机动车传热系统的制作方法

本发明涉及一种机动车传热系统。

背景技术：

在机动车中废热或热损耗能量(例如在机动车内燃机的废气中的热损耗能量)的利用提供了不同的方式来提高机动车的效率。就此而言，使用用于加热乘客车厢的废热提供了下述可能性：省去附加的加热措施并且因此减少燃料消耗。也能够使用用于使机动车传动系组件的预热加快的废热。由此能够在预热阶段减小机械损失功率进而减小马达负载和马达消耗。因此，对在马达驱动式燃烧过程中产生的废热的回收提供了大的燃料节省潜力并且能够有助于提高机动车的驾驶或使用舒适度。

通过EP0832411B1或DE69606296T2已知一种用于在微流体循环系统中传输液体的方法，所述方法借助用于传热的毛细泵执行。在循环中设有至少一个蒸发器以及冷凝器和用于容纳进行传热的流体或工作介质的容器。蒸发器具有输出端，所述输出端经由蒸发器管路与冷凝器的输入端连接。冷凝器的输出端与储存容器连接。蒸发器包括具有可渗透材料的蒸发器本体，以便通过热吸收使工作介质蒸发并且在循环内部产生毛细泵压。储存容器和蒸发器相互热隔离并且经由管路相互连接。在此提供下述容器，所述容器被保持在比蒸发器更低的温度上。这应允许在热源和泠凝器之间具有最小温差的热交换。

在US4087047A或DE2523645A1以及DE3806418C2公开的建议中，冷却水应借助于热管(即所谓的Heat Pipe)加快地加热。在此使用常规的热管，其中热管的蒸发器区域与废气接触，并且冷凝器部件与马达的冷却循环接触。热管在其壁处具有毛细结构体，所述毛细结 构体将工作介质从冷凝器向回传输到蒸发器区中。

此外，通过DE102008007726A1描述了一种循环类型的热管，即属于现有技术的所谓的循环热管(Loop Heat Pipe)。该热管应将来自废气的热引导至空气冷却的冷凝器。经由冷凝器加热流入到驾驶舱中的空气。

循环热管是被抽真空的、用工作介质填充的封闭的热传输系统。在借助于循环热管(LHP)进行的废气热利用中，LHP蒸发器被集成到机动车的废气管路中。蒸发器主要由壳体、内置的毛细结构体、密封件和盖构成。密封件用于维持在液态和气态工作介质之间的压力差，所述压力差通过毛细力在毛细结构体内部产生。

在毛细结构体内部的蒸发能够通过通常为金属的结构的热传导率来实现。同时，毛细结构体用作为到蒸发器部件的热桥，在所述蒸发器部件中工作介质液态地撞击到毛细结构体上。在所述蒸发器部件中通过热桥作用而引起工作介质的蒸发。这一方面引起在蒸发器的液体部分和蒸发区域之间的压力差的减小。此外，蒸汽排挤穿过在储存容器和蒸发器之间的连接管路，这阻碍液态工作介质的输送并且具有提升储存容器中的蒸汽泡的特点。在热输入高的情况下，该效应能够强到使得回流不足以防止毛细结构体的完全干燥。在该情况下，循环在循环热管内部中断并且引起在蒸发器和冷凝器之间存在热传输。

技术实现要素：

从现有技术出发，本发明所基于的目的是，在设备技术方面改进机动车传热系统以及提高其效率。

所述目的的解决方案根据本发明在于一种机动车传热系统，其具有封闭的用于工作介质的循环，其中，设有用于蒸发工作介质的蒸发器以及用于冷凝蒸汽态工作介质的冷凝器，并且在冷凝器和蒸发器之间设有用于液态工作介质的储存容器；所述储存容器和所述蒸发器经由用于液态工作介质的入流管路相互连接，其特征在于，所述储存容器和所述蒸发器附加地经由补偿管路相互连接。

机动车传热系统具有封闭的用于工作介质的循环。在该循环中集成有蒸发器。蒸发器与机动车的热源以传热方式接触。特别有利的是，蒸发器集成到机动车内燃机的废气流中。因此能够利用热废气的废热。从机动车内燃机排出的废气为此完全或部分地被引导通过废气通道。在蒸发器中工作介质被蒸发并且从该处经由蒸汽管路流向设置在机动车中的冷凝器。在冷凝器中与消耗器进行热交换，其中，蒸汽态的工作介质被冷凝和液化。经由回流管路，液态工作介质被引回到储存容器中并且从该处经由入流管路引回到蒸发器中。

机动车传热系统包括用于液态工作介质的储存容器。所述储存容器用于储存工作介质和均衡介质循环。储存容器加入到冷凝器和蒸发器之间并且与所述冷凝器和蒸发器经由流体管路连接。在此，储存容器和蒸发器经由用于液态工作介质的入流管路相互接触。

