CN101358565B - 排气热回收设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排气热回收设备，该排气热回收设备包括蒸发单元、冷凝单元、蒸发侧连通部分和冷凝侧连通部分。蒸发单元设置在由发动机产生的排气穿过其流动的导管构件内，并且蒸发由排气的热量加热的工作流体。冷凝单元设置在冷却剂穿过其流动的冷却剂通路内，并通过将热量辐射给冷却剂而冷凝工作流体。蒸发侧连通部分连接蒸发单元和冷凝单元，以将已蒸发的工作流体导入到冷凝单元。冷凝侧连通部分连接冷凝单元和蒸发单元，以将已冷凝的工作流体导入到蒸发单元。冷凝侧连通部分至少在一部分处与导管构件的外表面接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于诸如汽车的车用排气热回收(或废热回收)设备。
背景技术
已知利用热管原理从车辆发动机排气系统回收排气的热量，并将这些热量用于诸如使发动机暖机的其它目的。例如，日本未审查专利申请公开No.62-268722说明了使用由发动机产生的排气(或尾气)的热量加热发动机冷却剂的排气热回收设备。具体地，形成热管的蒸发单元被设置在发动机排气管内，排气穿过该发动机排气管流动，和形成热管的冷凝单元被设置在发动机冷却剂回路内，发动机冷却剂穿过该发动机冷却剂回路流动。
作为另一个示例，日本未审查专利申请公开No.4-45393说明了回路热管式热交换器。所公开的热交换器包括充满内部传热流体的回路式封闭循环通路，设置在循环通路上用于通过接收外部热量而蒸发循环通路内的内部传热流体的蒸发单元，和在高于蒸发单元的位置处被设置在循环通路上的用于在已蒸发的内部传热流体与外部传热流体之间执行热交换的冷凝单元。
在这种热回收设备中，水适合用作工作流体。在水用作工作流体的情况下，由于在低温条件以下工作流体被冻结(如在冰点以下)，工作流体的通路被阻塞。在这种情况下，排气热回收设备的运行将被停止。
为了解决上述问题，日本未审查专利申请公开No.6-117785说明了融化冻结的工作流体的方法。具体地，在多个位置处检测热管的温度，当确定工作流体被冻结时，热管被加热器加热，从而融化工作流体。
进一步，日本未审查专利申请公开No.10-274487说明了另一种处理工作流体的冻结的方法。具体地，一部分热管的工作流体量被减小为小于其它热管的工作流体量。当工作流体被冻结时，具有较小热容量的一部分热管的操作流体首先在短时间内被融化。然后，具有较大热容量的其它热管的操作流体通过首先被加热的一部分热管的加热而逐渐融化。
例如，在车用排气热回收设备内，建议将蒸发单元与冷凝单元结合在一起以使其简单紧凑，这对于被安装在车辆上是有效的。图13示出了热回收设备的示例，在该热回收设备内，具有热管J3的蒸发单元J1和冷凝单元J2关于水平方向彼此邻近布置。已在蒸发单元J1内蒸发的工作流体通过蒸发侧连通部分J71被导入到冷凝单元J2。已在冷凝单元J2内冷凝的工作流体通过冷凝侧连通部分J72被导入到蒸发单元J1。
在图13中所示的热回收设备中，当水用作工作流体时，在低温条件下，残余在冷凝侧连通部分J72的工作流体被冻结。因而，冷凝侧连通部分J72被阻塞。如果在冷凝侧连通部分J72被冻结的工作流体阻塞的条件下启动发动机的运转，那么工作流体直到冻结的工作流体融化才被循环。即，直到冻结的工作流体融化时排气热回收才被启动。结果暖机操作可能被重新启动。
为了解决此问题，可以使用如公开No.6-117785中所述的方法。然而，由于加热器，部件的数量增加了。而且，热回收设备的尺寸会增加。并且，必需从车辆的电池将电力供给加热器。
在部分热管的工作流体量被减少的情况下，如公开No.10-274487中所述，热容量被减小，这导致了热交换效率的降低。
发明内容
考虑到上述问题做出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种排气热回收设备，该排气热回收设备能够在启动发动机期间用简单的结构缩短需要融化冻结的工作流体的时间，同时保持热交换效率。
根据本发明的一方面，排气热回收设备包括蒸发单元、冷凝单元、蒸发侧连通部分和冷凝侧连通部分。蒸发单元被设置在发动机产生的排气穿过其流动的导管构件内，并在排气与在蒸发单元内部流动的工作流体之间执行热交换，从而蒸发工作流体。冷凝单元被设置在冷却剂穿过其流动的冷却剂通路内，用于在冷却剂与已在蒸发单元内蒸发的工作流体之间执行热交换。蒸发侧连通部分连接蒸发单元和冷凝单元，以将已蒸发的工作流体从蒸发单元导入到冷凝单元。冷凝侧连通部分连接冷凝单元和蒸发单元，以将已冷凝的工作流体从冷凝单元导入到蒸发单元。冷凝侧连通部分至少在一部分处与导管构件的外表面热接触。
