CN100567724C - 具有热管的热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，包括：蒸发侧热管(3a)，在该蒸发侧热管(3a)中流动的工作流体与高温流体进行热交换以便被蒸发；冷凝侧热管(3b)，在该冷凝侧热管(3b)中流动的工作流体与低温流体进行热交换以便被冷凝；和内部散热片(8)，其至少设置在蒸发侧热管中，以便增加蒸发侧热管与工作流体的热传播面积。蒸发侧热管和冷凝侧热管被连接以便形成闭合循环，并且蒸发侧热管被布置成使得工作流体在蒸发侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动。此外，内部散热片具有底端(8c)，该底端(8c)位于液态工作流体的顶表面(L)的上方。

Description

具有热管的热交换器

技术领域

本发明涉及一种具有热管的热交换器。

背景技术

专利文献JP-A-4-45393公开一种使用环形热管的热交换器，该热交换器使用于热水供应系统。在这种使用环形热管的热交换器中，工作流体在闭合回路中循环以便被蒸发和被冷凝。工作流体在蒸发部分中通过从蓄热材料吸收热量而被蒸发。在这种热交换器中，多个热管的下端部通过下部连通部分(下部总管(lower header))彼此连通，使得在冷凝部分中冷凝的工作流体经下部连通部分流进多个热管。

进一步地，在热管型热交换器中，为了增加热管和工作流体之间的热传播面积和提高压力抵抗强度(pressure-resisting strength)，内部散热片位于热管中。可替换地，在内部散热片不设置在其中层叠和焊接有多个热管的热管型热交换器中时，形成多个肋以便提高焊接性能和压力抵抗强度。具体地，通过相对地布置第一平板和第二平板，热管设置有内部流体通道，并且向内部流体通道凸出的肋形成在第一平板和第二平板上以便在它的顶端接触。

热管型热交换器通常地使用于回收车辆的内燃机的废气的热量，以便通过使用废气来改善发动机发热性能。废气的温度最大可增加到900℃。然而，水通常被用作工作流体，水凝固(结冰)使得与液体状态相比体积膨胀大约9％。然而，当水用作工作流体时，会出现以下问题。

例如，在水用作具有热管(热管设置有内部散热片)的热交换器中的工作流体的情况下，当工作流体在结冰点等低温条件下凝固时，工作流体的凝固首先从接触热管、下部连通部分和内部散热片的地方开始。图11显示热管型热交换器300A，该热管型热交换器300A包括热管303a、位于热管303a中的内部散热片308、和下部连通部分305b。如图11所示，当液态工作流体B被与工作流体的凝固过程对应的固态工作流体A封闭时，热交换器300A的内部压力被封闭的工作流体B的凝固所增加，因此施加到热管303a和下部连通部分305b的压力增加。当工作流体的顶表面接触内部散热片308时，封闭在固态工作流体A中的液态工作流体B变大，因为接触内部散热片308的工作流体的顶部在凝固过程的早期被凝固。在这种情况下，如果被固态工作流体A封闭的液态工作流体B被凝固，施加到热管303a和下部连通部分305b的内部压力将进一步增加。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种在热管内具有内部散热片或肋的热交换器，该热交换器能够减少工作流体的凝固引起的内部压力，因此改善了热交换器的耐用性。

本发明的另一个目的是提供一种在热管中具有热传播面积增加构件的热交换器，其中热传播面积增加构件的底端位于至少是液态的工作流体的顶表面的上方。

根据本发明的一个方面，热交换器包括：蒸发侧热管，在该蒸发侧热管中流动的工作流体与通过那里的外部高温流体进行热交换以便被蒸发；冷凝侧热管，在该冷凝侧热管中流动的工作流体与通过那里的外部低温流体进行热交换以便被冷凝；和蒸发侧内部散热片，其位于蒸发侧热管中，以便增加蒸发侧热管与工作流体的热传播面积。在该热交换器中，蒸发侧热管和冷凝侧热管被连接以便形成闭合循环，在该闭合循环中，工作流体在蒸发侧热管和冷凝侧热管之间循环，蒸发侧热管被布置成使得工作流体在蒸发侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动，并且位于蒸发侧热管中的蒸发侧内部散热片具有底端，该底端位于液态工作流体的顶表面的上方。

因此，在工作流体的凝固开始时，因为工作流体的顶表面不接触蒸发侧热管中的内部散热片，在工作流体的顶表面处缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。因此，在顶表面工作流体被凝固和封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，热交换器的耐用性得以改善。

例如，蒸发侧热管和冷凝侧热管可在大致平行于水平方向的布置方向上布置，并且冷凝侧热管可被布置成使得工作流体在冷凝侧热管中沿不同于水平方向的方向流动。此外，冷凝侧内部散热片可位于冷凝侧热管中，以便增加冷凝侧热管与工作流体的热传播面积。在这种情况下，位于冷凝侧热管中的冷凝侧内部散热片具有底端，该底端位于冷凝侧热管内的液态工作流体的顶表面的上方。因此，在工作流体的凝固开始时，工作流体的顶表面不接触凝固侧热管中的凝固侧内部散热片，在工作流体的顶表面处缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。因此，在顶表面工作流体被凝固和封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，热交换器的耐用性得以改善。

