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CN103306852A - 汽车冷却水的余热回收利用装置 - Google Patents

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CN103306852A CN2013102527626A CN201310252762A CN103306852A CN 103306852 A CN103306852 A CN 103306852A CN 2013102527626 A CN2013102527626 A CN 2013102527626A CN 201310252762 A CN201310252762 A CN 201310252762A CN 103306852 A CN103306852 A CN 103306852A
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高志男
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Abstract

汽车冷却水的余热回收利用装置属于余热回收利用领域，回收冷却水的余热用于汽车低温启动运行；具有内装相变蓄热材料(3)的蓄热兼换热器(1)，其内有独立的换热单元以不同导热工质、不同的循环管路对外传输热量并循环用于加热目的物；以水为导热工质，能通过相应的换热单元，向蓄热兼换热器(1)中传输余热，供回收并储存于相变蓄热材料(3)中，又能对外传输热量预热冷却水，用于发动机的低温启动，同时还能通过传热工质机油的循环管路，将预热后的机油先行泵入发动机主油道，并进入各磨擦副，建立油压，能极大的减轻发动机低温启动时的磨损；节能环保，结构简单易实施，安装使用方便，不影响原车设计，便于标准化、产业化生产，适用于多种机动车。

Description

汽车冷却水的余热回收利用装置
技术领域
本发明属于余热回收利用技术领域，涉及一种汽车冷却水的余热回收装置。
背景技术
汽车运行中，冷却水主要用于降低发动机的体温，冷却水温升后，再去水箱(即水冷却器)降温，一般冷却水或防冻液温升后可高达80℃以上，经水箱降温后再进入发动机水夹套，如此反复运行，这其中水通过水箱降温时，放走的热量即所谓余热，这种余热从根本上说也来自燃油的消耗，而且总量不小，鉴于汽车运行的特殊、特定性，导致冷却水的所述余热在很大程度上不连续、不稳定及不确定，至今未见有汽车冷却水的余热回收利用技术面世。
发明内容
解决的技术问题：
针对汽车冷却水余热的属性，采取回收、蓄热、换热利用相结合，先零星回收集聚热量，再集中利用热量，主要用于汽车低温启动及运行，回收的余热即能用于预热冷却水，也能用于预热机油及其他加热目的物；发动机低温启动时，能将被预热的冷却水及机油先行泵入发动机的机体，不仅能提高发动机的机体温度，还能将机油先行泵入发动机的主油道并进入各磨擦副，建立起油压，即有利于发动机低温启动，又能极大的减轻发动机的启动磨损，所述回收的余热，还能用于预热燃油、空气及生活用水；节能环保，安装使用方便。
采用的技术方案：
汽车冷却水的余热回收利用装置，具有带外保温的蓄热兼换热器，导热工质的热量传输、循环管路及调控系统，其特征在于：蓄热兼换热器的具体结构为，具有壳体，其内充满用于储存热量并对外供热的相变蓄热材料，并装有带联锁机构的感温器，其内还装有换热单元，各换热单元分别有接在壳体上的进口、出口；各换热单元内的导热工质能分别通过其相应的进口、出口和相应的独立循环管路，在相应的换热单元内循环；冷却水作为导热工质通过其相应的独立循环管路向蓄热兼换热器内传输热量，供回收并储存热量于相变蓄热材料中，或者向蓄热兼换热器外传输相变蓄热材料中储存的热量，用于加热目的物；
还有用于其他加热目的物加热用的相应的导热工质、换热单元和相应的独立循环管路。
有益效果：
