热交换器和用于冷车辆启动的具有再生能力的存储装置制造方法及图纸

技术编号:15195218 阅读:22 留言:0更新日期:2017-04-21 00:19
产品设置有容纳储热介质的容器。流体夹带在导引穿过容器和生热系统的导管中。启动器可操作地连接至容器。储热介质响应于来自启动器的信号的生成。当生热系统处于操作状态中时,流体移动流过导管,使得当生热系统操作时,作为副产物生成的热量被夹带入流体中,该热量经由导管经过容器,并被传递至储热介质。当期望向生热系统提供热量时,启动器被操作来使储热介质暴露于触发来自储热介质的热量的释放的信号,其中该热量通过流体传递至生热系统。

Heat exchanger and storage device with regenerative capability for cold vehicle starting

The product is provided with a container containing a heat storage medium. The fluid is entrained in a guide through the vessel and the heat generating system. The starter is operably connected to the container. The response of the heat storage medium to the signal from the starter. When the heating system is in operation when the mobile fluid flows through a conduit such that when the heating system operation, heat is produced as a by-product of the entrainment in the fluid, the heat through the catheter through the container, and is transmitted to the heat storage medium. When the current is expected to provide heat to the heat generating system, the starter is operated to expose the heat storage medium to a signal that triggers the release of heat from the heat storage medium, which is passed through the fluid to the heat generating system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年9月5日提交的第62/046,220号美国临时专利申请的权益。
本公开总体上涉及的领域包括热交换器、存储装置和启动车辆的方法。
技术介绍
在操作中,许多系统(尤其是那些在具有内燃机的车辆中的系统)在操作时产生通常经由冷却系统进行驱散的过剩热,而在其他时候,这些系统可受益于额外加热,从而允许系统更快地达到操作温度。
技术实现思路
若干变型可包括具有容器的产品,该容器具有穿过容器的用于工作流体的第一流动通道以及容纳在该容器中的储热介质,热传递表面可插置于储热介质与工作流体之间,使得热量可从储热介质中的至少一个传递至工作流体,或从工作流体传递至热传递介质。启动器可以可操作地连接至容器,以从储热介质启动热释放。通过下文提供的详细描述,在本专利技术的范围内的其他说明性变型将变得显而易见。将理解的是,虽然详细描述和具体示例公开了在本专利技术的范围内的变型,但是其仅旨在用于说明的目的,而并非旨在限制本专利技术的范围。附图说明通过详细描述和附图将更透彻地理解在本专利技术的范围内的变型的精选示例,其中:图1是示出了根据若干变型的包括具有储热介质的容器和可操作地连接至该容器以启动来自储热介质的热量的释放的启动器的产品的示意图。图2是示出了可发生在若干变型中的包括具有低温冷却性能的储热介质的加热、相变及冷却的热释放和再生周期的图解说明。图3是示出了可发生在若干变型中的热释放和再生周期的图解说明,其中该热释放和再生周期包括具有低温冷却性能的储热介质的加热、相变、受控潜热释放及冷却,并利用晶体成核。图4是示出了根据若干变型的包括具有储热介质的容器和可操作地连接至该容器以启动来自储热介质的热量的释放的启动器的产品的示意图。图5是示出了根据若干变型的包括多流体与储热介质之间的热传递表面的热交换器的示意图。图6是示出了根据若干变型的包括具有储热介质的容器的产品的示意图。具体实施方式以下有关变型的描述本质上仅仅是说明性的,其决不旨在限制本专利技术的范围、应用或用途。