求1所说的供暖装置，其特征在于所说的换热器，可以加工成包含有储气管（3），保温壳（4），换热层（5），出风口（6）和进风口（7）的上、下两个半园柱形部分组成的组合式换热器。

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