[发明专利]环形热交换器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月11日提交的美国专利申请No.12/813,830的权益和优先权。

上述专利申请的内容因此通过引用明确并入到本发明的详细描述中。

技术领域

本发明涉及环形热交换器，该环形热交换器用于从气体流移除热，特别地用于冷却机动车辆中的热的废气或增压空气。

背景技术

从气体流移除热的需要在许多应用中出现。例如，在机动车辆中，可能有必要从吸入气体和/或废气流移除热。例如，吸入空气（或“增压空气”）在一些应用中（例如，在涡轮增压或增压式发动机中）需要冷却。在包括废气再循环（EGR）或废气热回收（EGHR）系统的车辆中，从废气流移除热。从吸入气体或废气流移除的热典型地传递到热交换器中的液体冷却剂。

在机动车辆废气应用中，热回收装置通常与诸如催化转换器的其它车底废气部件串联地定位。单个废气部件的串联布置是浪费空间的，可能增加车辆的成本和重量，并且限制控制热回收装置上游的废气部件的温度的能力。旁通流动路径并入到热回收装置中通常涉及添加外部管道到废气系统，并且该外部管道是必须被容纳在车辆下方的又一部件。

用于机动车辆的废气系统的环形热回收装置的例子在2009年2月12日公开的US 2009/0038302 Al（Yamada等人）中被公开。虽然Yamada等人的装置提供中心旁通流动路径并且因此消除对外部旁通的需要，但在催化转换器下游的其安装（Yamada等人的图6）未能解决上述其它问题。

仍然需要用于机动车辆吸入气体和废气系统的简单且有效的热回收装置，该热回收装置最小化空间使用、重量和部件数量，并且该热回收装置为其它系统部件的温度控制提供增强的机会。

发明内容

本发明提供一种热交换器，所述热交换器具有：具有第一气体流动开口的第一端部；和具有第二气体流动开口的第二端部，其中所述热交换器的第一和第二端部沿气体流动轴线间隔开。热交换器包括内部壳体、中间壳体和外部壳体。内部壳体限定沿气体流动轴线延伸的内部气体流动通道。内部气体流动通道具有第一敞开端部和第二敞开端部，其中所述内部气体流动通道的第一敞开端部与所述热交换器的第一气体流动开口流动连通。中间壳体包围内部壳体，其中所述内部壳体和所述中间壳体之间的空间限定沿所述气体流动轴线延伸的中间气体流动通道。中间气体流动通道具有第一敞开端部和第二敞开端部，并且其中所述中间气体流动通道的第二敞开端部与所述内部气体流动通道的第二敞开端部流动连通。外部壳体包围中间壳体，其中所述中间壳体和所述外部壳体之间的空间限定沿所述气体流动轴线延伸的外部气体流动通道。外部气体流动通道具有第一敞开端部和第二敞开端部，其中所述外部气体流动通道的第一敞开端部与所述中间气体流动通道的第一敞开端部流动连通，并且所述外部气体流动通道的第二敞开端部与所述热交换器的第二气体流动开口流动连通。所述热交换器还包括冷却剂流动通道，所述冷却剂流动通道具有入口和出口并且沿所述气体流动轴线延伸，其中所述冷却剂流动通道与所述中间气体流动通道和所述外部气体流动通道之一或者两者热交换连通。

在所述热交换器的第一端部在所述热交换器的第二端部上游的情况下，所述第一气体流动开口限定气体入口开口并且所述第二气体流动开口限定气体出口开口。在这种情况中，内部、中间和外部气体流动通道的每一个的第一敞开端部在每个气体流动通道的相应第二端部的上游。

在所述热交换器的第一端部在所述热交换器的第二端部下游的情况下，所述第一气体流动开口限定气体出口开口并且所述第二气体流动开口限定气体入口开口。在这种情况中，内部、中间和外部气体流动通道的每一个的第一敞开端部在每个气体流动通道的相应第二端部的下游。

在一个方面，所述外部壳体具有径向向内延伸的壁部分，所述径向向内延伸的壁部分在所述热交换器的第一端部与所述中间和外部气体流动通道的第一敞开端部之间的部位处密封地连接到所述内部壳体，其中所述外部壳体的径向向内延伸的壁部分在所述中间和外部气体流动通道之间限定转向充气室，气体流在所述转向充气室中改变方向。

在另一方面，所述中间壳体包括径向向内延伸的壁部分，所述径向向内延伸的壁部分位于所述热交换器的第二端部与所述内部和中间气体流动通道的第二敞开端部之间，其中所述中间壳体的径向向内延伸的壁部分在所述内部和中间气体流动通道之间限定转向充气室，气体流在所述转向充气室中改变方向。