CN101089540A - 环形热管和废热回收设备 - Google Patents

Abstract

一种环形热管，包括：蒸发器(14)，所述蒸发器被设置用来通过与作为热源的第一流体进行热交换来蒸发所述制冷剂；和冷凝器(15)，所述冷凝器被设置用来通过与要加热的第二流体进行热交换来液化和冷凝被蒸发的蒸汽制冷剂。所述冷凝器具有：制冷剂冷凝侧，被冷凝的液体制冷剂在该侧流动；和制冷剂未冷凝侧，冷凝之前的蒸汽制冷剂在该侧流动。此外，所述环形热管设置有流动限制部(21，22)，用于使所述第二流体从所述制冷剂冷凝侧流向所述制冷剂未冷凝侧。例如，所述环形热管可以适合地用于废热回收设备。

Description

环形热管和废热回收设备

技术领域

本发明涉及一种环形热管，在所述热管中制冷剂通过来自作为热源的第一流体的热量而被蒸发，并且被蒸发的蒸汽制冷剂通过要加热的第二流体被冷却，这样所述第二流体被蒸汽制冷剂的冷凝潜热加热。例如，所述环形热管可被适宜地用于废热回收设备。

背景技术

通常，例如，在JP-A-4-45393中描述了环形热管。这种环形热管设置有：用于加热和蒸发制冷剂的蒸发器，；和冷凝器，所述冷凝器用于冷却和冷凝所述被蒸发的蒸汽制冷剂。此外，所述环形热管的操作由开关阀(打开和关闭的阀)控制。所述开关阀被设置用来打开和关闭通道，在冷凝器中被冷凝的液体制冷剂通过所述通道返回所述蒸发器。此外，所述环形热管在开关阀的上游侧(也就是冷凝器侧)设置有液体制冷剂存储部，以在其中存储所述液体制冷剂。另外，所述液体制冷剂存储部和开关阀被设置在冷凝器的外侧。

所述冷凝器被设置在箱(tank)中，要加热的第二流体在所述箱中流动，这样引入冷凝器中的蒸汽制冷剂和在所述箱中流动的第二流体进行热交换，从而加热所述第二流体。尽管如此，但是在这种环形热管中，总是通过简单结构来改善要加热的所述第二流体的加热性能是困难的。

发明内容

考虑到前述的问题，本发明的一个目标是提供一种环形热管，所述环形热管能有效地提高热泵的效率。

本发明的另一个目标是提供一种废热回收设备，所述废热回收设备能有效地提高热回收效率。

根据本发明的例子，有制冷剂在其中循环的环形热管包括：蒸发器，所述蒸发器被设置用来通过与作为热源的第一流体进行热交换来蒸发所述制冷剂；和冷凝器，所述冷凝器被设置用来通过与要加热的第二流体进行热交换来液化和冷凝被蒸发的蒸汽制冷剂。所述冷凝器具有：制冷剂冷凝侧，被冷凝的液体制冷剂在该侧流动；和制冷剂未冷凝侧，冷凝之前的蒸汽制冷剂在该侧流动。此外，所述环形热管设置有流动限制装置，所述流动限制装置用于使所述第二流体从所述制冷剂冷凝侧流向所述制冷剂未冷凝侧。因此，因为所述制冷剂和所述第二流体之间的温差在所述制冷剂冷凝侧和所述制冷剂未冷凝侧都被加大，被冷凝的液体制冷剂能被有效地冷却至低的温度。因此，将被供应给蒸发器的液体制冷剂的温度可被降低，而且所述蒸发器中制冷剂的热吸收量可被增加。结果，所述环形热管的热泵效率可被有效地提高，而且因此提高了要加热的第二流体的加热性能。

例如，液体制冷剂存储部可被设置用来存储被冷凝的液体制冷剂。在这种情况下，所述流动限制装置被设置用于使所述第二流体从液体制冷剂存储部侧流向所述制冷剂未冷凝侧。此外，所述液体制冷剂存储部可以是所述冷凝器的一部分。

可选地，可设置操作停止装置，用来停止所述蒸发器中制冷剂的蒸发。例如，所述操作停止装置可以是开关阀，所述开关阀被设置用来打开和关闭通道，其中，在所述冷凝器中被冷凝的液体制冷剂通过所述通道流向所述蒸发器；或者，所述操作停止装置可以是流动控制装置，用来控制所述第一流体流向所述蒸发器的流量。此外，所述环形热管可被适合地用来回收来自引擎的废气的废热。在这种情况下，所述第一流体是引擎的废气，所述第二流体是冷却剂，所述冷却剂用于所述引擎的冷却剂回路，而且所述蒸发器和所述冷凝器被设置用来从所述废气回收废热。

