CN108026819B - 排气热回收装置 - Google Patents

Abstract

本公开的一个方面的排气热回收装置具备主流路、副流路、多个热交换器、以及连通部。主流路供排气气体流动。副流路是从主流路分支出的流路，并且副流路供排气气体的至少一部分流动。多个热交换器配置在副流路内。连通部使多个热交换器连通，并构成副流路的一部分。连通部具备排气气体取出口，排气气体取出口是用于进行排气再循环的排气气体的取出口。

Description

排气热回收装置

技术领域

本公开涉及使用热交换器从排气气体中回收热量的技术。

背景技术

下列专利文献1公开了在使用热交换器从排气气体中回收热量的排气热回收装置中使热交换器的内部的气体流路分支从而设置排气气体的取出部的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2009-127547号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述排气热回收装置中，当欲改变排气气体的取出部的位置时，则须对热交换器的液体流路配置等的设计进行变更，从而在改变排气气体的取出部的位置时出现了使成本增加的问题。

本公开的一个方面在于希望在使用热交换器从排气气体中回收热量的技术中可容易改变排气气体的取出部的位置。

解决问题的技术方案

本公开的一个方面的排气热回收装置具备主流路、副流路、多个热交换器、以及连通部。主流路供排气气体流动。副流路是从主流路分支出的流路，并且供排气气体的至少一部分流动。

多个热交换器配置在副流路内。连通部使多个热交换器连通，并构成副流路的一部分。此外，连通部具备排气气体取出口，排气气体取出口是用于进行排气再循环的排气气体的取出口。

在如上所述的排气热回收装置中，在使多个热交换器连通的连通部具备排气气体取出口，因此，无需对热交换器进行设计变更便可改变排气气体取出口的位置。

此外，在本公开的一个方面的排气热回收装置中，多个热交换器可以具备供用于与排气气体进行热交换的液体流动的液体流路，并可以使排气气体通过该液体流路的周围。

根据如上所述的排气热回收装置，热交换器具备供例如水等液体流动的液体流路，从而能够使热交换器构成为水冷式热交换器。

此外，在本公开的一个方面的排气热回收装置中，至少可以使多个热交换器中的构成为从主流路直接被供给排气气体的热交换器具备排放部和供给部，排放部用于排出液体流路中的冷却液，供给部配置在与排放部相比而靠主流路侧处且用于向液体流路供给冷却液。

根据如上所述的排气热回收装置，由于供给部配置在与排放部相比而靠主流路侧处，因此，热交换器能够利用更低温的冷却液与从主流路流入的高温的排气气体进行热交换。

此外，在本公开的一个方面的排气热回收装置中，可将多个热交换器中的位于主流路中的排气气体的流动方向上游侧的热交换器的热交换能力设定得比位于主流路中的排气气体的流动方向下游侧的热交换器高。

根据如上所述的排气热回收装置，由于将用于与更高温度的排气气体进行热交换的热交换器的热交换能力设定得较高，因此能够在排气气体到达连通部之前效率良好地对排气气体进行冷却。

此外，在本公开的一个方面的排气热回收装置中，可将副流路设定成，使得排气气体在副流路中配置有热交换器的部位处的流动方向与排气气体在主流路的流动方向正交。

根据如上所述的排气热回收装置，通过使主流路与热交换器相邻，而能够将热交换器中的排气气体的取入口设置在主流路的近旁，因此可以不需要用于将排气气体导入热交换器的路径，从而能够使装置小型化。

附图说明

图1是示出实施方式的排气热回收装置的剖视图。

图2是示出其他实施方式的排气热回收装置的剖视图。

附图标记说明

1…排气热回收装置；8…流入部；9…流出部；10A、10B…阀；

12…排气管；14…扩宽部；30…热交换部；30A、30B…热交换器；

31A、31B…热交换翅片；32、33、34…液体流路；44…流入管；

46…流出管；56…分离壁；71…排气气体取出口；72…EGR管；

75…连通部；91…主流路；92…副流路；142…排气；144…冷却液。

具体实施方式

以下参照附图对本公开的示例性实施方式进行说明。

[1.第1实施方式]

[1-1.排气热回收装置的概要]

图1所示的排气热回收装置1安装在例如乘用车等具有内燃机的移动体上。该排气热回收装置1使作为高温流体的来自内燃机的排气气体等排气142所具有的热量传递给温度低于排气142的作为低温流体的内燃机的冷却液144，由此从排气142中回收热量。本实施方式中的冷却液144既可以为冷却水，也可以为油液。

