一种汽车水箱的热管防冻装置的制作方法

本发明涉及汽车配件防冻技术领域，特别是一种汽车水箱的热管防冻装置。

背景技术：

在寒冷的冬季，特别是冬季夜晚，大气温度低至零下，在北方甚至可达零下几十摄氏度，在这种情况下，若汽车长时间不工作，汽车水箱极易结冰。作为汽车散热系统的一个非常重要的部件，水箱结冰会导致水箱破裂，影响汽车散热系统，增大发动机摩擦，导致汽车无法正常启动，严重时会引发事故。

对于汽车水箱结冰问题，现在普遍采用给水箱加防冻液的方法，但是防冻液的冰点一般在-20℃~-10℃，对于严寒的北方冬季是远远不够的，防冻能力有限制。另外，防冻液需要定期检查、定期更换。除此之外，防冻液中含有磷酸盐、硝酸盐等，对环境有害。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种汽车水箱的热管防冻装置，该汽车水箱的热管防冻装置能有效地利用汽车发动机的余热，安装热管防冻系统，能够实时地有效防止汽车水箱内冷却水结冰，大大减少了能量消耗，且安全、成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种汽车水箱的热管防冻装置，包括发动机余热回收系统、热管防冻系统、电加热系统和温度控制系统。

发动机余热回收系统包括连通管b和蓄热器；连通管b将汽车发动机和蓄热器相连接。

热管防冻系统包括总集热管、热管排束和连通管a。

热管排束包括若干根均相互平行的热管，若干根热管均匀布置在汽车水箱的顶面、底面以及前后两个侧面；连通管a的一端与所有热管的蒸发段相连通，连通管a的另一端与总集热管的冷凝段相连通，总集热管的蒸发段与蓄热器相连通。

电加热系统包括电加热套、电加热开关、电加热控制器和温度探头b；电加热套包覆在总集热管的蒸发段外周，温度探头b布置在蓄热器内部，通过导线与电加热控制器相连接，电加热控制器根据温度探头b探测的信号控制电加热开关的通断以及电加热套功率的大小。

温度控制系统包括调节阀门、温度探头a和调节控制器，调节阀门设置在总集热管上，温度探头a布置在汽车水箱外表面，通过导线与调节控制器相连接，调节控制器根据温度探头a检测的温度信号控制调节阀门的阀门开度大小，从而使汽车水箱保持在设定的温度范围之内。

汽车水箱设定的温度范围为20℃~30℃。

热管排束中的每根热管和总集热管均为吸液芯型热管，壳体材质均为铝、铁、铜和不锈钢中的一种，热管排束中的每根热管和总集热管均包括蒸发段、绝热段和冷凝段，内部导热工质为氟利昂-21或氟利昂-11或氨。

调节阀门设置在总集热管的绝热段处。

热管排束中每根热管的长度与汽车水箱长度相等，每根热管的管径均为3~5cm。

总集热管的管径为5~8cm，总集热管中蒸发段的长度为总长度的1/3，冷凝段长度为总长度的1/2。

连通管a和连通管b的材质均为铝或铜，连通管a和连通管b的管径均为3~5cm。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中热管防冻系统引入的是汽车发动机排气的余热，实现了能量的二次利用，无需耗用其他能源，具有环保、节约的优点。

2、本发明中的总集热管和热管均利用内部工质的相变来传热，不需要外界给予驱动即可工作，具有高效的传热能力。同时，热管具有优良的等温性，可以使汽车水箱温度始终保持在结冰温度以上，从而防止汽车水箱内部的冷却水结冰。

3、本发明能够实时有效防止汽车水箱内冷却水冻结：汽车水箱上设置的温度探头a将温度信号反馈给调节控制器，实时调节总集热管和热管的导热效率，使汽车水箱温度保持在一个适宜的范围内，保证汽车水箱性能的稳定。

4、本发明利用蓄热器储存汽车发动机的余热，尤其是夜晚，汽车发动机不工作时，蓄热器能够将热量持续高效地传递给总集热管和热管。

5、本发明设置的电加热套能进行辅助热量提供，确保在汽车发动机长时间不工作无法提供余热的情况下，热管排束能够正常给汽车水箱传热。

6、本发明在操作过程中只需通过调节控制器来控制调节阀门截面面积的大小来控制总集热管的导热效率，操作相对简单，可实施性强。

7、相比于给汽车水箱加防冻液、酒精等传统方法，本发明不受冰点温度限制，可调节温度范围大。

8、本发明高效、快速，且能耗低、成本小，具有较高的市场价值。

附图说明

图1显示了本发明一种汽车水箱的热管防冻装置的结构示意图。

图2显示了图1中a-a截面的剖面图。

图3显示了总集热管的工作原理示意图。

其中有：1-汽车水箱；2-热管排束；3-连通管a；4-总集热管；41-吸液芯；42-蒸发段；43-绝热段；44-冷凝段；5-蓄热器；6-连通管b；7-发动机；8-温度探头a；9-调节阀门；10-调节控制器；11-温度探头b；12-电加热套；13-电加热控制器；14-电加热开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种汽车水箱的热管防冻装置，包括发动机余热回收系统、热管防冻系统、电加热系统和温度控制系统。