根据本发明的另一个例子，废热回收设备包括：环形热管，所述环形热管包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器被设置用来通过执行与第一流体的热交换来蒸发制冷剂，所述冷凝器被设置用来冷却和冷凝从所述蒸发器被蒸发的蒸汽制冷剂；第一流体流动部，所述第一流体在其中流动以与蒸发器中流动的制冷剂执行热交换；第二流体流动部，所述第二流体在其中流动，以与冷凝器中流动的制冷剂执行热交换；引入管，所述引入管将所述第二流体引入所述第二流体流动部；以及排出管，所述排出管将通过了所述第二流体流动部之后的第二流体从所述第二流体流动部排出。此外，所述冷凝器具有：制冷剂冷凝侧，被冷凝的液体制冷剂在该侧流动；和制冷剂未冷凝侧，冷凝之前的蒸汽制冷剂在该侧流动。另外，所述引入管在所述冷凝器的制冷剂冷凝侧连接到所述第二流体流动部，并且，所述排出管在所述冷凝器的制冷剂未冷凝侧连接到所述第二流体流动部。因此，因为所述制冷剂和所述第二流体之间的温差在所述制冷剂冷凝侧和所述制冷剂未冷凝侧均被增大，被冷凝的液体制冷剂可被有效地冷却至低的温度。因此，将被供应给所述蒸发器的液体制冷剂的温度可被降低，并且所述蒸发器中制冷剂的热吸收量可被增加。结果，所述废热回收设备的热回收效率(热泵效率)可被有效地提高。

附图说明

本发明的附加的目的和优点从随后结合附图对优选实施例的详细描述中将变得更显而易见。其中：

图1是示出根据本发明第一实施例的废热回收设备中使用的环形热管的示意图；

图2是示出根据第一实施例的车辆引擎的废热回收设备的示意图；

图3是示出根据本发明第二实施例的废热回收设备中使用的环形热管的示意图；以及

图4是示出根据本发明第三实施例的废热回收设备中使用的环形热管的示意图。

具体实施例

(第一实施例)

现在将参照图1和2对第一实施例进行描述。在此实施例中，环形热管被典型地应用于废热回收设备。

首先，对所述废热回收设备的基本结构进行描述。引擎(内燃机)1被设置用来通过燃料的燃烧为车辆操作产生旋转输出。所述引擎1通常设置有：冷却剂回路，其控制引擎1中产生的热量；以及排气管2，其将废气排出至大气中。

所述冷却剂回路包括散热器回路3、加热器回路4和废热回收回路5。此外，用来净化所述废气的催化转换器6和废热回收设备7被设置在排气管2中。

接着，将对包括散热器回路3、加热器回路4和废热回收回路5的所述冷却剂回路进行描述。

散热器9被设置用来执行通过水泵(W/P)8循环的冷却剂和外部空气之间的热交换，从而冷却冷却剂。旁路通道10被设置在散热器回路3中，其中，所述冷却剂在绕过散热器9的同时通过所述旁路通道10流动。自动调温器(T/S)11被设置在散热器回路3中。

自动调温器11调节通过散热器9的冷却剂量和通过散热器旁路通道10的冷却剂量之间的比率，从而使所述冷却剂的温度被控制在一定温度范围内(如80℃到100℃)。例如，当在引擎加热时所述冷却剂的温度低时，供应给散热器旁路通道10的冷却剂量被增加，从而在所述引擎加热时促进所述引擎加热操作。

加热器回路4被连接到引擎1，从而使所述冷却剂从不同于散热器回路3的引擎出口的位置从引擎1中流出，并且被连接到废热回收设备7下游侧的废热回收回路5中。加热器芯12被设置在加热器回路4中以利用来自所述冷却剂的热量来加热流体。例如，加热器芯12被设置在车辆空调的空气管道中，从而使在空气管道中流动的空气和所述冷却剂进行热交换。因此，被吹进车辆车厢的空气通过加热器芯12被加热。

废热回收回路5在从引擎1到散热器9的通道中从散热器回路3分支出来，并且废热回收回路5被连接到水泵8。因此，所述冷却剂通过水泵8的操作在废热回收回路5中循环。设置在废热回收设备7中的水箱13(流体箱)被连接到废热回收回路5的通道上。

接着，将对废热回收设备7进行描述。废热回收设备7被设置用来通过利用所述环形热管回收所述废气(作为热源的第一流体)产生的热量并且加热在废热回收回路5中流动的冷却剂(要加热的第二流体)，所述环形热管由于制冷剂的蒸发和制冷剂的冷凝执行热传输(热泵)。在此实施例中，废热回收设备7利用通过催化转换器6之后的废气的热量来加热所述制冷剂。

