CN100516492C - 排气热回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种排气热回收装置(100)(用作斯特林发动机)，其被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，用以抑制排气热回收效率的降低，该排气热回收装置被安装在形成于热媒通道(122)中的设备安装表面(123)上，以致该设备安装表面(123)和高温侧汽缸(101)的加热器连接侧端面(101it)平行，而且该设备安装表面(123)和低温侧汽缸(103)的冷却器连接侧端面(103it)平行。高温侧气缸(101)被布置在排气流动方向的上游侧。低温侧气缸(103)被布置在该高温侧气缸(101)的下游侧。
Description
技术领域
本发明涉及一种排气热回收装置，并更具体地涉及这样一种排气热回收装置：其能安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，防止排气热回收效率的降低。
背景技术
近来，为了回收安装在诸如客车、公共汽车和卡车的车辆上的内燃机的排气热以及工厂排气热，具有优秀的理论热效率的斯特林发动机已经受到了关注。专利文献1公开了一种V型斯特林发动机，其能在最小化发动机的无效容积时充分保持发动机的性能，并且还能在很大程度上减小热交换器管的焊接面积。
专利文献1：日本实用新型申请公开号JP H4-89836。
发明内容
本发明所要解决的问题
在斯特林发动机的热回收中，需要排气热有效地加热加热器，并且需要在汽缸中导入具有较小温度分布的工作流体。但这依赖于斯特林发动机是怎样被安装在内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中的，加热器(加热部分)和冷却器(冷却设备)经常不能被有效地设置，这有时导致排气热回收效率的降低。然而，专利文献1没有公开用于将斯特林发动机安装在内燃机中的具体结构。
本发明实现了，从而解决了上述问题。本发明的目的在于提供一种排气热回收装置，其能被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，用以防止排气热回收效率的降低。
用于解决问题的手段
为了实现该目的，根据本发明的排气热回收装置包括第一汽缸；第二汽缸；第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中做往复运动；热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与加热器连接的蓄热器和与蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；以及通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接的曲轴，该曲轴将往复运动转换为旋转运动，其中，该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致加热器被布置在具有设备安装表面并且热媒从其中通过的所述热媒通道中，并使得该设备安装表面和第一汽缸的加热器连接端面变为平行，且该设备安装表面和第二汽缸的冷却器连接侧端面变为平行。
该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致在热媒通道中形成的设备安装表面平行于汽缸的加热器连接侧端面和冷却器连接侧端面。由于上述结构，冷却器的管长度变得相同，且蓄热器的管长度变得相同，从而减小了从冷却器所要导入第二汽缸的工作流体的温度分布。因此，排气热回收装置可被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，抑制排气热回收效率的降低。
根据本发明另一个方面的排气热回收装置包括第一汽缸；第二汽缸；第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中做往复运动；热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与加热器连接的蓄热器和与蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；以及通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接的曲轴，该曲轴将往复运动转换为旋转运动，其中，该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致加热器被布置在具有设备安装表面并且热媒从其中通过的所述热媒通道中，并使得该设备安装表面和曲轴的旋转轴线变为平行。
