專利名稱：廢熱回收裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢熱回收裝置，該裝置利用熱管回收廢氣中的廢熱。
背景技術：
傳統(tǒng)上使用包括鐵容器的熱管，其中鐵容器中具有水。因為該鐵容器具有高強度，并且水作為工作流體具有高性能，所以熱管適用于多種用途。然而，當鐵與水起反應時，會產生氫氣，且氫氣會在短時間內降低熱管的性能。
作為用于防止由氫氣導致的熱管的性能降低的技術，例如，日本專利文件JP-U-50-49064公開了一種熱管，其中容器的至少一部分由氫氣可滲透通過的鈀或鈀基合金制成。另外，美國專利文件USP 4,782,890(相應于日本專利文件JP-A-6-66486)公開了一種熱管，其中多孔燒結主體設置在容器的冷凝部分中。該多孔燒結主體由用于將氫氣氧化成水的氧化劑制成。此外，美國專利文件USP 4,773,476(相應于日本專利文件JP-A-61-76883)公開了一種由鋁、鋼、或灰鑄鐵制成的熱管。該熱管的全部內表面涂有防水金屬(諸如銅、鎳、銅和鎳)，用于防止產生氫氣。
然而，在日本專利文件JP-U-50-49064所公開的熱管中，容器的至少一部分由高價的鈀或鈀基合金制成，由此與鐵制的熱管相比，會增加熱管的生產成本。另外，在美國專利文件USP 4,782,890所公開的熱管中，多孔燒結主體設置在容器的冷凝部分中，因此熱管會具有復雜的結構且會增加熱管的生產成本。此外，在熱管中產生的氫氣的一部分不會被氧化。在美國專利文件USP 4,773,476所公開的熱管中，熱管的全部內表面涂有防水金屬，這樣增加了熱管的生產成本。另外，當涂層的一部分被熱應力或類似情況損壞時，會產生氫氣，并會降低熱管的性能。
另外，當長期使用廢熱回收裝置時，會在熱管中產生不凝性氣體，并且會降低熱管的熱傳送特性。因此，不凝性氣體需要從熱管中被移除。例如，日本專利文件JP-A-55-82290公開了一種用于從熱管中移除不凝性氣體的方法。在該方法中，熱管被加熱，從而使熱管中的工作流體被蒸發(fā)，并且熱管的內部壓力變得高于外部壓力(空氣壓力)。不凝性氣體通過設置在熱管的密封部分中的狹縫被移除。然后，通過銅焊或焊接將該狹縫密封。
然而，在日本專利文件JP-A-55-82290中的廢熱回收裝置需要麻煩的工作，以在熱管的密封部分中形成狹縫，并且每次不凝性氣體被移除時，需要在不凝性氣體被移除后密封該狹縫。另外，蒸發(fā)的工作流體的一部分會與不凝性氣體一起被移除。從而，會降低廢熱回收裝置的性能。
另外，日本專利文件JP-A-8-327188公開了一種不凝性氣體移除裝置。如圖15所示，不凝性氣體移除裝置包括吸附式冷凍裝置100、第一容器120、和第二容器140。第一容器120通過第一閥門110被連接至吸附式冷凍裝置100，并且第二容器140通過第二閥門130被連接至第一容器120。第一容器120具有第一吸附劑150，其在低溫下作為冷卻劑吸附水，并在高溫下釋放吸附的水。第二容器140具有吸附氣體的第二吸附劑160。第一閥門110和第二閥門130通過控制裝置170被電轉換。
當?shù)谝婚y門110打開時，水蒸汽從吸附式冷凍裝置100的冷卻劑通道流至第一容器120，并且水蒸汽被第一吸附劑150吸附。同時，在水蒸汽中不凝性氣體從水蒸汽中被分離并保留在第一容器120中。然后，打開第二閥門130。保留在第一容器120中的不凝性氣體流入至第二容器140中，并由第二吸附劑160吸附。因此，從吸附型冷凍裝置100中的冷卻劑通道中將不凝性氣體有效地移除。
當廢熱回收裝置具有在日本專利文件JP-A-8-327188中公開的不凝性氣體移除裝置時，廢熱回收裝置變大，并且增加了生產成本。

發(fā)明內容
由于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種廢熱回收裝置，該廢熱回收裝置可移除在熱管中產生的氫氣，并可產生低成本。本發(fā)明的另一目的是提供一種廢熱回收裝置，該廢熱回收裝置可防止工作流體的泄漏，并可移除在熱管中產生的不凝性氣體。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種廢熱回收裝置包括用于傳遞熱的工作流體裝入在其中的熱管；和用于轉換熱回收模式和熱絕緣模式的模式轉換閥門。熱管具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件；和用于冷卻和冷凝被蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件。加熱部件由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透所述鋼。在熱回收模式中，廢熱回收裝置利用該熱管回收廢氣的熱。另外，在絕熱模式中，從加熱部件至冷卻部件的熱傳遞被停止。