在此实施例中，容纳在箱13(例如，冷却剂箱)中的蒸发器14和冷凝器15被一体地形成以构成所述环形热管。此外，如差压调节阀16之类的开关阀被设置用来根据所述环形热管的内压控制所述环形热管的操作。

例如，容纳在箱13中的蒸发器14和冷凝器15由防腐蚀材料(如不锈钢)制成，并且使用如钎焊之类的接合技术接合为一体。接合后，差压调节阀16被组装到蒸发器14和冷凝器15所集成的构件中，从而形成用于废热回收设备7的环形热管。

废热回收设备7具有密封部(没有画出)。在废热回收设备7的内部被抽空并且制冷剂(操作流体)填充于其中之后，所述密封部被密封。

在此实施例中，水作为所述制冷剂的一个例子被使用。水在1个标准大气压(atm)下的沸点是100℃。因为废热回收设备7的内部被减压和抽空至例如0.01个标准大气压，所以废热回收设备7中的水的沸点在5℃-10℃的范围内。作为制冷剂，除了水以外，如酒精、碳氟化合物、氟利昂等可被采用作为操作流体。

蒸发器14是热交换器，在其中通过排气管2的废气与在蒸发器14中流动的水进行热交换。任何类型的热交换器，例如层压型热交换器、直管型热交换器(header type heat exchanger)、拉杯型热交换器都可作为蒸发器14被使用。蒸发器14包括热交换部17、下箱18和上箱19。

例如，热交换部17是层压型的，在其中导管17a和散热片17b在层压方向上交替地层压。热交换部17被安装在车辆上，从而使导管17a的纵向定向在车辆的上下方向上。在热交换部17中可省略散热片17b。在这种情况下，尽管制冷剂蒸发容量被减少，但在热交换部17中排气效率(exhaust efficiency)和持久性可被提高。

当废热回收设备7被安装到车辆上时，下箱18被设置在热交换部17的下侧。差压调节阀16被设置在下箱18中，从而使从差压调节阀16供应过来的冷凝水通过下箱18被分配到导管17中。当废热回收设备7被安装到车辆上时，上箱19被设置在热交换部17的上侧，从而使在导管17a中上升的被蒸发的蒸汽制冷剂在上箱19中被收集。在上箱19中被收集的、所述被蒸发的蒸汽制冷剂被引入到冷凝器15。

冷凝器15被设置在箱13中，所述冷却剂在箱13中流动。箱13是容器，并且被这样设置，使所述冷却剂在箱13和蒸发器14之间流动。例如，箱13构造有：箱板(tank plate)，所述箱板被连接到蒸发器14的侧面；以及箱杯(tank cup)，所述箱杯被连接到所述箱板以容纳冷凝器15。冷却剂引入管21和冷却剂排出管22被连接到箱13上，其中，冷却剂引入管21用来将所述冷却剂引入箱13，冷却剂排出管22将通过了箱13的冷却剂排出。

冷凝器15是热交换器，在其中从蒸发器14供应的蒸汽制冷剂与在箱13中流动的冷却剂进行热交换。任何类型的热交换器，例如层压型热交换器、直管型热交换器(header type heat exchanger)、拉杯型热交换器都可作为冷凝器15使用。如图1所示，在此实施例中，冷凝器15被设置在蒸发器14的侧面，与蒸发器14相邻。

冷凝器15包括热交换部23、制冷剂上游箱24和制冷剂下游箱25。热交换部23包括多个导管23a，所述多个导管23a被间隔地层压。所述冷却剂通过箱13中的导管23a之间的间隙，以与在导管23a中流动的制冷剂进行热交换。每个导管23a平行于蒸发器14的导管17a，在制冷剂上游箱24和制冷剂下游箱25之间延伸。废热回收设备7被安装到所述车辆上，从而使热交换部23的导管23a的纵向指向垂直方向。散热片可被设置在热交换部23的导管23a上，以提高热交换效率。

在此实施例中，当废热回收设备7被安装在车辆上时，制冷剂上游箱24被设置在热交换部23的上侧，并且制冷剂下游箱25被设置在热交换部23的下侧。因此，从蒸发器14的上箱19供应至制冷剂上游箱24的蒸汽制冷剂被分配到导管23a中以被在箱13中流动的冷却剂冷却和冷凝。然后，来自导管23a的被冷凝的液体制冷剂被收集到制冷剂下游箱25中并且被引入差压调节阀16。

接着，将对差压调节阀16进行描述，差压调节阀16被用作操作停止装置，以便停止蒸发器14中制冷剂的蒸发。差压调节阀16是打开和关闭阀类型的一个例子，并被设置在连通通道中，在冷凝器15中被冷凝的液体制冷剂通过所述流通通道被引入到蒸发器14中。

