专利名称：热管和设有热管的排气热回收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如汽车的车辆中使用的热管和设有热管的排气热回收器。
背景技术：
相关领域的常规实例使用热管原理来回收从车辆发动机排放的排气的排气热并 使用该排气热来促进发动机升温等。另外，已提出利用了热管原理的环形热管热交换器(例如，参见日本专利申请公 报No. 4-45393 (JP-A-4-45393))。该热交换器具有形成闭环的闭合循环通路；装入循环通 路内的工作流体，其能够实现蒸发和冷凝；设置在循环通路中的蒸发单元，其通过从外部导 热而蒸发工作流体；以及冷凝单元，其设置在高于循环通路的蒸发单元的位置，在蒸发单元 中蒸发的工作流体与来自外部的传热流体之间执行热交换。然而，为了安装在车辆上，需要紧凑地设计排气热回收器的结构。从而，在使用环 形热管热交换器作为排气热回收器的情况下，优选采用图5所示的构造，其具有多个热管 c、使用排气的热加热工作流体的加热单元a以及使用排气的热蒸发被该加热单元a加热的 工作流体的蒸发单元b，它们在水平方向上并联设置，以及分别连接至各热管c的竖直方向 上的两端的总管dl和d2(连接部分)。在这种情形中，各热管c的蒸发单元b侧(图5的 顶部)的总管d2连接至冷凝单元使得蒸发的工作流体与升温促进目标进行热交换，而各热 管c的加热单元a侧(图5的底部)的总管dl连接至冷凝单元使得已通过与升温促进目 标进行热交换而被冷凝的工作流体返回。然而，以这种方式构成的排气热回收器仍具有下述问题。即，由于热管c在其加热 单元a侧和其蒸发单元b侧采用相同的形状，或换言之，加热单元侧的热管部分cl和蒸发 单元侧的热管部分c2互相成对并且形成为相同的形状，所以当在加热单元侧的热管部分 cl中被加热的工作流体转换为蒸气相并且在蒸发单元侧的热管部分c2中蒸发期间体积膨 胀时，工作流体的压力伴随该体积膨胀而增加，并且工作流体以快的流速经过蒸发单元侧 的热管部分c2的内部而被发送至冷凝单元。从而，尽管在蒸发器侧的热管部分c2中蒸发 的蒸气相工作流体暴露于排气热，但排气热难于作用在蒸气相工作流体上，从而阻止了蒸 发单元侧的热管部分c2中的蒸气相工作流体被来自排气的热再加热。结果，在当特别需要 促进升温时的冷起动等期间，工作流体的热量由于蒸气相工作流体接触例如冷凝单元的低 温周壁而被直接损失，从而阻止了有效地执行与升温促进目标的热交换。
发明内容
本发明提供了一种热管以及设有该热管的排气热回收器，其能够通过使用排气的 热充分地再加热蒸发的蒸气相工作流体而在诸如冷起动期间有效地执行与升温促进目标 的热交换。本发明的第一方面涉及一种热管，所述热管设置有加热单元，其设置有加热单元 侧热管部分，所述加热单元侧热管部分使用从发动机排放的排气的热来加热工作流体；以
4及蒸发单元，其设置有蒸发单元侧热管部分，所述工作流体流经所述蒸发单元侧热管部分， 并且所述蒸发单元侧热管部分使用所述排气的热蒸发被所述加热单元加热的所述工作流 体，以及流速延缓装置，所述流速延缓装置用于延缓流入所述蒸发单元侧热管部分中的所 述工作流体的流速。在根据该第一方面的热管中，所述加热单元侧热管部分可设置为多个；并且所述 流速延缓装置可设置有汇流部，所述汇流部使分别被多个所述加热单元侧热管部分加热的 所述工作流体汇流在蒸发单元侧。由于采用了这种构造，所以从各加热单元侧热管部分汇流的工作流体滞留在汇流 部中，造成了其流速的延缓。结果，排气的热能够容易地作用在其流速已在蒸发单元侧的汇 流部中延缓的工作流体上，从而能够使在蒸发单元侧的汇流部中蒸发的蒸气相工作流体被 排气的热充分地再加热以确保充分的热量。