图1示出了若干可包括产品10的变型,其中产品10可与车辆11相关联,车辆11可包括可操作地连接以通过变速器13和差速器15驱动多个车轮14的生热系统(例如,内燃机12)。车辆可包括散热器16,其可为用于输送流体的回路的一部分;该回路包括从散热器连接至发动机12的发动机缸体的管路18、从散热器可操作地连接至容器23中的热交换器22的管路20以及从热交换器22可操作地连接至发动机12的冷却系统的管路28。回路可包括用作为回路中的工作流体的冷却液,其可在发动机的水泵25的辅助下流动。容器内部可为包含在热交换器22周围的储热介质,其中工作流体流过该热交换器。容器23中的回路的流体运送管路的壁用作为热交换表面。可为启动器24的生成器可以可操作地连接至容器23,以启动来自储热介质的热量的释放。启动器24可操作地连接至车辆11上的控制器27,以用于启动器的精选操作,其中该操作可根据定义算法进行控制。根据若干变型,储热介质21可根据其经受可控放热过程的能力来进行选择,以存储和释放热能。该反应的可控本质消除了对在其他储热系统中使用的昂贵绝缘系统的需要。所涉及的过程可用作为可逆化学反应、相变或其他具有合适热特性的过程。用于储热介质的合适材料的示例可包括水合盐,其中的一个示例是以水溶液形式存在的醋酸钠。储热介质可围绕着热交换表面26,其可与导管的壁的外部相关联。在回路的管路的壁的对面(内部),另一热交换表面可与工作流体相接触,以受热或供热。在本变型中,工作流体可为发动机冷却液。在其他变型中,工作流体可为发动机油、变速器流体、差速器流体、空气或另一根据生热系统的需要选择使用的工作流体。在正常的操作温度下,储热介质利用从工作流体吸收的热量进行再生。如在冷启动事件期间所需的那样,当期望释放来自储热介质的热量并回收该热量以供使用(例如,供发动机使用)时,储热介质可被触发来释放其存储热能。该能量经由热交换表面23传递至工作流体。由此引起的回流至发动机的工作流体的温升通过减少的粘性剪切和其他温度相关效应改善了燃料效率。可在热交换器22中利用相变材料。根据若干变型,具有较高的低温冷却趋势的相变材料可选择来作为储热介质。储热介质的低温冷却能力允许材料存储远低于材料的理论分解或融化温度的潜热。图2示出了被选择来作为储热介质的具有低温冷却性能的相变材料的温度-储能周期。从原点开始,材料的温度低于其相变温度。当在阶段46增加热量时,温度在加热或再生36期间升高,且在相变温度47下,热储量在相变发生的同时以第二速率继续增加,这可能会引起融化。当相变完成且材料可能处于完全液态中时,随着热量的继续输入,温度在整个阶段37继续升高,直至建立起与来自工作流体的热源之间的平衡。当热源被移除时,如同车辆被关闭和停放时的情况,材料冷却,且温度可能会随着时间逐渐下降,如冷却曲线35所示。不同于在与融化温度相同的温度下凝固的材料,所选材料将会在低于融化相变温度47的相变温度34下凝固。所选材料可具有低于正常温度范围的相变温度34,其中材料将暴露于该温度范围。在热源移除之后,温度可能会继续下降至远低于储热介质的融化相变温度47,进而在整个第三阶段35引起低于相变温度47的总体低温冷却,如图2所示。如图3所示,在来自储热介质及其相关联加热的热量的释放48期间,储能被释放,且储热介质的温度升高,直至完成凝固或其他相变。曲线49示出了储热介质的加热周期。储热介质可为具有潜热存储性能的相变材料,其中可通过固体-固体或固体-液体变化获得这种潜热存储性能。通过利用这些类型的材料,存储气相材料所需的大体积或高压得以避免。当相变材料受热时,其温度升高,且当达到相变温度时,大量的热量被吸收和存储在相改变的材料中。随后,当需要时,所存储的潜热可供提取和使用。如在冷启动事件期间所需的那样,可通过所命令的相变来释放热量。可通过成核型启动器来实现该相变。成核启动器可为任何类型的能够产生压力波的启动器,其中该压力波足以启动储热介质的晶体成核。成核启动器可为声压生成装置,该声压生成装置可选择性地使容器23的内部充满声压力波,由此使储热介质经受压力波。这启动了储热介质中的晶体成核以及相关联相变和快速热释放48,如图3所示。压力波所迫使的晶体成核点40在加热48期间启动快速温升和热释放。通过选择具有低温冷却性能的储热介质(该储热介质的再凝固温度低于其融化温度),得以确保在环境条件(例如,那些停放车辆所遇到的条件)下快速提取热量的能力。在环境温度下,储热介质将保持处于其较高水平的相中,例如,液体。通过启动器24在储热介质中触发相变,得以启动相变(例如,再凝固)和快速热释放48。该相变在高于相变温度34的温度下触发。当通过工作流体提取所生成的热量以供使用时,储热介质的温度将在所触发的相变完成之后开始下降。图4示出了若干可包括产品80的变型,其中产品80可与可包括生热系统82的车辆81相关联。生热系统可包括用于输送回路内的第一流体的导管,其中该回路包括生热系统82、从生热系统82连接至容器93中的热交换器92的管路88以及从热交换器92连接至生热系统82的管路87。