该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致在热媒通道中形成的设备安装表面平行于曲轴的旋转轴线。由于上述结构，冷却器的管长度变得相同，且蓄热器的管长度变得相同，从而减小了从冷却器所要导入第二汽缸的工作流体的温度分布。因此，排气热回收装置可被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，抑制排气热回收效率的降低。
根据本发明另一个方面的排气热回收装置包括第一汽缸；第二汽缸；第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中做往复运动；热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与加热器连接的蓄热器和与蓄热器及第二气缸连接的冷却器；以及通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接的曲轴，该曲轴将往复运动转换为旋转运动，其中，该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致加热器被布置在热媒通过的热媒通道中，并使得热媒通道的中心轴线和曲轴的旋转轴线变为平行。
该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致热媒通道的中心轴线平行于曲轴的旋转轴线。由于上述结构，冷却器的管长度变得相同，且蓄热器的管长度变得相同，从而减小了从冷却器所要导入第二汽缸的工作流体的温度分布。因此，排气热回收装置可被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，抑制排气热回收效率的降低。
在根据本发明的排气热回收装置中，第一汽缸被放置在热媒流动方向的上游侧。
而且，具有上述排气热回收装置的结构的这种排气热回收装置被安装在热媒通道中，同时与加热器连接的第一汽缸被布置在热源媒的上游侧。由于上述结构，冷却器的管长度变得相同，且蓄热器的管长度变得相同，从而减小了从冷却器所要导入第二汽缸的工作流体的温度分布。而且，因为由高温的热源媒加热的工作流体被导入第一汽缸中，所以排气热回收效率增加。因此，排气热回收装置可被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，抑制排气热回收效率的降低。
根据本发明另一个方面的排气热回收装置包括第一汽缸；第二汽缸；第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中做往复运动；热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与加热器连接的蓄热器和与蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；以及通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接的曲轴，该曲轴将往复运动转换为旋转运动，其中，该排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致加热器被布置在热媒通过的热媒通道中，且第一汽缸布置在热媒流动方向的上游侧，而第二汽缸则布置在热媒流动方向的下游侧。
该排气热回收装置被安装在热媒通道中，同时与加热器连接的第一汽缸布置在热源媒的上游侧。因此，因为由具有高温的热源媒加热的工作流体被导入第一汽缸中，所以排气热回收效率增加。而且，与冷却器连接的第二汽缸布置在第一汽缸的下游侧，这有助于提供用于抑制热源媒的压力损失的优选设计。因此，当回收内燃机的排气热时，通过减小相对于内燃机排气压力的影响，同时抑制内燃机和排气热回收装置的综合热效率下降，排气热回收装置可被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中。
在根据本发明的排气热回收装置中，只是加热器被布置在热媒通道中。
这样，能布置在热源媒通道中的加热器的整个表面积可变大，从而改善排气热回收装置的排气热回收效率。
在根据本发明的排气热回收装置中，加热器和蓄热器被布置在热媒通道中。
这样，加热器和蓄热器都被布置在热源媒通道中，从而当将排气热回收装置安装在热源媒通道中时，为安装场所提供了节省空间的效果。
在根据本发明的排气热回收装置中，第一汽缸和第二汽缸沿直线布置。
这样，对于第一汽缸和第二汽缸沿直线布置在其中的排气热回收装置，如果加热器被布置在热媒通道中，则减小了热媒的压力下降，而且抑制了排气热回收效率的降低，同时抑制相对于例如内燃机的排气压力的影响。
在根据本发明的排气热回收装置中，至少第一汽缸和第二汽缸由一基底支撑，且该基底被安装在排气热回收对象上。
基底支撑作为排气热回收装置的部件的第一汽缸和第二汽缸，该基底是排气热回收装置的各部件的定位参照。这样，把该基底用作各部件的定位参照，可保证各部件相对位置的精度。而且，当排气热回收装置被安装在排气热回收对象中时，可将该基底用作参照物，以保证排气热回收装置安装的精度。