本实施方式的排气热回收装置1具备排气管12、热交换部30、以及阀10A。

排气管12形成用于将来自内燃机的排气142导向下游侧的流路。此外，排气管12具有构成为截面面积大于周围部分的扩宽部14。热交换部30配置在该扩宽部14中。

流入部8和流出部9相邻地配置在扩宽部14中。

流入部8是供排气142从排气管12向热交换部30流入的部位。流出部9是供排气142从热交换部30向排气管12流出的部位。阀10A是用于使排气142的流路开放或封闭的阀，并配置在排气管12中沿着排气142的流路与流入部8相比而靠下游侧的位置且配置在主流路91中的处于后述多个热交换器30A、30B之间的位置。

当阀10A打开时，则大部分排气142不经由热交换部30而是通过主流路91向阀10A的下游流动。当阀10A关闭时，则大部分排气142将通过经由热交换部30的副流路92而向阀10A的下游流动。即，阀10A根据开闭来切换排气142的流路。

此外，利用公知的电机或热致动器等致动器使阀10A进行开闭。另外，阀10A还具有通过排气142压力而进行开闭的特性。此外，主流路91是指主要由排气管12形成的排气142的流路。并且，副流路92是从主流路91分支出的流路，其是指主要由扩宽部14和后述分离壁56包围而成的流路。

[1-2.排气热回收装置的结构]

排气管12形成为例如两端开口的圆筒形。排气管12与供来自内燃机的排气142流入的排气管或排气歧管等连接。排气管12的截面形状也可采用矩形等任意的形状。

热交换器30具有多个热交换器30A、30B、分离壁56、以及连通部75。分离壁56以将热交换器30A和热交换器30B隔开的方式而配置在多个热交换器30A、30B之间，从而作为用于使流动于热交换器30A、30B的排气142难以掺混的分隔壁面而发挥作用。热交换器30A是配置在副流路92中的上游侧的热交换器，排气气体从主流路91直接被供给到热交换器30A。

此外，在本公开中，“直接被供给”是指，不经由另一个热交换器30B而从主流路91供给排气气体的情况。此外，上游侧是指，在后述的EGR阀关闭的状态下，排气142流动的方向上的上游侧。

热交换器30A具有热交换翅片31A、以及液体流路32、33、34。热交换器30B是配置在于副流路92中与热交换器30A以及连通部75相比而靠下游侧处的热交换器。热交换器30B具有热交换翅片31B、以及液体流路32、33、34。

液体流路32配置在与液体流路33相比而靠主流路91侧处，且配置在与供冷却液144排出的流出管46相比而靠对冷却液144进行供给的流入管44侧处。此外，液体流路33配置在与液体流路32相比而靠与主流路91相反的一侧处，且配置在与流入管44相比而靠流出管46侧处。液体流路34设置有多条，并且液体流路34从液体流路32分支且与液体流路33相连。

热交换翅片31A、31B是为了使排气142与流动于液体流路32、33、34中的冷却液144等液体效率良好地进行热交换而设置的公知的翅片。将配置在于副流路92中的排气142的流动方向上游侧的热交换器30A的热交换能力设定得比配置在下游侧的热交换器30B高。热交换能力表示每单位时间、每单位热量的热交换量的大小。

具体而言，例如，使热交换翅片31A的表面积大于热交换翅片31B的表面积，在图1的示例中，将热交换翅片31A的长度设定得比热交换翅片31B的长度长。此外，与热交换器30B中的液体流路32相比，将热交换翅片31A中的液体流路32配置得更靠近流入管44。因此，对热交换翅片31A供给的冷却液144的温度低于对热交换器30B供给的冷却液144的温度，从而使热交换翅片31A的热交换能力提高。

此外，热交换器30A、30B构成为使排气142在液体流路32、33、34和热交换翅片31A、31B的周围流动。

连通部75在多个热交换器30A、30B的与主流路91相反的一侧具有使多个热交换器30A、30B连通的空间，并构成副流路92的一部分。此外，连通是指多个空间相连的状态。在本实施方式中示出使热交换器30A、30B具有的供排气142通过的空间彼此接连的状态。

在副流路92中，将排气142在配置有热交换器30A、30B的部位处的流动方向设定成与排气气体在主流路91中的流动方向正交。即，流动于主流路91的排气142进行约90度转向而流入热交换器30A，并在连通部75进行180度转向。

