CN208332304U - 热量回收器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车领域，涉及一种热量回收器，包括排气管、换热器、隔热层和控制阀，隔热层套于排气管上，换热器套于排气管上并位于隔热层之外，换热器与隔热层之间形成有换热通道，换热通道通过第一通道连通排气管的气流通道的一端，换热通道通过第二通道连通排气管的气流通道的另一端，控制阀的阀门设于排气管上并能调节流经换热通道的气流量；解决了现有可调节热量的热回收装置在不需要热量时冷却液仍然换走一部分排气余热的问题，在排气管外套设隔热层，避免气流的热量直接经排气管的整个管壁与换热器进行热交换，配合控制阀对流量的控制，不需要换热时，换热器内的冷却介质尽可能少的换热，需要换热时，能够根据热量需求改变换热量。

Description

热量回收器

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，特别是涉及热量回收器。

背景技术

在环境压力越来越大的今天，法规部门要求燃油车尽可能少的排放尾气、提高热效率，但是内燃机的热效率目前已经到达瓶颈，再想有进一步的显著提升非常困难。减少尾气排放与发动机热效率息息相关，热效率得不到显著提升，减少尾气排放就存在较大的困难。尾气排出发动机的同时带走大量的热量(高达30％)，若能将这部分热量回收加以利用，如用于发电、暖机、加热电池等，将减少发动机符合，达到节约能源、间接提升发动机热效率的目的。

目前大部分车型上都无排气热回收装置；一部分汽车的热回收装置不能调节回收热量的多少，需要热量时连通，不需要时切断，不能很好的根据需要实时调节；一部分汽车的热回收装置可调节热量多少，但是其气流通道与冷却液通道之间是没有隔热层的，在不需要热量时冷却液仍然换走一部分排气余热，造成不必要的麻烦，气流通道使用单独的管路设计，换热器比较复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有可调节热量的热回收装置在不需要热量时冷却液仍然换走一部分排气余热的问题，提供一种热量回收器。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种热量回收器，包括排气管、换热器、隔热层和控制阀，所述隔热层套设于所述排气管上，所述换热器套设于所述排气管上并位于所述隔热层之外，所述换热器与所述隔热层之间形成有换热通道，所述换热通道通过第一通道连通所述排气管的气流通道的一端，所述换热通道通过第二通道连通所述排气管的气流通道的另一端，所述控制阀的阀门设于所述排气管上并用于调节流经所述换热通道的气流量。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供的热量回收器，设置了隔热层，避免气流的热量直接经排气管的整个管壁快速进入换热通道而导致换热器内的冷却介质温度升高，隔热层与控制阀配合作用，不需要换热时，控制阀的阀门关闭，排气管的气流基本都直接从其气流通道排出，使得换热器内的冷却介质尽可能少的换热，需要换热时，根据热量需求调节阀门开度即可调节流经换热通道的气流量，进而实现根据需要改变换热量；排气管、隔热层和换热器套设，减少了独立换热通道的设置，节约材料，利于热量回收器的结构简化、小型化和轻量化。

可选地，所述第一通道包括设于所述排气管的前端的周壁上的前通孔，所述第二通道包括设于所述排气管的后端的周壁上的后通孔，所述隔热层位于所述前通孔和所述后通孔之间。

可选地，所述控制阀包括阀门开关控制器、旋转轴和所述阀门，所述排气管、所述隔热层和所述换热器上均设有旋转轴安装孔，所述旋转轴穿设于各所述旋转轴安装孔，所述阀门置于所述排气管内并固设于所述旋转轴上，所述阀门开关控制器设于所述换热器上并连接所述旋转轴。

可选地，所述阀门邻近所述第一通道的进气侧。

可选地，所述换热器包括密封连接的换热器内壳和换热器外壳，所述换热器内壳与所述换热器外壳之间形成有冷却介质流道，所述换热器外壳上设有冷却介质进口和冷却介质出口，所述换热器内壳的两端整圈密封连接于所述排气管。

可选地，所述换热器内壳包括内壳前端盖、内壳本体和内壳后端盖，所述内壳本体、所述内壳前端盖和所述内壳后端盖均套设于所述排气管上；所述内壳前端盖和所述内壳后端盖呈喇叭状；所述内壳前端盖的小端密封连接所述排气管，大端密封连接所述内壳本体的前端；所述内壳后端盖的小端密封连接所述排气管，大前端密封连接所述内壳本体的后端。

可选地，所述内壳前端盖包括前端盖内壳和设于所述前端盖内壳外的前端盖外壳，所述内壳后端盖包括后端盖内壳和设于所述后端盖内壳外的后端盖外壳，所述内壳本体位于所述第一通道和所述第二通道之间，所述内壳本体通过所述前端盖内壳和所述后端盖内壳连接所述排气管。