在根据本发明的排气热回收装置中，当排气热回收装置被安装在车辆中时，曲轴几乎平行于车辆地板布置，且曲轴的输出沿着几乎与车辆的竖直方向垂直的方向传递。
因为上述结构，当排气热回收装置被安装在车辆上时，可节省车辆竖直方向上的空间。而且提高了车辆上的排气热回收装置的可安装性。
本发明的有益效果
根据本发明的排气热回收装置被安装在热媒通道中，以致于在热媒通道中形成的设备安装表面平行于加热器连接侧端面和冷却器连接侧端面。因此，排气热回收装置可被安装在内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中，抑制排气热回收效率的降低。
而且，根据本发明的排气热回收装置被安装在热媒通道中，同时与加热器连接的第一汽缸被布置在热源媒的上游侧。因此，因为由具有高温的热源媒加热的工作流体被导入第一汽缸中，所以排气热回收效率增加，而且排气热回收装置可被安装在例如内燃机的排气通道和工厂排气热的排气通道中。
附图说明
图1是根据本发明的斯特林发动机的截面视图；
图2是从平行于曲轴的方向观察到的高温侧活塞的截面视图；
图3是支撑该活塞的空气轴承的说明性视图；
图4是斯特林发动机被安装在内燃机的排气通道中时的状态的示意图；
图5是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间关系的说明性视图；
图6是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间关系的说明性视图；
图7是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的分解视图；
图8是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的分解视图；
图9是一示例的说明性视图，在该示例中，根据本发明的斯特林发动机被安装在车辆地板下侧；
图10是一示例的说明性视图，在该示例中，根据本发明的斯特林发动机被安装在车辆地板下侧；
图11是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图；
图12是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图；
图13是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图；
图14是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图；
图15是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图；
图16是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图；以及
图17是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图。
字母或数字的说明
100 斯特林发动机
101 高温侧汽缸
101it 加热器连接侧端面
102 高温侧活塞
103 低温侧汽缸
103it 冷却器连接侧端面
104 低温侧活塞
105 加热器
106 蓄热器
106ht 位于加热器侧的端面106ht
107冷却器
107rt 位于蓄热器侧的端面107rt
108 热交换器
120 内燃机
122 排气通道
123 设备安装表面(排气热回收装置安装凸缘)
130 车辆
具体实施方式
下面将参考附图详细解释本发明的实施例。而且，本发明并不局限于此处解释的优选实施例。而且，下列优选实施例的组件可包括对本领域技术人员而言显而易见的组件或者实际上与此处的组件相同的组件。此外，下列解释使用了这样的示例：其中斯特林发动机被用作用于回收内燃机的排气热的排气热回收装置；但是，排气热回收对象并不局限于内燃机，本发明可应用于例如工厂、车间、或者发电厂用的排气热回收。
实施例
图1是根据本发明的斯特林发动机的截面视图。图2是从平行于曲轴的方向观察到的高温侧活塞的截面视图。图3是支撑活塞的空气轴承的说明性视图。首先将解释用作排气热回收装置的斯特林发动机。用作根据本发明的排气热回收装置的斯特林发动机100就是所谓的α型直列式两缸斯特林发动机。接着，容纳在用作第一汽缸的高温侧汽缸101内的、用作第一活塞的高温侧活塞102和容纳在用作第二汽缸的低温侧汽缸103内的、用作第二活塞的低温侧活塞104沿直线布置。高温侧汽缸101和低温侧汽缸103被支撑在用作参照板的基底10上。在本发明中，该参照板10成为斯特林发动机100的各个部件的定位参照。因为如此构造，所以可保证各个部件相对位置的精度。该参照板10还具有以下优点：当斯特林发动机100被安装在例如为排气热回收对象的排气通道中时，该参照板10可作为参照。因此，可保证安装斯特林发动机100的精度。
高温侧汽缸101和低温侧汽缸103借助于包括加热器105、蓄热器106和冷却器107的热交换器108而彼此连接。此处，加热器105的一端连接到高温侧汽缸101，其另一端连接于蓄热器106。蓄热器106的一端连接于加热器105，其另一端连接于冷却器107。冷却器107的一端连接于蓄热器106，其另一端连接于低温侧汽缸103。