结果，在特别需要升温促进的冷起动等期间，避 免了由于与冷凝单元的周壁等接触而造成的蒸气相工作流体的直接热损失，从而能够有效 地执行与升温促进目标的热交换。在根据该第一方面的热管中，所述汇流部的垂直于竖直方向的流路横截面积可以 设置成大于多个所述蒸发单元侧热管部分的垂直于竖直方向的流路横截面积。根据这种构 造，已从各蒸发单元侧热管部分汇流到宽的汇流部中的工作流体受到滞留在蒸发单元侧的 汇流部中的排气热的可靠作用。结果，在蒸发单元侧的汇流部中蒸发的蒸气相工作流体被 排气的热充分地再加热以确保足够的热量。另外，在根据该第一方面的热管中，所述汇流部的垂直于竖直方向的流路横截面 积可以设置成大于所述蒸发单元侧热管部分的垂直于竖直方向的流路横截面积。根据这种 构造，已从各加热单元侧热管部分汇流到汇流部中的工作流体抵抗被快速导入具有小流路 横截面积的蒸发单元侧热管部分中。从而，已从各加热单元侧热管部分汇流的工作流体的 流速在汇流部中暂时降低，并且排气的热可靠地作用在其流速已在该汇流部中降低的工作 流体上。结果，在蒸发单元侧的汇流部中蒸发的蒸气相工作流体被排气的热充分地再加热 以确保充分的热量。另外，根据该第一方面的热管可设置有节流装置，所述节流装置设置在所述汇流 部与所述蒸发单元侧热管部分之间并且限制垂直于竖直方向的流路横截面积。根据这种构 造，已从各加热单元侧热管部分汇流到汇流部中的工作流体进一步抵抗被快速导入具有被 限制的流路横截面积的蒸发单元侧热管部分中。从而，已从各加热单元侧热管部分汇流到 汇流部中的工作流体的流速进一步降低，并且排气的热更加可靠地作用在其流速已在该汇 流部中进一步降低的工作流体上。结果，在蒸发单元侧的汇流部中蒸发的蒸气相工作流体 被排气的热充分地再加热以确保充分的热量。此外，根据该第一方面的热管可设置在排气管的中心附近。根据这种构造，排气管 中心附近——此处排气管内的温度最高——的排气的热作用在汇流部内部的工作流体上， 并且排气的热被有效地传给滞留在汇流部中的工作流体。结果，在蒸发单元侧的汇流部中 蒸发的蒸气相工作流体被排气管中心附近的高温排气的热充分地加热以确保充分的热量。在根据该第一方面的热管中，汇流部的垂直于排气的流动方向的横截面可呈半圆 弧形状。在根据该第一方面的热管中，被蒸发单元进一步加热的工作流体可为蒸气相工作流体。在根据该第一方面的热管中，蒸发单元可被设置成在竖直方向上高于加热单元。总结以上所述，通过使用流速延缓装置延缓工作流体的流速，该流速延缓装置设 有使在热管的各加热单元侧热管部分中被加热的工作流体汇流在蒸发单元侧的汇流部等， 排气的热容易地作用在其流速已在蒸发单元侧的汇流部中延缓的工作流体上，从而确保了 用于蒸气相工作流体的充分的热，并且使得可通过避免蒸气相工作流体的热由于与冷凝单 元的低温周壁等接触而直接损失从而特别是在当需要升温促进时的冷起动期间有效地执 行与升温促进目标的热交换。本发明的第二方面涉及一种排气热回收器，其设有根据第一方面的热管，以及冷 凝单元，在蒸发单元中蒸发的工作流体被导入所述冷凝单元中并且被导入的工作在所述冷 凝单元中被冷却。本发明的第三方面涉及一种排气热回收器，包括热管，其包括使用从发动机排放 的排气的热加热工作流体的加热单元；以及蒸发单元，其设有工作流体流经的蒸发单元侧 热管部分，且其使用排气的热蒸发被加热单元加热的工作流体。在该排气热回收器中，热管 设有用于延缓流经蒸发单元侧热管部分的工作流体的流速的流速延缓装置。