根据本发明，储存容器和蒸发器附加地经由补偿管路相互连接。

在蒸发器的液体部分或液体侧和储存容器之间的附加补偿管路辅助从蒸发器液体侧的蒸汽排放或者辅助从蒸发器到储存容器的压力补偿。

优选地，蒸发器包括至少一个蒸发器箱，其中，在蒸发器箱中设置有毛细结构体。在蒸发器箱中通过毛细结构体将液体侧和蒸汽侧相互分开。此外，蒸发器箱具有蒸汽收集室。在蒸汽收集室中收集蒸汽态的工作介质并且从该处导入冷凝器。

毛细结构体优选通过多孔板体形成。优选地，毛细结构体由烧结材料构成。尤其是，毛细结构体以金属基构成。

本发明的一个特别有利方面提出，补偿管路与蒸发器箱的液体侧连接。

在本发明的范围中提出，补偿管路经由补偿接口并且入流管路经由入流接口连接到蒸发器上。在此，补偿接口尤其定位在入流接口上方。以这种方式，补偿接口在机动车传热系统中在位置方面高于入流接口。其结果是，在热交换器的液体侧上形成的可能的蒸汽通过自然浮力朝向补偿接口的方向流动。

液态工作介质经由位于储存容器和蒸发器之间的入流管路引导到蒸发器的下部中，而蒸汽经由补偿管路从蒸发器的上部导出。通过这种设置方式，液态工作介质将在液体侧产生的蒸汽向上排挤，从该处蒸汽朝向储存容器的方向经由补偿管路导出。因此形成用于蒸汽的强制方向。防止了穿过在储存容器和蒸发器之间的入流管路的蒸汽泡的增长。在此特别有利地引起，在液体侧上不产生大的蒸汽泡或蒸汽区域。这样的有害区域能够引起工作介质的过热并且在关键情况下导致损坏，因为在该处缺少具有相应冷却效果的液态工作介质。

蒸发器箱优选矩形板状地配置。在简单的结构方式中，蒸发器箱的壳体包括壳体罩，所述壳体罩通过盖封闭。在盖中集成有用于工作介质以及用于补偿管路的必需接口。在蒸发器箱的内腔中加入毛细结构体，所述毛细结构体同样矩形板状地配置。这种设计方案在生产技术方面是有利的。同样的内容适用于所需的结构空间以及适用于蒸发器的重量。在毛细结构体中构成有蒸汽沟槽和/或蒸汽通道。特别有利的是，蒸汽沟槽或蒸汽通道设置在毛细结构体的蒸汽侧上。替选地或附加地，也能够在蒸发器箱的壳体中、更确切地说在蒸汽侧上在壳体底部中构成有蒸汽沟槽或蒸汽通道。这样的蒸汽沟槽或蒸汽通道能够通过在壳体底部中的压槽制成。当然，切削加工式产生蒸汽沟槽或蒸汽通道也是可行的。

一个特别有利的设计方案提出，蒸发器包括至少两个蒸发器箱，其中，在各蒸发器箱之间构成用于引导热流体的通道，尤其是构成废气通道。从热流体、尤其是从废气到蒸发器中的传热经由热交换器元件、例如热交换器翅片实现。通过热输入，工作介质在毛细结构体内部被蒸发并且通过蒸汽沟槽引向蒸汽收集室并且随后通过蒸汽管路引向冷凝器。在冷凝器中工作介质通过热输出被液化并且经由回流管路流到储存容器中。液态工作介质从储存容器经由入流管路流回到蒸发器。

在根据本发明的机动车传热系统的冷凝器中，来自蒸发器的蒸汽态的工作介质被冷凝。为此，冷凝器被加入冷却流体流中并且以冷却 流体加载，其中，冷凝器由冷却流体涌流或者环流或者穿流。在机动车传热系统的对于实践有利的设计方案中，储存容器能够设置在冷却流体流中并且通过冷却流体流冷却。该措施为此有助于保持循环中的低压力水平。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例详细描述本发明。附图示出：

图1在技术方面简化地并且示意地示出根据本发明的机动车传热系统的热交换器的蒸发器箱的纵剖视图；

图2示出相应于图1的蒸发器箱与流体流的视图；以及

图3在技术方面示意地示出根据本发明的机动车传热系统与主要控制组件的视图。

具体实施方式

机动车传热系统具有封闭的用于工作介质AM的循环并且包括用于蒸发工作介质AM的蒸发器1以及用于冷凝蒸汽态工作介质AM的冷凝器2。工作介质AM尤其为乙醇。在冷凝器2和蒸发器1之间设有储存容器3。蒸发器1集成到机动车内燃机的废气流AG中。