在熱回收模式下，裝入在所述熱導管中的工作流體通過從加熱部件中的廢氣接收熱而蒸發(fā)。工作流體從加熱部件流至冷卻部件，并在冷卻部件中冷凝，這樣工作流體從加熱部件傳遞熱至冷卻部件。因此，加熱部件的溫度不會因此提高，諸如大約在300℃和更低的溫度。
在熱絕緣模式下，從加熱部件至冷卻部件的熱傳遞被停止。因此，加熱部件的溫度升高至大致與廢氣相同的溫度。(諸如大約500℃-800℃)。熱管的所述加熱部件由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透通過所述鋼。因此，產生在熱管中的氫氣通過形成加熱部分的鋼被移除至外部。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種廢熱回收裝置，包括用于傳遞熱的工作流體裝在其中的熱管；和從廢氣接收熱的連通容器。所述熱管具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件；和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件。所述連通容器被設置用以與工作流體在其中蒸發(fā)的熱管中的空間相通。所述連通容器由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透所述鋼。
所述廢熱回收裝置一直回收熱。被裝在所述熱導管中的工作流體通過從加熱部件中的廢氣接收熱而蒸發(fā)。工作流體從加熱部件流至冷卻部件，并在冷卻部件中冷凝，這樣工作流體從加熱部件傳遞熱至冷卻部件。因此，加熱部件的溫度不會因此提高，諸如大約在300℃和更低的溫度。
所述連通容器從廢氣接收熱，因此所述連通容器的溫度被升高至大約500℃和更高。所述連通容器由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透所述鋼。因此，在熱管中產生的氫氣通過形成連通容器的鋼被移除至外部。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種廢熱回收裝置包括用于傳遞熱的工作流體裝在其中的熱管；和用于轉換熱回收模式和熱絕緣模式的模式轉換閥門。所述熱管具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件；和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件。所述加熱部件具有在大約500℃和更高的溫度下被氮化和氧化的吸氣劑。在熱回收模式下，所述廢熱回收裝置利用熱管回收廢氣的熱。另外，在熱絕緣模式下，從所述加熱部件至所述冷卻部件的熱傳遞被停止。
在熱回收模式下，被裝在所述熱導管中的工作流體通過從加熱部件中的廢氣接收熱而蒸發(fā)。工作流體從加熱部件流至冷卻部件，并在冷卻部件中冷凝，這樣工作流體從加熱部件傳遞熱至冷卻部件。因此，加熱部件的溫度不會因此提高，諸如大約在300℃和更低的溫度。
在熱絕緣模式下，從加熱部件至冷卻部件的熱傳遞被停止。因此，加熱部件的溫度升高至大致與廢氣相同的溫度。(諸如大約500℃-800℃)。所述加熱部件具有在大約500℃和更高的溫度下被氮化和氧化的吸氣劑。產生在熱管中的氮氣和氧氣被吸氣劑移除。因此，所述廢熱回收裝置防止了工作流體從熱管泄漏。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一種廢熱回收裝置包括在其中包含用于傳遞熱的工作流體的熱管；和從廢氣接收熱的連通容器。所述熱管具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件；和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件。所述連通容器被設置用以與工作流體在其中蒸發(fā)并變成氣態(tài)的熱管中的空間相通，并且加熱部件具有在大約500℃和更高的溫度下被氮化和氧化的吸氣劑。
在熱回收狀態(tài)下，在熱管中產生的氮氣和氧氣流至連通容器，其中通過從廢氣接收熱而蒸發(fā)工作流體。當該連通容器中的吸氣劑被加熱至500℃和更高的溫度時，該吸氣劑移除氮氣和氧氣。因此，所述熱回收裝置防止了工作流體從熱管泄漏。