根据以下参照附图对示例实施方式的描述，本发明的前述和其它目的、特征和优 点将变得明显，附图中相似标号用来代表相似元件并且其中图1是显示了应用于汽车排气管的本发明第一实施方式的排气热回收器的透视 图；图2是应用于汽车排气管的同一排气热回收器的纵向截面侧视图；图3是同一排气热回收器当从排气管的轴向观察时的纵向截面正视图；图4是本发明第二实施方式的排气热回收器当从排气管的轴向观察时的纵向截 面正视图；以及图5是现有技术的排气热回收器当从排气管的轴向观察时的纵向截面正视图。
具体实施例方式以下基于附图对实施本发明的模式进行说明。图1和图2显示了汽车的排气管，该排气管中采用了本发明第一实施方式的排气 热回收器，并且排气热回收器2设置在该排气管1中的中间位置。更具体地，排气管1在排 气热回收器2处划分为上游排气管通路11和下游排气管通路12，并且排气热回收器2的蒸 发侧外壳25 (稍后将描述)的排气流方向上的上游侧与上游排气管通路11相连，蒸发侧外 壳25的排气流方向上的下游侧与下游侧排气管通路12相连。另外，催化转化器设置在上 游侧排气管通路11的上游侧(比排气热回收器2更上游)。另一方面，消声器设置在下游 侧排气管通路12的下游侧(比排气热回收器2更下游)。另外，如图3所示，排气热回收器2设有具有加热单元21和蒸发单元22的热管 23，以及冷凝单元24。热管23允许纯水形式的工作流体流过，并被收容在大致呈矩形框架形状的蒸发
6侧外壳25内。该热管23位于其中的蒸发侧外壳25的中心部分设置成面对排气管1的内 部。热管23设有位于使用排气热加热纯水的加热单元21侧上的多个加热单元侧热管部分 23a(图3的底部)，以及位于用于蒸发被加热单元侧热管部分23a加热的纯水的蒸发单元 22侧上的多个蒸发单元侧热管部分23b (图3的顶部)。热管23在流经各加热单元侧热管 部分23a和各蒸发单元侧热管部分23b内部的纯水与从发动机排放的位于排气管1内的排 气之间执行热交换，从而加热和蒸发纯水。在这种情形中，各加热单元侧热管部分23a和各 蒸发单元侧热管部分23b在流经排气管1的排气的流动方向上具有(例如，约60mm的)预 定长度，并且设置成在蒸发单元侧外壳25内在加热单元21侧和蒸发单元22侧上在左右方 向上以预定的间隔沿竖直方向延伸。冷凝单元24具有封闭罐的形状，并且设置在排气管1外部。用于循环汽车发动 机冷却水的冷却水通路3的导入口 31和导出口 32连接至冷凝单元24。另外，冷凝单元 24和蒸发侧外壳25经上连通通路26a和下连通通路26b连结，并且被蒸发侧外壳25的热 管23 (加热单元侧热管部分23a和蒸发单元侧热管部分23b)蒸发的蒸气相纯水或水蒸气 经上连通通路26a导入冷凝单元24中。水蒸气层251——被热管23蒸发的水蒸气汇流在 此——设置在蒸发侧外壳25的上端，并且热管23的各蒸发单元侧热管部分23b的上端被 配合并插入到该水蒸气层251的下表面中。另一方面，吸入部分252——聚集在稍后将描述 的储器部27中的液相纯水被导入其中——设置在蒸发侧外壳25的下端中，并且热管23的 各加热单元侧热管部分23a的下端被配合并插入该吸入部分252的上表面中。虽然上连通 通路26a连接在蒸发侧外壳25的水蒸气层251与冷凝单元24之间，但下连通通路26b连 接在蒸发侧外壳25的吸入部分252与储器部27 (稍后将描述)之间。在这种情形中，各加 热单元侧热管部分23a和各蒸发单元侧热管部分23b形成为分别具有相同直径。冷凝单元24被分隔壁241划分为二层结构，并且在从外层241a侧的冷却水通路3 的导入口 31引至该分隔壁241外侧的发动机冷却水与从内层241b侧的水蒸气层251引至 分隔壁241内侧的水蒸气之间执行热交换，从而致使热量已由于与发动机冷却水进行热交 换而损失的水蒸气冷凝，从蒸气相纯水变为液相纯水。