蒸发侧内部散热片或冷凝侧内部散热片的底端可位于固态工作流体的顶表面的上方。在这种情况下，在热交换器中，工作流体的凝固所产生的内部压力可进一步地被降低。

根据本发明的另一方面，一种热交换器，包括：热管，该热管在纵向上伸长并在它的纵向端处闭合，该热管具有密封在其中的工作流体；和内部散热片，其位于热管中以便增加热管与工作流体的热传播面积。此外，热管具有位于纵向一侧上的第一部分和位于纵向另一侧上的第二部分，热管的第一部分被设置成通过工作流体与外部高温流体之间的热交换来蒸发工作流体，热管的第二部分被设置成冷凝被蒸发的工作流体，热管被布置成使得工作流体在热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动，并且位于热管中的内部散热片具有底端，该底端位于液态工作流体的顶表面的上方。因此，在工作流体的凝固开始时，工作流体的顶表面不接触热管中的内部散热片，在工作流体的顶表面处缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。因此，在顶表面工作流体被凝固和封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。例如，热管可以是直管。

根据本发明的另一个方面，一种热交换器，包括：蒸发侧热管，在该蒸发侧热管中流动的工作流体与通过那里的外部高温流体进行热交换以便被蒸发；冷凝侧热管，在该冷凝侧热管中流动的工作流体与通过那里的外部低温流体进行热交换以便被冷凝。此外，蒸发侧热管和冷凝侧热管被连接以便形成闭合循环，在该闭合循环中，工作流体在蒸发侧热管和冷凝侧热管之间循环，蒸发侧热管被布置成使得工作流体在蒸发侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动。此外，蒸发侧热管包括第一平板、第二平板、和肋，第二平板与第一平板相对以便在第一平板和第二平板之间形成内部流体通道，工作流体在该内部流体通道中流动，肋设置在第一平板和第二平板中以便凸进内部流体通道中。在该热交换器中，第一平板和第二平板的肋彼此相对，并在它们的顶端处彼此连接，并且肋位于液态工作流体的顶表面的上方。因此，在工作流体的凝固开始时，工作流体的顶表面不接触肋，因此，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。

根据本发明的另一个方面，一种热交换器，包括：热管，该热管在纵向上伸长并在它的纵向端处闭合，该热管具有密封在其中的工作流体。热管具有位于纵向一侧上的第一部分和位于纵向另一侧上的第二部分。热管的第一部分被设置成通过工作流体与外部高温流体之间的热交换来蒸发工作流体，热管的第二部分被设置成冷凝被蒸发的工作流体，热管被布置成使得工作流体在热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动。此外，热管包括第一平板、第二平板、和肋，第二平板与第一平板相对以便在第一平板和第二平板之间形成内部流体通道，工作流体在该内部流体通道中流动，肋设置在第一平板和第二平板中以便凸进内部流体通道中。在该热交换器中，第一平板和第二平板的肋彼此相对，并在它们的顶端处彼此连接，并且肋位于液态工作流体的顶表面的上方。因此，在工作流体的凝固开始时，工作流体的顶表面不接触肋，因此，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。

根据本发明的另一个方面，一种热交换器，该热交换器包括：蒸发部分，其被设置成加热和蒸发工作流体；和冷凝部分，其被设置成冷却和冷凝被蒸发的工作流体。在该热交换器中，蒸发部分和冷凝部分中的至少一个包括多个热管，工作流体在多个热管中流动，蒸发部分和冷凝部分被连接以便形成闭合循环，在该闭合循环中，工作流体在蒸发部分和冷凝部分之间循环，热管被布置成使得工作流体在热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动，蒸发部分还包括位于每个热管中的热传播面积增加构件，以便增加热管与工作流体的热传播面积，并且热传播面积增加构件位于液态工作流体的顶表面的上方的位置处。因此，在工作流体的凝固开始时，工作流体的顶表面不接触热管中的热传播面积增加构件，因此，在工作流体的顶表面处缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。因此，在顶表面工作流体被凝固和封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，热交换器的耐用性得以改善。

例如，热传播面积增加构件可被设置在热管中高于固态工作流体的顶表面的位置处。进一步地，热传播面积增加构件可以是位于热管内部的内部散热片，或者可以是从热管的内壁表面凸向热管内部的肋。