蒸发器1在根据图3的实施例中总计包括两个蒸发器箱4。蒸发器箱4在图1和2中在技术方面简化地以纵剖视图示出。

蒸发器箱4配置有矩形壳体5，所述壳体包括壳体罩6和盖7。在蒸发器箱4的壳体5中分别设置有毛细结构体8。毛细结构体8通过多孔板体由烧结材料形成，尤其以金属基形成。毛细结构体8定向地就位于壳体5中并且经由间隔件9相对于盖7密封。间隔件9通过密封件形成。

两个蒸发器箱4彼此平行地设置并且竖直地定向。在各蒸发器箱4之间构成有用于热废气AG的废气通道10。废气AG源自机动车内燃机的废气流。在此该废气也能够是从废气流分支出的子流。在废气通道10中设有用于增大传热面积的传热元件11。传热元件11是沿蒸 发器1的纵向方向定向的薄片、所谓的热交换器翅片。废气AG流过废气通道10。在此，热从废气AG传递到蒸发器箱4和工作介质AM上。热流在图2中通过箭头W标明。此外在图2中示出液态工作介质AM和蒸汽态工作介质AM的流体流。为了标记工作介质AM的聚集态，液态工作介质以AMf标记并且蒸汽态工作介质以AMd标记。

在蒸发器箱4中通过毛细结构体8将液体侧12和蒸汽侧13分开。在液体侧12经由入流接口15设置入流管路14，以便将液态工作介质AMf输送到蒸发器箱4中。每个蒸发器箱4此外具有蒸汽收集室16。在蒸汽收集室16中收集分别在蒸发器箱4中蒸发的工作介质AMd并且经由蒸汽出口17和蒸汽管路18在机动车传热系统的循环中引向冷凝器2。

液态工作介质AMf在液体侧12分布到毛细结构体8的面积上。通过从流经废气通道10的热废气AG的传热，工作介质AM在蒸发器箱4中被蒸发。工作介质AM从液体侧12穿过毛细结构体8并且由液态转换成蒸汽态。在蒸发器1运行期间，在液体和蒸汽之间的相界在毛细结构体8中延伸，由此构建毛细压力，所述毛细压力引起并且维持工作介质AM的循环。在蒸汽侧13上，蒸汽态工作介质AMd穿过蒸汽沟槽19到达蒸汽收集室16中。

蒸汽态工作介质AMd从蒸汽收集室16经由蒸汽出口17和蒸汽管路18排出。

在冷凝器2中通过消耗器热输出而液化的工作介质AMf经由回流管路20引到储存容器3中。液态工作介质AMf从储存容器3经由入流管路14引导至蒸发器1并且引入到蒸发器箱4中。

在蒸发器1和储存容器3中附加地设有补偿管路21，所述补偿管路连接储存容器3和蒸发器1。经由补偿管路21实现在蒸发器1和储存容器3之间的压力补偿。由此尤其是在蒸发器1的液体侧12上形成的蒸汽泡能够逸出。

图3示出液态工作介质AMf和蒸汽态工作介质AMd在机动车传热系统的循环中的流体引导。液态工作介质AMf储存在储存容器3 中并且分别经由入流管路14引向蒸发器1。为了供给这两个蒸发器箱4，入流管路14被分为两个管路分支。经由入流接口15，液态工作介质AMf分别到达蒸发器箱4的液体侧12上。经蒸发的或蒸汽态的工作介质AMd经由蒸汽出口17从蒸发器箱4流出并且经由蒸汽管路18引向冷凝器2。

补偿管路21经由补偿接口22同样与蒸发器箱4的液体侧12连接。可见的是，补偿接口22设置在入流接口15上方。补偿接口22因此竖直地位于入流接口15之上。因此，液态工作介质AMf经由入流管路14引入蒸发器1或蒸发器箱4的下部中并且如之前描述的那样被蒸发，其中，工作介质AM在此通过毛细结构体8从液体侧12转到蒸汽侧13上。只要在液体侧12上通过形成热桥而引起工作介质AM的蒸发，所述工作介质能够经由补偿管路21从蒸发器1或蒸发器箱4的上部引出。液态工作介质AMf将在液体侧12上形成的蒸汽向上排挤，在该处所述工作介质经由补偿接口21引出并且通过补偿管路21转入到储存容器3中。因此能够防止在蒸发器箱4的液体侧12上形成蒸汽泡或蒸汽区域或者对其进行抑制。

附图标记列表

1 蒸发器

2 冷凝器

3 储存容器

4 蒸发器箱

5 壳体

6 壳体罩

7 盖

8 毛细结构体

9 间隔件

10 废气通道

11 传热元件

12 液体侧

13 蒸汽侧

14 入流管路

15 入流接口

16 蒸汽收集室

17 蒸汽出口

18 蒸汽管路

19 蒸汽沟槽

20 回流管路

21 补偿管路

22 补偿接口

AM 工作介质

AMf 液态工作介质

AMd 蒸汽态工作介质

AG 废气

WS 箭头。