專(zhuān)利名稱(chēng)：廢熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢熱回收裝置。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)回收產(chǎn)生于內(nèi)燃機(jī)排出氣體(廢氣)的廢熱，基于熱 管原理，廢熱回收裝置被用于加熱液體。例如，日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)
No.7-120178描述了一種熱虹吸廢熱回收裝置，其中，排出氣體的熱被回 收并且傳遞到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑。
所描述的廢熱回收裝置包括蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器用于在熱介 質(zhì)和排出氣體之間執(zhí)行熱交換，所述冷凝器用于在熱介質(zhì)和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 之間執(zhí)行熱交換。蒸發(fā)器和冷凝器彼此通過(guò)由熱介質(zhì)充滿(mǎn)的環(huán)形通道連 通。蒸發(fā)器包括布置在排出氣體的流動(dòng)方向中的U型管。冷凝器包括在發(fā)
動(dòng)機(jī)冷卻劑流動(dòng)方向中延伸的直管。
而且，蒸發(fā)器在管的外表面設(shè)置有散熱片以增加熱傳輸表面面積，因 而促進(jìn)熱介質(zhì)和廢熱之間的熱交換。散熱片與管用銅焊接。
例如，圍繞蒸發(fā)器的管流動(dòng)的排出氣體具有溫度分布。排出氣體的溫 度分布可能會(huì)在管之間或者在每個(gè)管中各自部分之間產(chǎn)生溫度差。而且， 如果由于溫度差在管之間產(chǎn)生熱膨脹差，與管一體的散熱片會(huì)受到拉力或 者類(lèi)似負(fù)荷。在這種情況下，如果散熱片經(jīng)受超額應(yīng)力，管和散熱片之間 的銅焊接片處將產(chǎn)生破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)上述原因而做，本發(fā)明的目的是提供能夠減少蒸發(fā)器散熱 片損壞的廢熱回收裝置。
一種廢熱回收裝置包括導(dǎo)管部分、加熱的液體回路、蒸發(fā)器和冷凝器。 導(dǎo)管允許產(chǎn)生于內(nèi)燃機(jī)的排出氣體流動(dòng)。加熱流體回路允許將由排出氣體
的熱加熱的加熱流體流動(dòng)。蒸發(fā)器包括操作介質(zhì)經(jīng)過(guò)其流動(dòng)的多個(gè)管。蒸 發(fā)器設(shè)置在導(dǎo)管部分中。蒸發(fā)器通過(guò)排出氣體的熱蒸發(fā)操作介質(zhì)。冷凝器 與蒸發(fā)器限定操作介質(zhì)經(jīng)其流動(dòng)的操作介質(zhì)回路，因而操作介質(zhì)通過(guò)蒸發(fā) 器和冷凝器循環(huán)。冷凝器設(shè)置在加熱的流體回路中。冷凝器通過(guò)散發(fā)操作 介質(zhì)的熱到加熱流體回路的加熱流體以冷凝操作介質(zhì)。加熱流體回路與發(fā) 動(dòng)機(jī)冷卻回路分開(kāi)，用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑經(jīng)過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 回路流動(dòng)。蒸發(fā)器進(jìn)一步包括設(shè)置在管之間并且連接到管的散熱片。散熱 片設(shè)置有能夠減少應(yīng)用到散熱片的操作力的操作力減少部分，所述操作力 由管之間熱膨脹差產(chǎn)生。
例如，操作力減少部分被設(shè)置以允許散熱片關(guān)于管布置在其中的管的 排列方向和在散熱片的縱向方向變形或者移動(dòng)。因而，即使當(dāng)熱膨脹差異 產(chǎn)生在暴露到排出氣體的管之間時(shí)，應(yīng)用到散熱片的操作力由于操作力減 少部分而減少。貫而，對(duì)散熱片的被壞被減少。


本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖所做的如下 細(xì)節(jié)說(shuō)明中變得更明顯，其中相同部件由相同標(biāo)記數(shù)字標(biāo)明并且其中
圖l是具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的廢熱回收單元的廢熱回收裝置的 示意圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的廢熱回收單元的示例的橫剖視示意圖； 圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的廢熱回收單元的另一個(gè)示例的橫剖視示意
圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的廢熱回收單元的蒸發(fā)器的管道和散熱片的放 大圖5用于顯示根據(jù)第一實(shí)施例的蒸發(fā)器的管道和散熱片的放大圖，用 于顯示散熱片的變形；
圖6用于顯示根據(jù)第一實(shí)施例的蒸發(fā)器的管道和散熱片的放大圖，用
于顯示散熱片的另一個(gè)變形；
圖7用于顯示根據(jù)第一實(shí)施例的蒸發(fā)器的管道和散熱片的放大圖，用
于顯示散熱片的再一個(gè)變形；
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的廢熱回收裝置的示意圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的廢熱回收裝置的示意圖；和
圖io是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的廢熱回收裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)