因为冷凝侧连通部分至少在一部分处与导管构件的外表面热接触，所以导管构件的热量能够被传导到冷凝侧连通部分。因此，当工作流体在冷凝侧连通部分内被冻结的条件下启动发动机时，冷凝侧连通部分被热排气穿过其流动的导管构件的热量加热。这样，冷凝侧连通部分内冻结的工作流体被容易地融化。因此，使用简单结构缩短了在启动发动机期间需要融化冻结的工作流体的时间，同时保持了热交换效率。
附图说明
下面通过结合附图详细描述优选的实施例，本发明的其它目的、特征和优点将更易于理解，在该附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1A是根据本发明的第一实施例的排气热回收设备的前视图；
图1B是根据本发明的第一实施例的排气热回收设备的俯视图；
图2是根据本发明的第一实施例的排气热回收设备的横截面示意图；
图3A是根据本发明的第二实施例的排气热回收设备的前视图；
图3B是根据本发明的第二实施例的排气热回收设备的俯视图；
图4A是根据本发明的第三实施例的排气热回收设备的前视图；
图4B是根据本发明的第三实施例的排气热回收设备的俯视图；
图5是根据本发明的第三实施例的排气热回收设备的横截面示意图；
图6是根据本发明的第四实施例的排气热回收设备的横截面示意图；
图7是根据本发明的第五实施例的排气热回收设备的横截面示意图；
图8是沿图7中的VII-VII线的横截面图；
图9是根据本发明的第六实施例的排气热回收设备的横截面示意图；
图10是沿图9中的V-V线的横截面图；
图11是根据本发明的第七实施例的排气热回收设备的横截面示意图；
图12是根据本发明的又一实施例的排气热回收设备的示意性前视图；和
图13是相关技术的排气热回收设备的横截面示意图。
具体实施方式
(第一实施例)
以下参照图1A至图2说明本发明的第一实施例。本实施例的排气热回收设备使用在由发动机(如内燃机)驱动的车辆内，以从发动机的排气系统回收排气热(废热)并使用该热量协助暖机或类似操作。
图1A和1B示出了本实施例的排气热回收设备。在图1A和1B中，排气热回收设备的冷却剂进口201和冷却剂出口202被省略。在图2中，为了便于说明，排气热回收设备的蒸发单元1和冷凝单元2被彼此平行示出。然而，在实际的热回收设备中，蒸发单元1和冷凝单元2关于车辆的前后方向(如在排气的流动方向上)被布置。
排气热回收设备一般包括蒸发单元1和冷凝单元2。蒸发单元1被设置在导管构件内，来自于发动机的排气穿过该导管构件流动。在本实施例中，蒸发单元1被设置在发动机的排气管100内，来自于发动机的排气穿过该排气管100流动。蒸发单元1在排气与在蒸发单元1内流动的工作流体之间之执行热交换，从而蒸发工作流体。在本实施例中，排气管100由金属制成。
冷凝单元2被设置在排气管100的外部。冷凝单元2被设置在外壳200内，该外壳200与发动机冷却剂穿过其流动的发动机冷却剂通路(未示出)连通。冷凝单元2在已在蒸发单元1内被蒸发的工作流体与发动机冷却剂之间执行热交换，从而冷凝工作流体。外壳200具有冷却剂进口201和冷却剂出口202。冷却剂进口201在发动机的下游位置处被连接到冷却剂通路，以便将冷却剂导入到外壳200内。冷却剂出口202在发动机的上游位置处被连接到冷却剂通路，以便将冷却剂从外壳200导入到冷却剂通路。
蒸发单元1和冷凝单元2关于排气的流动方向彼此邻近布置。在本实施例中，蒸发单元1关于排气的流动方向设置在冷凝单元2的上游。例如，排气管110布置成在车辆的前后方向上延伸。在这种情况下，因此，蒸发单元1和冷凝单元2的布置方向对应于车辆的前后方向。
接下来说明蒸发单元1的结构。
如图2所示，蒸发单元1具有多个蒸发侧加热管3a和连接到加热管3a的外部表面的蒸发侧散热片4a。例如，散热片4a为波纹散热片。加热管3a彼此平行布置。加热管3a中的每一个均具有大致扁平的管状形状。加热管3a定向成其纵向轴线在垂直方向上延伸。并且，加热管3a定向成在垂直于管3a的纵向轴线方向上所限定的横截面的主轴基本平行于排气的流动方向，如在垂直于图2的纸张表面的方向上。
蒸发单元1在加热管3a的相对端部具有蒸发侧集管5a。集管5a在加热管3a所布置的管布置方向上延伸，并与所有的加热管3a连通。与加热管3a的上端部连通的一个集管5a称为第一蒸发侧集管51a，与加热管3a的下端部连通的另一个集管5a被称为第二蒸发侧集管52a。