当废热回收设备7的内压被增加到大于第一值时，差压调节阀16被关闭以关断蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25之间的连通，从而防止废热回收设备7中的压力过度增加。相反地，当废热回收设备7的内压被减小到小于第二值、其中第二值小于第一值时，差压调节阀16打开以打开蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25之间的连通通道，从而重新启动废热回收设备7的废热回收操作。

在此实施例中，差压调节阀16是打开和关闭阀(开关阀)，其基于废热回收设备7的内压和大气压之间的差压，执行冷凝器15的制冷剂下游箱25和蒸发器14的下箱18之间的连通或关断。如果大气压恒定，当废热回收设备7的内压被增加到阀关闭压力Pc时，蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25之间的连通被关断。相反，当废热回收设备7的内压被减小到阀打开压力Po时，通过差压调节阀16令蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25之间相互连通，其中阀打开压力Po低于阀关闭压力Pc。

图1显示差压调节阀16的示例结构。如图1所示，差压调节阀16包括罩体26、阀体27、隔膜(diaphragm)28和复位弹簧(没有画出)。

罩体26是设置在制冷剂下游箱25中的、近似圆柱形的构件，并且阀体27被保持在罩体26中以可沿轴向移动。罩体26具有内部空间26a，并且内部空间26a和制冷剂下游箱25通过侧端口26b连通，从而使制冷剂下游箱25中的液体制冷剂流入差压调节阀16的罩体26的内部空间26a。

罩体26的内部空间26a和蒸发器14的下箱18通过阀打开端口26c进行连通，所述阀打开端口26c由阀体27打开和关闭。因此，当阀打开端口26c被阀体27打开时，内部空间26a中的液体制冷剂通过阀打开端口26c流入下箱18。

阀体27被保持在罩体26中，它沿其轴向可移动。阀体27设置有阀钟(valve bell)27a，所述阀钟27a根据阀体27沿轴向的位移打开和关闭阀打开端口26c。隔膜28被设置以基于废热回收设备7的内压和大气压之间的差压来沿轴向移动阀体27，并且通过隔膜28的偏转(reflection)操作防止差压调节阀16的脉动(panting)。

所述复位弹簧(没有画出)是弹簧构件，所述弹簧构件把阀体27从大气侧向阀打开方向偏置。通过调节所述复位弹簧的偏置力，向阀打开方向移动隔膜28的阀打开压力Po和向阀关闭方向移动隔膜28的阀关闭压力Pc可被调节。

作为例子，当紧接着完成引擎加热后，在冷却剂的温度(如70℃)下，引擎1的操作负载是半节流负载(half throttle load)时，阀打开压力Po被设定在废热回收设备7的内压。此外，紧接着完成引擎加热后，在冷却剂的温度(如70℃)下，引擎空转(零负载操作)时，阀打开压力Po被设定在废热回收设备7的内压。

接着，将对废热回收设备7的操作进行描述。当引擎1启动操作时，水泵8操作使得冷却剂在散热器回路3、加热器回路4和废热回收回路5中循环。同时，与引擎1的燃料燃烧一起产生的废气流入废热回收设备7的排气管2、催化转换器6和蒸发器14，并且接着被排出到大气中。

在此例子中，水被用作环形热管中在蒸发器14和冷凝器15之间循环的制冷剂。因此，从引擎1通过排气管2的废气在通过蒸发器14的同时加热蒸发器14中作为制冷剂的水。蒸发器14中的水通过吸收来自废气的热量而被煮沸和蒸发，并且被蒸发的水蒸汽在导管17a内向上流动以被收集到上箱19中。接着，所述水蒸汽从蒸发器14的上箱19流入冷凝器15的制冷剂上游箱24。被引入冷凝器15的水蒸汽(制冷剂蒸汽)被在箱13中流动的冷却剂冷却和冷凝。

紧接着引擎1启动其操作之后，废热回收设备7的内压没有增加到阀关闭压力Pc。在这种情况下，差压调节阀16被打开，因此在冷凝器15中被冷却和冷凝的冷凝水通过差压调节阀16返回蒸发器14的下箱18。这样，可在废热回收设备7中重复废热回收循环。

因此，废气的热量被传递给蒸发器14中的制冷剂(如水)。因此，所述水作为制冷剂通过吸收来自废气的热量而在蒸发器14中被蒸发，而且作为制冷剂的水中包含的热量在被冷凝的同时作为冷凝潜热被耗尽，从而加热在废热回收回路5中循环的冷却剂。这里，废气的部分热量被传递给组成蒸发器14和冷凝器15的构件，并且通过那些构件加热在废热回收回路5中流动的冷却剂。

结果，在引擎启动时，可促进引擎1的加热，而且促进引擎加热的燃料增加时间(自动阻风操作比率(auto choke operation ratio))可被缩短，因此提高燃料消耗效率。