附图说明

当结合附图，根据优选实施例的以下详细说明，本发明的其它目的和优点将更明显。

图1是显示当从废气上游侧观看时、本发明的第一实施例的热管型热交换器的示意主视图；

图2是沿图1的II-II线的剖视图；

图3是沿图1的III-III线的剖视图；

图4是沿图1的IV-IV线的剖视图；

图5是显示当从废气上游侧观看时、本发明的第二实施例的热管型热交换器的示意主视图；

图6是显示当从废气上游侧观看时、本发明的第三实施例的热管型热交换器的示意主视图；

图7是显示本发明的第四实施例的热交换器中的蒸发侧热管的侧视图；

图8是沿图7的VIII-VIII线的剖视图；

图9是沿图7的IX-IX线的剖视图；

图10A和10B是显示第四实施例的变化例的热交换器中的蒸发侧热管的侧视图；

图11是显示相关技术中的热交换器的示意剖视图。

具体实施方式

(第一实施例)

现在将参考图1-4说明本发明的第一实施例。在该实施例中，典型地，热交换器300用于回收车辆的水冷发动机的废气的废热，并用于加热发动机冷却水(冷却液)。被热交换器300加热的热水(发动机冷却水)可用作加热空调空气的热源。

如图1所示，热交换器300设置有蒸发部分1和冷凝部分2，蒸发部分1和冷凝部分2在大致平行于水平方向的布置方向上彼此相邻地布置。

蒸发部分1位于圆柱形第一盒100中，来自发动机的高温废气在第一盒100中流动。圆柱形第一盒100例如设置在发动机的废气缸中。蒸发部分1被构成为使得废气与工作流体进行热交换，以便加热和蒸发工作流体。

蒸发部分1包括多个蒸发侧热管3a。每个蒸发侧热管3a形成为平板形状，在对应于第一盒100中废气的流动方向的方向上(图1中的纸面的前后方向上)的横截面具有大尺寸。蒸发侧热管3a被布置成使得蒸发侧热管3a的纵向大致对应于竖直方向。波纹散热片4a结合到蒸发侧热管3a的外部平坦表面，以便通过波纹散热片4a来增加与废气的热传播面积。因此，通过设置波纹散热片4a，工作流体和废气之间的热交换性能可被促进。

冷凝部分2位于第二盒200中，具有相对低温的发动机冷却水在第二盒200中流动。第二盒200位于水回路中，发动机冷却水(冷却液)在前述水回路中循环以便冷却发动机。在冷凝部分2中，在蒸发部分1中蒸发的工作流体和发动机冷却水进行热交换，使得蒸发的工作流体被冷凝、发动机冷却水被加热。

冷凝部分2包括多个冷凝侧热管3b。每个冷凝侧热管3b形成为平板形状，在对应于第二盒200中发动机冷却水的流动方向的方向上(图1中的纸面的前后方向上)的横截面具有大尺寸。冷凝侧热管3b被布置成使得冷凝侧热管3b的纵向对应于蒸发侧热管3a的纵向。即，冷凝侧热管3b的纵向被布置成与蒸发侧热管3a的纵向平行。直线散热片4b结合到冷凝侧热管3b的平坦表面，以便通过直线散热片4b来增加与发动机冷却水的热传播面积。因此，通过设置直线散热片4b，在冷凝部分2中工作流体和发动机冷却水之间的热交换性能可被促进。

一对连通部分5a、5b设置在热管3a、3b的纵向端侧以便在热管3a、3b两个端侧处使得热管3a、3b连通。该对连通部分5a、5b被设置成形成蒸发部分1的一部分和冷凝部分2的一部分。在热管3a、3b的两端侧的连通部分5a、5b中，位于热管3a、3b竖直方向的上侧的一个连通部分是上部连通部分5a，位于热管3a、3b竖直方向的下侧的一个连通部分是下部连通部分5b。

热管3a、3b和该对连通部分5a、5b构成闭合回路型循环。在该闭合回路型循环中，工作流体(例如制冷剂，水)被密封在其中以便蒸发和冷凝。在本实施例中，作为示例，水被用作工作流体。密封在闭合回路型循环中的工作流体的量被设定为使得工作流体的液体表面位于下部连通部分5b的上方。在图1中，L表示液态工作流体的顶表面位置(水表面)，S表示固态工作流体的顶表面位置。

加强蒸发部分1的侧板7设置在蒸发部分1的两侧，与蒸发侧热管3a的纵向大致平行地延伸。

如图2所示，内部散热片8位于蒸发侧热管3a中的上部，以便增加与工作流体的热传播面积。相反，如图3所示，在蒸发侧热管3a中的下部没有设置内部散热片。

例如，内部散热片8的底端8c位于液态工作流体的顶表面位置L的上方。进一步地，如图1所示，在本实施例中，内部散热片8的底端8c位于高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。

通过弯曲板构件形成内部散热片8，散热片8具有交替地形成的顶端部分8a和平板部分8b。内部散热片8被形成为使得内部散热片8的顶端部分8a接触蒸发侧热管3a的内壁，并且平板部分8b延伸到蒸发侧热管3a的相对的内壁。

内部散热片(未显示)可设置在冷凝侧热管3b的竖直方向的上部，并与蒸发侧热管3a的内部散热片8的结构相似。在这种情况下，与蒸发侧热管3a相似，冷凝侧热管3b的内部散热片的底端可位于液态工作流体的顶表面位置L的上方。进一步地，与蒸发侧热管3a的结构相似，冷凝侧热管3b的内部散热片的底端可位于高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。