接下来说明冷凝单元2的结构。
冷凝单元2包括冷凝侧加热管3b和连接到加热管3b的外部表面的冷凝侧散热片4b。例如，散热片4b为波纹散热片。加热管3b为大致扁平的管状形状。加热管3b被彼此平行布置。加热管3b中的每一个均定向成其纵向轴线在垂直方向上延伸。加热管3b还定向成在垂直于管3b的纵向轴线方向上所限定的横截面的主轴基本平行于穿过蒸发单元1的排气的流动方向，如在垂直于图2的纸张表面的方向上。
冷凝单元2包括在加热管3b的两个端部处的冷凝侧集管5b。集管5b在加热管3b所布置的管布置方向上延伸，并与所有的加热管3b连通。与加热管3b的上端部连通的一个集管5b称为第一冷凝侧集管51b，与加热管3a的下端部连通的另一个集管5b称为第二冷凝侧集管52b。
第二冷凝侧集管52b设有阀机构6。该阀机构6为如隔膜阀。阀机构6形成允许在冷凝侧加热管3b与第二蒸发侧集管52a之间连通的通路。阀机构6能够根据蒸发侧加热管3a的内部压力，即工作流体的压力打开和关闭通路。具体地，阀机构正常地打开通路。当在冷却剂的预定温度下内部压力超过第一预定压力时，阀机构6关闭通路。当内部压力变为小于第二预定压力时，阀机构6重新打开通路，该第二预定压力小于第一预定压力。
蒸发侧集管5a通过基本上为管状形状的连通部分7与冷凝侧集管5b连通。从而，封闭式回路通路由加热管3a、3b，集管5a、5b和连通部分7形成。通路充满能够被蒸发和冷凝的工作流体，如水、酒精或类似物。因此，工作流体通过蒸发单元1和冷凝单元2循环。
位于上侧并连接第一蒸发侧集管51a和第一冷凝侧集管51b的连通部分7中的一个被称为蒸发侧连通部分71。已在蒸发单元1内蒸发的工作流体通过蒸发侧连通部分71被引入到冷凝单元2。
位于下侧并连接第二蒸发侧集管52a和第二冷凝侧集管52b的另一个连通部分7被称为冷凝侧连通部分72。已在冷凝单元2内被冷凝的工作流体通过冷凝侧连通部分72被引入到蒸发单元1。
在排气热回收设备被安装在位于水平平面上的车辆内的条件下，第二冷凝侧集管52b定位成高于第二蒸发侧集管52a。即，第二冷凝侧集管52b关于垂直于车辆的水平平面的垂直方向定位成高于第二蒸发侧集管52a。在被安装到在水平平面上的车辆上的条件下，冷凝侧连通部分72的一部分倾斜成第一端部(如冷凝侧端部，关于工作流体流动的上游端部)高于第二端部(如，蒸发侧端部，关于工作流体流动的下游端部)。
如图1A和1B所示，位于排气管100和外壳200外部的冷凝侧连通部分72的外部部分与排气管100的外表面接触。即，冷凝侧连通部分72的外部部分与排气管100的外表面热接触。
在本实施例中，外部部分关于在冷凝侧连通部分72内的工作流体的流动方向在其长度上与排气管100的外表面接触。在图1A和1B中，为了便于说明，外部部分被打上阴影。
冷凝侧连通部分72优选地由具有高热传导率的材料制成。在本实施例中，构造蒸发单元1、冷凝单元2和蒸发侧连通部分71的部件，如加热管3a、3b，散热片4a、4b，集管5a、5b由不锈钢制成。冷凝侧连通部分72由比不锈钢的热传导率高的铜或铝制成。
由于冷凝侧连通部分72至少在一部分处与排气管100的外表面热接触，因此排气管100的热量能够被传导到冷凝侧连通部分72。当在冷凝侧连通部分72内的工作流体被冻结的条件下启动发动机的运转时，冷凝侧连通部分72被排气管100的热量所加热，高温的排气穿过该排气管100。因此，冷凝侧连通部分72内冻结的工作流体被融化。在这种情况下，不需要诸如加热器的辅助构件来融化冻结的工作流体。也没有必要如常规设备那样减少工作流体的量。因此，在本实施例中，在启动发动机期间，使用简单结构并在短时间内融化了冻结的流体，同时保持了热交换效率。
由于冷凝侧连通部分72由具有比制成其它部件的材料的热传导率高的材料制成，因此被排气的热量所加热的热量从蒸发单元1容易传导到冷凝侧连通部分72。即，从蒸发单元1传导到冷凝侧连通部分72的热量的量被增加。因此，在启动发动机期间需要融化冻结的工作流体的时间被进一步缩短。
(第二施例)
以下参照图3A和3B说明本发明的第二实施例。与第一实施例类似的组成部件由相同的附图标记表示，并对其不再重新说明。
在本实施例中，只有冷凝侧连通部分72的一部分与排气管100的外表面接触。具体地，当工作流体被冻结时，只有假设在冷凝侧连通部分72内存在有冻结的工作流体的部分与排气管100的外表面接触。在下文中，假设存在有冻结的工作流体的部分被称为冻结部720。在图3A和3B中，为了便于说明，冻结部720被打上阴影。