引擎1操作启动之后，当废气的温度根据引擎负载的增加而增加时，用来加热蒸发器14中作为制冷剂的水的废气热量被增加，并且在蒸发器14中产生的蒸汽量被增加，因此增加废热回收设备7中环形热管的内压。当废热回收设备7中环形热管的内压增加至阀关闭压力Pc时，差压调节阀16被关闭，这样在冷凝器15中被冷凝的水不能回到蒸发器14中。因此，水没有从冷凝器15供应给蒸发器14，并且蒸发器14中的蒸发被减少，因此废热回收循环被停止。相反，因为冷凝器15中水蒸汽的冷凝被执行，废热回收设备7中环形热管的内压被降低。

当废热回收设备7中环形热管的内压被降低到阀打开压力Po时，差压调节阀16被打开，并且在冷凝器15中被冷凝的水通过差压调节阀16流入蒸发器14的下箱18。因此，作为制冷剂的水在蒸发器14中再次被蒸发，而且废热回收循环被再次启动。

根据本发明的第一实施例，废热回收设备7设置有流动限制装置(flowlimitation means)，以便执行冷却剂从制冷剂冷凝侧(也就是，制冷剂下游箱25侧)到制冷剂未冷凝侧(也就是，制冷剂上游箱24侧)的流动。这里，所述制冷剂冷凝侧是被冷凝的液体制冷剂停留或流动的一侧，所述制冷剂未冷凝侧是在蒸汽制冷剂被冷凝之前停留或流动的一侧。就是说，作为流动限制装置，将冷却剂引入箱13的冷却剂引入管21沿制冷剂流动方向被设置在冷凝器15的最下游侧(制冷剂冷凝侧)，将通过了箱13的冷却剂排出的冷却剂排出管22沿制冷剂流动方向被设置在冷凝器15的最上游侧(制冷剂未冷凝侧)。在图1的装置中，冷却剂引入管21被设置在箱13的底部，冷却剂排出管22被设置在箱13的顶部，从而形成流动限制装置。

在第一实施例中，因为冷却剂引入管21被设置在箱13的底部、并且冷却剂排出管22被设置在箱13的顶部，所述冷却剂沿从制冷剂冷凝侧(也就是，制冷剂下游箱25侧)朝着所述制冷剂未冷凝侧(也就是，制冷剂上游箱24侧)的方向流动。因此，在冷凝器15中被冷凝的液体制冷剂可通过被加热或轻微加热之前的冷却剂被冷却至相对低的温度。因此，将要供应给蒸发器14的液体制冷剂可被冷却到相对低的温度，从而被过冷(super-cooled)。

通过这种方式，返回到蒸发器14的液体制冷剂的温度被降低，因此增大了返回蒸发器14的液体制冷剂和蒸发器14中蒸发的蒸汽制冷剂之间的温差。这样，增加从蒸发器14中的废气获取的热量是可能的，因此提高了废热回收设备7中的热回收效率(热泵效率)。

此外，在第一实施例中，所述蒸汽制冷剂在紧接着被引入到冷凝器15之后具有高的温度，而且它的温度随着冷凝的进一步进行而被降低。就是说，制冷剂在制冷剂未冷凝侧(也就是，制冷剂上游箱24侧)具有高的温度，并且制冷剂的温度随着制冷剂向制冷剂冷凝侧(也就是，制冷剂下游箱25侧)移动而被降低。相反，如上所述，冷却剂引入管21被设置在箱13的底部，冷却剂排出管22被设置在箱13的顶部，从而使冷却剂沿从制冷剂冷凝侧(也就是，制冷剂下游箱25侧)朝着制冷剂未冷凝侧(也就是，制冷剂上游箱24侧)的方向流动。因此，被具有较低温度的冷凝液体制冷剂加热了的冷却剂，可进一步被具有较高温度的未冷凝蒸汽制冷剂加热。因此，在通过箱13的同时被冷凝器15加热的冷却剂的温度可被有效地提高。

此外，在所述第一实施例的废热回收设备7中，当废热回收设备7中的环形热管的内压被增加时，差压调节阀16被关闭。因此，它能在夏天高引擎负载期间防止废热回收设备7被过度加热，从而防止废热回收设备7被损坏。此外，用来存储被冷凝的液体制冷剂的液体制冷剂存储部29在差压调节阀16的阀打开端口26c的制冷剂上游侧设置在冷凝器15中。因此，当差压调节阀16被关闭时，存储在液体制冷剂存储部29中的液体制冷剂量被增加。