然后，在热交换器30B中，排气142与流动于主流路91中的排气142呈正交地而朝着主流路91流动。此外，本公开中的“正交”是指如下概念，不仅包括完全正交的情形，还包括大致正交等具有可获得大体上等同的作用以及效果的程度的角度。

此外，排气气体取出口71以与连通部75连通的方式形成在连通部75，其中，排气气体取出口71是用于进行排气再循环(EGR)的排气气体的取出口。即，在扩宽部14形成排气气体取出口71，并使EGR管72与排气气体取出口71连接。

此外，冷却液144从贯通扩宽部14的流入管44向热交换器30的内部流入，并在热交换器30的内部进行了热交换后经由贯通扩宽部14的流出管46而向热交换器30的外部流出。

EGR管72具有未图示的公知的EGR阀，当该EGR阀打开时，排气142的一部分会向EGR管72流入。特别是，当设置在主流路91中的阀10A关闭时，通过了热交换器30A并已被冷却的排气142将被供给到EGR管72。此外，当设置在主流路91中的阀10A打开时，通过了热交换器30A的排气142、以及从阀10A的下游侧倒流并通过了热交换器30B的排气142将被供给到EGR管72。即，对EGR管72供给使用多个热交换器30A、30B而进行了冷却的排气142。

[1-3.效果]

根据以上详述的第1实施方式，可获得以下效果。

(1a)在上述排气热回收装置1中，具有主流路91、副流路92、多个热交换器30A、30B、以及连通部75。并且主流路91供排气气体流动。副流路92是从主流路91分支出的流路，并且供排气气体的至少一部分流动。

多个热交换器30A、30B配置在副流路92内。连通部75使多个热交换器30A、30B连通，并构成副流路92的一部分。此外，在连通部75形成排气气体取出口71，其中，排气气体取出口71是用于进行排气再循环的排气气体的取出口。

根据如上所述的排气热回收装置1，由于在使多个热交换器30A、30B连通的连通部75设置排气气体取出口71，因此，不必变更热交换器30A、30B的设计便可改变排气气体取出口71的位置。

(1b)在上述排气热回收装置1中，多个热交换器30A、30B具有供用于与排气气体进行热交换的液体流动的液体流路32、33、34，并使排气气体通过该液体流路32、33、34的周围。

根据如上所述的排气热回收装置1，通过使热交换器30A、30B具备液体流路32、33、34而能够将热交换器30A、30B构成为水冷式热交换器30A、30B。

(1c)在上述排气热回收装置1中，至少使多个热交换器30A、30B中的构成为从主流路91直接被供给排气气体的热交换器30A具有流出管46和流入管44，其中，流出管46用于排出液体流路33中的冷却液，流入管44配置在与流出管46相比而靠主流路91侧处且用于向液体流路32供给冷却液。

根据如上所述的排气热回收装置1，由于流入管44配置在与流出管46相比而靠主流路91侧处，因此，热交换器30A、30B可利用更低温的冷却液与从主流路91流入的高温的排气气体进行热交换。

(1d)在上述排气热回收装置1中，在多个热交换器30A、30B中，将位于主流路91中的排气气体的流动方向上游侧的热交换器30A的热交换能力设定得比位于主流路91中的排气气体的流动方向下游侧的热交换器30B高。

根据如上所述的排气热回收装置1，由于将与更高温的排气气体进行热交换的热交换器30A的热交换能力设定得较高，因此，能够在排气气体到达连通部75之前效率良好地对排气气体进行冷却。

(1e)在上述排气热回收装置1中，副流路92设定成，使得排气气体在副流路92中配置有热交换器30A、30B的部位处的流动方向与排气气体在主流路91中的流动方向正交。

根据如上所述的排气热回收装置1，使主流路91与热交换器30A、30B相邻，从而能够将热交换器30A、30B中的排气气体的取入口配置在主流路91的近旁，因此可以不需要用于将排气气体导入热交换器30A、30B的路径，从而能够使装置小型化。

(1f)在上述排气热回收装置1中，阀10A配置在主流路91中的处于多个热交换器30A、30B之间的位置处。即，使从主流路91通向副流路92的流入部8和从副流路92通向主流路91的流出部9相邻配置，并使阀10配置在主流路91中的处于流入部8与流出部9之间的位置处。