在本实施例中，在排气热回收设备安装在水平平面上的车辆内的条件下或排气热回收设备安装在相对车辆的前后方向和/或车辆的左右方向关于水平平面在0°和6°之间的范围内倾斜的条件下，可能存在有冻结的工作流体的冷凝侧连通部分72的一部分被定义为冻结部720。进一步，在制造期间，根据导入到排气热回收设备中的工作流体的量确定冻结部720。
在本实施例中，只有冻结部720与排气管100热接触，并且除冻结部720之外，冷凝侧连通部分72的剩余部不与排气管100热接触。由于通过排气管100连续地接收热量，因此工作流体在被融化后将在冷凝侧连通部分72内被沸腾的可能性很小。
(第三实施例)
以下参照图4A和图5说明本发明的第三实施例。与第一实施例类似的组成部件由相同的附图标记表示，并对其不再重新说明。
在图5中，为了便于说明，蒸发单元1和冷凝单元2平行布置。然而在实际的排气热回收设备中，蒸发单元1和冷凝单元2被布置在车辆的前后方向上，如在排气的流动方向上。
在本实施例中，冷凝侧连通部分72由第一管721和第二管722构造而成。第一管721与排气管100的外表面接触。具体地，位于排气管100和外壳200外部的第一管721的一部分与排气管100的外表面接触。第二管722不与排气管100的外表面接触。即，第一管721被定位成高于第二管722。在图4A和4B中，为了便于说明，与排气管100的外表面接触的一部分第一管721被打上阴影。
在上面的结构中，当工作流体在第一管721和第二管722内被冻结的条件下启动发动机时，第一管721被高温排气流过的排气管100加热。因此，在启动发动机期间需要融化工作流体的时间被缩短。
即使在第一管721内的流体被融化之后，第一管721也被通过排气管100的排气加热。在这种情况下，第一管721内的流体可能被煮沸。在本实施例中，由于第二管722没有与排气管100热接触，所以即使在第一管721内工作流体被煮沸，工作流体也能够通过第二管722循环。因而，热交换效率被适当地保持。
(第四实施例)
以下参照图6说明本发明的第四实施例。与第一实施例类似的组成部件由相同的附图标记表示，并对其不再重新说明。
在本实施例中，第一管721的通路面积(如横截面面积)小于第二管722的通路面积。在此结构中，在第一管721内冻结的工作流体的量被减小。因此，在启动发动机期间，需要融化工作流体的时间被进一步缩短。
(第五实施例)
以下参照图7和图8说明本发明的第五实施例。与第一实施例类似的组成部件由相同的附图标记表示，并对其不再重新说明。
如图7中所示，作为热传导构件的杆81被设置在冷凝侧连通部分72内。杆81由具有高热传导率的如铜或铝的材料制成。杆81的第一端部位于第二蒸发侧集管52a内，以及杆81的第二端部位于第二冷凝侧集管52b内。
如图8所示，冷凝侧连通部分72设有用于支撑杆81的支撑构件9。支撑构件9支撑杆81，以便杆81在冷凝侧连通部分72的内部不直接接触冷凝侧连通部分72。支撑构件9由具有高热传导率的材料(如铜或铝)制成。
当在工作流体被冻结的情况下启动发动机时，蒸发单元1被排气的热量所加热。因此，蒸发单元1内部的工作流体先于冷凝侧连通部分72内部的工作流体而融化。因为即使蒸发单元1内部的工作流体被融化之后，蒸发单元1也接受排气的热量，所以蒸发单元1内的工作流体的温度增加了。
在本实施例中，具有高热传导率的杆81设置在冷凝侧连通部分72内，并且杆81的第一端部设在蒸发单元1的内部，即，第二蒸发侧集管52a的内部。所以，蒸发单元1内部的工作流体的热量能够通过杆81传导给冷凝侧连通部分72内冻结的工作流体。因此，需要融化工作流体的时间被进一步缩短。
(第六实施例)
以下参照图9和图10说明本发明的第六实施例。与第一实施例类似的组成部件由相同的附图标记表示，并对其不再重新说明。
如图9所示，作为热传导构件的管构件82被设置在冷凝侧连通部分72内。管构件82由具有高热传导率的材料制成，如铜或铝。管构件82的第一端部位于第二蒸发侧集管52a内，且管构件82的第二端部位于第二冷凝侧集管52b内。进一步，管构件82在其内限定通路空间以允许工作流体穿过。
如图10所示，冷凝侧连通部分72设有用于支撑管构件82的支撑构件9。支撑构件9支撑管构件82，以便管构件82在冷凝侧连通部分72的内部不直接接触冷凝侧连通部分72的内表面。支撑构件9由具有高热传导率的材料制成，如铜或铝。