另一方面，当差压调节阀16被打开时，冷凝器15的液体制冷剂通过利用液体制冷剂存储部29内的液体高度(冷凝器15中制冷剂的液体表面位置)和蒸发器14的液体高度(蒸发器14中制冷剂的液体表面位置)之间的差异流入蒸发器14。因此，即使当差压调节阀16被打开时，存储被冷凝的液体制冷剂的液体制冷剂存储部29可被形成在冷凝器15的制冷剂下游侧位置和差压调节阀16的阀打开端口26c的制冷剂上游侧位置处。

此实施例的废热回收设备7设置有：液体制冷剂存储部29，其用于在冷凝器15中将液体制冷剂存储到下部；和流动限制装置，其用于使所述冷却剂从液体制冷剂存储部29侧流到冷凝器15的制冷剂未冷凝部。因此，在冷凝器15中被冷凝的液体制冷剂可被未加热的冷却剂或相对低温的冷却剂过冷，从而使返回蒸发器14的液体制冷剂可被准确地冷却至低温。

(第二实施例)

将参照图3对第二实施例进行描述。在第二实施例中，和上述第一实施例那些构件具有相同功能的构件用相同的附图标记来标示。

在上述第一实施例的废热回收设备7中，冷凝器15的导管23a沿垂直方向伸长，所以当废热回收设备7被安装到车辆上时，液体制冷剂在自身重力的作用下向下移动。就是说，在上述第一实施例中，当废热回收设备7被安装到车辆上时，冷凝器15被设置在蒸发器14的侧面，从而使蒸发器14的导管17a和冷凝器15的导管23a相互平行地被布置成沿垂直方向伸长。尽管如此，但是在第二实施例中，冷凝器15被设置成这样，使得冷凝器15的导管23a的纵向近似垂直于蒸发器14的导管17a的纵向。

如图3所示，在所述第二实施例的废热回收设备7中，当废热回收设备7被安装到车辆上时，冷凝器15被设置在蒸发器14的顶部处，这样冷凝器15的导管23a沿车辆水平方向伸长，而蒸发器14的导管17a沿车辆垂直方向伸长。

冷凝器15的制冷剂上游箱24被连接到蒸发器14的上箱19，以和蒸发器14的上箱19直接连通。差压调节阀16被设置在冷凝器15的制冷剂下游箱25中，以调节制冷剂从制冷剂下游箱25到蒸发器14的流动，这类似于上述第一实施例。

差压调节阀16的打开出口通过液体制冷剂通道31被连接到蒸发器14的下箱18上。液体制冷剂通道31可在蒸发器14外侧构建，或在蒸发器14内侧构建。当液体制冷剂通道31通过使用导管17a的一部分而构建在蒸发器14的内侧时，热绝缘材料被用于用作液体制冷剂通道31的导管17a，所以液体制冷剂在通过液体制冷剂通道3 1的时候不会被蒸发。

当被安装到车辆上时，冷凝器15的导管23a近似水平地伸长。即使在这种情况下，在冷凝器15的导管23a中的制冷剂在制冷剂上游箱24提供的、被蒸发的蒸汽制冷剂的压力作用下流至制冷剂下游箱25，所以被冷凝的液体制冷剂被收集到制冷剂下游箱25中。

因此，即使当冷凝器15的导管23a被设置成沿水平方向伸长时，要供应给蒸发器14的液体制冷剂可被收集到冷凝器15的制冷剂下游箱25的一侧。在第二实施例中，废热回收设备7设置有流动限制装置，这样冷却剂沿从制冷剂冷凝侧(也就是，制冷剂下游箱25侧)朝着制冷剂未冷凝侧(也就是，制冷剂上游箱24侧)的方向流动，这类似于上述第一实施例。特别是，冷却剂引入管21在制冷剂下游箱25侧被连接到箱13上，冷却剂排出管22在制冷剂上游箱24侧被连接到箱13上，从而形成所述流动限制装置。

在第二实施例中，其他部分可制造成与上述第一实施例的那些部分相似。

(第三实施例)

现在将参照图4对第三实施例进行描述。在上述第一和第二实施例中，差压调节阀16被用作废热回收设备7的操作停止装置的一个例子，以打开和关闭连通通道，其中，在冷凝器15中被冷凝的液体制冷剂通过所述连通通道流向蒸发器14。但是，在所述第三实施例的废热回收设备7中，如图4所示，没有设置差压调节阀16。在第三实施例中，构建了用来停止蒸发器14中的制冷剂蒸发的操作停止装置，而不使用差压调节装置16。例如，设置有流体控制装置来控制通过排气管2引入到蒸发器14的废气(用于加热的第一流体)供应量，以便停止蒸发器14中制冷剂的蒸发。

例如，所述流体控制装置是用来开关排气通道的开关装置，废气通过所述排气通道通过蒸发器14。通过使用所述流体控制装置来控制通过蒸发器14的、与制冷剂进行热交换的废气量，蒸发器14中制冷剂的蒸发量可被控制。

