排氣熱回收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的排氣熱回收裝置是一種從來自內(nèi)燃機的排氣中回收熱的裝置。排氣熱回收裝置具有將來自上游側(cè)的排氣導(dǎo)向下游側(cè)的排氣管(1)、覆蓋在所述排氣管的外側(cè)的筒形殼體(2)、以及設(shè)置在所述排氣管和所述筒形殼體之間、并在所述排氣和熱交換介質(zhì)之間進行熱交換的排氣熱回收部(4)。在所述排氣熱回收部內(nèi)設(shè)置有將形成熱交換介質(zhì)流路的多個夾套部件(6、8)層疊而成的層疊體(10),在該層疊體中,所述多個夾套部件的各熱交換介質(zhì)流路(20)彼此串聯(lián)連接。
【專利說明】排氣熱回收裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本國際申請要求2011年12月22日在日本專利局提交的日本發(fā)明專利申請第2011-281468號的優(yōu)先權(quán)，所述日本發(fā)明專利申請的全部內(nèi)容通過引用而并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種安裝在起始于內(nèi)燃機的排氣流路中的、通過在排氣和熱交換介質(zhì)之間進行熱交換來回收排氣熱的排氣熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]如專利文獻I所記載的，已知安裝在排氣流路中，在來自內(nèi)燃機的排氣和內(nèi)燃機的冷卻水等的熱交換介質(zhì)之間進行熱交換，從而回收排氣熱的裝置。在該裝置中，通過層疊圓形面包圈狀的多個扁平管而形成管層疊體，將排氣管插入管層疊體內(nèi)，同時在管層疊體的外側(cè)配置筒形殼體。此外，在該裝置中，在排氣管中設(shè)置切斷從排氣管的排氣的流出的切斷閥，在內(nèi)燃機暖機時使切斷閥閉閥。通過該構(gòu)成，在暖機時使排氣通過筒形殼體和管層疊體之間，接下來，使排氣通過各扁平管之間后將排氣送至相反側(cè)的筒形殼體和管層疊體之間。之后，使排氣從該相反側(cè)的筒形殼體和管層疊體之間向下游側(cè)排出。而且，并聯(lián)連接各扁平管內(nèi)的流路，使熱交換介質(zhì)在該流路中流動，以在排氣和熱交換介質(zhì)之間進行熱交換。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開第2009-114995號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009]但是，在如上的以往的裝置中，由于各扁平管內(nèi)的流路并聯(lián)連接，所以每個流路的阻力不同。因此，熱交換介質(zhì)可能會偏向流路中的任意一個而流動。例如，當熱交換介質(zhì)的大部分流向一部分并聯(lián)的短的流路中時，則不能進行充分的熱交換。此外，排氣先通過筒形殼體和管層疊體之間，之后，流向各扁平管之間。因此，熱經(jīng)由筒形殼體從高溫的排氣向大氣中放出，在與熱交換介質(zhì)的熱交換前排氣的溫度降低。因此，產(chǎn)生了熱量回收損失。
[0010]本發(fā)明的一個方面在于提供一種實現(xiàn)了提高排氣熱的回收效率的排氣熱回收裝置。
[0011]解決問題的技術(shù)方案
[0012]本發(fā)明的排氣熱回收裝置為一種從來自內(nèi)燃機的排氣中回收熱的排氣熱回收裝置。該排氣熱回收裝置具有排氣管、筒形殼體以及排氣熱回收部，所述排氣管將來自上游側(cè)的排氣導(dǎo)向下游側(cè)，所述筒形殼體覆蓋所述排氣管的外側(cè)，所述排氣熱回收部設(shè)置在所述排氣管和所述筒形殼體之間，并在所述排氣和熱交換介質(zhì)之間進行熱交換。