接下来说明本实施例的排气热回收设备的运转。
当在工作流体被冻结的条件下启动发动机时，蒸发单元1被排气的热量加热。因此，蒸发单元1内部的工作流体先于冷凝侧连通部分72内部的工作流体而被融化。因为即使蒸发单元1内部的工作流体被融化之后，蒸发单元1也接受排气的热量，所以蒸发单元1内部的工作流体的温度增加了。
蒸发单元1内部的工作流体的热量通过管构件82被传导给管构件82内冻结的工作流体。所以，管构件82内部冻结的工作流体被融化，并因此工作流体的循环被启动。因为工作流体循环通过管构件82的内部，所以管构件82的外表面的温度增加了。因而，在管构件82外部冻结的工作流体被融化。
如上所述，在本实施例中，管构件82设置在冷凝侧连通部分72内，并且管构件82的第一端部位于蒸发单元1的内部，即，第二蒸发侧集管52a的内部。所以，蒸发单元1内部的工作流体的热量能够传导给冷凝侧连通部分72内部冻结的工作流体。因此，在启动发动机期间，需要融化冻结的工作流体的时间被进一步缩短。
(第七实施例)
以下参照图11说明本发明的第七实施例。与第一实施例类似的组成部件由相同的附图标记表示，并对其不再重新说明。
如图11所示，位于排气管100外侧的冷凝侧连通部分72的外部部分包括在邻近蒸发单元1的端部处的上升部72a。当排气热回收设备被安装在水平平面上的车辆内时，上升部72a在垂直方向上延伸。即，上升部72a垂直于车辆的水平方向延伸。具体地，上升部72a构造成关于工作流体的流动其上游端部高于其下游端部。进一步，上升部72a与排气管100的外表面接触。
在上面的结构中，冷凝侧连通部分72内部冻结的工作流体的量被减少。因此，在启动发动机期间，需要融化冻结的工作流体的时间被进一步减少。
(其它实施例)
在第五和第六实施例中，不与排气管100的外表面相接触的冷凝侧连通部的部分可以被热绝缘构件73覆盖，用于限制冷凝侧连通部分的内部与外部之间的热传递，如图12中所示。在这种情况下，通过冷凝侧连通部分72的热辐射减少。所以，蒸发单元1内部的工作流体的热量被有效地传导给冷凝侧连通部分72内部冻结的工作流体。因此，在启动发动机期间，需要融化冻结的工作流体的时间被进一步缩短。
在第三和第四实施例中，与排气管100的外表面接触的第一管721定位成高于没有与排气管100的外表面相接触的第二管722。然而，第一管721和第二管722的布置能够被修改。例如，第一管721可定位成低于第二管722。
在第三和第四实施例中，冷凝侧连通部分72包括一个第一管721和一个第二管722。然而，第一管721和第二管722的数量可被改变。例如，冷凝侧连通部分72可以具有两个或两个以上的第一管721和/或两个或两个以上的第二管722。
在上面的实施例中，冷凝单元2具有加热管3b，并且加热管3b在上下方向定位并彼此平行布置。然而，冷凝单元2的结构不限于上述结构。冷凝单元2可以具有任何其它结构。
进一步，可以通过以各种方式结合上述实施例而实现本发明。
对本领域的技术人员而言将容易得到其它优点和修改。因此本发明在其更宽的术语内不限于具体的细节、典型的设备、和所示与所述的示意性示例。
Claims (11)
1.一种车辆用排气热回收设备，所述车辆具有发动机和冷却剂穿过其流动的冷却剂通路，所述排气热回收设备包括：
导管构件，由所述发动机产生的排气穿过所述导管构件流动；
蒸发单元，所述蒸发单元设置在所述导管构件内，用于在所述排气和在所述蒸发单元内流动的工作流体之间执行热交换，从而蒸发所述工作流体；
冷凝单元，所述冷凝单元设置在所述冷却剂通路内，用于在所述冷却剂和已经在所述蒸发单元内蒸发的所述工作流体之间执行热交换，由此冷凝所述工作流体；
蒸发侧连通部分，所述蒸发侧连通部分连接所述蒸发单元和所述冷凝单元，并允许所述工作流体从所述蒸发单元流动到所述冷凝单元；
冷凝侧连通部分，所述冷凝侧连通部分连接所述冷凝单元和所述蒸发单元，并允许所述工作流体从所述冷凝单元流动到所述蒸发单元，其中
所述冷凝侧连通部分至少在一部分处与所述导管构件的外表面热接触；
所述冷凝侧连通部分包括冻结部，当所述工作流体被冻结时，冻结的工作流体被假设存在于所述冻结部内，
根据工作流体的量确定冻结部；和
只有所述冷凝侧连通部分的所述冻结部与所述导管构件的所述外表面热接触。
2.根据权利要求1所述的排气热回收设备，其中
所述冷凝侧连通部分至少包括第一管和第二管。
所述第一管与所述导管构件的所述外表面热接触，以及
所述第二管设置成不与所述导管构件的所述外表面热接触。