接下来，将说明具有上述结构的第一实施例的热交换器300的操作。在第一实施例的热交换器300中，当废气通过第一盒100中的蒸发部分1时，蒸发侧热管3a中的液态工作流体通过从废气吸收热量而被蒸发，使得蒸发的汽相工作流体经上部连通部分5a流进冷凝部分2。流进冷凝侧热管3b的蒸发的汽相工作流体被流进第二盒200的发动机冷却水冷却和冷凝，并且冷凝的工作流体经下部连通部分5b流进蒸发部分1。因此，工作流体在热管3a、3b和连接到闭合回路的连通部分5a、5b中循环，因此，发动机的废气的废热被回收来加热发动机冷却水。

在废气不通过第一盒100的蒸发部分1的情况下，如果外部空气温度变得低于结冰温度，停留在热管3a、3b的下部和下部连通部分5b的工作流体被凝固。

在工作流体凝固开始时，因为工作流体的顶表面不接触内部散热片8，在工作流体的顶表面处缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。相反，在接触热管3a、3b和下部连通部分5b的部分处，与顶表面的工作流体相比，该处的工作流体相对较早地凝固。因此，顶表面的工作流体的凝固时间要变得更晚些。结果，如图4所示，在顶表面工作流体被固态工作流体封闭时，被固态工作流体A封闭和密封的液态工作流体B的量变得更小，因此，降低了液态工作流体B的凝固所引起的内部压力。因此，热交换器300的耐用性得以改善。

根据第一实施例，内部散热片8的底端8c设置在高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。因此，即使当工作流体的顶表面对应于工作流体的凝固过程而增加时，工作流体的顶表面不会接触内部散热片8。因为工作流体的顶表面不接触内部散热片8，因此，与工作流体的顶表面接触内部散热片8的情况相比，顶表面处的工作流体的凝固相对地缓慢。

(第二实施例)

下面参考图5说明本发明的第二实施例。图5显示第二实施例的热交换器300。在图5的热交换器300中，与第一实施例具有相同功能的部件被用相同的参考标记表示。

在第一实施例上述热交换器300中，蒸发部分1和冷凝部分2在大致平行于水平方向的布置方向上被布置。即，在上述第一实施例中，热管3a与热管3b平行布置，上部和下部连通部分5a、5b被布置成大致垂直于热管3a、3b的延伸方向延伸。

相反，如图5所示，在第二实施例的热交换器300中，冷凝部分2布置在蒸发部分1的上侧。如图5所示，在第二实施例的热交换器300中，蒸发部分1的蒸发侧热管3a、冷凝部分2的冷凝侧热管3c、和返回管10被依此顺序连接，以便形成闭合循环的回路型热交换器。在该实施例中，作为示例，作为工作流体的水被密封在闭合循环中。

薄板材料形成的板型散热片4c连接到蒸发侧热管3a的外壁表面。上部和下部板51a、51b在对应于蒸发侧热管3a的位置处具有多个通孔，并位于蒸发侧热管3a的上部和下部端侧。

下部板51b位于蒸发侧热管3a的下端侧，使得下部板51b的通孔对应于蒸发侧热管3a的端部。下箱板52b连接到下部板51b以便与蒸发侧热管3a的底端相对。因此，通过连接下箱板52b和下部板51b而构成下部连通部分5b。

相似地，上部板51a位于蒸发侧热管3a的上端侧，使得上部板51a的通孔对应于蒸发侧热管3a的端部。上箱板52a连接到上部板51a以便与蒸发侧热管3a的上端相对。因此，通过连接上箱板52a和上部板51a而构成上部连通部分5a。

容纳冷凝侧热管3c的第二盒200可通过平坦的水箱板201和具有大致U形横截面的水箱部分202形成。第二盒200布置在蒸发部分1的顶侧处以便压在蒸发部分1上。冷凝部分2位于第二盒200内，使得冷凝部分2布置在蒸发部分1的顶侧，并且冷凝侧热管3c在大致垂直于蒸发侧热管3a的延伸方向的方向上延伸。

冷凝侧热管3c构成吸杯型热交换器(drawn-up type heatexchanger)。例如，通过连接两个板31c、32c来构成冷凝侧热管3c，以便冷凝侧热管3c形成管形。多个管形热管3c被层叠以便形成流体流动部分33c和箱部分34c、35c，箱部分34c、35c沿热管3c的纵向形成在热管3c的两端侧。箱部分34c、35c形成在冷凝侧热管3c的层叠方向上延伸的连通通道，并且通过连通孔与流体流动部分33c连通。

蒸汽引导管11位于箱部分34c中以便在层叠方向上延伸，使得蒸汽引导管11的一端(下端)在上部连通部分5a上开口，并且另一端(上端)在靠近箱部分34c的顶壁的区域处开口。因此，经蒸汽引导管11，上部连通部分5a与箱部分34c的上侧区域、箱部分34c的内部、冷凝侧热管3c的流体流动部分33c、和箱部分35c连通。