可选地，所述换热器外壳包括外壳前端盖、外壳本体和外壳后端盖，所述外壳本体、所述外壳前端盖和所述外壳后端盖均套设于所述换热器内壳上；所述外壳前端盖的前端密封连接所述换热器内壳的前端，后端密封连接所述外壳本体的前端；所述外壳后端盖的后端密封连接所述换热器内壳的后端，前端密封连接所述外壳本体的后端。

可选地，所述隔热层为隔热管，所述隔热管的两端整圈密封连接于所述排气管。

可选地，所述前通孔设为多个，呈至少一圈排布于所述排气管上，每圈的多个所述前通孔在所述排气管的圆周方向上等间隔排布；所述后通孔设为多个，呈至少一圈排布于所述排气管上，每圈的多个所述后通孔在所述排气管的圆周方向上等间隔排布。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的热量回收器的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的剖视图；

图4是图2的阀门全开后的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、排气管；

2、换热器；

21、换热器内壳；211、内壳前端盖；2111、前端盖内壳；2112、前端盖外壳；212、内壳本体；213、内壳后端盖；2131、后端盖内壳；2132、后端盖外壳；

22、换热器外壳；221、外壳前端盖；222、外壳本体；223、外壳后端盖；

23、冷却介质流道；24、冷却介质进口；25、冷却介质出口；

3、隔热层；

4、控制阀；41、阀门；42、阀门开关控制器；43、旋转轴；

5、换热通道；6、前通孔；7、后通孔；8、旋转轴安装孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的热量回收器，包括排气管1、换热器2、隔热层3和控制阀4，隔热层3套设于排气管1上，换热器2套设于排气管1上并位于隔热层3之外，换热器2与隔热层3之间形成有换热通道5，换热通道5通过第一通道连通排气管1的气流通道的一端，换热通道5通过第二通道连通排气管1的气流通道的另一端，控制阀4的阀门41设于排气管1上并用于调节流经换热通道5的气流量。

本实用新型实施例提供的热量回收器，设置了隔热层3，避免气流的热量直接经排气管1的整个管壁快速进入换热通道5而导致换热器2内的冷却介质温度升高，隔热层3与控制阀4配合作用，不需要换热时，控制阀4的阀门41关闭，排气管1的气流基本都直接从其气流通道排出，使得换热器2内的冷却介质尽可能少的换热，需要换热时，根据热量需求调节阀门41开度即可调节流经换热通道5的气流量，进而实现根据需要改变换热量；排气管1、隔热层3和换热器2套设，减少了独立换热通道5的设置，节约材料，利于热量回收器的结构简化、小型化和轻量化。

在一实施例中，如图2所示，第一通道包括设于排气管1的前端的周壁上的前通孔6，第二通道包括设于排气管1的后端的周壁上的后通孔7，隔热层3 位于前通孔6和后通孔7之间。

在排气管1上设置了前、后通孔7，气流能够通过前通孔6直接进入换热通道5，气流经过换热通道5时将热量传递给换热器2内的冷却介质，换热后的气流再通过后通孔7回到排气管1向外排出，不用设置导流管将气流导入换热通道5，节约材料，有利于降低整车成本，热量回收器体积小、结构紧凑，为整车布置其它零件节约更多的空间，热量回收器质轻，有利于整车减重。

在一实施例中，如图1至图3所示，控制阀4包括阀门开关控制器42、旋转轴43和阀门41，排气管1、隔热层3、换热器2上设有旋转轴安装孔8，旋转轴43穿设于各旋转轴安装孔8，阀门41置于排气管1内并固设于旋转轴43 上，阀门开关控制器42设于换热器2上并连接旋转轴43。

阀门41不是设置在排气管1与换热通道5的交叉口，而是设置在排气管1 中间，此处气流稳定，不会出现阀门41摆动、共振，避免阀门41开启角度波动，换热稳定，通过阀门开关控制器42驱动旋转轴43将阀门41保持在需要的开启角度，即实现需要的换热量精确控制。

优选地，如图2所示，阀门41邻近第一通道的进气侧，便于控制气流沿排气管1向前输送或经排气管1进入换热通道5向前输送，利于阀门41保持在需要的开启角度，保证更高的换热量精度。如第一通道为前通孔6，第二通道为后通孔7时，阀门41位于前通孔6与后通孔7之间，且邻近前通孔6。

具体地，阀门开关控制器42可由外部电源供电，由ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)控制，使用时ECU判断是否需要热量及需要热量的多少，并控制控制阀4调节其阀门41的开度，实现了换热量可调，能够根据需要改变换热量。