[0013]所述排氣熱回收部內(nèi)設(shè)置有將形成熱交換介質(zhì)流路的多個夾套部件層疊而成的層疊體，在該層疊體中，所述多個夾套部件的各熱交換介質(zhì)流路彼此串聯(lián)連接。此外，在所述排氣管外周和所述層疊體之間形成有通過了所述排氣管的所述排氣將通過的第I間隙，在構(gòu)成所述層疊體的多個所述夾套部件彼此之間形成有通過了所述第I間隙的所述排氣將通過的第2間隙，而且，在所述筒形殼體內(nèi)周和所述層疊體之間形成有通過了所述第2間隙的所述排氣將通過的第3間隙。
[0014]在本發(fā)明的排氣熱回收裝置中，所述夾套部件可以是扁平的，并且，也可具有圓弧狀的形狀。
[0015]此外，上述構(gòu)成的排氣熱回收裝置還具有形成環(huán)形熱交換介質(zhì)流路的端部件，所述夾套部件具有大致半圓弧狀的形狀，同時作為夾套部件組裝體也可具有兩個將多個所述夾套部件層疊而成的所述層疊體。在如上構(gòu)成的排氣熱回收裝置中，可構(gòu)成為，在所述端部件上，兩個所述夾套部件組裝體彼此相對配置，兩個所述夾套部件組裝體的所述熱交換介質(zhì)流路分別經(jīng)由所述端部件的所述熱交換介質(zhì)流路串聯(lián)連接。
[0016]此外，在本發(fā)明的排氣熱回收裝置中，所述夾套部件具有兩個半體，并通過使該兩個半體彼此對接而在內(nèi)部形成所述熱交換介質(zhì)流路，可在兩個半體中的一方所述半體的端部側(cè)形成流入口，同時在另一方所述半體上，在與設(shè)置有所述流入口的所述端部相反的端部側(cè)形成流出口。
[0017]并且，本發(fā)明的排氣熱回收裝置還具有，在所述內(nèi)燃機暖機時，將所述排氣導(dǎo)向所述排氣熱回收部的切換閥，所述切換閥可構(gòu)成為具有圓頂狀的閥體，并通過使從所述排氣管流出的所述排氣撞擊所述閥體而將所述排氣導(dǎo)向所述排氣管外周和所述層疊體之間的所述第I間隙。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]在本發(fā)明的排氣熱回收裝置中，由于多個夾套部件的熱交換介質(zhì)流路串聯(lián)連接，所以熱交換介質(zhì)流動于熱交換介質(zhì)流路長的整個流路。因此，每當熱交換介質(zhì)通過各夾套部件的熱交換介質(zhì)流路時，都會在熱交換介質(zhì)和排氣之間進行熱交換。由此，能夠進行充分的排氣熱的回收，熱交換介質(zhì)的溫度在短時間內(nèi)升高，從而取得了提高排氣熱的回收效率的效果。
[0020]此外，來自排氣管的高溫的排氣流入排氣管的外周與層疊體之間的間隙(第I間隙)。因此，能夠抑制排氣熱向大氣中散熱，并能夠減少所回收的排氣熱的熱量回收損失。就這一點而言也取得了提高排氣熱的回收效率的效果。
[0021]此外，由于層疊體是將扁平的形狀的多個夾套部件層疊而成的，所以即使形成長的熱交換介質(zhì)流路，也可以使裝置小型化。而且，通過在形成熱交換介質(zhì)流路的端部件上層疊2組夾套部件組裝體，即使形成更長的熱交換介質(zhì)流路，也可以使裝置小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是作為本發(fā)明的一個實施方式的排氣熱回收裝置的立體圖。
[0023]圖2是本實施方式的排氣熱回收裝置的放大剖面圖。
[0024]圖3是本實施方式的層疊體的放大立體圖。[0025]圖4是本實施方式的層疊體的放大側(cè)視圖。
[0026]圖5是本實施方式的層疊體的分解立體圖。
[0027]圖6是沿著本實施方式的層疊體的熱交換介質(zhì)流路的放大剖面圖。
[0028]附圖標記的說明
[0029]I…排氣管；2…筒形殼體；
[0030]4…排氣熱回收部；6、8…夾套部件；
[0031]10…層疊體；20…熱交換介質(zhì)流路；