发动机余热回收系统包括连通管b6和蓄热器5。连通管b将汽车的发动机7和蓄热器相连接，连通管b用于吸收发动机余热，实现了能量的二次利用，无需耗用其他能源，具有环保、节约的优点。同时，将发动机余热传递给蓄热器，尤其是夜晚，汽车发动机不工作时，蓄热器能够将热量持续高效地传递给后续的总集热管和热管。

热管防冻系统包括总集热管4、热管排束2和连通管a3。

热管排束包括若干根均相互平行的热管，若干根热管均匀布置在汽车水箱1的顶面、底面以及前后两个侧面，如图2所示。

如图3所示，热管排束中的每根热管和总集热管均优选为吸液芯型热管，均具有吸液芯41。壳体材质均为铝、铁、铜和不锈钢等中的一种，热管排束中的每根热管和总集热管均包括蒸发段42、绝热段43和冷凝段44，内部导热工质优选为氟利昂-21或氟利昂-11或氨等。

热管排束中每根热管的长度优选与汽车水箱长度相等，每根热管的管径均优选为3~5cm，每根热管的蒸发段的长度为总长度的1/3，冷凝段长度为总长度的1/2。

总集热管的管径优选为5~8cm，总集热管中蒸发段的长度优选为总长度的1/3，冷凝段长度优选为总长度的1/2。

连通管a和连通管b的材质均优选为铝或铜等，连通管a和连通管b的管径均优选为3~5cm。

连通管a的左侧面环绕汽车水箱右端面一周，连通管a的左侧面的四周边缘优选设置有与热管数量相等的热管连接孔，所有热管的蒸发段均与对应的热管连接孔密封连接。

连通管a的右侧面优选设置有中心安装孔，该中心安装孔与总集热管的冷凝段相连通，总集热管的蒸发段与蓄热器相连通。

电加热系统包括电加热套12、电加热开关14、电加热控制器13和温度探头b11。电加热套包覆在总集热管的蒸发段外周，温度探头b布置在蓄热器内部，通过导线与电加热控制器相连接，电加热控制器根据温度探头b探测的信号控制电加热开关的通断以及电加热套功率的大小。

上述电加热套能进行辅助热量提供，确保在汽车发动机长时间不工作无法提供余热的情况下，热管排束能够正常给汽车水箱传热。

温度控制系统包括调节阀门9、温度探头a8和调节控制器10。调节阀门设置在总集热管上，优选设置在总集热管的绝热段处。

温度探头a布置在汽车水箱外表面，通过导线与调节控制器相连接，调节控制器根据温度探头a检测的温度信号控制调节阀门的阀门开度大小，也即阀门截面面积大小，从而控制总集热管内导热工质的流量，调节总集热管的导热效率，控制传递给热管排束的热量，最终有效地控制热管排束的温度，使水箱内冷却水在适宜的温度范围内，防止温度过高或过低影响水箱性能，从而使汽车水箱保持在设定的温度范围之内。本发明中，汽车水箱设定的温度范围优选为20℃~30℃。另外，需同时检测总集热管及热管排束的使用情况。

本发明的汽车水箱的热管防冻装置的工作原理如下：连通管b吸收汽车发动机的余热，蓄热器将余热储存起来，总集热管蒸发段吸收蓄热器中的热量传递到冷凝段，连通管a吸收总集热管冷凝段内热量并将热量传递给热管排束的蒸发段，最后热量到达热管排束的冷凝段，从而热管排束的等温性使整个水箱温度处于20℃~30℃之间，达到最佳工作性能。温度探头a将温度信号反馈给调节控制器，一旦水箱温度过高或过低，调节控制器就会控制调节阀门截面面积的大小以改变总集热管内导热工质的流量，从而调节总集热管的导热效率，控制传递给热管排束的热量，最终有效地控制热管排束表面的温度，使整个水箱温度处于最佳温度范围。若温度探头b探测到蓄热器内温度过低，蓄热器提供的内热量不足以提供给热管排束加热水箱，电加热开关就会自动闭合，通过电加热套加热总集热管蒸发段为水箱提供足够的热量，并且电加热控制器能够根据温度信号实时调整电加热套的功率，使整个水箱温度处于20℃~30℃之间。

如图3所示，本发明的热管（包含总集热管）的工作原理如下：工作时，热管的蒸发段吸收热量q，工质液体在热管内部液-气界面受热蒸发，形成饱和蒸汽，蒸汽从蒸发段穿过绝热段流至冷凝段，在冷凝段的气-液界面凝结，冷凝段以相变对流方式释放出大量凝结潜热q^’，因此热量就通过导热—自然对流—导热的方式传递给冷源。而凝结液可在吸液芯的作用下回流至蒸发段，重新进行吸热—放热循环。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。