已与冷凝单元24中的水蒸气进行热 交换的发动机冷却水经冷却水通路3的导出口 32从冷凝单元24的外层241a侧流出。在 这种情形中，冷却水通路3的导入口 31在冷凝单元24的外层241a侧上位于水蒸气层251 侧，并且刚刚从水蒸气层251引出的高温水蒸气的热被传给该导入口 31。另一方面，储器部27设置在冷凝单元24的下表面上，并且由于与冷凝单元24中 的发动机冷却水进行热交换而变为液相的纯水从冷凝单元24移动到储器部27中并聚集在 其中。已聚集在储器部27中的液相纯水经下连通通路26b返回蒸发侧外壳25。另外，用于 控制蒸发侧外壳25下部的液相纯水返回到储器部27的阀271设置在与储器部27的下连 通通路26b相连的连接处。该阀271通过由来自发动机侧的负压致动的操作部分272来打 开和关闭，并且诸如当不再需要与冷凝单元24中的发动机冷却水进行热交换即完成升温 时，通过操作部分272的操作而被关闭，控制纯水(水蒸气)的移动以允许热负荷逸散至散 热器。在这种情形中，用于排气热回收器2的工作流体的纯水被密封，同时在热管23(加热 单元侧热管部分23a和蒸发单元侧热管部分23b)、冷凝单元24、储器部27以及上连通通路 26a和下连通通路26b中保持真空(降低的压力)。另外，热管23、冷凝单元24、储器部27 以及上连通通路26a和下连通通路26b由具有高抗腐蚀性的不锈钢构成。
用于延缓以水蒸气形式流经各蒸发单元侧热管部分23b的蒸气相纯水(水蒸气) 的流速的流速延缓装置4设置在热管23的蒸发单元22侧上。该流速延缓装置24设有汇 流部23c，该汇流部23c使分别被各加热单元侧热管部分23a加热的纯水汇流在蒸发单元 22侧上。各加热单元侧热管部分23a的上端分别连接至该汇流部23c的下端。各蒸发单元 侧热管部分23b的下端分别连接至位于互相相邻的加热单元侧热管部分23a之间的汇流部 23c的上端，并且通过在竖直方向上向上延伸而连接至水蒸气层251的下端。另外，波形翼 片23d结合在蒸发侧外壳25与和其相邻的加热单元侧热管部分23a和蒸发单元侧热管部 分23b之间、互相相邻的加热单元侧热管部分23a之间以及互相相邻的蒸发单元侧热管部 分23b之间，并且波形翼片23d通过增加加热单元侧热管部分23a和蒸发单元侧热管部分 23b的传热面积促进纯水与排气之间的热交换。汇流部23c设置成在排气管1的中心附近 大致沿水平方向(垂直于排气管的轴线的大致水平方向)延伸。在这种情形中，图3中所 示的斜线表示液相纯水，而圆点表示水蒸气(蒸气相纯水)。此外，汇流部23c不仅使在各 加热单元侧热管部分23a内被加热的纯水汇流，而且当与纯水的热交换由于排气的热量增 加而被促进时，还使由于加热进行至各加热单元侧热管部分23a的内部而被蒸发的水蒸气 汇流。另外，蒸发单元22侧的汇流部23c被设为具有比各加热单元侧热管部分23a中的 流路横截面积大的流路横截面积。换言之，与设置在垂直于排气的流动方向的水平方向上 的七个加热单元侧热管部分23a相比，汇流部23c设置成位于垂直于排气的流动方向的水 平方向一侧(图3的左边缘)的加热单元侧热管部分23a与位于垂直于排气的流动方向的 水平方向另一侧(图3的右边缘)的加热单元侧热管部分23a之间连续延伸，并且其结果 是，汇流部23c的垂直于竖直方向的流路横截面积被设为大于在垂直于排气的流动方向的 水平方向上间歇设置的七个加热单元侧热管部分23a中的各加热单元侧热管部分23a的垂 直于竖直方向的总流路横截面积。另一方面，蒸发单元22侧的汇流部23c被设为具有大于各蒸发单元侧热管部分 23b的流路横截面积的流路横截面积。