返回管10被定位成穿过蒸发部分1的上部连通部分5a，使得返回管10的一端(上端)与冷凝部分2的箱部分35c连通，并且返回管10的另一端(下端)与蒸发部分1的下部连通部分5b连通。

与上述第一实施例相似，内部散热片8位于蒸发侧热管3a中的竖直方向上的上部，使得散热片8的底端8c位于高于液态工作流体的顶表面位置L的上方，并且位于高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。相反，冷凝侧热管3c中没有内部散热片。

根据第二实施例的热交换器300，当废气通过蒸发部分1时，蒸发侧热管3a中的液态工作流体通过从废气吸收热量而被蒸发，使得蒸发的汽相工作流体经上部连通部分5a流进冷凝部分2。流进冷凝侧热管3c的汽相工作流体被发动机冷却水冷却和冷凝，并且冷凝的液态工作流体经返回管10流进下部连通部分5b，然后经下部连通部分5b流进蒸发部分1中。

在废气不通过蒸发部分1的情况下，如果外部空气温度变得低于工作流体的结冰温度，停留在热管3a的下部和下部连通部分5b的工作流体被凝固。

在工作流体凝固开始时，因为工作流体的顶表面不接触内部散热片8，因此缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。相反，在接触热管3a和下部连通部分5b的部分处，与顶表面的工作流体相比，该处的工作流体相对较早地凝固。因此，要被封闭的顶表面的工作流体的凝固时间要变得更晚些。结果，在顶表面工作流体被固态工作流体封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，与上述第一实施例相似，热交换器300的耐用性得以改善。

根据第二实施例，内部散热片8的底端8c定位在高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。因此，即使当工作流体的顶表面对应于工作流体的凝固而增加时，工作流体的顶表面不会接触内部散热片8。因为工作流体的顶表面不接触内部散热片8，因此，与工作流体的顶表面接触内部散热片8的情况相比，顶表面处的工作流体的凝固相对地缓慢。

(第三实施例)

下面参考图6说明本发明的第三实施例。图6显示第三实施例的热交换器300。在图6的热交换器中，与第一实施例具有相同功能的部件被用相同的参考标记表示。

在第三实施例中，热交换器300是虹吸管型热交换器(siphon-typeheat exchanger)，其中工作流体两端封闭的的热管中循环。如图6所示，第三实施例的热交换器300包括多个热管3d，每个热管3d是中空圆柱形的，并且在它的两个纵向端处被闭合。在热管3d内部，工作流体(例如水)被密封以便蒸发和冷凝。

在该实施例中，多个热管3d在竖直方向上平行延伸地布置。用于通过发动机排出的废气的第一盒100位于热管3d的竖直方向上的下部区域。即，热管3d的位于下侧的一部分位于第一盒100的内部，热管3d的位于上侧的一部分位于第二盒200的内部。多个平板散热片4c连接到热管3d的外表面，如图6所示。在该实施例中，热管3d和平板散热片4c在垂直于热管3d的纵向(即，竖直方向)的层叠方向上交替地层叠。

内部散热片8位于热管3d的内部，并位于预定位置之上。于第一实施例相似，内部散热片8位于热管3a中，使得内部散热片8的底端位于高于液态工作流体的顶表面位置L的上方，并且位于高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。

热传播片12(热传播构件)位于第一盒100和第二盒200之间以便部分地接触第一盒100和第二盒200。热传播片12包括平板部分12a和顶端部分12b，顶端部分12b位于两个相邻的平板部分12a之间以便使两个相邻的平板部分12a之间相隔预定距离。例如，顶端部分12b从平板部分12a大致以直角弯曲。热传播片12的顶端部分12b连接到第一盒100和第二盒200以便与第一盒100和第二盒200部分地接触。因此，热能够经热传播片12在第一盒100和第二盒200之间传播。

根据第三实施例的热交换器300，当废气通过蒸发部分1时，停留在热管3d的下部中的液态工作流体通过从废气吸收热量而被蒸发，使得蒸发的汽相工作流体向上地移动到热管3d的上部。流进第二盒200中的热管3d的上部的汽相工作流体被发动机冷却水冷却和冷凝，并且冷凝的液体工作流体向下流动返回到热管3d的下部。

在废气不通过蒸发部分1的情况下，如果外部空气温度变得低于工作流体的结冰温度，停留在热管3d的下部中的工作流体被凝固。

在工作流体凝固开始时，因为工作流体的顶表面不接触内部散热片8，因此缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。相反，在接触热管3d的部分处，与顶表面的工作流体相比，该处的工作流体相对较早地凝固。因此，要被封闭的顶表面的工作流体的凝固时间要变得更晚些。结果，在顶表面工作流体被固态工作流体封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，与上述第一实施例相似，热交换器300的耐用性得以改善。