[0032]22、32、46…流入口 ;24、34、48…流出口 ；
[0033]36、38…夾套部件組裝體；
[0034]37…間隙(第2間隙);58...間隙(第I間隙);
[0035]60…間隙(第3間隙);40…端部件；
[0036]54…流入管 ；56...流出管；
[0037]62…蓋部件；64".切換閥；
[0038]66…支架；6、8…閥體;
[0039]100…排氣熱回收裝置
【具體實施方式】
[0040]下面，參照附圖詳細說明本【具體實施方式】。
[0041]如圖1、圖2所示，排氣熱回收裝置100，作為主要的構(gòu)成部件具有排氣管1、筒形殼體2、以及排氣熱回收部4。排氣管I的上游側(cè)連接起始于內(nèi)燃機的排氣流路，排氣管I構(gòu)造成將來自內(nèi)燃機的排氣A從上游側(cè)導(dǎo)向下游側(cè)。在排氣管I的外側(cè)設(shè)置有覆蓋排氣管I的筒形殼體2。以與排氣管I隔開間隔的方式將排氣管I配置在筒形殼體2的內(nèi)部，在排氣管I的外周與筒形殼體2的內(nèi)周之間形成有空間。在本實施方式中，排氣管I和筒形殼體2同軸設(shè)置。
[0042]在排氣管I和筒形殼體2之間，設(shè)置有在排氣A和熱交換介質(zhì)B之間進行熱交換的排氣熱回收部4。如圖3、圖4所示，在排氣熱回收部4中設(shè)置有多個第1、第2夾套部件
6、8層疊而成的層疊體10。如圖6所示，各第I夾套部件6通過將I組半體12以及14對接而形成。同樣地，如圖6所示，各第2夾套部件8通過將I組半體16以及18對接而形成。
[0043]如圖5所示，第I夾套部件6的I組半體12以及14分別具有圓弧狀的形狀，在本實施方式中為大致半圓弧狀的形狀。此外，在半體12以及14中，在一方半體12的整周上將半體12的邊緣向另一方半體14側(cè)折彎，在另一方半體14的整周上將半體14的邊緣向一方半體12側(cè)折彎。由此，半體12、14分別形成為截面形狀為U字形的、具有凹部的形狀。
[0044]另一方半體14形成為外形稍小于一方半體12。在I組半體12以及14中，在使凹側(cè)彼此相對的狀態(tài)下將另一方半體14插入一方半體12中，來對接I組半體12、14。由此，形成扁平的第I夾套部件6，并在第I夾套部件6的內(nèi)部形成密封的熱交換介質(zhì)流路20。
[0045]在一方半體12的大致圓弧狀端通過翻邊加工等形成流入口 22，流入口 22與熱交換介質(zhì)流路20相連通。此外，在另一方半體14的大致圓弧狀端部，S卩，與一方半體12的流入口 22相反側(cè)的端部，通過翻邊加工等形成流出口 24。流出口 24與熱交換介質(zhì)流路20相連通。在I組半體12、14上分別形成有向外側(cè)突出的多個突部26、28。
[0046]此外，第2夾套部件8的I組半體16、18形成為除下述點不同外，其他的形狀相同:在第I夾套部件6的I組半體12、14上所形成的流入口 22以及流出口 24分別被設(shè)置在大致圓弧狀端的相反側(cè)。在一方半體16上形成有流入口 32，在另一方半體18上形成有流出口 34，流入口 32以及流出口 34與在內(nèi)部形成的熱交換介質(zhì)流路20相連通。
[0047]通過將第2夾套部件8的流入口 32重合于第I夾套部件6的流出口 24，而層疊第1、第2夾套部件6、8。由此，串聯(lián)連接第1、第2夾套部件6、8的各熱交換介質(zhì)流路20。如上所述，通過層疊多個夾套部件6、8，而將熱交換介質(zhì)流路20構(gòu)造成串聯(lián)連接。
[0048]在本實施方式中，通過進一步將其他的第I夾套部件6的流入口 22重合于第2夾套部件8的流出口 34，而層疊其他的第I夾套部件6。并進一步將其他的第2夾套部件8層疊于該其他的第I夾套部件6。由此，由將第1、第2夾套部件6、8層疊而成的層疊體10構(gòu)成夾套部件組裝體36。