根据如上所述的排气热回收装置1，当阀10A打开时，能够使从流出部9经由下游侧的热交换器30B而向EGR管72供给的排气142进一步增多。由此，能够有效地冷却向EGR管72供给的排气142。

[2.其他实施方式]

以上对用于实施本公开的方式进行了说明，不过本公开不限于上述实施方式，能够进行各种变形而加以实施。

(2a)上述实施方式中，在多个热交换器30A、30B的与主流路91相反的一侧设置有连通部75，不过不限于此。例如图2所示，也可以使多个热交换器30A、30B沿着排气在主流路91中的流动方向142而排列配置，并可在多个热交换器30A、30B之间形成连通部75。该情形下，也在连通部75形成排气气体取出口71。此外，也可以在主流路91中的处于流入部8与流出部9之间的位置处配置与阀10A等同的阀10B。

(2b)多个热交换器30A、30B的结构除了可以为公知的结构外，也可以是任意的结构。例如，在上述实施方式中，多个热交换器30A、30B构成为具有热交换翅片31A、31B，不过，只要能够使冷却液和排气142进行热交换即可，也可以不具备热交换翅片31A、31B。此外，多个热交换器30A、30B也可以通过组合对液体流路32、33不进行分支等公知的结构而加以利用。

如上所述的情形也可以获得与上述(1A)相同的效果。

(2c)可使上述实施方式中的1个构成元素所具有的功能分散于多个构成元素中，或使多个构成元素所具有的功能统合于1个构成元素。此外，可省略上述实施方式的构成的一部分。此外，可将上述一实施方式的构成的至少一部分添加到上述其他实施方式的构成中，或对上述一实施方式的构成的至少一部分和上述其他实施方式的构成进行置换。另外，仅由记载在权利要求中的语句所确定的技术思想中包含的所有形态均为公开的实施方式。

(2d)除上述排气热回收装置外，还可通过以该排气热回收装置1为构成元素的系统、排气热回收方法等各种方式实现本公开。

[3.本实施方式的构成与本公开的构成的对应关系]

上述实施方式中的流入管44对应于本公开所述的供给部的一例，上述实施方式中的流出管46对应于本公开所述的排放部的一例。

Claims (6)

1.一种排气热回收装置，其特征在于，具备：

主流路，所述主流路构成为供排气气体流动；

副流路，所述副流路是从所述主流路分支并返回所述主流路的流路，并构成为供排气气体的一部分流动；

第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器和所述第二热交换器配置在所述副流路内，并且所述第二热交换器在从所述副流路通过的所述排气气体的所述一部分的流动方向上配置在所述第一热交换器的下游，

连通部，所述连通部构成为使所述第一热交换器和所述第二热交换器连通，并形成所述副流路的一部分；以及

阀，所述阀设置在所述主流路内的与所述第一热交换器和所述第二热交换器之间的交界相向的位置处，并构成为，若所述阀打开，则所述排气气体的大部分通过所述主流路，若所述阀关闭，则所述排气气体的一部分通过所述主流路，

所述连通部具备排气气体取出口，所述排气气体取出口构成为向排气再循环管供给排气气体。

2.根据权利要求1所述的排气热回收装置，其特征在于，

所述第一热交换器和所述第二热交换器各自具备至少一条液体流路，该至少一条液体流路构成为供与排气气体进行热交换的液体流动，并且所述第一热交换器和所述第二热交换器各自构成为，使排气气体通过该至少一条液体流路的周围。

3.根据权利要求2所述的排气热回收装置，其特征在于，

所述第一热交换器配置成至少从所述主流路直接接收排气气体，并且

所述第一热交换器还具备排放部和供给部，其中，

所述排放部构成为用于排出所述第一热交换器的所述至少一条液体流路中的冷却液，

所述供给部配置在与所述排放部相比而靠近所述主流路的一侧处且构成为用于向所述第一热交换器的所述至少一条液体流路供给冷却液。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的排气热回收装置，其特征在于，

所述第一热交换器所具有的热交换能力设定得比所述第二热交换器高。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的排气热回收装置，其特征在于，

所述副流路构成为，使得排气气体沿着与排气气体在所述主流路中的流动方向正交的方向通过所述第一热交换器以及所述第二热交换器。

6.根据权利要求4所述的排气热回收装置，其特征在于，

所述副流路构成为，使得排气气体沿着与排气气体在所述主流路中的流动方向正交的方向通过所述第一热交换器以及所述第二热交换器。

Images