本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在參照附圖時，從優(yōu)選實施的下述詳細的描述中變得更顯而易見。在圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的廢熱回收裝置的正視圖；圖2是在熱回收模式中的廢熱回收裝置的正視圖；圖3是在熱絕緣模式中的廢熱回收裝置的正視圖；圖4是根據(jù)第二實施例的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖5是根據(jù)第二實施例的第一變更實施方式的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖6是根據(jù)第二實施例的第二變更實施方式的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖7是根據(jù)第三實施例的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖8是根據(jù)第三實施例的第一變更實施方式的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖9是根據(jù)第三實施例的第二變更實施方式的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖10是根據(jù)第四實施例的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖11根據(jù)第四實施例的第一變更實施方式的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖12是根據(jù)第四實施例的第二變更實施方式的廢熱回收裝置的橫截面示圖；圖13A是根據(jù)第五實施例示出的廢熱回收裝置的實例的橫截面示圖，和圖13B是根據(jù)第五實施例示出的廢熱回收裝置的另一實例的橫截面示圖；圖14是圖表，示出了根據(jù)發(fā)動機冷卻水的溫度、廢氣的溫度、和工作流體的溫度的閥門打開和關閉狀態(tài)A、B、C；以及圖15是根據(jù)現(xiàn)有技術的不凝性氣體移除裝置的示意圖；以及圖16是示出奧氏體不銹鋼的氫滲透性與溫度之間的關系的曲線圖。
具體實施例方式
(第一實施例)根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的廢熱回收裝置1可用于從汽車輛發(fā)動機所產生的廢氣回收廢熱，并將廢熱傳遞至發(fā)動機冷卻水。該廢熱回收裝置1包括環(huán)路型熱管2、模式轉換閥門3(mode-switching valve)、廢氣通道4、和冷卻箱6。熱管2具有封閉的容器，工作流體(例如水)容裝在所述容器中。如圖1所示，封閉容器具有設置在廢氣通道4中的加熱部件5，以及設置在冷卻箱6中的冷卻部件7。加熱部件5和冷卻部件7在閉合回路中由蒸汽通道和流體通道連接。
加熱部件5包括工作流體在其中流動的多個加熱管5a、與加熱管5a相連接的一對加熱集管5b和5c(heating header)、和附連至加熱管5a的外壁的熱傳遞散熱片5d。在該加熱部件5中，儲存在加熱管5a中的工作流體(例如工作液體)與在廢氣通道4中流動的廢氣進行熱交換。加熱管5a設置在一對加熱集管5b和5c之間，并且以大致相等的間距相互平行地被布置。在相鄰的加熱管5a之間，分別布置了熱傳遞散熱片5d。例如，具體而言，加熱部件5具有與用于冷卻發(fā)動機冷卻水的散熱器相似的結構。例如，在第一實施例中，氫氣可在大約500℃以及更高的溫度下滲透通過(如圖16所示)的鋼(例如不銹鋼)可被用作加熱部件5的材料。如圖16所示，當溫度高時，不銹鋼(例如，奧氏體不銹鋼)的氫滲透性增大。
在高溫下，氫氣容易地滲透不銹鋼，且不銹鋼具有高強度。不銹鋼還具有高抗腐蝕性和高抗氧化性。
冷卻部件7包括工作流體在其中流動的多個冷卻管7a、和與冷卻管7a相連接的一對冷卻集管7b和7c。在該冷卻部件7中，在冷卻管7a中流動的工作流體(例如工作氣體)與冷卻箱6中流動的發(fā)動機冷卻水進行熱交換。該冷卻箱6通過2個連接管道7d被連接至發(fā)動機冷卻水回路(未顯示)。
加熱部件5和冷卻部件7通過加熱集管5b和5c以及加熱集管7b和7c連接在閉合回路中。具體而言，上加熱集管5b與上冷卻集管7b相連接，且下加熱集管5c與下冷卻集管7c相連接。當工作液體從加熱部件5中的廢氣接收熱時，工作液體蒸發(fā)，且工作液體的蒸汽(例如工作氣體)從上加熱集管5b流至上冷卻集管7b。然后，工作氣體由冷卻部件7中的發(fā)動機冷卻水冷卻和冷凝，并且工作液體(冷凝物)從下冷卻集管7c流至下加熱集管5c。上加熱集管5b和上冷卻集管7b形成蒸汽通道，且下加熱集管5c和下冷卻集管7c形成液體通道。