在一实施例中，如图1至图3所示，换热器2包括密封连接的换热器内壳 21和换热器外壳22，换热器内壳21与换热器外壳22之间形成有冷却介质流道 23，换热器外壳22上设有冷却介质进口24和冷却介质出口25，换热器内壳21 的两端整圈密封连接于排气管1。结构简单，易于装配，换热器内壳21的两端整圈密封连接于排气管1，有利于延长换热通道5，提高换热器2的换热能力。

优选地，如图2所示，冷却介质进口24设置换热器外壳22的后端，冷却介质出口25设置换热器外壳22的前端，冷却介质流道23内的冷却介质和换热通道5内的气流对流，能够提高换热效率。

在一实施例中，如图2所示，换热器内壳21包括内壳前端盖211、内壳本体212和内壳后端盖213，内壳本体212、内壳前端盖211和内壳后端盖213均套设于排气管1上；内壳前端盖211和内壳后端盖213呈喇叭状；内壳前端盖 211的小端密封连接排气管1，大端密封连接内壳本体212的前端；内壳后端盖 213的小端密封连接排气管1，大前端密封连接内壳本体212的后端。结构简单，便于换热器内壳21的各零件之间及换热器内壳21与排气管1之间的密封连接，同时还有利于对换热通道5的气流进行导向。

在一实施例中，如图2所示，内壳前端盖211包括前端盖内壳2111和设于前端盖内壳2111外的前端盖外壳2112，内壳后端盖213包括后端盖内壳2131 和设于后端盖内壳2131外的后端盖外壳2132，内壳本体212位于第一通道和第二通道之间(图2所示的内壳本体212位于前通孔6和后通孔7之间)，内壳本体212通过前端盖内壳2111和后端盖内壳2131连接排气管1。内壳本体212位于前通孔6和后通孔7之间，内壳前端盖211和内壳后端盖213就会与前通孔6 和后通孔7相对，气流通过排气通道时，会传热到内壳前端盖211和内壳后端盖213，将此处设计为双层结构，有利于保证热回收器在不需要换热时尽量不加热冷却介质。

具体地，如图2所示，可设置前端盖内壳2111和后端盖内壳2131为呈喇叭状，也可同时设置前端盖内壳2111、前端盖外壳2112、后端盖内壳2131和后端盖外壳2132呈喇叭状。

在一实施例中，如图2所示，换热器外壳22包括外壳前端盖221、外壳本体222和外壳后端盖223，外壳本体222、外壳前端盖221和外壳后端盖223均套设于换热器内壳21上；外壳前端盖221的前端密封连接换热器内壳21的前端，后端密封连接外壳本体222的前端；外壳后端盖223的后端密封连接换热器内壳21的后端，前端密封连接外壳本体222的后端。结构简单，便于换热器外壳22的各零件之间及换热器外壳22与换热器2风壳之间的密封连接，避免排气管1的热量直接不经换热器内壳21传导至换热器外壳22上，有利于保证热回收器在不需要换热时尽量不加热冷却介质。

当内壳前端盖211包括前端盖内壳2111和前端盖外壳2112，内壳后端盖 213包括后端盖内壳2131和后端盖外壳2132时，优选外壳前端盖221的前端密封连接于前端盖外壳2112，外壳后端盖223的后端密封连接于后端盖外壳2132，提高隔热性能。

在一实施例中，隔热层3为隔热管，隔热管的两端整圈密封连接于排气管1，结构简单，稳定性好，能够保证良好隔热效果。

具体地，排气管1的材质为SUS436不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。排气管1为薄壁圆管，前通孔6和后通孔7较为靠近排气管1的末端，旋转轴安装孔8邻近前通孔6，有利于保证换热效率，达到更为理想的换热量。

具体地，隔热管的材质为SUS436不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。隔热管为薄壁圆管，两端缩口，便于与排气管1配合，减小了隔热管与排气管1 的接触面积，有利于提高隔热性能。

具体地，前端盖内壳2111、前端盖外壳2112、后端盖内壳2131和后端盖外壳2132的材质为SUS436不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。前端盖内壳2111、前端盖外壳2112、后端盖内壳2131和后端盖外壳2132为薄壁冲压件且呈喇叭状，保证热回收器在不需要换热时尽量不加热冷却介质。

具体地，内壳本体212的材质为SUS436不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。内壳本体212为薄壁圆管，有利于提高换热效率。