根据第三实施例，内部散热片8的底端8c定位在高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。因此，即使当工作流体的顶表面对应于工作流体的凝固而增加时，工作流体的顶表面不会接触内部散热片8。因为工作流体的顶表面不接触内部散热片8，因此，与工作流体的顶表面接触内部散热片8的情况相比，顶表面处的工作流体的凝固相对地缓慢。

(第四实施例)

下面将参考图7-9说明本发明的第四实施例。在第四实施例中，与第一实施例具有相同功能的部件被用相同的参考标记表示。图7是显示第四实施例的热交换器300中的蒸发侧热管3a的侧视图。

在上述第一实施例中，蒸发侧热管3a设置有内部散热片8，该内部散热片8设置在高于工作流体的顶表面位置S上方预定位置的位置处。而在第四实施例中，不是采用内部散热片，而是在蒸发侧热管3a中设置肋。

如图7-9所示，蒸发侧热管3a由平坦的第一板31a和平坦的第二板32a构成，第一板31a和第二板32a彼此相对布置。第一板31a和第二板32a的外周通过焊接连接以便形成内部流体通道33a，使得工作流体在内部流体通道33a中流动。

多个肋34a形成在第一板31a和第二板32a中以便凸进内部流体通道33a。例如，如图8所示，肋34a被形成为使得设置在第一板31a上的肋34a的顶端连接到设置在第二板32a上的肋34a的顶端。

因为肋34a被形成为部分地接触第一板31a和第二板32a，通过层叠蒸发侧热管3a和波纹散热片4a(见图1)而形成的层叠构件的焊接特性得以改善，因此提高了热交换器300的压力抵抗强度。例如，如图7所示，当从蒸发侧热管3a的侧表面观看时，肋34a可具有圆形。然而，肋34a的凸起形状可以形成为其它形状。

多个肋34a在废气的流动方向(图7的左右方向)上被彼此分隔布置，并且位于蒸发侧热管3a的在废气流动方向上的两端之间。此外，肋34a布置在远离工作流体的顶表面的位置处以便在竖直方向(蒸发侧热管3a的纵向)上相互隔离。即，肋34a位于液态工作流体的顶表面位置S上方的位置处，并且位于高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。此外，另一些肋34a位于液态工作流体的顶表面位置L的下方位置处。

图8是沿图7的线VIII-VIII的剖视图，图9是沿图7的线IX-IX的剖视图。在该示例中，肋34a位于蒸发侧热管3a中，使得肋34a位于高于固态工作流体的顶表面位置S的上方，和位于固态工作流体的顶表面位置L的下方。然而，位于工作流体的顶表面位置L的下方的肋34a可以忽略。在第四实施例的热交换器300中，其它部件与上述第一实施例相似。

根据第四实施例，在废气不通过蒸发部分1的情况下，如果外部空气温度变得低于工作流体的结冰温度，停留在热管3a的下部中和下部连通部分5b中的工作流体被凝固。

在工作流体凝固开始时，因为工作流体的顶表面不接触任何肋34a，因此缓慢地进行热传播，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。相反，在接触热管3a和下部连通部分5b的部分处，与顶表面的工作流体相比，该处的工作流体相对较早地凝固。因此，要被封闭的顶表面的工作流体的凝固时间要变得更晚些。结果，在顶表面工作流体被固态工作流体封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，与上述第一实施例相似，热交换器300的耐用性得以改善。

根据第四实施例，肋34a定位在高于液态工作流体的顶表面位置L的上方，并且在高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。因此，即使当工作流体的顶表面对应于工作流体的凝固而上升时，工作流体的顶表面不会接触内部散肋34a。因为工作流体的顶表面不接触肋34a，因此，与工作流体的顶表面接触内部散热片8的情况相比，顶表面处的工作流体的凝固相对地缓慢。

形成在蒸发侧热管3a中的肋34a的形状和位置不限于图7和8，可适当地变化。例如，肋34a可具有如图10A所示的椭圆形，或可以形成在蒸发侧热管3a的在废气的流动方向(图10A和10B中的左右方向)上的末端处。在图10B所示的结构中，肋34a部分地布置在高于固态工作流体的顶表面位置S的上方和低于液态工作流体的顶表面位置L的下方。

进一步地，当蒸发侧热管3a和冷凝侧热管3b按照第一实施例彼此平行布置时，冷凝侧热管3b的结构可与蒸发侧热管3a的结构相同。

例如，与蒸发侧热管3a相似，冷凝侧热管3b由彼此相对布置的平坦的第一板和平坦的第二板构成。用于冷凝侧热管3b的第一板和第二板的外周通过焊接连接以便形成冷凝侧内部流体通道，使得工作流体在冷凝侧内部流体通道中流动。