此外，即使当没有设置第一和第二实施例中描述的差压调节装置16时，将要回到蒸发器14的液体制冷剂也被收集到冷凝器15的制冷剂下游部。因此，在第三实施例中，废热回收设备7设置有流动限制装置，这样冷却剂(要加热的第二流体)沿从制冷剂冷凝侧(也就是，制冷剂下游箱25侧)朝着制冷剂未冷凝侧(也就是，制冷剂上游箱24侧)的方向流动，这类似于上述第一实施例。特别是，冷却剂引入管21在制冷剂下游箱25侧被连接到箱13上，冷却剂排出管22在制冷剂上游箱24侧被连接到箱13上，从而形成所述流动限制装置。

在图4的例子中，蒸发器14和冷凝器15由拉杯型热交换器构建而成。但是，蒸发器14和冷凝器15可由其他类型的热交换器构建，例如，层压型热交换器和直管型热交换器。

在图4的例子中，蒸发器14的上箱19和冷凝器15的制冷剂上游箱24通过蒸汽制冷剂通道32连接，并且蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25通过液体制冷剂通道31连接。尽管如此，但是蒸发器14的上箱19和冷凝器15的制冷剂上游箱24可直接连接，并且蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25可直接连接。此外，节流阀(throttle)可被设置在蒸发器14的下箱18和冷凝器15的制冷剂下游箱25之间的通道中。

在第三实施例中，其他部分可被制造成与上述第一实施例的那些部分相似。

(其他实施例)

尽管结合本发明的优选实施例并参照附图充分描述了本发明，需要指出的是，不同变化和修改对本领域的技术人员将显而易见。

例如，在上述第一和第二实施例中，所述差压调节阀16作为开关阀(打开和关闭阀)的例子被使用。尽管如此，但是，根据冷却剂温度来打开和关闭其阀的热阀、由控制单元(ECU)基于操作状态(如检测值、预定值)打开和关闭的电阀(如电磁阀)也可作为开关阀。

在上述第一和第二实施例中，开关阀(如差压调节阀16)被设置在冷凝器15的制冷剂下游箱25的内侧，冷凝器15的外侧。尽管如此，但是所述开关阀可被设置在冷凝器15的下面。即使在这种情况下，所述开关阀被设置成构成液体制冷剂存储部29的一部分，而且所述流动限制装置被这样构成，使所述冷却剂从所述开关阀的一侧流向冷凝器15的制冷剂下游箱25的一侧。

在上述实施例中，废气作为热源第一流体被使用。但是，如电池废热、逆变器废热以及中间冷却器废热之类的其他废热可作为热源第一流体被使用。

在上述实施例中，由蒸发器14和冷凝器15构成的环形热管通常被用于车辆的废热回收设备。但是，例如，本发明的环形热管可用于固定设备的其他用途。

在上述实施例中，引擎的废气作为热源流体(第一流体)的例子被使用，并且冷却剂作为要加热的流体(第二流体)的例子被使用。但是，可不使用废气而使用任何其他热源流体，并且用于加热器热媒的任何其他流体可被用作要加热的流体。此外，其他操作流体可被适合地用作在环形热管中的蒸发器14和冷凝器15之间循环的制冷剂。

这样的变化和修改应被理解为在本发明的保护范围内，被发明的保护范围由所附的权利要求来限定。

Claims (17)

1.一种环形热管，制冷剂在所述环形热管中循环，所述环形热管包括：

蒸发器(14)，所述蒸发器被设置用来通过与作为热源的第一流体进行热交换来蒸发所述制冷剂；

冷凝器(15)，所述冷凝器被设置用来通过与要加热的第二流体进行热交换来液化和冷凝被蒸发的蒸汽制冷剂，所述冷凝器具有：制冷剂冷凝侧，被冷凝的液体制冷剂在该侧流动；和制冷剂未冷凝侧，冷凝之前的蒸汽制冷剂在该侧流动；以及

流动限制装置(21，22)，所述流动限制装置用于使所述第二流体从所述制冷剂冷凝侧流向所述制冷剂未冷凝侧。

2.如权利要求1所述的环形热管，进一步包括：

液体制冷剂存储部(29)，所述液体制冷剂存储部被设置用来存储被冷凝的液体制冷剂，

其中，所述流动限制装置被设置用来使所述第二流体从液体制冷剂存储部侧流向所述制冷剂未冷凝侧。

3.如权利要求2所述的环形热管，其中，所述液体制冷剂存储部(29)是所述冷凝器的一部分。

4.如权利要求1所述的环形热管，进一步包括：

操作停止装置，所述操作停止装置用来停止所述蒸发器中制冷剂的蒸发。

5.如权利要求4所述的环形热管，其中，所述操作停止装置是开关阀(16)，所述开关阀被设置用来打开和关闭通道，其中，在所述冷凝器中被冷凝的液体制冷剂通过所述通道流向所述蒸发器。