[0049]夾套部件組裝體36只要至少具有一個第I夾套部件6以及一個第2夾套部件8即可，也可以由兩個第I夾套部件6以及一個第2夾套部件8構(gòu)成。或者，也可以由兩個第I夾套部件6以及兩個第2夾套部件8構(gòu)成，也可以由兩個以上的第I夾套部件6以及兩個以上的第2夾套部件8構(gòu)成。
[0050]當層疊第1、第2夾套部件6、8時，例如，如圖4所示，鄰接的第I夾套部件6的突部26和第2夾套部件8的突部28相接觸，由此在第I夾套部件6和第2夾套部件8之間形成排氣A流通的間隙37 (第2間隙)。
[0051]在本實施方式中，還具有另外的I組夾套部件組裝體38。該另外的夾套部件組裝體38具有第1、第2夾套部件6、8。夾套部件組裝體38和上述夾套部件組裝體36的構(gòu)成相同。夾套部件組裝體38配置為在使夾套部件組裝體36旋轉(zhuǎn)180度的位置上與夾套部件組裝體36相對。但是，在另外的I組夾套部件組裝體38中，流入口 22和流出口 24為與一方夾套部件組裝體36相反的關(guān)系。即，在另外的夾套部件組裝體38中，在構(gòu)成第I夾套部件6的半體14側(cè)設(shè)置熱交換介質(zhì)的流入口 22，在構(gòu)成第I夾套部件6的另一個半體12側(cè)設(shè)置熱交換介質(zhì)的流出口 24。
[0052]層疊體10具有環(huán)形的端部件40，環(huán)形的端部件40的大小與使兩個第I夾套部件6相對配置的形狀大致相同。端部件40通過對接I組半體42、44而形成。在半體42、44中，在一方半體42的整周上半體42的邊緣向另一方半體44側(cè)折彎，在另一方半體44的整周上半體44的邊緣向一方半體42側(cè)折彎。由此，各半體42、44形成為，在整周上截面形狀為U字形的、具有凹部的形狀。
[0053]另一方半體44形成為外形稍小于一方半體42。在I組半體44以及42中，在使凹側(cè)彼此相對的狀態(tài)下將另一方半體44插入一方半體42中，來對接I組半體42、44。由此，形成扁平的端部件40，在端部件40的內(nèi)部形成密封的熱交換介質(zhì)流路20。
[0054]在一方半體42上，通過翻邊加工等形成流入口 46和流出口 48，流入口 46和流出口 48與熱交換介質(zhì)流路20相連通。流入口 46和流出口 48彼此形成在180度相反側(cè)。此外，在半體42、44上分別形成有向外側(cè)突出的多個突部50、52。[0055]一方夾套部件組裝體36的流出口 34重合于端部件40的流入口 46，在端部件40的單側(cè)一半上層疊一方夾套部件組裝體36。另一方夾套部件組裝體38的流入口 32重合于端部件40的流出口 48，在端部件40的剩余的單側(cè)一半上層疊另一方夾套部件組裝體38。此時，通過使各突部28、50相接觸而在端部件40與夾套部件組裝體36、38之間形成間隙37。
[0056]由此，2組夾套部件組裝體36、38在端部件40上相對層疊，如圖3所示，形成環(huán)形的層疊體10。通過在端部件40上層疊2組夾套部件組裝體36、38，一方夾套部件組裝體36的熱交換介質(zhì)流路20和另一方夾套部件組裝體38的熱交換介質(zhì)流路20經(jīng)由端部件40的熱交換介質(zhì)流路20串聯(lián)連接。
[0057]流入管54插在一方夾套部件組裝體36的流入口 22，同時流出管56插在另一方夾套部件組裝體38的流出口 24。夾套部件6、8的各半體12、14、16、18、端部件40的各半體42、44、流入管54以及流出管56等通過釬焊、焊接等固定為一體。
[0058]如圖2所示，排氣管I插入層疊體10內(nèi)，同時筒形殼體2插在層疊體10的外側(cè)。此時，在排氣管I的外周和層疊體10的內(nèi)周之間形成間隙58(第I間隙)。此外，在層疊體10的外周與筒形殼體2的內(nèi)周之間也形成間隙60(第3間隙)。