换言之，六个蒸发单元侧热管部分23b设置在垂直于 排气的流动方向的水平方向上，并且其结果是，设置成在垂直于排气的流动方向的水平方 向上的一侧和另一侧的加热单元侧热管部分23a之间连续延伸的汇流部23c的流路横截面 积被设为大于在垂直于排气的流动方向的水平方向上间歇设置的六个蒸发单元侧热管部 分23b中的各蒸发单元侧热管部分23b的总流路横截面积。各加热单元侧热管部分23a的 垂直于竖直方向的总流路横截面积被设为大于各蒸发单元侧热管部分23b的垂直于竖直 方向的总流路横截面积。在这种情形中，各加热单元侧热管部分23a的下端分别连接至蒸发侧外壳25下 端的吸入部分252，而其上端通过在竖直方向上向上延伸连接至汇流部23c的下端。另一 方面，各蒸发单元侧热管部分23b的下端分别连接至位于互相相邻的加热单元侧热管部分 23a之间的汇流部23c上，而其上端通过在竖直方向上向上延伸连接至蒸发侧外壳25上端 的水蒸气层251的下端。因而，在上述第一实施方式中，热管23通过设有汇流部23c的流速延缓装置4使 流经各加热单元侧热管部分23a的纯水的流速在蒸发单元22侧的汇流部23c中延缓，其中 该汇流部23c使分别被加热单元21侧的七个加热单元侧热管部分23a加热的纯水汇流至蒸发单元22侧。通过使被各加热单元侧热管部分23a加热的纯水汇流到蒸发单元22侧的 汇流部23c中使纯水滞留在具有大流路横截面积的汇流部23c中，从而延缓了从各加热单 元侧热管部分23a汇流的纯水的流速。此外，由于汇流部23c的流路横截面积被设置成大 于各蒸发单元侧热管部分23b的流路横截面积，所以已从各加热单元侧热管部分23a汇流 到汇流部23c中的纯水抵抗被快速导入具有小流路横截面积的各蒸发单元侧热管部分23b 中，从而使纯水的流速在汇流部23c中暂时降低。结果，排气的热容易地作用在流速已在蒸 发单元22侧的汇流部23c中延缓的纯水上，并且在蒸发单元22侧的汇流部23c中蒸发的 水蒸气(蒸气相纯水)被排气的热充分地再加热，从而确保了充分的热量。结果，通过特别 是在当需要促进升温时的冷起动期间避免水蒸气的热量由于与冷凝单元24的低温分隔壁 241等接触而直接损失，从而有效地执行与发动机冷却水的热交换。另外，由于蒸发单元22的汇流部23c被设置成在排气管1的中心附近在水平方向 上延伸，所以在排气管1的中心附近达到最高温度的排气热可被有效地传给滞留在汇流部 23c中的纯水，这在提高与发动机冷却水热交换效率方面是极有利的。此外，由于各加热单元侧热管部分23a的总流路圆周横截面积被设为大于各蒸发 单元侧热管部分23b的总流路圆周横截面积，所以排气的热由于加热单元侧热管部分23a 的大流路圆周横截面积而积极和有效地作用在各加热单元侧热管部分23a中的液相纯水 上，从而使得能够有效地加热各加热单元侧热管部分23a中的液相纯水。接下来将基于图4对本发明的第二实施方式进行说明。在该第二实施方式中为热管采用了不同的构造。此外，除热管外的其它构件与上 述第一实施方式的情形相同，使用相似的参考标号来表示相似的组件，并且将略去其详细 说明。也就是说，在该第二实施方式中，热管28允许纯水形式的工作流体经过，并被收 容在呈矩形框架形状的蒸发侧外壳25内。热管28位于其中的蒸发侧外壳25的中心部分被 设置成面对排气管1的内部。热管28设有位于使用排气热加热纯水的加热单元21侧(图 4的底部)的多个加热单元侧热管部分28a，以及位于用于蒸发被加热单元侧热管部分28a 加热的纯水的蒸发单元22侧(图4的顶部)的多个蒸发单元侧热管部分28b。该热管28 在流经各加热单元侧热管部分28a和各蒸发单元侧热管部分28b内部的纯水与从发动机排 放的排气之间执行热交换，从而通过加热来蒸发纯水。