3.根据权利要求2所述的排气热回收设备，其中
所述第一管的通路面积小于所述第二管的通路面积。
4.根据权利要求1所述的排气热回收设备，其中
所述冷凝侧连通部分由比形成所述蒸发单元的材料的热传导率高的材料制成。
5.根据权利要求1所述的排气热回收设备，进一步包括热传导构件，所述热传导构件的热传导率高于形成所述蒸发单元的材料的热传导率，其中
所述热传导构件设置在所述冷凝侧连通部分内，以及
所述热传导构件的端部位于所述蒸发单元的内部。
6.根据权利要求5所述的排气热回收设备，其中
所述热传导构件具有杆状形状。
7.根据权利要求5所述的排气热回收设备，其中
所述热传导构件具有管状形状。
8.根据权利要求5所述的排气热回收设备，其中
所述冷凝侧连通部分在其内具有支撑构件，以及
所述热传导构件在所述冷凝侧连通部分的内部被所述支撑构件支撑。
9.根据权利要求1所述的排气热回收设备，其中
所述冷凝侧连通部分包括位于所述导管构件外侧的外部部分，
所述外部部分包括邻近所述蒸发单元的上升部，
所述上升部在垂直于所述车辆的水平方向的方向上延伸，以及
所述上升部的上端部关于所述工作流体的流动在所述上升部的下端部的上游。
10.根据权利要求9所述的排气热回收设备，其中
所述上升部与所述导管构件的外表面热接触。
11.根据权利要求1所述的排气热回收设备，其中
所述冷凝侧连通部分包括在所述导管构件的外部不与所述导管构件的外表面热接触的非接触部，以及
所述冷凝侧连通部分包括覆盖所述非接触部的热绝缘构件。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2019212873A (ja) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | 古河電気工業株式会社 | ヒートシンク |
| JP2020023939A (ja) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | いすゞ自動車株式会社 | ブローバイガス大気解放装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275302A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sony Corp | 熱輸送装置及び電子機器 |
| JP4028983B2 (ja) * | 1999-06-16 | 2008-01-09 | ロディア・シミ | リン酸セリウム及び／又はランタンのゾル、その製造方法及びその研磨への応用 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1928127A (en) * | 1930-08-19 | 1933-09-26 | Fritz John | Heating system for automobiles |
| US2153108A (en) * | 1932-12-30 | 1939-04-04 | Gen Motors Corp | Steam heating system |
| US2131635A (en) * | 1934-03-07 | 1938-09-27 | Gen Motors Corp | Steam heater for automobiles |
| US2076287A (en) * | 1934-04-21 | 1937-04-06 | Samuel P Arnold | Automobile heater |
| US2040159A (en) * | 1934-11-14 | 1936-05-12 | Foster Vernay Corp | Circulation of heating mediums in vapor heating systems for automotive vehicles |
| US2195970A (en) * | 1936-09-05 | 1940-04-02 | John A Elliott | Steam heating system for motor vehicles |
| JPS5935207A (ja) | 1982-08-23 | 1984-02-25 | Hitachi Ltd | プロセス作動システムの試験方法 |