6.如权利要求4所述的环形热管，其中，所述操作停止装置是流动控制装置，用于控制所述第一流体流向所述蒸发器的流量。

7.如权利要求1-6中的任意一项所述的环形热管，其中：

所述第一流体是引擎的废气，所述废气在引擎中由燃料燃烧而产生；

所述第二流体是冷却剂，所述冷却剂用于所述引擎的冷却剂回路；以及

所述蒸发器和所述冷凝器被设置用来从所述废气回收废热。

8.如权利要求1-6中的任意一项所述的环形热管，其中：

所述蒸发器包括多个导管(17a)，所述制冷剂在所述多个导管中流动，所述导管被设置为相互平行并沿第一方向伸长；以及

所述冷凝器包括多个导管(23a)，所述多个导管被设置为相互平行并沿平行于所述第一方向的第二方向伸长。

9.如权利要求8所述的环形热管，进一步包括开关阀(16)，所述开关阀被设置在所述冷凝器中，位于所述冷凝器的导管的下侧，以打开和关闭通道，其中所述液体制冷剂通过所述通道流向所述蒸发器。

10.如权利要求1-6中的任意一项所述的环形热管，其中：

所述蒸发器包括多个导管(17a)，所述多个导管被设置为相互平行并沿第一方向伸长；

所述冷凝器包括多个导管(23a)，所述制冷剂在所述多个导管中流动，所述导管(23a)被设置为相互平行并沿垂直于所述第一方向的第二方向伸长；以及

所述冷凝器被设置在所述蒸发器的上侧。

11.如权利要求10所述的环形热管，进一步包括：

开关阀(16)，所述开关阀被设置在所述冷凝器中，位于制冷剂流中所述冷凝器的导管的下游侧，所述开关阀打开和关闭通道，其中所述液体制冷剂通过所述通道流向所述蒸发器。

12.一种废热回收设备，包括：

环形热管，所述环形热管包括：蒸发器(14)，所述蒸发器被设置用来通过执行与第一流体的热交换来蒸发制冷剂；以及冷凝器(15)，所述冷凝器被设置用来冷却和冷凝从所述蒸发器被蒸发的蒸汽制冷剂；

第一流体流动部(2)，所述第一流体在其中流动以与蒸发器中的制冷剂执行热交换；

第二流体流动部(13)，所述第二流体在其中流动以与冷凝器中的制冷剂执行热交换；

引入管(21)，所述引入管将所述第二流体引入所述第二流体流动部；以及

排出管(22)，所述排出管将通过了所述第二流体流动部之后的第二流体从所述第二流体流动部排出，其中：

所述冷凝器具有：制冷剂冷凝侧，被冷凝的液体制冷剂在该侧流动；和制冷剂未冷凝侧，冷凝之前的蒸汽制冷剂在该侧流动；以及

所述引入管在所述冷凝器的制冷剂冷凝侧连接到所述第二流体流动部，并且，所述排出管在所述冷凝器的制冷剂未冷凝侧连接到所述第二流体流动部。

13.如权利要求12所述的废热回收设备，其中：

所述蒸发器包括多个导管(17a)，所述制冷剂在所述多个导管中流动，所述导管被设置为相互平行并沿第一方向伸长；以及

所述冷凝器包括多个导管(23a)，所述制冷剂在所述多个导管中流动，所述多个导管被设置为相互平行并沿平行于所述第一方向的第二方向伸长。

14.如权利要求13所述的废热回收设备，进一步包括开关阀(16)，所述开关阀被设置在所述冷凝器中，位于所述冷凝器的导管的下侧，以打开和关闭通道，其中所述液体制冷剂通过所述通道流向所述蒸发器。

15.如权利要求12或13所述的废热回收设备，进一步包括：

流动控制装置，所述流动控制装置用来控制所述第一流体流向所述蒸发器的流量。

16.如权利要求12所述的废热回收设备，其中：

所述蒸发器包括多个导管(17a)，所述制冷剂在所述多个导管中流动，所述导管被设置为相互平行并沿第一方向伸长；

所述冷凝器包括多个导管(23a)，所述制冷剂在所述多个导管中流动，所述导管被设置为相互平行并沿垂直于所述第一方向的第二方向伸长；以及

所述冷凝器被设置在所述蒸发器的上侧。

17.如权利要求16所述的废热回收设备，进一步包括开关阀(16)，所述开关阀被设置在所述冷凝器中，位于制冷剂流中所述冷凝器的导管的下游侧，所述开关阀打开和关闭通道，其中所述液体制冷剂通过所述通道流向所述蒸发器。

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