可设置有流体移动装置89,其可为使所选流体移动流过回路的泵、风扇或其他合适的装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有生热系统的产品,所述产品具有被构造和布置成接收和存储来自所述生热系统的热量的储热介质,其中所述产品被构造和布置成触发、提取和应用所述存储的热量,所述储热介质接收来自所述生热系统的热量,在此期间,所述储热介质中的热储量以第一速率增加到所述储热介质发生相变的点上,并在所述储能介质的所述相变期间,在相变温度下以第二速率增加,所述第二速率显著高于所述第一速率,且其中,所述产品对热量的提取和应用由生成器在低于所述相变温度的温度下触发。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 US 62/0462201.一种具有生热系统的产品,所述产品具有被构造和布置成接收和存储来自所述生热系统的热量的储热介质,其中所述产品被构造和布置成触发、提取和应用所述存储的热量,所述储热介质接收来自所述生热系统的热量,在此期间,所述储热介质中的热储量以第一速率增加到所述储热介质发生相变的点上,并在所述储能介质的所述相变期间,在相变温度下以第二速率增加,所述第二速率显著高于所述第一速率,且其中,所述产品对热量的提取和应用由生成器在低于所述相变温度的温度下触发。2.一种产品,其具有:包含储热介质的容器;夹带在导引穿过所述容器和生热系统的导管中的流体;在所述导管中的流体移动装置;在所述容器内的第一导管的外部上的第一热交换表面,其中所述第一热交换表面与所述储热介质相接触;在所述容器内的所述第一导管的内部上的第二热交换表面,其中所述第二热交换表面与所述流体相接触;可操作地连接至所述容器的启动器,其中所述储热介质响应于从所述启动器引入至所述容器的信号的生成;其中,当所述生热系统处于操作状态中时,所述流体移动装置操作来使所述流体移动流过所述导管,使得当所述生热系统操作时,作为副产物生成的热量被夹带入所述流体中,所述热量经由所述导管经过所述容器,并通过所述第一和第二热交换表面传递至所述储热介质,其中,当期望向所述生热系统提供热量时,所述启动器被操作来使所述储热介质暴露于触发来自所述储热介质的热量的释放的信号,其中所述热量通过所述流体传递至所述生热系统。3.根据权利要求1所述的产品,其中所述储热介质被放置于所述生热系统中的容器中,且其中,来自所述生热系统的集液槽的工作流体流过所述容器,以存储和提取热量。4.根据权利要求1所述的产品,其中,当热量被传递至所述储热介质时,储能对温度的量以第一速率增加到所述储热介质发生相变的点上,其中,在所述储能介质的相变期间,储能-温度比在相变温度下以显著高于所述第一速率的第二速率增大,且其中,热量到所述生热系统的传递在低于所述相变温度的温度下触发。5.根据权利要求1所述的产品,其中所述生热系统为发动机冷却系统,且所述流体为来自所述发动机冷却系统的冷却液。6.根据权利要求1所述的产品,其中所述生热系统为乘客室的供暖系统,且所述流体为来自所述乘客室的空气。7.根据权利要求1所述的产品,其中所述生热系统为变速器,且所述流体为来自所述变速器的变速器流体。8.根据权利要求1所述的产品,其中所述生热系统为车轴差速器,且所述流体为来自所述车轴差速器的润滑剂。9.根据权利要求1所述的产品,其中所述生热系统为发动机,且所述流体为来自所述发动机的润滑油。10.一种用于车辆的产品,其具有:包含带有成核特性的储热介质的容器;夹带在导引穿过所述容器和车辆系统的导管中的流体;用于使所述流体移动流过所述导管的泵;在所述容器内的所述导管的外部上的第一热交换表面,其中所述第一热交换表面与所述储热介质相接触;在所述容器内的所述导管的内部上的第二热交换表面,其中所述第二热交换表面与所述流体相接触;生成器,其中所述储热介质响应于从所述压力生成器引入至所述容器的压力的生成;其中,当所述车辆处于操作状态中时,所述泵操作来使所述流体移动流过第一导管,使得当所述车辆操作时,作为副产物生成的热量被夹带入所述流体中、经过所述容器并传递至所述储热介质,从而致使所述储热介质处于第一相中,其中,当期望向所述车辆系统提供热量时,所述生成器被操作来使所述储热介质暴露于触发所述成核特性和所述储热介质到第二相的转变的信号,进而引起来自所述储热介质的热量的释放,其中所述热量通过所述流体传递至所述车辆系统。11.根据权利要求7所述的产品,其中所述车辆系统为发动机冷却系统,且所述流体为来自所述发动机冷却系统的冷却液。12.根据权利要求7所述的产品,其中所述车辆系统为乘客室的供暖系统,且所述流体为来自所述乘客室的...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·E·布莱尔B·J·李
申请(专利权)人:博格华纳公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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