例如，模式轉換閥門3設置在下冷卻集管7c中。模式轉換閥門3是具有隔膜3a和閥門主體3b的隔膜閥。隔膜閥3不需要被電學地控制，由此防止了隔膜閥3的電學故障。因此，可以高的可靠性操作廢熱回收裝置1。膈膜3a根據(jù)流入至下冷卻集管7c的工作液體的壓力而移位。閥門主體3b與膈膜3a的位移結合打開、關閉液體通道。模式轉換閥門3轉換熱回收模式和熱絕緣模式。在熱回收模式中，工作流體將熱從加熱部件5傳遞至冷卻部件7。在熱絕緣模式中，工作流體從加熱部件5至冷卻部件7的熱傳遞被阻止。具體而言，當工作流體的壓力和被引導入膈膜室3c中的壓力(例如空氣壓力)之間的差值低于模式轉換閥門3的預定值時，膈膜3a位移至圖1中的左側，從而閥門主體3b打開液體通道，從而通過模式轉換閥門3設定了熱回收模式。反之，當差值高于預定值時，膈膜3位移至圖1中的右側，從而閥門主體3b關閉液體通道，從而通過模式轉換閥門3設定了熱絕緣模式。
在發(fā)動機冷卻水的溫度較低時，熱回收裝置1將熱從廢氣傳遞至發(fā)動機冷卻水，并且在發(fā)動機冷卻水的溫度較高時隔離熱。換言之，當水溫較低時(例如大約70℃或更低)，壓迫膈膜3a的工作流體的壓力較低，且與空氣壓力的差值低于預定值。當水溫增加并且工作流體的壓力變高時，與空氣壓力之間的差值變得高于預定值。因此，模式轉換閥門3關閉液體通道，從而設定熱絕緣模式?？蛇x地，模式轉換閥門3可以以這樣的方式設置當廢氣的溫度升高，并且工作流體的壓力變得大于預定值時，模式轉換閥門3關閉液體通道，以便設置熱絕緣模式。
如圖2所示，在熱回收模式中，裝在熱管2中的工作液體通過從廢氣接收的熱而蒸發(fā)。工作氣體(蒸汽)通過蒸汽通道(例如從上加熱集管5b至上冷卻集管7b)流入至冷卻部件7，并且將蒸發(fā)的潛伏熱傳遞至發(fā)動機冷卻水，從而使工作氣體冷凝。冷凝的工作液體(冷凝物)通過液體通道(例如從下冷卻集管7c至下加熱集管5c)流入至加熱部件5。工作流體不斷地蒸發(fā)和冷凝。因此，發(fā)動機冷卻水有效地回收廢氣的廢熱。例如，發(fā)動機冷卻水的溫度通過蒸發(fā)的潛伏熱而升高，并且加熱的發(fā)動機冷卻水被用于預熱發(fā)動機以及用于加熱器的熱源。在熱回收模式中，工作流體不斷地將熱從加熱部件5傳送至冷卻部件7。所以，加熱部件5的溫度(例如加熱管5a的表面溫度)不因此升高，例如大約300℃和更低。
在熱絕緣模式中，阻止了工作流體在加熱部件5和冷卻部件7之間循環(huán)。因此，從加熱部件5至冷卻部件7的熱傳遞被停止了。如圖3所示，工作液體儲存在冷卻部件7中，并且加熱部件5的溫度升高為與廢氣的溫度大致相同的溫度(例如大約500-800℃)。熱管2是所述封閉容器，并且水作為工作流體被包含在其中。熱管2的加熱部件5由鋼制成。因此，鐵與水反應并且產生氫氣，如下述公式(1)所示。
2Fe+3H2O→Fe2O3+3H2......(1)然而，氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透鋼(例如不銹鋼)。因此，在熱管2中產生的氫氣通過形成加熱部件5的鋼被移除至外部。
當熱管2的加熱部件5被加熱至大約500℃和更高時(例如，在熱回收模式下)，在熱管2中產生的氫氣通過鋼被移除至外部。因此，加熱部件5不需要由高價的鈀或相似的材料制成，并且熱管2不需要在其全部表面上具有防水金屬膜。因此，根據(jù)第一實施例，可以低成本制造廢熱回收裝置1。另外，氫氣通過形成加熱部件5的鋼被移除，并且熱管2不需要具有由氧化劑制成的多孔燒結主體。因此，熱管2具有簡單的結構。
(第二實施例)根據(jù)第一實施例的廢熱回收裝置1包括模式轉換閥門3，該模式轉換閥門3用于轉換熱回收模式和熱絕緣模式。然而，根據(jù)第二實施例的廢熱回收裝置1一直回收廢熱。例如，根據(jù)第二實施例的廢熱回收裝置1包括連通容器9，該連通容器9與熱管2的內部空間相通。連通容器9設置在廢氣通道4中，從而連通容器9被暴露于在廢氣通道4中流動的廢氣，并通過連通管道10與熱管2的內部空間相通(諸如加熱部件5)。在該內部空間中，工作液體蒸發(fā)并變?yōu)檎羝＿B通容器9由鋼(諸如不銹鋼)制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透所述鋼。