具体地，外壳前端盖221和外壳后端盖223的材质为SUS436不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。外壳前端盖221和外壳后端盖223为薄壁冲压件，基本形状为带圆角方形，中心和边缘带有反向的90°翻边：便于中心翻边与换热器内壳21配合及边缘翻边与外壳本体222配合，保证换热器2的结构稳定性。

具体地，外壳本体222的材质为SUS436不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。外壳本体222为薄壁带圆角正方形棱柱；一端开孔并焊接有冷却介质出口25，另一端开孔并焊接有冷却介质进口24，冷却介质出口25和冷却介质入口位于外壳本体222的相对的两侧上，有利于提高换热效率。

具体地，阀门41和旋转轴43的材质为SUS304不锈钢，有利于保证热回收器的耐久性能。阀门41为圆形薄板，旋转轴43为实心圆柱，避免旋转轴43变形，耐久性好，有利于稳定的阀门41的角度，保证换热量调节的精度。

具体地，阀门开关控制器42为电磁控制器，上面带有电源接口、ECU信号控制接口，由外部电源为其供电，由ECU控制其执行动作。

具体地，前通孔6设为多个，呈至少一圈排布于排气管1上，每圈的多个前通孔6在排气管1的圆周方向上等间隔排布；有利于保证排气管1的结构稳定性，排气管1内的高温气体经前通孔6从各向进入换热通道5，避免热量集中，既有利于提高换热效率，又有利于提高耐久性。

具体地，后通孔7设为多个，呈至少一圈排布于排气管1上，每圈的多个后通孔7在排气管1的圆周方向上等间隔排布。有利于保证排气管1的结构稳定性，换热通道5的低温气体能经后通孔7从各向回到排气管1，有利于提高换热效率。

具体地，排气管1、隔热管、换热器内壳21、换热器外壳22、旋转轴43和阀门41均为金属材质时，排气管1邻近前通孔6的侧壁上设有旋转轴安装孔8，换热器2的内壳本体212和外壳本体222设有旋转轴安装孔8，隔热管上设有旋转安装孔，可通过如下方式进行装配：

1)将隔热管焊接在排气管1，两边整圈满焊密封，使隔热管位于前通孔6、后通孔7之间；

2)将前端盖内壳2111、内壳本体212、后端盖内壳2131套在第1)步组成的分总成上：前端盖内壳2111靠近前通孔6，后端盖内壳2131靠近后通孔7，内壳本体212位于中间并使其上的旋转轴安装孔8与排气管1上的旋转轴安装孔8同轴对齐；内壳本体212的两端分别与前端盖内壳2111和后端盖内壳2131 整圈满焊密封，前端内壳和后端内壳分别与排气管1整圈满焊密封；

3)将前端盖外壳2112和后端盖外壳2132分别套在前端盖内壳2111和后端盖内壳2131外面，将前端盖外壳2112和后端盖外壳2132分别整圈满焊于内壳本体212与其配合的一端；

4)将外壳前端盖221、外壳本体222、外壳后端盖223套在第3)步焊接好的分总成上：使冷却介质进口24位于后通孔7侧，冷却介质出口25和外壳本体222的旋转轴安装孔8位于前通孔6侧；外壳本体222的旋转轴安装孔8与第3)步焊接好的分总成上的旋转轴安装孔8同轴对齐。其中，外壳前端盖221 与前端盖外壳2112整圈满焊密封，外壳后端盖223与后端盖外壳2132整圈满焊密封，外壳本体222的两端分别与外壳前端盖221和外壳后端盖223整圈满焊密封；

5)将旋转轴43穿设于第4)步焊接好的分总成上对齐的各旋转轴安装孔8，并安装在第4)步焊接好的分总成上，旋转轴43可以沿着旋转轴安装孔8的轴心转动；将阀门41焊接在旋转轴43上、并位于排气管1内；

6)将阀门开关控制器42焊接在第5)步焊接好的分总成上，位于外壳本体 222外，将旋转轴43与阀门开关控制器42连接好。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例的工作过程进行说明：

1)当不需要换热时，ECU命令阀门开关控制器42、通过旋转轴43使阀门 41全开，如图4所示。

冷却介质走向如图4实线箭头，冷却介质走向与气流走向相反，通过换热器内壳21进行换热。

a)此时基本上所有气体走向如图4空心箭头，极少部分气体走向如图4虚线箭头，经前通孔6进入隔热层3与换热器内壳21之间的换热通道5，由于换热表面积大，进入换热的气体少，换热量很少甚至可以忽略，冷却介质温度基本不变；之后气体经后通孔7回到排气管1，再排出。

b)前端盖内壳2111、前端盖外壳2112、隔热层3、后端盖内壳2131、后端盖外壳2132构成一套完整的隔热系统，避免大部分气流通过壁面传热到换热器内壳21上而加热了冷却介质、保证隔热效果。