| JPS5935207U (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-05 | 日産自動車株式会社 | 自動車用暖房装置 |
| JPS60165210A (ja) | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Toray Ind Inc | プリプレグの製造方法 |
| JPS60165210U (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | 昭和アルミニウム株式会社 | ヒ−トパイプ式カ−ヒ−タ |
| JPH0112969Y2 (zh) * | 1985-01-30 | 1989-04-17 | ||
| JPS62268722A (ja) | 1986-05-16 | 1987-11-21 | Nippon Denso Co Ltd | 内燃機関の排気熱利用装置 |
| JPH01296090A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-29 | Akutoronikusu Kk | 低温再起動型ヒートパイプ |
| JPH07108613B2 (ja) * | 1988-10-31 | 1995-11-22 | 日産自動車株式会社 | 車両用暖房装置 |
| US4982895A (en) * | 1988-10-31 | 1991-01-08 | Nissan Motor Company, Limited | Heating system for automotive vehicles |
| JP2744488B2 (ja) * | 1989-10-23 | 1998-04-28 | カルソニック株式会社 | 排気熱を利用する自動車用暖房装置 |
| JPH0428983A (ja) * | 1989-10-26 | 1992-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 沸騰冷却装置 |
| AU617957B2 (en) | 1989-10-26 | 1991-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Boiling and condensing heat transfer type cooler device for power semiconductor switching elements |
| JPH0445393A (ja) | 1990-06-12 | 1992-02-14 | Aisin Seiki Co Ltd | ループ型ヒートパイプ式熱交換器 |
| JPH06117785A (ja) | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 排熱用ヒートパイプの冷媒解凍方法 |
| JPH10274487A (ja) | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Toshiba Transport Eng Kk | ヒートパイプ式冷却器 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4028983B2 (ja) * | 1999-06-16 | 2008-01-09 | ロディア・シミ | リン酸セリウム及び／又はランタンのゾル、その製造方法及びその研磨への応用 |
| JP2006275302A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sony Corp | 熱輸送装置及び電子機器 |
Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
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|---|---|
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| US8069906B2 (en) | 2011-12-06 |
| DE102008035463A1 (de) | 2009-02-19 |
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