根據(jù)第二實施例的廢熱回收裝置1，熱管2一直回收廢熱。因此，工作液體通過從加熱部件5中的廢氣接收熱而蒸發(fā)，并且工作氣體將蒸發(fā)的潛伏熱傳送至冷卻部件7，因此廢氣的廢熱從加熱部件5傳遞至冷卻部件7。在該情況下，加熱部件5的溫度(即，加熱管5a的表面溫度)不因此提高(諸如大約在300℃和更低)。反之，與熱管2相通的連通容器9被暴露于廢氣，從而連通容器9被加熱至大約500℃和更高的溫度。連通容器9由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透通過所述鋼。因此，在熱管2中產生的氫氣通過形成連通容器9的鋼被移除至外部。
圖4中的廢熱回收裝置1，連通容器9通過連通管道10與熱管2相連接。然而，如圖5所示，連通容器9可在不使用連通管道10的情況下，相鄰于熱管2被布置。在該情況下，不需要圖4中的連通管道10。
在圖4和5中的廢熱回收裝置1中，熱管2是環(huán)路型熱管。可選地，熱管2可以是如圖6所示的單管型熱管。
(第三實施例)如圖7所示，根據(jù)第三實施例的廢熱回收裝置1具有設置在加熱部件5的加熱管5a中的吸氣劑8。吸氣劑8在大約500℃和更高的溫度下氮化和氧化。例如，吸氣劑8由包括鈮、鈦、鉭、鋯、鎳、鉻和鎢中的至少一種的材料制成(諸如含鈮不銹鋼、含鎳不銹鋼、和含鉻不銹鋼)。例如，在第三實施例中，吸氣劑8由含鈮不銹鋼制成。根據(jù)第三實施例的廢熱回收裝置1的其它部件與第一實施例的相似。
在熱絕緣模式中，阻止了工作流體在加熱部件5和冷卻部件7之間流動。因此，從加熱部件5至冷卻部件7之間的熱傳送被停止了。工作液體被儲存在冷卻部件7中，且加熱部件5的溫度升高至與廢氣大約相同的溫度(諸如500-800℃)。因此，在熱管2中產生的氮和氧由設置在加熱部件5中的吸氣劑8移除。
廢熱回收裝置1不需要具有在熱導管2的密封部件中的狹縫，因此能夠防止工作流體從熱管2中泄漏。另外，在廢熱回收裝置1中，氮氣和氧氣不需要從工作氣體中分離。因此，不需要用于分離氮氣和氧氣的容器。結果，廢熱回收裝置1變小，并且成本低。
可選地，如圖8所示，加熱部件5的加熱管5a可被形成為包括吸氣劑8。吸氣劑8可只形成加熱管5a的內壁。當加熱管5a被暴露于高溫的廢氣并且不能通過由吸氣劑8形成加熱管5a時，加熱管5a可具有通過吸氣劑8形成的內壁，和通過具有抗熱性的其它材料形成的外壁。另外，如圖9所示，加熱部件5的加熱管5a可被涂上吸氣劑8。在每一種情況下，在熱管2中產生的氮和氧都會被吸氣劑8移除。
(第四實施例)根據(jù)第三實施例的廢熱回收裝置1包括用于轉換熱回收模式和熱絕緣模式的模式轉換閥門3。反之，與第二實施例相似，根據(jù)第四實施例的廢熱回收裝置1一直回收廢熱。例如，根據(jù)第四實施例的廢熱回收裝置1包括與熱管2的內部空間相通的連通容器9。如圖10所示，連通容器9設置在排氣通道4中，從而所述連通容器9被暴露于在廢氣通道4中流動的廢氣，并且通過連通管道10與熱管2的內部空間(諸如加熱部件5)相通。在熱管2的內部空間中，工作流體被蒸發(fā)為蒸汽。
連通容器9在其中具有與第三實施例相似的吸氣劑8。例如，吸氣劑8可設置在連通容器9中?？蛇x地，吸氣劑8可形成連通容器9的至少一部分。另外，吸氣劑8可涂在連通容器9的內壁上。
根據(jù)第四實施例的廢熱回收裝置1，熱管2一直回收廢熱。在熱管2中產生的氮氣和氧氣與在加熱部件5中蒸發(fā)的工作流體的蒸汽一起流入至連通容器9。通過廢氣將連通容器9的吸氣劑8加熱至大約500℃和更高的溫度，由此，吸氣劑8移除氮氣和氧氣。
與根據(jù)第三實施例的廢熱回收裝置1相似，根據(jù)第四實施例的廢熱回收裝置1不需要在熱管2的密封部件中具有狹縫，因此，防止工作流體從熱管2泄漏。另外，在廢熱回收裝置1中，氮氣和氧氣不需要從工作氣體中分離。因此，不需要用于分離氮氣和氧氣的容器。結果，廢熱回收裝置1變小，并且成本低。
在圖10中的廢熱回收裝置1，連通容器9通過連通管道10與熱管12相連接。然而，如圖11所示，連通容器9可相鄰于熱管2被布置。在該情況下，不需要圖10中的連通管道10。
在圖10和11中的廢熱回收裝置1中，熱管2是環(huán)路型熱管?？蛇x地，熱管2可以是如圖12所示的單管型熱管。
(第五實施例)作為模式轉換閥門3的實例，在第一和第三實施例中描述了隔膜閥3，所述隔膜閥3具有膈膜3a，該膈膜3a根據(jù)工作流體的壓力而移位。工作流體的壓力不僅根據(jù)工作流體的溫度改變，也根據(jù)廢氣的溫度改變，其中所述廢氣與工作流體進行熱交換。因此，模式轉換閥門3可根據(jù)廢氣的溫度被定位以打開和關閉液體通道。