而且，工作流体(该示例中为空气)充满高温侧汽缸101、低温侧汽缸103和热交换器108，从加热器105供应的热和冷却器107排出的热构成一斯特林循环，从而驱动高温侧活塞102。此处，例如，加热器105和冷却器107可被构造成包括由高导热性和优秀耐热性材料制造的管束。而且，蓄热器106可被构造成包括多孔储热器。而且，加热器105、冷却器107和蓄热器106并不局限于该示例中的这些，可以根据例如排气回收对象的热条件或者斯特林发动机100的规格选择合适的结构。
高温侧活塞102和低温侧活塞104借助于空气轴承112而被支撑在高温侧汽缸101和低温侧汽缸103中。换句话说，该结构允许活塞被支撑在没有活塞环的汽缸中。这样，减小了活塞和汽缸之间的摩擦，提高了斯特林发动机100的热效率。而且，活塞和汽缸之间摩擦的减小允许在例如低热源和低温差的驱动条件下，在内燃机的排气热回收中驱动斯特林发动机100。
为了形成空气轴承112，如图3所示，高温侧活塞102和高温侧汽缸101之间的间距tc围绕例如高温侧活塞102的整个周围是几十微米。而且，低温侧活塞104和低温侧汽缸103具有相同的结构。为了实现上述结构，在本发明中，优选地是高温侧汽缸101、高温侧活塞102、低温侧汽缸103和低温侧活塞104由玻璃制造。此外，材料并不局限于玻璃，例如陶瓷的高弹性模量材料也可用于制造高温侧汽缸101、高温侧活塞102、低温侧汽缸103和低温侧活塞104，或者可以组合不同的材料。而且，可使用易于加工的金属。
此处，热交换器108的加热器105定位在高温热源中，以便加热流入其中的工作流体。从而，与斯特林发动机100相比，热交换器108的热膨胀变大。因为热膨胀，高温侧汽缸101的中心轴线Zh和低温侧汽缸103的中心轴线Zl之间的中心距离l变大。因此，不能保持汽缸和活塞之间的间隙，因此空气轴承112不能如期望的那样工作。
在根据本发明的该实施例中，基底10被布置在高温侧汽缸101和低温侧汽缸103的工作流体的入口侧101i和103i处，两个汽缸都被装配在基底10上。因为该结构，高温侧汽缸101和低温侧汽缸103受到限制，且中心距离l的增加受到限制。因此，在斯特林发动机100的工作过程中，当加热器105的温度变高时，可保持汽缸和活塞之间的间隙，以便使空气轴承112有效地工作。
高温侧活塞102和低温侧活塞104的往复运动通过连杆109而被传递到曲轴110，并从而被转换为旋转运动。如图2所示，连杆109由一线性近似机构113支撑，高温侧活塞102几乎直线地作往复运动。该线性近似机构113采用了蚱蜢式传动机构(grasshopper mechanism)。因为线性近似机构113支撑连杆109，使高温侧活塞102的侧向力F(指向活塞径向的力)几乎为零，所以活塞有效地被具有较小承载能力的空气轴承112支撑。低温侧活塞104也遵循与高温侧活塞102同样的结构与曲轴110联接。
如图1所示，曲轴110以可旋转的方式被支撑在设置在曲轴支撑20上的轴承25处。该曲轴支撑20是固定在基底10上的板状部件。而且，线性近似机构113由设置在曲轴支撑20上的线性近似机构支撑部分26支撑。此时，曲轴支撑20独立地，即在不接触高温侧汽缸101和低温侧汽缸103的情况下被固定在基底10上。因此，高温侧汽缸101和低温侧汽缸103不受曲轴110和线性近似机构113振动以及曲轴110热膨胀的影响，从而充分保证空气轴承112的工作。
如图1所示，构成斯特林发动机100的各部件，例如高温侧汽缸101、高温侧活塞102、曲轴110和线性近似机构113都被容纳在壳体114中。压力装置115加压壳体114内部。借助于加压高、低温侧汽缸101、102和热交换器108中的工作流体(在该示例中为空气)，该过程将从斯特林发动机100中产生尽可能多的输出。
而且，在本发明中，密封轴承116被安装在壳体114中，且输出轴117由该密封轴承116支撑。输出轴117和曲轴110通过柔性联接器118连接，从曲轴110的输出通过该联接器118被传递到壳体114外。而且，在该实施例中，采用了十字滑块联轴器(Oldham coupling)作为柔性联接器118。
图4是斯特林发动机被安装在内燃机的排气通道中时的状态示意图。图5和6是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间关系的说明性视图。因为使用了作为用于内燃机排气热回收的排气热回收装置使用的斯特林发动机100，如图4所示，因而至少装配在斯特林发动机100中的热交换器108的加热器105被定位在例如诸如汽油发动机和柴油发动机的内燃机120的排气通道122中。因此，热交换器108的加热器105回收来自作为热媒的内燃机120的排气G的热能。内燃机120的排气通道122相应于本发明中的热媒通道。