在这种情形中，各加热单元侧热管部 分28a和各蒸发单元侧热管部分28b被设置成在蒸发侧外壳25内分别在左右方向上以规 定间隔沿竖直方向延伸。热管28设有流速延缓装置5，其用于延缓以水蒸气形式流经各蒸发单元侧热管部 分28b的蒸气相纯水(水蒸气)的流速。该流速延缓装置5设有具有垂直于排气流动方向 的大致半圆形横截面的汇流部28c，该汇流部使得分别被各加热单元侧热管部分28a加热 的纯水汇流在蒸发单元22侧。另外，波形翼片28d结合在蒸发侧外壳25与和其相邻的加 热单元侧热管部分28a及蒸发单元侧热管部分28b之间、互相相邻的加热单元侧热管部分 28a之间以及互相相邻的蒸发单元侧热管部分28b之间，并且波形翼片28d通过增加热管 28的传热面积促进纯水与排气之间的热交换。各汇流部23c被设置成在排气管1的中心 附近分别大致在水平方向(垂直于排气管的轴线的大致水平方向)上以规定间隔成排地排 列。在这种情形中，图4的热管28中所示的斜线表示液相纯水，而圆点表示水蒸气(蒸气相纯水)。另外，两个一组的各加热单元侧热管部分28a的上端分别连接至蒸发单元22侧 的各汇流部28c，而单个蒸发单元侧热管部分28b的下端连接至蒸发单元22侧的各汇流部 28c。蒸发单元22侧的各汇流部23c被设为具有大于各加热单元侧热管部分28a的流路横 截面积的流路横截面积。换言之，与间歇设置在垂直于波形翼片28d之间的排气的流动方 向的水平方向上的两个加热单元侧热管部分28a相比，各汇流部28c被设置成在两个加热 单元侧热管部分28a之间连续延伸，并且其结果是，汇流部28c的流路横截面积被设为大于 在垂直于排气流动方向的水平方向上间歇设置的两个加热单元侧热管部分28a各者的总 流路横截面积。另一方面，蒸发单元22侧的各汇流部28c被设为具有大于各蒸发单元侧热管部分 28b的流路横截面积的流路横截面积。换言之，被设置成在两个加热单元侧热管部分28a之 间连续延伸的汇流部28c的流路横截面积被设为大于连接至该汇流部28c上端的单个蒸发 单元侧热管部分28b的流路横截面积。两个加热单元侧热管部分28a的总流路横截面积被 设为单个蒸发单元侧热管部分28b的流路横截面积的两倍。在这种情形中，各组的两个加热单元侧热管部分28a的下端分别连接至蒸发侧外 壳25下端的吸入部分252，而其上端通过在竖直方向上向上延伸而连接至汇流部28c的下 端。另一方面，各蒸发单元侧热管部分28b的下端分别连接至位于一组两个加热单元侧热 管部分28a之间的汇流部28c的上端，而其上端通过在竖直方向上向上延伸而连接至蒸发 侧外壳25上端的水蒸气层251的下端。另外，连同设置在加热单元21侧的六个加热单元 侧热管部分28a，在蒸发单元22侧设置了三个蒸发单元侧热管部分28b。因而，在该第二实施方式中，热管28通过设有汇流部28c的流速延缓装置5在蒸 发单元22侧的各汇流部28c中延缓经过各加热单元侧热管部分28a的纯水的流速，其中该 汇流部28c使分别被加热单元21侧的各组的两个加热单元侧热管部分28a加热的纯水汇 流至蒸发单元22侧。这是因为从各加热单元侧热管部分28a汇流的纯水的流速由于滞留 在具有大流路横截面积的各汇流部28c中而延缓，滞留的原因是使得被两个单独的加热单 元侧热管部分28a加热的纯水汇流在蒸发单元22侧的各汇流部28c中。此外，由于各汇流 部28c的流路横截面积被设为大于单个蒸发单元侧热管部分23b的流路横截面积，所以已 从各加热单元侧热管部分28a汇流到各汇流部28c中的纯水抵抗被快速导入具有小流路横 截面积的各蒸发单元侧热管部分28b中，从而使纯水的流速在汇流部28c中暂时降低。