[發明專利]排氣熱回收設備

無效

• 申請號: 200810144892.7
• 申請日: 2008-07-31
• 公開（公告）號: CN101358565A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 向原佑輝;井上誠司;小原公和;村松憲志郎;山中保利
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: F02G5/02
• 分類號: F02G5/02;F28D15/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明涉及一種用于諸如汽車的車用排氣熱回收(或廢熱回收)設備。

背景技術

已知利用熱管原理從車輛發動機排氣系統回收排氣的熱量，并將這些熱量用于諸如使發動機暖機的其它目的。例如，日本未審查專利申請公開No.62-268722說明了使用由發動機產生的排氣(或尾氣)的熱量加熱發動機冷卻劑的排氣熱回收設備。具體地，形成熱管的蒸發單元被設置在發動機排氣管內，排氣穿過該發動機排氣管流動，和形成熱管的冷凝單元被設置在發動機冷卻劑回路內，發動機冷卻劑穿過該發動機冷卻劑回路流動。

作為另一個示例，日本未審查專利申請公開No.4-45393說明了回路熱管式熱交換器。所公開的熱交換器包括充滿內部傳熱流體的回路式封閉循環通路，設置在循環通路上用于通過接收外部熱量而蒸發循環通路內的內部傳熱流體的蒸發單元，和在高于蒸發單元的位置處被設置在循環通路上的用于在已蒸發的內部傳熱流體與外部傳熱流體之間執行熱交換的冷凝單元。

在這種熱回收設備中，水適合用作工作流體。在水用作工作流體的情況下，由于在低溫條件以下工作流體被凍結(如在冰點以下)，工作流體的通路被阻塞。在這種情況下，排氣熱回收設備的運行將被停止。

為了解決上述問題，日本未審查專利申請公開No.6-117785說明了融化凍結的工作流體的方法。具體地，在多個位置處檢測熱管的溫度，當確定工作流體被凍結時，熱管被加熱器加熱，從而融化工作流體。

進一步，日本未審查專利申請公開No.10-274487說明了另一種處理工作流體的凍結的方法。具體地，一部分熱管的工作流體量被減小為小于其它熱管的工作流體量。當工作流體被凍結時，具有較小熱容量的一部分熱管的操作流體首先在短時間內被融化。然后，具有較大熱容量的其它熱管的操作流體通過首先被加熱的一部分熱管的加熱而逐漸融化。

例如，在車用排氣熱回收設備內，建議將蒸發單元與冷凝單元結合在一起以使其簡單緊湊，這對于被安裝在車輛上是有效的。圖13示出了熱回收設備的示例，在該熱回收設備內，具有熱管J3的蒸發單元J1和冷凝單元J2關于水平方向彼此鄰近布置。已在蒸發單元J1內蒸發的工作流體通過蒸發側連通部分J71被導入到冷凝單元J2。已在冷凝單元J2內冷凝的工作流體通過冷凝側連通部分J72被導入到蒸發單元J1。

在圖13中所示的熱回收設備中，當水用作工作流體時，在低溫條件下，殘余在冷凝側連通部分J72的工作流體被凍結。因而，冷凝側連通部分J72被阻塞。如果在冷凝側連通部分J72被凍結的工作流體阻塞的條件下啟動發動機的運轉，那么工作流體直到凍結的工作流體融化才被循環。即，直到凍結的工作流體融化時排氣熱回收才被啟動。結果暖機操作可能被重新啟動。

為了解決此問題，可以使用如公開No.6-117785中所述的方法。然而，由于加熱器，部件的數量增加了。而且，熱回收設備的尺寸會增加。并且，必需從車輛的電池將電力供給加熱器。

在部分熱管的工作流體量被減少的情況下，如公開No.10-274487中所述，熱容量被減小，這導致了熱交換效率的降低。

發明內容

考慮到上述問題做出本發明，并且本發明的一個目的是提供一種排氣熱回收設備，該排氣熱回收設備能夠在啟動發動機期間用簡單的結構縮短需要融化凍結的工作流體的時間，同時保持熱交換效率。

根據本發明的一方面，排氣熱回收設備包括蒸發單元、冷凝單元、蒸發側連通部分和冷凝側連通部分。蒸發單元被設置在發動機產生的排氣穿過其流動的導管構件內，并在排氣與在蒸發單元內部流動的工作流體之間執行熱交換，從而蒸發工作流體。冷凝單元被設置在冷卻劑穿過其流動的冷卻劑通路內，用于在冷卻劑與已在蒸發單元內蒸發的工作流體之間執行熱交換。蒸發側連通部分連接蒸發單元和冷凝單元，以將已蒸發的工作流體從蒸發單元導入到冷凝單元。冷凝側連通部分連接冷凝單元和蒸發單元，以將已冷凝的工作流體從冷凝單元導入到蒸發單元。冷凝側連通部分至少在一部分處與導管構件的外表面熱接觸。

因為冷凝側連通部分至少在一部分處與導管構件的外表面熱接觸，所以導管構件的熱量能夠被傳導到冷凝側連通部分。因此，當工作流體在冷凝側連通部分內被凍結的條件下啟動發動機時，冷凝側連通部分被熱排氣穿過其流動的導管構件的熱量加熱。這樣，冷凝側連通部分內凍結的工作流體被容易地融化。因此，使用簡單結構縮短了在啟動發動機期間需要融化凍結的工作流體的時間，同時保持了熱交換效率。

附圖說明