汽车冷却水的余热回收利用装置，通过相应的独立循环管路，即能有效回收冷却水的余热并储存在蓄热兼换热器内的相变蓄热材料中，同时又能在汽车低温启动时，用于预热冷却水，被预热的冷却水能先行泵入发动机的机体，提高其整体温度，从而有利于发动机的低温启动，同时相变蓄热材料中储存的热量还能预热机油，并能先行泵入发动机的主油道并进入各磨擦副，建立油压，不仅能提高发动机机体的温度，还能极大的减轻发动机低温启动的磨损，从而有利于延长发动机的寿命；还能用于预热燃油、空气、生活用水；节能环保，结构简单、易制作，安装应用方便，不影响原车设计，并且便于标准化、产业化生产，适用于多种机动车，前景可观。
附图说明
图1、总体结构示意图；
图2、蓄热兼换热器1内的换热单元的结构示意图。
具全实施方式
结合附图进一步详加说明；图中箭头示为流体介质流动的方向；
如图1所示：汽车冷却水的余热回收利用装置，具有带外保温的蓄热兼换热器1，导热工质的热量传输、循环管路及调控系统，蓄热兼换热器1的具体结构为，具有壳体2，其内充满用于储存热量并对外供热的相变蓄热材料3，并装有带联锁机构的感温器5，其内还装有换热单元，各换热单元分别有接在壳体2上的进口、出口；各换热单元内的导热工质能分别通过其相应的进口、出口和相应的独立循环管路，在相应的换热单元内循环；冷却水作为导热工质通过其相应的独立循环管路向蓄热兼换热器1内传输热量，供回收并储存热量于相变蓄热材料3中，或者向蓄热兼换热器1外传输相变蓄热材料3中储存的热量，用于加热目的物；
还有用于其他加热目的物用的相应的导热工质、换热单元和相应的独立循环管路。
蓄热兼换热器1中还装有备用热源电加热器4及备用接口6；
如图1所示，冷却水用的相应的独立循环管路的结构为，壳体2内冷却水用的第一换热单元7的水进口通过第一电磁阀8接至发动机节温器冷却水出口接头14，第一换热单元的水出口通过第二电磁阀9接两位三通阀10，其一位通过第一单向阀11接车水泵进口三通15，此路循环称为冷却水的大循环；两位三通阀10的另一位先后通过水泵13、第二单向阀12接与发动机机体内水冷通道连通的预留口16，此路循环称为冷却水的小循环；冷却水的大循环是从汽车的原水循环系统中抽出部分热水，不经水冷却器(即汽车水箱)而直接去第一换热单元7进行余热回收并热量储存之后，直接回汽车水泵进口进入发动机，专用于正常情况时回收并储存冷却水的余热，冷却水的小循环能将第一换热单元7预热后的冷却水直接泵入发动机，以提高发动机的整体温度，利于低温启动发动机。
以机油为导热工质，相应的独立循环管路的结构为，壳体2内机油用的第二换热单元22的机油出口先后通过第三电磁阀23、机油滤清器21及第三单向阀19接机油散热器进口上的第一油口接头17，第二换热单元22的机油进口先后通过第四电磁阀24齿轮泵20接带滤网组件的第二油口接头18，此路循环称为机油的大循环，此路循环能将经第二换热单元22预热后的机油直接泵入发动机的主油道，并进入各磨擦副，提高发动机的机体温度的同时建立油压，从而能极大的减轻发动机低温启动时的磨损，提高其使用寿命。
还可以设置用于其他加热目的物(如燃油、车箱采暖用空气及生活用水等)的相应的换热单元，并配置相应的独立循环管路，对外传输热量用于其他加热目的物。
所述加热目的物即被加热的对象，有直接对象、间接对象之分，上述所涉冷却水、机油、燃油、车箱采暖用空气，即为相应换热单元的导热工质，又均为被加热的直接对象，而所涉发动机的机体、车箱、生活用水则为被加热的间接对象。
如图2所示，蓄热兼换热器1中的换热单元的结构为，如(a)所示为螺旋管型，或者如(b)所示为蛇管型，各换热单元的结构相同或不同。
所述调控系统为，蓄热兼换热器1中在预设定温度下工作的盛温器5与第一、二电磁阀8、9及水泵13联锁，还有备用热源电加热器4，两位三通阀、齿轮泵、风机凡在装件的全部电控，以及导热工质相应的独立循环管路的运行全部集中控制，集中控制盘设在驾驶控制台上；集中控制盘上具有相应的电控开关、指示灯及温度指示器。
感温器5的预设定最高温度为100℃。冷却水也可以是冷却液。
应用中：
一、低温启动发动机
1、首先检查蓄热兼换热器1中的温度是否正常；
2、启动冷却水的小循环，直到温升一定高度才可启动发动机，之后停止冷却水的小循环；
当装有机油预热循环管路时，则在启动冷却水小循环的同时，启动机油的大循环，当机油温度达一定高度并建立油压后，启动发动机，之后，先停机油的大循环，后停冷却水的小循环。
二、为蓄热兼换热器1蓄热
应在汽车正常运行下进行，启动冷却水的大循环，温升达预设定值会自动停止蓄热。