结 果，排气的热容易地作用在流速已在蒸发单元22侧的各汇流部28c中延缓的纯水上，并且 在蒸发单元22侧的各汇流部28c中蒸发的水蒸气(蒸气相纯水)被排气的热充分地再加 热，从而确保了充分的热量。结果，通过特别是在当需要促进升温时的冷起动期间避免水蒸 气的热量由于与冷凝单元24的低温分隔壁241等接触而直接损失，有效地执行了与发动机 冷却水的热交换。另外，由于蒸发单元22的各汇流部28c被设置成在排气管1的中心附近在水平方 向上延伸，所以在排气管1的中心附近达到最高温度的排气热可被有效地传给滞留在各汇 流部28c中的纯水，这在提高与发动机冷却水热交换效率方面是极有利的。此外，由于六个加热单元侧热管部分28a各者的总流路横截面积被设为大于三个 蒸发单元侧热管部分28b各者的总流路横截面积，所以排气的热由于加热单元侧热管部分
1028a的大流路横截面积而积极和有效地作用在各加热单元侧热管部分28a中的液相纯水 上，从而使得能够有效地加热各加热单元侧热管部分28a中的液相纯水。此外，本发明并不局限于上述各实施方式，而是包括其各种其它变型。例如，虽然 在各实施方式中蒸发单元22侧的汇流部23c和28c的流路横截面积被设为大于各蒸发单 元侧热管部分23b和28b的流路横截面积，但是可在汇流部与蒸发单元侧热管部分之间，即 蒸发单元22侧的汇流部的下游侧或各蒸发单元侧热管部分的上游侧，设置限制流路横截 面积的节流装置。在这种情形中，已从各加热单元侧热管部分汇流到汇流部中的工作流体 进一步抵抗被导入流路横截面积被限制的蒸发单元侧热管部分中，并且排气的热更加可靠 地作用在流速已在汇流部中进一步降低的工作流体上。另外，虽然前述第一实施方式采用了如下构造即各蒸发单元侧热管部分23b和 各加热单元侧热管部分23a分别形成为具有相同直径，并且蒸发单元侧热管部分23b的数 量比加热单元侧热管部分23a的数量少一个，即具有六个蒸发单元侧热管部分23b，并因此 六个蒸发单元侧热管部分23b的总流路横截面积被设为小于七个加热单元侧热管部分23a 的总流路横截面积，但如果各蒸发单元侧热管部分的总流路横截面积被设为小于各加热单 元侧热管部分的总流路横截面积，则没有必要使各蒸发单元侧热管部分和各加热单元侧热 管部分分别具有相同的直径，并且蒸发单元侧热管部分和加热单元侧热管部分的数量之差 不局限于此。另外，在前述第二实施方式中，虽然各蒸发单元侧热管部分28b和各加热单元侧 热管部分28a分别形成为具有相同直径，并且各组的两个加热单元侧热管部分28a的上端 通过汇流部28c连接至单个蒸发单元侧热管部分28b的下端，并因此单个蒸发单元侧热管 部分28b的流路横截面积被设为大致为各组的两个加热单元侧热管部分28a的总流路横截 面积的一半，但如果蒸发单元侧热管部分的总流路横截面积被设为小于加热单元侧热管部 分的总流路横截面积，则没有必要使各蒸发单元侧热管部分和各加热单元侧热管部分分别 形成为相同的直径，并且蒸发单元侧热管部分和加热单元侧热管部分的数量之差不局限于 此。另外，虽然在上述实施方式中结合储器部27的下连通通路26b设置了用于控制液 相纯水返回至储器部27的阀271，但设置该阀的部位不局限于此，而是可设置在任何部位， 只要当阀关闭时比如升温完成时，例如当不再需要在冷凝单元中与发动机冷却水进行热交 换时，使得水蒸气向冷凝单元的移动受到控制即可。另外，虽然在上述实施方式中采用发动机冷却水作为与排气热回收器2中的排气 进行热交换的热交换目标，但发动机油或变速器油等也可以是热交换目标。此外，虽然在上述实施方式中采用纯水作为工作流体，但也可采用除水之外的工 作流体，例如酒精或碳氟化合物。