此处，当只有加热器105被布置在排气通道122中时(如图5所示)，高温侧汽缸101的加热器连接侧端面101it和蓄热器106的加热器连接侧端面106ht之间沿垂直于各自端面101it和端面106ht的方向的距离应当尽可能小，并且两个端面优选地在一单个平面内。如果只有加热器105被布置在排气通道122，则可以扩大能布置在排气通道122中的加热器105的整个表面积，从而提高了排气热回收效率。被加热器105加热的工作流体从加热器连接侧端面101it被导入。
如果加热器连接侧端面101it和位于蓄热器106的加热器侧的端面106ht位于平齐，则加热器105可有效地布置在排气通道122中，从而提高了排气热回收效率。而且，导入高温侧汽缸101中的工作流体的速度分布和温度分布容易变得一致。因此，可以抑制斯特林发动机100的热效率的降低。此处，术语“单个平面”不仅指加热器连接侧端面101it和蓄热器106的加热器侧端面106ht所位于的同一平面，而且包括制造公差范围(下文提到)。
而且，如图6所示，依赖于排气通道122的外部环境和诸如斯特林发动机布置的状况，可将蓄热器106布置在排气通道122中。因此，加热器105和蓄热器106被布置在排气通道122中，从而安装斯特林发动机100提供节省空间的效果。此时，高温侧汽缸101的加热器连接侧端面101it和冷却器107的蓄热器侧端面107rt之间沿垂直于各自端面101it和端面107rt的方向的距离应当尽可能小，且两个表面优选地位于单个平面内。如果加热器连接侧端面101it和冷却器107的蓄热器侧端面107rt位于单个平面内，则加热器105和蓄热器106可被有效地布置在排气通道122中，从而提高排气热回收效率。
热交换器108的冷却器107被布置在斯特林发动机100的低温侧汽缸103和排气通道122之间。上述结构使冷却器107的管长度相同，而且允许冷却器107笔直的管道结构。因此，可以降低导入低温侧汽缸103中的工作流体的温度分布，而且可以限制因冷却器107而导致的工作流体的压力损失，从而限制了由压力损失导致的斯特林发动机100的排气热回收效率的降低。
排气通道122和斯特林发动机100经由设置在排气通道122中的设备安装表面123而被安装。此时，斯特林发动机被安装在排气通道122中，以致于该设备安装表面123、高温侧汽缸101的加热器连接端面101it和低温侧汽缸103的冷却器连接端面103it变得平行。或者，斯特林发动机100可被安装在排气通道122中，以致于该设备安装表面123和曲轴的旋转轴线Zr变得平行，或者排气通道122的中心轴线Zp和曲轴的旋转轴线Zr变得平行。因此，斯特林发动机100能很容易地安装在排气通道122中，而不需要对现有的排气通道进行额外较大的设计改变。因此，斯特林发动机100的热交换器108可被安装在排气通道122上，而不会损害性能、可安装性和功能，例如有关遭受排气热回收的内燃机120的主体噪音。而且，当将具有相同的规格的斯特林发动机100安装在不同的排气通道中时，只是热交换器108的规格需要做相应地改变，从而提高了适应性。
图7和8是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的分解视图。如图7所示，斯特林发动机100被安装在设备安装表面123上，以致在排气通道122中形成的该设备安装表面123平行于高温侧汽缸101处的加热器连接侧端面101it和低温侧汽缸103的冷却器连接端面103it。也就是说，在图7和8中，θ1＝θ2＝θ3。因此，冷却器107的管长度Lc变得相同，且蓄热器106的管长度Lr变得相同。此时，冷却器107的蓄热器侧端面107rt和蓄热器106的加热器侧端面106ht优选地平行于设备安装表面123(θ1＝θ4＝θ5)。
如上述布置构件将减小导入到低温侧汽缸103中的工作流体的温度分布，从而抑制由工作流体的温度分布导致的斯特林发动机100的热效率降低，并且抑制排气热回收效率的降低。而且，术语“平行”的情形不仅指完全平行的情形，而且包括容许的制造公差范围(下文提到)。另外，当斯特林发动机100被安装得以致于设备安装表面123和曲轴的旋转轴线Zr变得平行，或者排气通道122的中心轴线Zp和曲轴的旋转轴线Zr变得平行时，可获得上述结构所提供的相同的效果和优点。
而且，高温侧汽缸101和高温侧活塞102被布置在排气G流动的上游侧，即布置在排气通道122的内燃机120侧。接着，将低温侧汽缸103和低温侧活塞104布置在例如高温侧汽缸101的下游侧，即布置在排气通道122的出口122o侧。因为该结构，被高温排气加热的工作流体被导入到高温侧缸101中，从而提高了排气热回收效率。因此，提高了斯特林发动机100的热效率。而且，诸如低温侧汽缸103的设备被布置在例如高温侧汽缸101的下游侧，有助于设计优选地用于抑制排气压力损失。这减小了对内燃机120排气压力的影响，并且抑制性能的降低。因此，内燃机120和斯特林发动机100的整体热效率得到提高。由冷却器107冷却的工作流体可从冷却器连接侧端面103it导入。