多个肋形成在冷凝侧热管3b的第一和第二板上以便凸进冷凝侧内部流体通道中。肋可形成在冷凝侧热管3b中，使得设置在第一板上的肋的顶端连接到设置在第二板上的肋的顶端。此外，肋布置在工作流体的顶表面的竖直方向(冷凝侧热管3b的纵向)上的上方。具体地，肋定位在冷凝侧热管3b的竖直方向上的上部，使得肋定位在高于液态工作流体的顶表面位置L的上方，并且定位在高于固态工作流体的顶表面位置S的上方。进一步地，肋也可定位在冷凝侧热管3b的竖直方向的下部，使得肋可定位在低于液态工作流体的顶表面L的下方。

因此，在工作流体凝固开始时，因为工作流体的顶表面不接触热管3b、3b，因此热传播缓慢地进行，顶表面处的工作流体的凝固要变得更晚些。因此，当顶表面的工作流体被封闭时，被固态工作流体封闭和密封的液态工作流体的量变得更小，因此，降低了液态工作流体的凝固所引起的内部压力。因此，热交换器300的耐用性得以改善。

(其它实施例)

尽管已经参考附图、结合优选实施例全面地说明了本发明，但是，请注意，对本领域熟练技术人员而言，各种变化和修改是显然的。

例如，可使用第四实施例中说明的热管3a的肋结构或第四实施例的变化例(图10A和图10B)中说明的热管3a的肋结构，而不是使用第二实施例中说明的热管3a的内部散热片结构或不使用第三实施例中说明的热管3d的内部散热片结构。即，可适当地使用第四实施例中或第四实施例的变化例中设置的肋结构来代替上述实施例中的内部散热片结构。进一步地，也可使用上述实施例中说明的热管结构的组合。

在上述实施例中，热管3a、3b、3d的纵向定位在竖直方向上。然而，热管3a、3b、3d的纵向可相对竖直方向倾斜。仅当冷凝的工作流体停留在热管3a、3b、3d的下部而不会水平地延伸时，热管3a、3b、3d的纵向可适当地相对竖直方向倾斜。即，当热管3a、3b、3d的纵向相对水平方向倾斜或垂直于水平方向时，冷凝的工作流体能够停留在热管3a、3b、3d的下部。仅当工作流体在不同于水平方向的方向上流过热管3a、3b、3d时，热管3a、3b、3d的布置才能够适当地变化。

在上述实施例中，工作流体可适当地改变成任何通常适用于蒸发和冷凝的流体。进一步地，作为加热蒸发部分1中的工作流体的热源，可适当地使用其它高温流体，而不必使用发动机废气。此外，作为从冷凝部分2中的工作流体散热的低温流体，除了发动机冷却水之外，还可使用其它流体。例如，可使用发动机油、反相冷却水(inverter cooling water)等作为低温流体。

在上述实施例中，使用内部散热片8或肋34a作为增加热管3a、3b、3c的热传播面积的热传播面积增加构件。然而，热传播面积增加构件不限于此，仅当热传播面积增加构件位于与液态工作流体的顶表面位置L隔离的位置时，可对应于热管3a、3b、3d的形状适当地变化热传播面积增加构件。更佳地，热传播面积增加构件位于热管3a、3b、3c中固态工作流体的顶表面位置S的上方，或液态工作流体的顶表面位置L的下方。

显然，这些变化和修改落入所附权利要求所限定的本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种热交换器，包括：

蒸发侧热管(3a)，在该蒸发侧热管(3a)中流动的工作流体与通过那里的外部高温流体进行热交换以便被蒸发；

冷凝侧热管(3b)，在该冷凝侧热管(3b)中流动的工作流体与通过那里的外部低温流体进行热交换以便被冷凝；和

蒸发侧内部散热片(8)，其位于蒸发侧热管中，以便增加蒸发侧热管与工作流体的热传播面积，其中

蒸发侧热管和冷凝侧热管被连接以便形成闭合循环，在该闭合循环中，工作流体在蒸发侧热管和冷凝侧热管之间循环；

蒸发侧热管被布置成使得工作流体在蒸发侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动；并且

位于蒸发侧热管中的蒸发侧内部散热片具有底端(8c)，该底端(8c)位于液态工作流体的顶表面的上方。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中蒸发侧热管和冷凝侧热管在大致平行于水平方向的布置方向上布置，并且冷凝侧热管被布置成使得工作流体在冷凝侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动，所述热交换器还包括：

冷凝侧内部散热片，其位于冷凝侧热管中，以便增加冷凝侧热管与工作流体的热传播面积，其中位于冷凝侧热管中的冷凝侧内部散热片具有底端，该底端位于冷凝侧热管内的液态工作流体的顶表面的上方。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其中内部散热片的底端位于固态工作流体的顶表面的上方。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中内部散热片的底端位于固态工作流体的顶表面的上方。