1权利要求
一种热管，包括加热单元，其设置有加热单元侧热管部分，所述加热单元侧热管部分使用从发动机排放的排气的热来加热工作流体；以及蒸发单元，其设置有蒸发单元侧热管部分，所述工作流体流经所述蒸发单元侧热管部分，并且所述蒸发单元侧热管部分使用所述排气的热进一步加热被所述加热单元侧热管部分加热的所述工作流体，其特征在于包括流速延缓装置，所述流速延缓装置用于延缓流入所述蒸发单元侧热管部分中的所述工作流体的流速。
2.如权利要求1所述的热管，其中所述加热单元侧热管部分设置为多个；并且所述流速延缓装置设置有汇流部，所述汇流部使分别被多个所述加热单元侧热管部分 加热的所述工作流体汇流在蒸发单元侧。
3.如权利要求2所述的热管，其中所述汇流部的垂直于竖直方向的流路横截面积大于 多个所述加热单元侧热管部分的垂直于竖直方向的流路横截面积。
4.如权利要求2或3所述的热管，其中所述汇流部的垂直于竖直方向的流路横截面积 大于所述蒸发单元侧热管部分的垂直于竖直方向的流路横截面积。
5.如权利要求2至4中任一项所述的热管，进一步包括节流装置，所述节流装置设置在 所述汇流部与所述蒸发单元侧热管部分之间并且限制垂直于竖直方向的流路横截面积。
6.如权利要求2至5中任一项所述的热管，其中所述汇流部设置在所述排气所流经的 排气管的中心附近。
7.如权利要求2至6中任一项所述的热管，其中所述汇流部的垂直于所述排气的流动 方向的横截面呈半圆弧形状。
8.如权利要求1至7中任一项所述的热管，其中被所述蒸发单元进一步加热的所述工 作流体为蒸气相工作流体。
9.如权利要求1至8中任一项所述的热管，其中所述蒸发单元设置成在竖直方向上高 于所述加热单元。
10.一种排气热回收器，其特征在于包括根据权利要求1至9中任一项所述的热管；以及冷凝单元，被所述蒸发单元进一步加热的所述工作流体被引入所述冷凝单元中，并且 被引入的所述工作流体在所述冷凝单元中被冷却。
11.一种包括热管的排气热回收器，包括加热单元，其用于使用从发动机排放的排气的热加热工作流体；以及蒸发单元，其设置有蒸发单元侧热管部分，所述工作流体流经所述蒸发单元侧热管部 分，并且所述蒸发单元侧热管部分使用所述排气的热蒸发被所述加热单元加热的所述工作 流体，其特征在于所述热管设有流速延缓装置，所述流速延缓装置用于延缓流经所述蒸发单 元侧热管部分的所述工作流体的流速。
12.一种热管，包括加热单元，其设有使用从发动机排放的排气的热加热工作流体的加热单元侧热管部分；蒸发单元，其设有蒸发单元侧热管部分，所述工作流体流经所述蒸发单元侧热管部分， 并且所述蒸发单元侧热管部分使用所述排气的热进一步加热被所述加热单元侧热管部分 加热的所述工作流体；以及流速延缓装置，其延缓流入所述蒸发单元侧热管部分中的所述工作流体的流速。
全文摘要
一种热管(23)，具有位于加热单元(21)侧上的七个加热单元侧热管部分(23a)，用于使用从发动机排放的排气的热加热纯水；位于蒸发单元(22)上的六个蒸发单元侧热管部分(23b)，用于使用排气的热蒸发被各加热单元侧热管部分(23a)加热的纯水；以及流速延缓装置(4)，用于延缓流入蒸发单元侧热管部分中的纯水的流速。流速延缓装置(4)设有汇流部(23c)，其使被各加热单元侧热管部分加热的纯水汇流在蒸发单元侧，且其流路横截面积设定成大于各加热单元侧热管部分(23a)的流路横截面积。
文档编号F28D15/02GK101868687SQ200880117268
公开日2010年10月20日 申请日期2008年11月20日 优先权日2007年11月21日
发明者土岐宏之, 户井昌夫, 马渊知树 申请人:丰田自动车株式会社