图9和10是示例的说明性视图，在该示例种，根据本发明的斯特林发动机被安装在车辆地板下侧。在直列式α型斯特林发动机中，如上所述，高温侧汽缸101和低温侧汽缸103的布置方向平行于曲轴110的旋转轴线Zr(参见图1)。因此，如果低温侧汽缸103定位在诸如高温侧汽缸101的设备的下游侧，则设备安装表面123和曲轴110变得平行。从而，当斯特林发动机100被安装在布置在车辆130的地板131下方的排气通道122中时，用作斯特林发动机100的输出轴的曲轴110几乎平行于车辆130的地板131布置。换句话说，曲轴110变得几乎正交于车辆130的竖直方向(图中的箭头方向Y)。因此，斯特林发动机100的输出并不沿着车辆130的竖直方向传递，而是沿着相对于车辆130的竖直方向几乎垂直的方向(如图10中所示的箭头Y)传递，从而在车辆的竖直方向上提供空间节省效果。而且，提高了车辆130的可安装性。
图11至17是根据本发明的斯特林发动机和排气通道之间安装结构的示例的说明性视图。在图11所示的安装结构示例中，斯特林发动机100的排气热回收装置安装部分124在排气通道122的中间被断开，且斯特林发动机100被安装在排气热回收装置安装部分124的排气热回收装置安装凸缘123(设备安装表面123)上。图12是显示从箭头A观察到的图11的视图。如图12所示，在排气热回收装置安装凸缘123上形成有开口123o，以便于将斯特林发动机100的热交换器108放在其中。排气热回收装置安装部分124可通过例如铸模制造。
如图13和14所示，热交换器108的加热器105被安装在热交换器安装法兰125上。此处，图14是显示从箭头B观察到的图13的视图。而且，当蓄热器106被布置在排气通道122中时，加热器105和蓄热器106被安装在热交换器安装法兰125上。如图16所示，在斯特林发动机100的高温侧汽缸101的工作流体导入侧(即加热器105侧)设置有第一联接法兰127a。而且，冷却器107和蓄热器106被设置在低温侧汽缸103的工作流体导入侧，即冷却器107侧，在蓄热器106的加热器联接侧设置有第二联接法兰127b。
如图16所示，安装加热器105的热交换器安装法兰125借助于螺栓128而与第一和第二联接法兰127a、127b固定在一起。接着，如图17所示，热交换器安装法兰125与至少设置在该处的加热器105借助于螺栓126而与排气热回收安装凸缘123固定在一起，且至少斯特林发动机100的加热器105被设置在排气通道122上。
这样形成了热交换器108，而斯特林发动机100则被安装在排气通道122中。而且，在斯特林发动机100的基底10和排气热回收装置安装凸缘123之间使用了联接部件129，以使它们彼此联接。因此，斯特林发动机100能更加可靠地被固定在排气通道122中。而且，如果联接部件129具有加固部件的功能，则它能防止对高温侧汽缸101和冷却器107施加过大的力。此处，当斯特林发动机100被安装在排气通道122中时，其基底10优选地变成了相对于排气热回收装置安装凸缘123的定位参照。这样，可以容易而又精确地确定上述有关位置的关系，例如排气热回收安装装置安装凸缘123(设备安装表面123)和高温侧汽缸101的加热器连接侧端面101it的位置关系。因此，斯特林发动机100的安装变得容易，而且提高了斯特林发动机100的安装精度。借助于固定设置在排气热回收装置安装部分124处的安装法兰124f和设置在排气通道122处的安装法兰122f，将排气热回收装置安装部分124与安装在其中的斯特林发动机安装在排气通道122中。而且，热交换器安装法兰125还可用作斯特林发动机100的基底10。此外，热回收装置安装凸缘123还可用作斯特林发动机100的基底10。
这样，根据本发明的实施例，当在热媒通道中安装排气热回收装置时，在热媒通道上形成的设备安装表面变为平行于高温侧汽缸和低温侧汽缸的加热器连接侧端面和冷却器连接侧端面。或者，排气热回收装置被安装成以致于设备安装表面和排气热回收装置的曲轴的旋转轴线变为平行，或者排气通道的中心轴线Zp和排气热回收装置的曲轴的旋转轴线变为平行。因此，冷却器的管长度变得相同，且蓄热器的管长度变得相同，从而可以减小导入低温侧汽缸的工作流体的温度分布和速度分布。因此，能够抑制由工作流体温度和速度分布所导致的排气热回收装置的热效率的降低，从而抑制排气热回收效率的降低。而且，排气热回收装置借助于设备安装表面而被安装在热媒通道中，这有助于将排气热回收装置安装在热媒通道中。
而且，根据本发明的实施例，高温侧汽缸定位在热媒流动的上游侧，而低温侧汽缸则定位在高温侧汽缸的下游侧。因为上述布置，由具有高温的热媒加热的工作流体被导入高温侧汽缸中，从而提高了排气热回收效率。而且，因为低温侧汽缸定位在高温侧汽缸的下游侧，所以促进了用于抑制热媒压力的优选设计。因此，在回收来自内燃机的排气热时，可减小对排气压力的影响，并提高内燃机和整个排气热回收装置的热效率。这样，在本发明中，可以抑制排气热回收效率的降低，并且同时抑制热媒的压力损失，从而对于下列情况尤其有效：例如在回收来自内燃机的排气热时，热媒温度相对较低的情况。
工业适用性