[0059]蓋部件62插在筒形殼體2的上游側(cè)端部，同時排氣管I設(shè)置為貫通蓋部件62，筒形殼體2的上游側(cè)被蓋部件62堵塞。在排氣管I的下游側(cè)設(shè)置有切換閥64，切換閥64安裝在支架66上，支架66安裝在端部件40的端面上。支架66具有與排氣管I同軸設(shè)置的筒部66a，在筒部66a的前端安裝有切換閥64。此外，排氣管I內(nèi)和排氣管I的外周的間隙58經(jīng)由筒部66a而連通。
[0060]切換閥64具有被支撐為可擺動的閥體68。切換閥64構(gòu)造成，當閉閥時，即，閥體68落座在閥座70上時，來自排氣管I的排氣A流向間隙58，當開閥時，即，閥體68從閥座70離開時，使來自排氣管I的排氣通過切換閥64并將其導(dǎo)向下游側(cè)的排氣流路。而且，閥體68的擺動可通過致動器來進行，或者，可構(gòu)成為通過作用于閥體68的排氣壓力來開閥。
[0061]閥體68形成為向下游側(cè)突出的圓頂狀，閉閥時，從排氣管I流出的排氣A撞擊在閥體68上，閥體68使排氣A的流動方向反轉(zhuǎn)從而將排氣A導(dǎo)向間隙58 (第I間隙)。流入的間隙58排氣A繞開切換閥64通過間隙37 (第2間隙)，從間隙60 (第3間隙)流出至下游側(cè)的排氣流路。
[0062]接下來，說明本實施方式的排氣熱回收裝置的動作。
[0063]在內(nèi)燃機暖機時，閥體68落座在閥座70上從而切換閥64閉閥。此外，內(nèi)燃機的冷卻水等的熱交換介質(zhì)B被供給流入管54，熱交換介質(zhì)B流入一方夾套部件組裝體36的熱交換介質(zhì)流路20中。熱交換介質(zhì)流路20通過串聯(lián)連接多個夾套部件6、8的各熱交換介質(zhì)流路20而形成。通過該構(gòu)成，熱交換介質(zhì)B依次流向?qū)盈B的各夾套部件6、8的熱交換介質(zhì)流路20，并流入端部件40的熱交換介質(zhì)流路20。
[0064]熱交換介質(zhì)B從端部件40的熱交換介質(zhì)流路20流入另一方夾套部件組裝體38的熱交換介質(zhì)流路20。熱交換介質(zhì)流路20通過串聯(lián)連接多個夾套部件6、8的各熱交換介質(zhì)流路20而形成。通過該構(gòu)成，熱交換介質(zhì)B依次流向?qū)盈B的各夾套部件6、8的熱交換介質(zhì)流路20，并從流出管56流出到外部。[0065]在閉閥狀態(tài)下，當來自內(nèi)燃機的排氣A流入排氣管I中時，排氣A撞擊在閥體68上而反轉(zhuǎn)，從而流入排氣管I的外周和層疊體10內(nèi)周之間的間隙58中。排氣A從間隙58通過各夾套部件6、8之間的間隙37，流向徑向外側(cè)，并流入層疊體10的外周與筒形殼體2的內(nèi)周之間的間隙60。而且，從間隙60沿著筒形殼體2的內(nèi)周流出到下游側(cè)的排氣流路。
[0066]當排氣A通過各夾套部件6、8之間的間隙37時，在流動于各夾套部件6、8內(nèi)的熱交換介質(zhì)流路20的熱交換介質(zhì)B與排氣A之間進行熱交換。通過該熱交換，熱交換介質(zhì)B的溫度上升，排氣A的溫度降低。
[0067]在本實施方式的排氣熱回收裝置100中，由于多個夾套部件6、8的熱交換介質(zhì)流路20串聯(lián)連接，所以熱交換介質(zhì)B流動于一條長的熱交換介質(zhì)流路20的整個流路中。因此，每當熱交換介質(zhì)B通過各夾套部件6、8的熱交換介質(zhì)流路20時，都會在熱交換介質(zhì)B和排氣A之間進行熱交換。因此，在排氣熱回收裝置100中，能夠進行充分的排氣熱的回收，熱交換介質(zhì)B的溫度在短時間內(nèi)上升。因此，內(nèi)燃機的暖機在更短的時間內(nèi)結(jié)束。