2)当换热量需求增加时，ECU命令阀门开关控制器42、通过旋转轴43使阀门41逐渐关闭，如图2所示。

冷却介质走向如图2实线箭头，冷却介质走向与气流走向相反，通过换热器内壳21进行换热。

此时：由于阀门41的阻挡，迫使更多的气流走向如图4虚线箭头，经前通孔6进入隔热层3与换热器内壳21之间的换热通道5，进入气体的增加，换热器内壳21表面温度升高，换热量增大，冷却介质温度也随之升高；换热后气体经后通孔7回到排气管1，再排出。

3)当需求换热量进一步上升时，ECU命令阀门开关控制器42、通过旋转轴 43使阀门41进一步关闭，迫使更多气体经前通孔6进入换热通道5，使冷却介质温度进一步升高。

4)当换热量需求降低时，阀门41逐渐打开，经前通孔6进入换热通道5 进行换热的气体减少，其原理与阀门41关闭过程中阀门41的相应开启角度对应的工况相同。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.热量回收器，包括排气管和换热器，其特征在于，还包括隔热层和控制阀，所述隔热层套设于所述排气管上，所述换热器套设于所述排气管上并位于所述隔热层之外，所述换热器与所述隔热层之间形成有换热通道，所述换热通道通过第一通道连通所述排气管的气流通道的一端，所述换热通道通过第二通道连通所述排气管的气流通道的另一端，所述控制阀的阀门设于所述排气管上并用于调节流经所述换热通道的气流量。

2.根据权利要求1所述的热量回收器，其特征在于，所述第一通道包括设于所述排气管的前端的周壁上的前通孔，所述第二通道包括设于所述排气管的后端的周壁上的后通孔，所述隔热层位于所述前通孔和所述后通孔之间。

3.根据权利要求1所述的热量回收器，其特征在于，所述控制阀包括阀门开关控制器、旋转轴和所述阀门，所述排气管、所述隔热层和所述换热器上均设有旋转轴安装孔，所述旋转轴穿设于各所述旋转轴安装孔，所述阀门置于所述排气管内并固设于所述旋转轴上，所述阀门开关控制器设于所述换热器上并连接所述旋转轴。

4.根据权利要求3所述的热量回收器，其特征在于，所述阀门邻近所述第一通道的进气侧。

5.根据权利要求1-4任一项所述的热量回收器，其特征在于，所述换热器包括密封连接的换热器内壳和换热器外壳，所述换热器内壳与所述换热器外壳之间形成有冷却介质流道，所述换热器外壳上设有冷却介质进口和冷却介质出口，所述换热器内壳的两端整圈密封连接于所述排气管。

6.根据权利要求5所述的热量回收器，其特征在于，所述换热器内壳包括内壳前端盖、内壳本体和内壳后端盖，所述内壳本体、所述内壳前端盖和所述内壳后端盖均套设于所述排气管上；所述内壳前端盖和所述内壳后端盖呈喇叭状；所述内壳前端盖的小端密封连接所述排气管，大端密封连接所述内壳本体的前端；所述内壳后端盖的小端密封连接所述排气管，大前端密封连接所述内壳本体的后端。

7.根据权利要求6所述的热量回收器，其特征在于，所述内壳前端盖包括前端盖内壳和设于所述前端盖内壳外的前端盖外壳，所述内壳后端盖包括后端盖内壳和设于所述后端盖内壳外的后端盖外壳，所述内壳本体位于所述第一通道和所述第二通道之间，所述内壳本体通过所述前端盖内壳和所述后端盖内壳连接所述排气管。

8.根据权利要求5所述的热量回收器，其特征在于，所述换热器外壳包括外壳前端盖、外壳本体和外壳后端盖，所述外壳本体、所述外壳前端盖和所述外壳后端盖均套设于所述换热器内壳上；所述外壳前端盖的前端密封连接所述换热器内壳的前端，后端密封连接所述外壳本体的前端；所述外壳后端盖的后端密封连接所述换热器内壳的后端，前端密封连接所述外壳本体的后端。

9.根据权利要求1所述的热量回收器，其特征在于，所述隔热层为隔热管，所述隔热管的两端整圈密封连接于所述排气管。

10.根据权利要求2所述的热量回收器，其特征在于，所述前通孔设为多个，呈至少一圈排布于所述排气管上，每圈的多个所述前通孔在所述排气管的圆周方向上等间隔排布；所述后通孔设为多个，呈至少一圈排布于所述排气管上，每圈的多个所述后通孔在所述排气管的圆周方向上等间隔排布。