Claims (9)

1.汽车冷却水的余热回收利用装置，具有带外保温的蓄热兼换热器，导热工质的热量传输、循环管路及调控系统，其特征在于：蓄热兼换热器的具体结构为，具有壳体，其内充满用于储存热量并对外供热的相变蓄热材料，并装有带联锁机构的感温器，其内还装有换热单元，各换热单元分别有接在壳体上的进口、出口；各换热单元内的导热工质能分别通过其相应的进口、出口和相应的独立循环管路，在相应的换热单元内循环；冷却水作为导热工质通过其相应的独立循环管路向蓄热兼换热器内传输热量，供回收并储存热量于相变蓄热材料中，或者向蓄热兼换热器外传输相变蓄热材料中储存的热量，用于加热目的物；
还有用于其他加热目的物加热用的相应的导热工质、换热单元和相应的独立循环管路。
2.根据权利要求1所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：冷却水用的相应的独立循环管路的结构为，壳体(2)内冷却水用的第一换热单元(7)的水进口通过第一电磁阀(8)接至发动机节温器冷却水出口接头(14)，第一换热单元的水出口通过第二电磁阀(9)接两位三通阀(10)，其一位通过第一单向阀(11)接车水泵进口三通(15)，此路循环称为冷却水的大循环；两位三通阀(10)的另一位先后通过水泵(13)、第二单向阀12接与发动机机体内水冷通道连通的预留口(16)，此路循环称为冷却水的小循环。
3.根据权利要求1或2所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：以机油为导热工质，相应的独立循环管路的结构为，壳体(2)内机油用的第二换热单元(22)的机油出口先后通过第三电磁阀(23)、机油滤清器(21)及第三单向阀(19)接机油散热器进口上的第一油口接头(17)，第二换热单元(22)的机油进口先后通过第四电磁阀(24)、齿轮泵(20)接带滤网组件的第二油口接头(18)，此路循环称为机油的大循环。
4.根据权利要求1或2所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：所述调控系统为，蓄热兼换热器(1)中在预设定温度下工作的盛温器(5)与第一、二电磁阀(8)、(9)及水泵(13)联锁，还有备用热源电加热器(4)，两位三通阀、齿轮泵、风机凡在装件的全部电控，以及导热工质相应的独立循环管路的运行全部集中控制，集中控制盘设在驾驶控制台上；集中控制盘上具有相应的电控开关、指示灯及温度指示器。
5.根据权利要求3所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：所述调控系统为，蓄热兼换热器(1)中在预设定温度下工作的盛温器(5)与第一、二电磁阀(8)、(9)及水泵(13)联锁，还有备用热源电加热器(4)，两位三通阀、齿轮泵、风机凡在装件的全部电控，以及导热工质相应的独立循环管路的运行全部集中控制，集中控制盘设在驾驶控制台上；集中控制盘上具有相应的电控开关、指示灯及温度指示器。
6.根据权利要求1或2所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：蓄热兼换热器(1)中的换热单元的结构为螺旋管型，或者为蛇管型。
7.根据权利要求3所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：蓄热兼换热器(1)中的换热单元的结构为螺旋管型，或者为蛇管型。
8.根据权利要求4所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：蓄热兼换热器(1)中的换热单元的结构为螺旋管型，或者为蛇管型。
9.根据权利要求5所述的汽车冷却水的余热回收利用装置，其特征在于：蓄热兼换热器(1)中的换热单元的结构为螺旋管型，或者为蛇管型。
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