參照?qǐng)D1至7說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。本實(shí)施例的廢熱回收單元100 使用在例如具有作為驅(qū)動(dòng)源的發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽車(chē)中。圖1顯示了所述單元100 使用在其中的廢熱回收裝置。
所述單元100—般地包括蒸發(fā)器110和冷凝器130,并且形成閉路(操 作介質(zhì)回路)，所述閉路在蒸發(fā)器110和冷凝器130中充滿(mǎn)操作介質(zhì)。也就
是說(shuō)，蒸發(fā)器no和冷凝器i30通過(guò)閉路相互連通。蒸發(fā)器iio設(shè)置在發(fā)動(dòng)
機(jī)10的排出管道11的通道中，從發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的排出氣體(廢氣)經(jīng)由所 述通道流動(dòng)。冷凝器130設(shè)置在熱流體回路的通道中，將由排出氣體(廢 氣)的熱加熱的熱流體經(jīng)由所述通道流動(dòng)。在本發(fā)明實(shí)施例中，冷凝器130 設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30的通道中，發(fā)動(dòng)機(jī)油經(jīng)由所述通道流動(dòng)。
蒸發(fā)器110在操作介質(zhì)和通過(guò)排出管道11的排出氣體之間執(zhí)行熱交 換。冷凝器130在操作介質(zhì)和通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30的發(fā)動(dòng)機(jī)油之間執(zhí)行熱 交換。即，排出氣體的熱被蒸發(fā)器110中的操作介質(zhì)吸收并且通過(guò)冷凝器 130傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)油中。
發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30設(shè)置有油箱140，并且冷凝器30被油箱140圍繞。因而， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)回路30循環(huán)時(shí)接收來(lái)自在油箱140中的冷凝器130 的熱量。發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30設(shè)置為發(fā)動(dòng)機(jī)10的內(nèi)部、油冷卻器32、油箱140、 泵31通過(guò)管道以環(huán)狀連接。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30循環(huán)的順 序?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)10的內(nèi)部、油冷卻器32、油箱140、泵31和發(fā)動(dòng)機(jī)10的內(nèi)部。 發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30形成閉路。
發(fā)動(dòng)機(jī)10是水冷卻內(nèi)燃機(jī)，并且包括排出管道ll，由燃料燃燒產(chǎn)生的 排出氣體通過(guò)所述排出管道ll流動(dòng)。排出管道ll設(shè)置有用于凈化排出氣體 的催化劑轉(zhuǎn)換器12。發(fā)動(dòng)機(jī)10設(shè)置有水套。水套與散熱器回路(發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻回路)20連通，用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑經(jīng)過(guò)所述回路流動(dòng)。
散熱器回路20與發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30分開(kāi)。g卩，在發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30中通過(guò)冷凝 器130回收的排出氣體的熱沒(méi)有傳遞到散熱器回路20。
散熱器回路20設(shè)置有散熱器21和水泵22。散熱器回路20結(jié)構(gòu)為發(fā)動(dòng)機(jī) IO的水套、水泵22和散熱器21通過(guò)通道以環(huán)狀連接。散熱器21布置在汽車(chē) 的前部。散熱器21在通過(guò)水泵22循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑和引導(dǎo)進(jìn)汽車(chē)的空氣 之間執(zhí)行熱交換，因而冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑。
如圖2所示，單元100形成環(huán)狀熱管101，在所述環(huán)狀熱管101中蒸發(fā)器 110和冷凝器130通過(guò)第一和第二連通通道(連通管)115、 135相互連接。 即，單元100形成操作介質(zhì)經(jīng)過(guò)其流通的閉路。蒸發(fā)器110容納在導(dǎo)管部分 120中。冷凝器130容納在油箱140中。
熱管101設(shè)置有用于引導(dǎo)其中的操作流體的引導(dǎo)部分。當(dāng)操作介質(zhì)將 被引導(dǎo)進(jìn)熱管101時(shí)，熱管101內(nèi)部的壓力通過(guò)抽真空而降低，并且操作介 質(zhì)被從引導(dǎo)部分引進(jìn)熱管IOI。熱管101被操作流體充滿(mǎn)以后，引導(dǎo)部分被 密封。
例如，在本實(shí)施例中操作介質(zhì)是水。水在一個(gè)大氣壓力下的沸點(diǎn)溫度 是100攝氏度。然而，因?yàn)闊峁躀OI的內(nèi)部壓力諸如減少至O. Ol個(gè)大氣壓力， 在熱管101中的操作介質(zhì)具有在5和10攝氏度之間范圍的沸點(diǎn)溫度。操作介 質(zhì)不限于水，而可以是諸如酒精、碳氟化合物、酒精、含氯氟烴等等一些 其它介質(zhì)。
蒸發(fā)器110—般地包括管111、散熱片112、下箱113、下箱114等等。 管lll是平的管部件。管lll在向上和向下的方向中導(dǎo)向，并且在諸如圖2 的左右方向中的布置方向中以預(yù)定的間隔布置。同樣，管lll相對(duì)于深度 方向成排布置，所述深度方向諸如垂直于圖2的紙表面的方向。布置方向 對(duì)應(yīng)于圖4的方向D1。
散熱片112布置在管111之間。散熱片112連接到管111的外壁表面。散 熱片112例如通過(guò)軋制成形，通過(guò)壓力加工帶狀薄板部件成預(yù)定形狀。在 如圖2中所示的例子中，散熱片112具有波紋形狀。
下箱113具有大體扁平容器形狀。相似地，上箱114具有大體扁平容器 形狀。下箱113設(shè)置在管111的下端。上箱114設(shè)置在管111的上端。下箱113 和上箱114在對(duì)應(yīng)于管111的位置形成具有管插入孔，所述孔的數(shù)量與管
lll的數(shù)量相同。管lll的上端和下端被插入管插入孔中，并且連接到下箱
113和上箱114上。因而，管111與下箱113和上箱114相連通。
導(dǎo)管部分120是具有矩形橫截面的管狀部件。導(dǎo)管部分120與排出管道 ll連通或者形成排出管道ll的一部分，以允許排出氣體通過(guò)。導(dǎo)管部分120 容納蒸發(fā)器110在其中，因而排出氣體的方向與蒸發(fā)器110的深度方向一 致。即，排出氣體在導(dǎo)管部分120中在垂直于圖2的紙表面的方向流動(dòng)。
冷凝器130—般地包括管131、散熱片132、下箱133、上箱134等等。 管131在上下方向中導(dǎo)向，并且以預(yù)定的間隔布置。散熱片132布置在管131 之間，并且連接到管131的外表面。散熱片132具有例如曲柄形狀。下箱133 連接到管131的下端，并且上箱134連接到管131的上端。因而，管131與下 箱133和上箱134連通。
油箱140是在管131縱向方向中具有長(zhǎng)度的容器。用于將發(fā)動(dòng)機(jī)油引入 油箱140中的進(jìn)入管141與油箱140的一端連接。用于從油箱140中排出發(fā)動(dòng) 機(jī)油的出口管142與油箱140的另一端連接。
冷凝器130位于蒸發(fā)器110的側(cè)面。蒸發(fā)器110的上箱114通過(guò)第一連通 管115與冷凝器130的上箱134連通。第一連通管115穿過(guò)導(dǎo)管部分120的壁 和油箱140的壁。蒸發(fā)器110的上箱113通過(guò)第二連通管135與冷凝箱130的 下箱133連通。第二連通管135穿過(guò)導(dǎo)管部分120的壁和油箱140的壁。
單元100內(nèi)部的操作介質(zhì)流動(dòng)順序?yàn)橄孪?13、管lll、上箱114、第一 連通管115、上箱134、管131、下箱133、第二連通管135、下箱113。艮口， 單元100形成操作介質(zhì)的閉合環(huán)狀通道。第二連通管135作為回流管。
導(dǎo)管部分120的壁與油箱140的壁之間設(shè)置有預(yù)定間隙。所述間隙與導(dǎo) 管部分120的壁和油箱140的壁之間延伸的第一和第二連通管115、 135的部 分作為熱絕緣部分121。
例如，散熱片112相對(duì)布置方向D1呈層狀形成在相鄰管111之間。在圖 4所示的例子中，第一散熱片層1121和第二散熱片層1122設(shè)置在如圖4所示 的相鄰的兩個(gè)管lll之間。第一散熱片層1121通過(guò)焊腳由銅焊接連接到第 一管lll的外表面(例如圖4中左管道111)。換句話(huà)說(shuō)，第一散熱片層1121 具有接觸部分，所述接觸部分通過(guò)所述焊腳接觸第一管1H。第二散熱片 1122通過(guò)焊腳由銅焊接連接到第二管lli的外表面(例如圖4中右管道
111)。換句話(huà)說(shuō)，第二散熱片層1122具有接觸部分，所述接觸部分通過(guò)所 述焊腳接觸第一管lll。
板116設(shè)置在第一散熱片層1121和第二散熱片層1122之間。板116是薄 板部件并且作為分隔部件。板116連接到第一和第二散熱片層1121、 1122 中的一個(gè)并且不連接到第一和第二散熱片層1121、 1122中的另一個(gè)。在圖 4所示的例子中，板116連接到第二散熱片層1122。板116不連接到第一散 熱片層1121。因而，不連接部分112a限定在第一散熱片層1121和板116之 間。不連接部分112a作為操作力減少部分，并且相對(duì)布置方向D1位于散熱 片112的大致的中部位置。
不連接部分112a即操作力減少部分，設(shè)置在散熱片112和板116之間， 因而散熱片層1121和散熱片層1122根據(jù)管111的熱膨脹在布置方向和縱向
方向上是可移動(dòng)或者可變形的。即，操作力減少部分減少由于管lll的熱 膨脹差將產(chǎn)生到散熱片層1121、 1122上的操作力。因而，由于管lll的熱 膨脹差破壞散熱片112的可能更小。
在如圖4所示的例子中，散熱片112形成為在相鄰兩個(gè)管111之間的兩 層。如另一個(gè)例子在圖5中所示，散熱片112在相鄰的兩個(gè)管111之間，形 成諸如三層或者超過(guò)三層的多層。
在如圖5所示的另一個(gè)例子中，相對(duì)布置方向D1在相鄰兩個(gè)管111之間 形成第一散熱片層1121、第二散熱片層1122和第三散熱片層1123。板116 布置在散熱片層1121、 1122和1123之間。同樣在這種情況下，不接連部分 112a相對(duì)布置方向Dl設(shè)置在散熱片112的中部位置。例如，不接連部分112a 設(shè)置在接觸部分，所述接觸部分在接連到管111的第一散熱片1121和一個(gè) 板116之間以及第二散熱片1122和另一個(gè)板116之間。同樣在這個(gè)結(jié)構(gòu)中， 對(duì)散熱片112的破壞被減少。
在單元100中，在催化劑轉(zhuǎn)換器12的下游，導(dǎo)管120與排出管11連通。 油箱140的進(jìn)口管141和出口管142與作為廢熱回收回路的發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30連通。
例如，單元100的上述組成零件由高抗腐蝕的不銹鋼制成。裝配以后， 組成零件通過(guò)銅焊材料整體地焊接，所述銅焊材料設(shè)置在組成零件的接觸 部分或者接合部分。
在圖l、 4、 5中所示的例子中，散熱片112具有波紋形狀并且通過(guò)不連 接部分112a設(shè)置操作力減少部分。然而，散熱片112的形狀和操作力減少 部分的結(jié)構(gòu)不限于上述，而是可以以諸如圖6、 7所示方式的多種方式改變。
在如圖6所示的例子中，波紋散熱片112設(shè)置在相鄰兩個(gè)管111之間。 散熱片112在相對(duì)布置方向Dl大致中間位置具有彎曲112b。所述彎曲112b 在散熱片112中作為操作力減少部分。g卩，彎曲112b通過(guò)減少和增加其彎 曲角度而允許散熱片112在布置方向D1中膨脹和收縮。例如，當(dāng)受到拉力 時(shí)，散熱片112能夠膨脹因而彎曲角度增加，g卩，彎曲112b大致變直。即 使當(dāng)諸如拉力或者壓力的操作力應(yīng)用到散熱片112時(shí)，在布置方向D1中由 于散熱片112通過(guò)彎曲112b的膨脹或者壓縮而減輕了操作力。因而，減少 了散熱片112由于操作力被破壞的可能性。
在如圖7所示的例子中，波紋散熱片112設(shè)置在相鄰的兩個(gè)管111之間。 散熱片112整體具有諸如重復(fù)的S形的波紋形狀并且包括彎曲部分112c， 所述彎曲部分112c關(guān)于布置方向Dl是彎曲的。彎曲部分112c在散熱片112 中作為操作力減少部分。因而，通過(guò)減少和增加彎曲部分112c的曲率，散 熱片112c能夠在布置方向Dl中膨脹和緊縮。因而，即使當(dāng)諸如拉力或者壓 力的操作力應(yīng)用到散熱片112時(shí)，操作力通過(guò)彎曲部分112c減輕。因而， 減少了散熱片112由于操作力被破壞的可能性。
接下來(lái)說(shuō)明單元100的操作和有益效果。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10開(kāi)動(dòng)時(shí)，水泵22和泵31也被開(kāi)動(dòng)，因而，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通 過(guò)散熱回路20循環(huán)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30循環(huán)。在發(fā)動(dòng)機(jī)IO 中產(chǎn)生的排出氣體經(jīng)過(guò)排出管ll流動(dòng)。通過(guò)催化劑轉(zhuǎn)換器12以后，排出氣 體穿過(guò)單元100的蒸發(fā)器110并且被排出到外部。發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30的發(fā)動(dòng)機(jī) 油通過(guò)油箱140，即圍繞冷凝器130的管131。
在發(fā)動(dòng)機(jī)10操作開(kāi)始以后，當(dāng)熱管101的操作介質(zhì)流過(guò)蒸發(fā)器110時(shí)接 收通過(guò)導(dǎo)管部分120的排出氣體的熱。在蒸發(fā)器110的管111中，操作介質(zhì) 開(kāi)始蒸發(fā)并且向上流動(dòng)。而且，蒸發(fā)的操作介質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器110的上箱134 和第一連通管115流入上箱134中。在冷凝器130中，蒸發(fā)的操作介質(zhì)由通 過(guò)油箱140的發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻，和冷凝。冷凝的操作介質(zhì)通過(guò)第二連通管135 返回到蒸發(fā)器110的下箱113。
通過(guò)操作介質(zhì)的上述循環(huán)，排出氣體的熱被傳遞到蒸發(fā)器110中的操
作介質(zhì)中，被攜帶進(jìn)冷凝器130中，并且當(dāng)操作介質(zhì)在冷凝器130中被冷凝 時(shí)，所述熱然后被作為冷凝的潛熱排出。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30的發(fā)動(dòng)機(jī) 油以積極方式被加熱，以有利于發(fā)動(dòng)機(jī)10的加熱。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)10的磨擦 損失被減少，并且為改進(jìn)冷啟動(dòng)的燃料的增加被限制。因而，提高了發(fā)動(dòng) 機(jī)10的燃燒效率。在單元100中，排出氣體的一部分的熱通過(guò)熱管101的外 壁從蒸發(fā)器110傳導(dǎo)到冷凝器130。
因?yàn)檎舭l(fā)器110具有多個(gè)管111和多個(gè)散熱片112，增加了用于從排出 氣體接收熱的面積。因而，促進(jìn)了操作介質(zhì)在蒸發(fā)器110中的蒸發(fā)，并且 因而增加了攜帶到冷凝器130的熱量。
由于熱絕緣部分121設(shè)置在蒸發(fā)器110和冷凝器130之間，蒸發(fā)器IIO 被限制由通過(guò)油箱140的發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻。因而，減少了冷凝操作將發(fā)生在 蒸發(fā)器110中的可能性。
圖3顯示了廢熱回收單元100的改進(jìn)。在如圖3所示的改進(jìn)單元100A中， 第二連通管135設(shè)置有作為流動(dòng)控制裝置的閥機(jī)構(gòu)150。除了閥機(jī)構(gòu)150， 單元100A的其它部分與圖2所示的單元100中的相同。
閥機(jī)構(gòu)150可以具有一些結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)能夠控制操作介質(zhì)從冷凝器 130經(jīng)過(guò)第二連通管135流動(dòng)到蒸發(fā)器110的流率。例如，閥機(jī)構(gòu)150是膜板 閥，所述膜板閥能夠根據(jù)熱管101的內(nèi)部壓力、即操作介質(zhì)的內(nèi)部壓力打 開(kāi)和關(guān)閉第二連通管135的通道。當(dāng)熱管101的內(nèi)部壓力超過(guò)預(yù)定壓力(閥 關(guān)閉壓力)時(shí)，閥機(jī)構(gòu)150關(guān)閉通道；當(dāng)內(nèi)部壓力等于或者低于預(yù)定壓力 時(shí)，閥機(jī)構(gòu)150打開(kāi)通道。
在具有閥機(jī)構(gòu)150的單元100A中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作開(kāi)始以后，發(fā)動(dòng)機(jī) 油的溫度增加。隨之，熱管101的內(nèi)部壓力逐漸地增加。因?yàn)閺U熱的量根 據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)載情況而變化，內(nèi)部壓力會(huì)根據(jù)汽車(chē)的諸如加速、減速、
停止等等的多種操作情況而變化。
在內(nèi)部壓力低于預(yù)定壓力同時(shí)熱管101的內(nèi)部壓力增加的情況下，閥 機(jī)構(gòu)150打開(kāi)通道，因而排出氣體的熱被傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)油。即，執(zhí)行了廢 熱回收。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油的溫度超過(guò)預(yù)定溫度并且熱管101的內(nèi)部壓力超過(guò)預(yù)定壓
力時(shí)，閥機(jī)構(gòu)150關(guān)閉通道以限制冷凝的操作介質(zhì)流回到蒸發(fā)器110中。因 而，在蒸發(fā)器110中的操作介質(zhì)被完全地蒸發(fā)(干)并且引導(dǎo)進(jìn)冷凝器130。 冷凝的操作介質(zhì)被存儲(chǔ)在冷凝器130中。
艮口，響應(yīng)于操作介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝的熱傳遞被停止。換句話(huà)說(shuō)，廢熱 回收被停止。在這個(gè)情況下，熱只是通過(guò)熱管101傳導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)油。如果 廢熱回收繼續(xù)同時(shí)廢熱的溫度由于發(fā)動(dòng)機(jī)10的負(fù)載增加而增加，發(fā)動(dòng)機(jī)油 的溫度過(guò)分地增加，并且因而熱過(guò)分地傳到發(fā)動(dòng)機(jī)IO。另一方面，在本發(fā) 明實(shí)施例中，廢熱回收如上所述被停止。因而，發(fā)動(dòng)機(jī)油將被過(guò)分地加熱 的可能性減少。
當(dāng)熱管101的內(nèi)部壓力減少到等于或者低于預(yù)定壓力時(shí)，閥機(jī)構(gòu)150 重新打開(kāi)通道。因而，重啟廢熱回收。
例如，為了在單元100A中重啟廢熱回收，閥機(jī)構(gòu)150打開(kāi)通道，從而 冷凝的操作介質(zhì)被從冷凝器130中引導(dǎo)進(jìn)蒸發(fā)器110的管111中。在這種情 況下，由于離閥機(jī)構(gòu)150的距離不同，操作介質(zhì)的流率在管道lll之間可能 不同。管lll之間的熱膨脹的差異，除了排出氣體的流動(dòng)的溫度分配還將 由于流率的不均衡而增加。結(jié)果，應(yīng)用在管111和散熱片112之間的操作力 將變得顯著。在本發(fā)明實(shí)施例中，散熱片112具有諸如不連接部分112a、 彎曲112b、彎曲部分112c的操作力減少部分。因而，操作力可以被有效地 減輕。
在圖4所示的例子中，散熱片112在相鄰的兩個(gè)管111之間呈層狀形成。 即，至少第一散熱片層1121和第二散熱片層1122形成在相鄰兩個(gè)管111之 間。作為操作力減少部分的不連接部分112a設(shè)置在第一散熱片層1121和第 二散熱片層1122之間。因而，即使當(dāng)管111具有由于通過(guò)導(dǎo)管部分120的排 出氣體的溫度分配而產(chǎn)生的溫度差異，并且進(jìn)而具有熱膨脹的差異時(shí)，到 散熱片112的諸如拉力的操作力可以被減輕。
進(jìn)而，板116設(shè)置在第一散熱片層1121和第二散熱片層1122之間。因 而，當(dāng)裝配蒸發(fā)器110時(shí)，減少了第一散熱片層1121和第二散熱片層1122 重疊以使第一散熱片層1121的突起容納進(jìn)第二散熱片層1122的凹槽的可 能性。因而，蒸發(fā)器110被容易并且正確地安裝。在如圖5所示的例子中， 實(shí)現(xiàn)了相同的效果。
油箱140與作為加熱的液體回路的發(fā)動(dòng)機(jī)回路30連通，因而，作為熱 液體的發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)冷凝器130加熱。g卩，在本發(fā)明實(shí)施例中，示意地使 用單元IOO、 IOOA以回收排出氣體的熱，并且使用所述熱以加熱發(fā)動(dòng)機(jī)IO， 因此改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的升溫性能。 (第二實(shí)施例)
圖8顯示第二實(shí)施例的廢熱回收裝置，其具有不同于第一實(shí)施例的結(jié) 構(gòu)。第一實(shí)施例的單元IOO、 100A可以用于如圖8所示的本實(shí)施例的排出氣 體回收裝置中。
本實(shí)施例的廢熱回收裝置具有ATF (自動(dòng)傳輸流體)回路40， ATF (自 動(dòng)傳輸流體)經(jīng)過(guò)其流動(dòng)，所述回路作為加熱流體回路，代替第一實(shí)施例 的發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30。除ATF回路40外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。
單元IOO、 100A的油箱140設(shè)置與ATF回路40連通。因而，在蒸發(fā)器IIO 中通過(guò)操作介質(zhì)吸收的排出氣體的熱可以通過(guò)冷凝器130被傳輸?shù)紸TF。 即，ATF經(jīng)過(guò)ATF回路40循環(huán)同時(shí)由冷凝器130加熱。
在ATF回路40中，汽車(chē)的自動(dòng)變速器43、冷卻器42、泵41、油箱140 通過(guò)管連接從而形成ATF閉合的環(huán)狀通道。ATF通過(guò)ATF回路40循環(huán)順序?yàn)?汽車(chē)的自動(dòng)變速器43、冷卻器42、泵41、油箱140、自動(dòng)變速器43。
ATF回路40與散熱器回路20分開(kāi)。因而，通過(guò)冷凝器130回收到ATF回 路40的熱不傳輸?shù)缴崞骰芈?0。
接下來(lái)，說(shuō)明本實(shí)施例的廢熱回收裝置的操作和有益效果。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) IO操作時(shí)，水泵22和泵41也被操作，因而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)散熱器回路20 循環(huán)，并且ATF通過(guò)ATF回路40循環(huán)。從發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的排出氣體通過(guò)排出 管11流動(dòng)。通過(guò)催化劑轉(zhuǎn)換器12以后，排出氣體通過(guò)蒸發(fā)器110并且排出 到外部。ATF回路40的ATF通過(guò)油箱140，即冷凝器130的管131的外圍。
發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作開(kāi)始以后，當(dāng)流過(guò)蒸發(fā)器110時(shí)，熱管101的操作介質(zhì) 接收通過(guò)導(dǎo)管部分120的排出氣體(廢氣)的熱。在蒸發(fā)器110的管111中，
操作介質(zhì)開(kāi)始蒸發(fā)并且向上流動(dòng)。進(jìn)而，蒸發(fā)的操作介質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器iio 的上箱114和第一連通管115流入上箱134中。在冷凝器130中，蒸發(fā)的操作
介質(zhì)被通過(guò)油箱140的ATF冷卻，和冷凝。冷凝的操作介質(zhì)通過(guò)第二連通管
135流入蒸發(fā)器110的下箱113中。
通過(guò)上述操作介質(zhì)的循環(huán)，排出氣體的熱被傳輸?shù)秸舭l(fā)器110中的操
作介質(zhì)，攜帶進(jìn)冷凝器130，并且然后，當(dāng)操作介質(zhì)被冷凝在冷凝器130中 時(shí)，所述熱作為冷凝的潛熱排放。因而，ATF回路40的ATF以正向方式被加 熱，以促進(jìn)自動(dòng)變速器(automatic transmission) 43的加溫。因而，改 進(jìn)了自動(dòng)傳輸43的操作。
在本實(shí)施例中，油箱140與作為加熱的流體回路的ATF回路40連通，因 而，作為熱流體的ATF由冷凝器130加熱。艮卩，在本實(shí)施例中，單元IOO、 IOOA被用于回收排出氣體的熱，并且使用所述熱升溫自動(dòng)變速器43,因而 提高了自動(dòng)變速器43的升溫性能。 (第三實(shí)施例)
圖9顯示本發(fā)明的第三實(shí)施例的廢熱回收裝置，其具有與第一實(shí)施例 不同的結(jié)構(gòu)。第一實(shí)施例的單元IOO、 100A可以使用到如圖9所示的本實(shí)施 例的排出氣體回收裝置中。本實(shí)施例的排出氣體回收裝置示意地使用到具 有發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的混合動(dòng)力汽車(chē)中。
本實(shí)施例的排出氣體回收裝置具有用于冷卻變換器52的變換器冷卻 劑經(jīng)其流動(dòng)的變換器散熱器回路50作為加熱的流體回路，代替第一實(shí)施例 的發(fā)動(dòng)機(jī)油回路30。除了變換器散熱器回路50以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)相同。變換器52設(shè)置為控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
單元IOO、 100A的油箱140設(shè)置為與變換器散熱器回路50連通。因而， 在由蒸發(fā)器110中的操作介質(zhì)吸收的排出氣體的熱可以通過(guò)冷凝器130被 傳輸?shù)阶儞Q器散熱器回路50的變換器冷卻劑中。g卩，當(dāng)變換器冷卻劑被冷 凝器130加熱時(shí)，經(jīng)過(guò)變換器散熱器回路50循環(huán)。
在變換器散熱器回路50中，變換器52、油箱140、加熱器芯53、變換 器散熱器54和泵51通過(guò)管連接，從而形成閉合的變換器冷卻劑環(huán)狀通道。 變換器冷卻劑通過(guò)變換器散熱器回路50的循環(huán)順序?yàn)樽儞Q器52、油箱 140、加熱器芯53、變換器散熱器54、泵51、變換器52。
變換器散熱器54在變換器冷卻劑與空氣之間執(zhí)行熱交換，所述變換器 冷卻劑在變換器散熱器54的內(nèi)部流動(dòng)，所述空氣在變換器散熱器54的外部 流動(dòng)，因而散發(fā)變換器冷卻劑的熱。然后，變換器冷卻劑被引導(dǎo)進(jìn)變換器 52。加熱器芯53是執(zhí)行加熱的變換器冷卻劑和空氣之間的熱交換的熱交換
器，從而加熱空氣。加熱的空氣被用于汽車(chē)的乘客廂的空調(diào)操作。即，加 熱的空氣有助于提高空調(diào)操作的加熱性能。
變換器散熱器回路50與散熱器回路20分開(kāi)。因而，通過(guò)冷凝器130回 收到變換器散熱器回路50的熱不傳輸?shù)缴崞骰芈?0。
接下來(lái)，說(shuō)明本實(shí)施例的廢熱回收裝置的操作和有益效果。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) IO操作時(shí)，水泵22和泵51也被操作，因而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)散熱器回路20 循環(huán)，并且變換器冷卻劑通過(guò)變換器散熱器回路50循環(huán)。在發(fā)動(dòng)機(jī)10中產(chǎn) 生的排出氣體通過(guò)排出管ll流動(dòng)。經(jīng)過(guò)催化劑轉(zhuǎn)換器12以后，排出氣體經(jīng) 過(guò)單元100的蒸發(fā)器110并且被排出到外部。變換器散熱器回路50的變換器 冷卻劑通過(guò)油箱140，即圍繞冷凝器130的管131。
發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作開(kāi)始以后，當(dāng)流經(jīng)蒸發(fā)器110時(shí)，熱管101的操作介質(zhì) 接收經(jīng)過(guò)導(dǎo)管部分120的排出氣體的熱。在蒸發(fā)器110的管111中，操作介 質(zhì)開(kāi)始蒸發(fā)并且向上流動(dòng)。進(jìn)而，蒸發(fā)的操作介質(zhì)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器110的上箱 114和第一連通管115流入上箱134中。在冷凝器130中，蒸發(fā)的操作介質(zhì)被 經(jīng)過(guò)油箱140的變換器冷卻劑冷卻，并被冷凝。冷凝的操作介質(zhì)通過(guò)第二 連通管135返回到蒸發(fā)器110的下箱113。
通過(guò)上述操作介質(zhì)的循環(huán)，排出氣體的熱被傳輸?shù)秸舭l(fā)器iio中的操
作介質(zhì)，攜帶進(jìn)冷凝器130，并且然后，當(dāng)操作介質(zhì)在冷凝器130中被冷凝 時(shí)，所述熱作為冷凝的潛熱排放。因而，變換器散熱器回路50的變換器冷 卻劑以積極方式被加熱，因而改進(jìn)了加熱器芯53的加熱性能。
在本實(shí)施例中，油箱140與作為加熱的流體回路的變換器散熱器回路 50連通，因而作為熱流體的變換器冷卻劑被冷凝器130加熱。即，在本實(shí) 施例中，單元IOO、 IOOA被示意地用于回收排出氣體的熱并且將所述熱用 于加熱器芯53，因而改進(jìn)了加熱器芯53的加熱性能。 (第四實(shí)施例)
圖10顯示第四實(shí)施例的廢熱回收裝置，其結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不 同。第一實(shí)施例的單元IOO、 IOOA可以被用到如圖IO所示的本實(shí)施例的排
出氣體回收裝置。
本實(shí)施例的排出氣體回收裝置具有與第三實(shí)施例的變換器散熱器回 路50不同的結(jié)構(gòu)。具體地，本實(shí)施例的變換器散熱器回路50具有用于加熱
電池56的熱的流體類(lèi)型加熱部件55，其代替第三實(shí)施例的加熱器芯53。電 池56為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能。除了所述加熱部件55和電池56外的結(jié)構(gòu)與第三 實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。
單元IOO、 100A的油箱140設(shè)置為與變換器散熱器回路50連通。因而， 在由蒸發(fā)器110中的操作介質(zhì)吸收的排出氣體的熱可以通過(guò)冷凝器130被 傳輸?shù)阶儞Q器冷卻劑中。即，當(dāng)變換器冷卻劑通過(guò)冷凝器130被加熱時(shí)， 經(jīng)過(guò)變換器散熱器回路50循環(huán)。
在變換器散熱器回路50中，變換器52、油箱140、加熱部件55、變換 器散熱器54和泵51通過(guò)管連接，從而形成閉合的冷卻劑環(huán)狀通道。變換器 冷卻劑通過(guò)變換器散熱器回路50的循環(huán)順序?yàn)樽儞Q器52、油箱140、加 熱部件55、變換器散熱器54、泵51、變換器52。
加熱部件55是熱交換器，所述熱交換器在熱變換器冷卻劑和空氣之間 執(zhí)行熱交換因而加熱空氣。被加熱的空氣被供應(yīng)到電池56，因而促進(jìn)電池 56的升溫。
在本實(shí)施例中，油箱140與作為加熱的流體回路的變換器散熱器回路 50連通，因而作為熱流體的變換器冷卻被液冷凝器130冷凝。即，在本實(shí) 施例中，單元IOO、 IOOA被用于回收排出氣體的熱并且使用所述熱于促進(jìn) 電池56的升溫。因而提高了電池56的充電效率。 (其它實(shí)施例)
附加的優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。本發(fā)明有較寬的范 圍，因而不限于具體細(xì)節(jié)、典型裝置和所示及所描述的說(shuō)明性例子。
在上述實(shí)施例中的單元IOO、 IOOA中，冷凝器130布置在蒸發(fā)器110的 側(cè)面。然而，蒸發(fā)器110的冷凝器130的排列可以被改變。例如，冷凝器130 可以布置在蒸發(fā)器110的上方。在這種情況下，冷凝器130可以被定向?yàn)楣?131被水平地布置。
閥機(jī)構(gòu)150不限于根據(jù)操作介質(zhì)的壓力打開(kāi)和關(guān)閉通道的膜板類(lèi)型 閥。例如，閥機(jī)構(gòu)150可以是熱蠟類(lèi)型閥裝置，所述裝置能夠根據(jù)熱流體 的溫度或者操作介質(zhì)的溫度打開(kāi)和關(guān)閉通道。
權(quán)利要求
1.一種用于汽車(chē)的廢熱回收裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑回路，用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑回路，所述廢熱回收裝置包括導(dǎo)管部分，從發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排出氣體流過(guò)所述導(dǎo)管部分；加熱流體回路，將被排出氣體的熱量加熱的熱流體流過(guò)所述加熱流體回路；蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器包括操作介質(zhì)通過(guò)其流動(dòng)的多個(gè)管并且設(shè)置在導(dǎo)管部分中，所述蒸發(fā)器利用排出氣體的熱量蒸發(fā)所述操作介質(zhì)；和冷凝器，所述冷凝器與蒸發(fā)器限定操作介質(zhì)回路，操作介質(zhì)流過(guò)所述操作介質(zhì)回路，因而操作介質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器和冷凝器循環(huán)，冷凝器設(shè)置在加熱流體回路的通道中，冷凝器通過(guò)散發(fā)熱到加熱流體回路的加熱流體以冷凝其中的操作介質(zhì)，其中加熱流體回路與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路分開(kāi)，所述蒸發(fā)器還進(jìn)一步包括設(shè)置在管之間并且連接到管的散熱片，并且所述散熱片設(shè)置有操作力減少部分，所述操作力減少部分能夠減少施加到散熱片的操作力，所述操作力由管之間熱膨脹差產(chǎn)生。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢熱回收裝置，其中散熱片是波紋狀散熱片，并且在相鄰管之間包括至少第一散熱片層和 第二散熱片層，第一散熱片層和第二散熱片層限定不連接部分，在所述不連接部分處 第一散熱片層和第二散熱片層彼此不連接，并且 所述操作力減少部分由所述不連接部分提供。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢熱回收裝置，其中散熱片進(jìn)一步包括分隔壁，所述分隔壁在第一散熱片層和第二散熱片 層之間，并且第一散熱片層和第二散熱片層之一連接到分隔壁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢熱回收裝置，其中散熱片相對(duì)多個(gè)管排列的排列方向的大致中間位置處具有彎曲部，并 且所述操作力減少部分由所述彎曲部提供。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢熱回收裝置，其中散熱片相對(duì)多個(gè)管排列的排列方向的大致中間位置處具有弧形部分，并且所述操作力減少部分由所述弧形部分提供。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢熱回收裝置，其中 散熱片是具有波紋形狀的波紋散熱片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢熱回收裝置，進(jìn)一步包括連通管，所述連通管在蒸發(fā)器和冷凝器之間，所述連通管限定操作流 體回路的一部分并且允許操作介質(zhì)從冷凝器流動(dòng)到蒸發(fā)器；和 設(shè)置在連通管中的閥機(jī)構(gòu)，其中閥機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)操作介質(zhì)的壓力、加熱流體的溫度和操作介質(zhì)的溫度 中的一個(gè)打開(kāi)和關(guān)閉連通管的通道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任何一項(xiàng)所述的廢熱回收裝置，其中所述加熱流體回路是與發(fā)動(dòng)機(jī)連通的發(fā)動(dòng)機(jī)油回路，并且 所述加熱流體是發(fā)動(dòng)機(jī)油。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任何一項(xiàng)所述的廢熱回收裝置，其中 所述加熱流體回路是與汽車(chē)的自動(dòng)變速器連通的自動(dòng)變速器流體回路，并且所述加熱流體是自動(dòng)變速器流體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任何一項(xiàng)所述的廢熱回收裝置，其中 所述加熱流體回路是變換器散熱器回路，用于控制汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變換器、用于冷卻所述變換器的變換器散熱器、加熱器芯和冷凝器通過(guò)所 述變換器散熱器回路連通，并且所述加熱的流體是變換器冷卻劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任何一項(xiàng)所述的廢熱回收裝置，其中 所述加熱流體回路是變換器散熱器回路，用于控制汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變換器、用于冷卻所述變換器的變換器散熱器、加熱部件和冷凝器通過(guò)所 述變換器散熱器回路連通，所述加熱部件能夠加熱為驅(qū)動(dòng)電機(jī)供應(yīng)電能的電池，并且 所述加熱流體是變換器冷卻劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種包括蒸發(fā)器和冷凝器的廢熱回收裝置。所述冷凝器與蒸發(fā)器形成操作介質(zhì)回路，因而操作介質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器和冷凝器循環(huán)。蒸發(fā)器具有管，并且被設(shè)置在導(dǎo)管部分中，從發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排出氣體通過(guò)所述導(dǎo)管流動(dòng)。冷凝器設(shè)置在加熱流體回路中，加熱流體通過(guò)所述流體回路由操作介質(zhì)的冷凝以加熱所述加熱流體。加熱流體回路與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑回路分開(kāi)，用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑回路流動(dòng)。蒸發(fā)器進(jìn)一步具有管之間的散熱片。散熱片設(shè)置有操作力減少部分，所述操作力減少部分能夠減少應(yīng)用到散熱片的操作力，所述操作力由暴露到排出氣體的管之間熱膨脹差產(chǎn)生。
文檔編號(hào)F28D15/02GK101349515SQ20081013369
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者宮川雅志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