此外，如圖13A所示，在本實施例中，模式轉換閥門3可以是感應廢氣溫度TA的第一恒溫閥門3A。第一恒溫閥門3A根據(jù)廢氣溫度TA而被打開和關閉。
可選地，如圖13B所示，模式轉換閥門3可以是感應工作流體溫度TB的第二恒溫閥門3B。第二恒溫閥門3B根據(jù)工作流體的溫度TB而被打開和關閉。
圖14是圖表，示出根據(jù)發(fā)動機冷卻水的溫度、廢氣的溫度、和工作流體的溫度的閥門打開和關閉狀態(tài)A、B、C。
在圖14的A狀態(tài)下，模式轉換閥門3根據(jù)發(fā)動機冷卻水的溫度而被轉換，當廢氣的溫度超過預定溫度時(諸如大約500℃和更高的溫度)，模式轉換閥門3可以保持在打開狀態(tài)下(諸如熱回收模式)。在該情況下，熱管2的加熱部件5的溫度可變得低于預定溫度。結果，氫氣不可能滲透通過鋼制的加熱部件5，或者氮氣和氧氣不可能通過吸氣劑8被移除。
然而，當模式轉換閥門3(3A)根據(jù)圖14中B狀態(tài)下的廢氣的溫度而被轉換時，當廢氣的溫度超過預定溫度時，模式轉換閥門3(3A)被關閉(諸如熱絕緣模式)。因此，加熱部件5的溫度升高至與廢氣大致相同的溫度，由此氫氣可滲透通過鋼制的加熱部件5，或者氮氣和氧氣可通過吸氣劑8被移除。
另外，如圖14的狀態(tài)C所示，當模式轉換閥門3(3B)根據(jù)熱管2中的壓力或溫度而被轉換時(諸如工作流體的溫度或壓力)，當廢氣的溫度超過預定溫度時，模式轉換閥門3(3B)可被關閉。
(其它實施例)盡管根據(jù)其優(yōu)選實施例參照附圖對本發(fā)明進行了全面的描述，要被注意的是，對本領域的技術人員來說，多種改變和修正是更顯而易見的。
例如，在第一實施例中，熱管2的加熱部件5由鋼制成。另外，冷卻部件7可由相同的鋼制成。例如，在第一、第三、和第五實施例中，隔膜閥3、第一恒溫閥門3A或第二恒溫閥門3B被用作模式轉換閥門3。然而，模式轉換閥門可以是由電信號控制的電磁閥門。在該情況下，可方便且正確地轉換熱回收模式和熱絕緣模式。電閥門具有用于檢測廢氣的溫度的傳感器，且電閥門可根據(jù)檢測的溫度而被轉換?？蛇x地，模式轉換閥門3可通過手工操作控制。在每一種情況下，模式轉換閥門3設置在加熱部件5和冷卻部件7之間的通道中以打開和關閉通道。
在第三實施例中的熱管2具有通過銅焊形成的加熱部件5和冷卻部件7。具體而言，通過加壓模制形成的2個模型通過銅焊件連接以形成加熱管5a中的每一個。銅焊件可以由吸氣劑8制成(諸如含鈦鎳銅釬焊填充金屬(titanium-containing nickel brazing filler metal))。在該情況下，當在加熱部件5中蒸發(fā)的工作氣體接觸銅焊件時，在銅焊件中的吸氣劑8移除氮氣和氧氣。
當在內部散熱片被插入到用于促進加熱管5a的熱傳遞的每一個加熱管5a時，該內部散熱片可由吸氣劑8制成。在該情況下，當在加熱部件5中蒸發(fā)的工作氣體接觸內部散熱片，內部散熱片中的吸氣劑8移除氮氣和氧氣。
當管芯(wick)設置在熱管2中時，管芯可由吸氣劑8制成。在該情況下，當在加熱部件5中蒸發(fā)的工作氣體接觸管芯時，管芯中的吸氣劑8移除氮氣和氧氣。管芯通過毛細管作用吸收工作液體，以用于改善加熱部件5的可濕性。作為形成管芯的材料，可以使用燒結主體、網孔、多孔主體、或成形主體。
可以理解，這種改變和變更實施方式在所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種廢熱回收裝置(1)，包括熱管(2)，在所述熱管中裝有用于傳遞熱的工作流體，其中所述熱管(2)具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件(5)、和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件(7)；以及模式轉換閥門(3、3A、3B)，其轉換熱回收模式和熱絕緣模式，其中所述熱回收模式用于利用所述熱管(2)回收廢氣的熱，所述熱絕緣模式用于停止從所述加熱部件(5)至所述冷卻部件(7)的熱傳遞，其中所述加熱部件(5)由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透所述鋼。
2.一種廢熱回收裝置(1)，包括熱管(2)，在所述熱管中裝有用于傳遞熱的工作流體，其中所述熱管(2)具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件(5)、和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件(7)；以及連通容器(9)，所述連通容器從廢氣接收熱，其中所述連通容器(9)被設置用以與工作流體在其中蒸發(fā)的熱管(2)中的空間相通，并且所述連通容器(9)由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透所述鋼。