[0068]此外，在排氣熱回收裝置100中，具有多個夾套部件6、8層疊而成的層疊體10的結(jié)構(gòu)，因此，即使形成長的熱交換介質(zhì)流路20，也可使裝置小型化。
[0069]而且，在排氣熱回收裝置100中，來自排氣管I的高溫的排氣A首先流入排氣管I的外周和層疊體10的內(nèi)周之間的間隙58中。因此，能夠抑制排氣熱散熱到大氣中，從而能夠減少回收的排氣熱的熱量回收損失。
[0070]當切換閥64開閥時，排氣A從排氣管I通過切換閥64排出到下游側(cè)的排氣流路中。此時，由于在排氣管I的外周和層疊體10的內(nèi)周之間形成有間隙58，所以能夠抑制排氣熱傳導(dǎo)至熱交換介質(zhì)流路20的熱交換介質(zhì)B,從而能夠抑制開閥時熱交換介質(zhì)B的過度的溫度上升。
[0071]以上，說明了本發(fā)明的實施方式的一例，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以以各種形式實施。
【權(quán)利要求】
1.一種從來自內(nèi)燃機的排氣中回收熱的排氣熱回收裝置，其特征在于，具有， 排氣管，所述排氣管將來自上游側(cè)的排氣導(dǎo)向下游側(cè)； 筒形殼體，所述筒形殼體覆蓋所述排氣管的外側(cè)；以及 排氣熱回收部，所述排氣熱回收部設(shè)置在所述排氣管和所述筒形殼體之間，并在所述排氣和熱交換介質(zhì)之間進行熱交換， 所述排氣熱回收部內(nèi)設(shè)置有將形成熱交換介質(zhì)流路的多個夾套部件層疊而成的層疊體，在該層疊體中，所述多個夾套部件的各熱交換介質(zhì)流路彼此串聯(lián)連接， 在所述排氣管外周和所述層疊體之間形成有通過了所述排氣管的所述排氣將通過的第I間隙， 在構(gòu)成所述層疊體的多個所述夾套部件彼此之間形成有通過了所述第I間隙的所述排氣將通過的第2間隙， 而且，在所述筒形殼體內(nèi)周和所述層疊體之間形成有通過了所述第2間隙的所述排氣將通過的第3間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣熱回收裝置，其特征在于， 所述夾套部件扁平，并且，具有圓弧狀的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣熱回收裝置，其特征在于，還具有， 形成環(huán)形熱交換介質(zhì)流路的端部件， 所述夾套部件具有大致半圓弧狀的形狀，同時作為夾套部件組裝體具有兩個將多個所述夾套部件層疊而成的所述層疊體， 在所述端部件上，兩個所述夾套部件組裝體彼此相對配置， 兩個所述夾套部件組裝體的所述熱交換介質(zhì)流路分別經(jīng)由所述端部件的所述熱交換介質(zhì)流路串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的排氣熱回收裝置，其特征在于， 所述夾套部件具有兩個半體，通過使該兩個半體彼此對接而在內(nèi)部形成所述熱交換介質(zhì)流路， 在兩個半體中的一方所述半體的端部側(cè)形成流入口，同時在另一方所述半體上，在與設(shè)置有所述流入口的所述端部相反的端部側(cè)形成流出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的排氣熱回收裝置，其特征在于，還具有， 在所述內(nèi)燃機暖機時，將所述排氣導(dǎo)向所述排氣熱回收部的切換閥， 所述切換閥具有圓頂狀的閥體，通過使從所述排氣管流出的所述排氣撞擊所述閥體而將所述排氣導(dǎo)向所述第I間隙。
【文檔編號】F01N5/02GK103998737SQ201280062272
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】加藤久幸, 大上裕久 申請人:雙葉產(chǎn)業(yè)株式會社