5.一种热交换器，包括：

热管(3d)，该热管(3d)在纵向上伸长并在它的纵向端处闭合，该热管具有密封在其中的工作流体；和

内部散热片(8)，其位于热管中以便增加热管与工作流体的热传播面积，其中

热管具有位于纵向一侧上的第一部分(1)和位于纵向另一侧上的第二部分(2)；

热管的第一部分(1)被设置成通过工作流体与外部高温流体之间的热交换来蒸发工作流体；

热管的第二部分(2)被设置成冷凝被蒸发的工作流体；

热管被布置成使得工作流体在热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动；并且

位于热管中的内部散热片具有底端(8c)，该底端(8c)位于液态工作流体的顶表面的上方。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其中内部散热片的底端位于固态工作流体的顶表面的上方。

7.根据权利要求5所述的热交换器，其中热管是直管。

8.一种热交换器，包括：

蒸发侧热管(3a)，在该蒸发侧热管中流动的工作流体与通过那里的外部高温流体进行热交换以便被蒸发；

冷凝侧热管(3b，3c)，在该冷凝侧热管中流动的工作流体与通过那里的外部低温流体进行热交换以便被冷凝；其中

蒸发侧热管和冷凝侧热管被连接以便形成闭合循环，在该闭合循环中，工作流体在蒸发侧热管和冷凝侧热管之间循环；

蒸发侧热管被布置成使得工作流体在蒸发侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动；

蒸发侧热管包括第一平板(31a)、第二平板(32a)、和肋(34a)，第二平板与第一平板相对以便在第一平板和第二平板之间形成内部流体通道(33a)，工作流体在该内部流体通道中流动，肋设置在第一平板和第二平板中以便凸进内部流体通道中；

第一平板和第二平板的肋(34a)彼此相对，并在它们的顶端处彼此连接；并且

肋位于液态工作流体的顶表面的上方。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其中

蒸发侧热管和冷凝侧热管在大致平行于水平方向的布置方向上布置；

冷凝侧热管被布置成使得工作流体在冷凝侧热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动；

冷凝侧热管包括第一平板(31a)、第二平板(32a)、和肋(34a)，第二平板与第一平板相对以便在第一平板和第二平板之间形成内部流体通道(33a)，工作流体在该内部流体通道中流动，肋(34a)设置在第一平板和第二平板中以便凸进内部流体通道中；

冷凝侧热管的第一平板和第二平板的肋(34a)彼此相对，并在它们的顶端处彼此连接；并且

冷凝侧热管的肋(34a)位于液态工作流体的顶表面的上方。

10.根据权利要求9所述的热交换器，其中肋位于固态工作流体的顶表面的上方。

11.根据权利要求8所述的热交换器，其中肋位于固态工作流体的顶表面的上方。

12.一种热交换器，包括：

热管(3d)，该热管(3d)在纵向上伸长并在它的纵向端处闭合，该热管具有密封在其中的工作流体，其中

热管具有位于纵向一侧上的第一部分(1)和位于纵向另一侧上的第二部分(2)；

热管的第一部分被设置成通过工作流体与外部高温流体之间的热交换来蒸发工作流体；

热管的第二部分被设置成冷凝被蒸发的工作流体；

热管被布置成使得工作流体在热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动；

热管包括第一平板(31a)、第二平板(32a)、和肋(34a)，第二平板与第一平板相对以便在第一平板和第二平板之间形成内部流体通道(33a)，工作流体在该内部流体通道中流动，肋(34a)设置在第一平板和第二平板中以便凸进内部流体通道中；

第一平板和第二平板的肋(34a)彼此相对，并在它们的顶端处彼此连接；并且

肋(34a)位于液态工作流体的顶表面的上方。

13.根据权利要求12所述的热交换器，其中肋(34a)位于固态工作流体的顶表面的上方。

14.根据权利要求1-13中任一顶所述的热交换器，其中工作流体是水。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的热交换器，其中高温流体是水冷发动机排出的废气，低温流体是用于冷却发动机的水。

16.一种工作流体在其中循环的热交换器，该热交换器包括：

蒸发部分(1)，其被设置成加热和蒸发工作流体；和

冷凝部分(2)，其被设置成液化和冷凝被蒸发的工作流体，其中

蒸发部分和冷凝部分中的至少一个包括多个热管(3a，3b，3d)，工作流体在多个热管(3a，3b，3d)中流动；

蒸发部分和冷凝部分被连接以便形成闭合循环，在该闭合循环中，工作流体在蒸发部分和冷凝部分之间循环；

热管(3a，3d)被布置成使得工作流体在热管中沿在从顶部至底部的方向上延伸的所述蒸发侧热管的纵向方向流动；

蒸发部分还包括位于热管中的热传播面积增加构件(8，34a)，以便增加热管与工作流体的热传播面积；并且

热传播面积增加构件(8，34a)位于液态工作流体的顶表面(L)的上方的位置处。

17.根据权利要求16所述的热交换器，其中热传播面积增加构件被设置在热管中高于固态工作流体的顶表面(S)的位置处。

18.根据权利要求16或17所述的热交换器，其中热传播面积增加构件是位于热管内部的内部散热片。

19.根据权利要求16或17所述的热交换器，其中热传播面积增加构件由从热管的内壁表面凸向热管内部的肋构成。

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