3.根據(jù)權利要求1所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述模式轉換閥門(3、3A、3B)根據(jù)廢氣的溫度轉換。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述加熱部件(5)由不銹鋼制成。
5.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中冷卻部件(7)被定位以被發(fā)動機冷卻水冷卻。
6.根據(jù)權利要求1或3所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述模式轉換閥門(3A)是根據(jù)廢氣的溫度移位的恒溫閥門(3A)，并且模式轉換閥門(3A)設置在加熱部件(5)和冷卻部件(7)之間的通道中，以結合其位移打開和關閉所述通道。
7.根據(jù)權利要求1或3所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3)是具有膈膜(3a)的根據(jù)所述工作流體的壓力移位的隔膜閥(3)，并且所述模式轉換閥門(3)設置在所述加熱部件(5)和所述冷卻部件(7)之間的通道中，以結合所述膈膜(3a)的位移打開和關閉所述通道。
8.根據(jù)權利要求1或3所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3B)是根據(jù)所述工作流體的溫度移位的恒溫閥門(3B)，并且所述模式轉換閥門(3B)設置在所述加熱部件(5)和所述冷卻部件(7)之間的通道中，以結合其位移打開和關閉所述通道。
9.根據(jù)權利要求1或3所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3)是由電信號控制的電磁閥門(3)，并且所述模式轉換閥門(3)設置在所述加熱部件(5)和所述冷卻部件(7)之間的通道中，以打開和關閉所述通道。
10.根據(jù)權利要求3所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述加熱部件(5)具有吸氣劑(8)，所述吸氣劑(8)大約在500℃和更高的溫度下被氮化和氧化。
11.根據(jù)權利要求2所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述連通容器(9)具有在大約500℃和更高的溫度下被氮化和氧化的吸氣劑(8)。
12.一種廢熱回收裝置(1)，包括熱管(2)，在所述熱管中裝有用于傳送熱的工作流體，其中所述熱管(2)具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件(5)、和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件(7)；以及模式轉換閥門(3、3A、3B)，其轉換熱回收模式和熱絕緣模式，其中所述熱回收模式用于利用所述熱管(2)回收廢氣的熱，所述熱絕緣模式用于停止從所述加熱部件(5)至所述冷卻部件(7)的熱傳遞，其中所述加熱部件(5)具有在大約500℃和更高的溫度下被氮化和氧化的吸氣劑(8)。
13.一種廢熱回收裝置(1)，包括熱管(2)，在所述熱管中裝有用于傳遞熱的工作流體，其中所述熱管(2)具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件(5)、和用于冷卻和冷凝所述蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件(7)；以及連通容器(9)，所述連通容器從廢氣接收熱，其中所述連通容器(9)被設置用以與工作流體在其中蒸發(fā)的熱管(2)中的空間相通，并且所述連通容器(9)具有在大約500℃和更高的溫度下被氮化和氧化的吸氣劑(8)。
14.根據(jù)權利要求12所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述模式轉換閥門(3、3A、3B)根據(jù)廢氣的溫度而被轉換。