如上所述，根据本发明的排气热回收装置对于内燃机和工厂排气热的回收非常有效，而且当排气热的温度水平相对较低时尤其适合。
Claims (9)
1.一种排气热回收装置，包括：
第一汽缸；
第二汽缸；
第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中作往复运动；
热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与该加热器连接的蓄热器、和与该蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；
曲轴，其通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接，并将往复运动转换为旋转运动；以及
基底，该基底支撑第一汽缸和第二汽缸；
其中，该排气热回收装置被安装在排气通道中，使得加热器被布置在具有设备安装表面并且从内燃发动机排出的排气从其中通过的所述排气通道中，并使得该设备安装表面和第一汽缸的加热器连接端面变为平行，且该设备安装表面和第二汽缸的冷却器连接侧端面变为平行。
2、一种排气热回收装置包括：
第一汽缸；
第二汽缸；
第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中作往复运动；
热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与该加热器连接的蓄热器、和与该蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；
曲轴，其通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接，并将往复运动转换为旋转运动；以及
基底，该基底支撑第一汽缸和第二汽缸；
其中，该排气热回收装置被安装在排气通道中，使得加热器被布置在具有设备安装表面并且从内燃发动机排出的排气从其中通过的所述排气通道中，并使得该设备安装表面和曲轴的旋转轴线变为平行。
3.一种排气热回收装置，其包括：
第一汽缸；
第二汽缸；
第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中作往复运动；
热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与该加热器连接的蓄热器、和与该蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；
曲轴，其通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接，并将往复运动转换为旋转运动；以及
基底，该基底支撑第一汽缸和第二汽缸；
其中，该排气热回收装置被安装在排气通道中，使得加热器被布置在从内燃发动机排出的排气从其中通过的排气通道中，且使得排气通道的中心轴线和曲轴的旋转轴线变为平行。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的排气热回收装置，其中，第一汽缸定位在排气流动方向的上游侧。
5.一种排气热回收装置，其包括：
第一汽缸；
第二汽缸；
第一活塞和第二活塞，它们在第一汽缸和第二汽缸中作往复运动；
热交换器，其包括与第一汽缸连接的加热器、与该加热器连接的蓄热器、和与该蓄热器及第二汽缸连接的冷却器；
曲轴，其通过连杆而与第一活塞和第二活塞连接，并将往复运动转换为旋转运动；以及
基底，该基底支撑第一汽缸和第二汽缸；
其中，该排气热回收装置被安装在排气通道中，使得加热器被布置在从内燃发动机排出的排气从其中通过的排气通道中，且使得第一汽缸被布置在排气流动方向的上游侧，而第二汽缸被布置在排气流动方向的下游侧。
6.根据权利要求1所述的排气热回收装置，其中，所述设备安装表面、第一汽缸的加热器连接端面、第二汽缸的冷却器连接侧端面、曲轴的旋转轴线和排气通道的中心轴线变为平行，且第一汽缸被布置在排气流动方向的上游侧，而第二汽缸被布置在排气流动方向的下游侧。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的排气热回收装置，其中，只是加热器被布置在排气通道中。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的排气热回收装置，其中，加热器和蓄热器被布置在排气通道中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的排气热回收装置，其中，第一汽缸和第二汽缸沿直线布置。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Granted publication date: 20090722 Termination date: 20170924 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |