[发明专利]废热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车或其它车辆的废热回收装置。

背景技术

近些年，公知的技术为利用导热管原理从车辆发动机的排气系统回收废气的废热并将此废热用于帮助暖机等。

此废热回收装置在发动机的排气管中布置了导热管的蒸发器，在发动机的冷却水通道中布置了导热管的冷凝器，并使用废气的废热加热冷却水(例如，参见日本专利公开出版物(A)第62-268722号)。

此外，作为利用导热管原理的热交换器，已经提出了环型导热管式热交换器(例如，参见日本专利公开出版物(A)第4-45393号)。该专利具有形成封闭回路的密封循环通道、密封在循环通道中的可蒸发且可冷凝的热传递流体、布置在循环通道中并通过从外部输入的热量蒸发工作流体的蒸发器以及冷凝器，所述冷凝器布置在高于循环通道的蒸发器的位置处，并交换通过蒸发器蒸发的热传递流体和从外部传递热量的流体之间的热量。

通过本发明解决的问题总结如下，当设置用于安装在车辆中的为简单、紧凑结构的废热回收装置时，优选使蒸发器和冷凝器形成一体。举一个例子，可以考虑诸如图7所示的结构，其中蒸发器J1和冷凝器J2在水平方向上彼此邻接布置，且在蒸发器J1和冷凝器J2的导热管J3的垂直方向上的两端通过集管(header)(连通部分)J5连通。

在废热回收装置中，在蒸发器J1处蒸发的工作流体经由上部集管J5流入冷凝器J2。冷凝器J2使工作流体凝结，所述工作流体变为液体，所述液体接着经由下部集管J5流入蒸发器J1。由于在这种蒸发器J1中的工作流体的蒸发和在冷凝器J2中的工作流体的冷凝之间的平衡，在蒸发器J1和冷凝器J2之间出现工作流体(液体)的水位差(水头差(water head difference)h₁)。由于此水头差h₁，工作流体从冷凝器J2回流到蒸发器J1。由此，使工作流体循环。

如图8所示，当车辆倾斜时，废热回收装置在水平方向倾斜，使得蒸发器J1在垂直方向变为比冷凝器J2高，蒸发器J1和冷凝器J2之间的水头差h₂变得更小。因此，存在的问题在于充足量的工作流体可能不再从冷凝器J2回流到蒸发器J1，且热交换性能明显下降。

然而，由于在冬天启动时，通过回收废热可能更早地提高冷却水的温度，所以废热回收装置可以改进燃油经济性和加热性能。另一方面，为了避免在夏天高发动机载荷时的过热，可以停止回收废热。因此，如图9所示，废热回收装置优选设置有用于停止工作流体循环的阀机构J6。要提及的是，图9显示了废热回收装置相对水平方向倾斜而使得蒸发器J1变为比冷凝器J2高的状态。

图9所示的废热回收装置设置有将在通过蒸发器J1蒸发的工作流体引导到冷凝器J2的蒸发侧连接部分J71、以及将在冷凝器J2处凝结的工作流体引导到蒸发器J1的冷凝侧连接部分J72。此外，在蒸发器J1一侧的冷凝侧连接部分J72的端部连接到布置在最靠近冷凝器J2的蒸发器J1一侧的导热管J3。

在设置有这种阀机构J6的废热回收装置中，在阀机构J6中将出现压力损失，所以当废热回收装置倾斜而使得蒸发器J1变为比冷凝器J2高时，变得很难将工作流体从冷凝器2回流到蒸发器1，且工作流体最终保留在冷凝侧连接部分J72中。如果在此状态下放置在低温环境下，则存在的问题在于保留在冷凝侧连接部分J72中的工作流体将冻结，且冷凝侧连接部分J72最终将堵塞。此外，随同冻结的保留在冷凝侧连接部分J72中的工作流体一起出现的问题在于，由于体积膨胀最终超过冷凝侧连接部分J72的压力阻止强度而造成出现内部压力并使所述冷凝侧连接部分破裂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种即使倾斜时也能保证热交换性能的废热回收装置。

本发明的另一个目的是提供一种当倾斜时能够防止冷凝侧连接部分堵塞或断裂的废热回收装置。