15.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述吸氣劑(8)設置在所述加熱部件(5)中。
16.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述加熱部件(5)具有由所述吸氣劑(8)制成的內壁。
17.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述加熱部件(5)具有涂敷有所述吸氣劑(8)的內壁。
18.根據(jù)權利要求11或13所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述吸氣劑(8)設置在所述連通容器(9)中。
19.根據(jù)權利要求11或13所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述連通容器(9)具有由所述吸氣劑(8)制成的內壁。
20.根據(jù)權利要求11或13所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述連通容器(9)具有涂敷有所述吸氣劑(8)的內壁。
21.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述熱管(2)具有所述工作流體被裝入在其中的容器，并且所述容器具有通過銅焊件連接的多個元件，所述銅焊件包括吸氣劑(8)。
22.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，進一步包括內部散熱片，所述內部散熱片布置在所述加熱部件(5)中，用于促進所述加熱部件(5)的熱傳遞，其中所述內部散熱片包括所述吸氣劑(8)。
23.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，進一步包括包括所述吸氣劑(8)的管芯，其中所述熱管(2)具有所述工作流體被裝入在其中的容器；并且所述管芯設置在所述容器中。
24.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述吸氣劑(8)由包括鈮、鈦、鉭、鋯、鎳、鉻和鎢中的至少一種的材料制成。
25.根據(jù)權利要求10-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述熱管(2)被定位用以將熱傳遞至在冷卻部件(7)處的發(fā)動機冷卻水。
26.根據(jù)權利要求10、12和14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述模式轉換閥門(3A)是根據(jù)廢氣的溫度移位的恒溫閥門(3A)，并且模式轉換閥門(3A)設置在加熱部件(5)和冷卻部件(7)之間的通道中，以結合其位移打開和關閉所述通道。
27.根據(jù)權利要求10、12和14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3)是具有膈膜(3a)的根據(jù)所述工作流體的壓力移位的隔膜閥(3)，并且所述模式轉換閥門(3)設置在所述加熱部件(5)和所述冷卻部件(7)之間的通道中，以結合所述膈膜(3a)的位移打開和關閉所述通道。
28.根據(jù)權利要求10、12和14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3B)是根據(jù)所述工作流體的溫度移位的恒溫閥門(3B)，并且所述模式轉換閥門(3B)設置在所述加熱部件(5)和所述冷卻部件(7)之間的通道中，以結合其位移打開和關閉所述通道。
29.根據(jù)權利要求10、12和14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3)是通過電信號控制的電磁閥門(3)，并且所述模式轉換閥門(3)設置在所述加熱部件(5)和所述冷卻部件(7)之間的通道中，以打開和關閉所述通道。
30.根據(jù)權利要求1-3和11-14中的任一項所述的廢熱回收裝置(1)，其中所述熱管(2)包括環(huán)路型熱管(2)。
31.根據(jù)權利要求3或14所述的廢熱回收裝置(1)，其中模式轉換閥門(3，3B)根據(jù)工作流體的溫度或工作流體的壓力而被轉換，其中工作流體的壓力根據(jù)廢氣的溫度而被改變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢熱回收裝置，所述廢熱回收裝置(1)包括熱管(2)，在所述熱管中裝有用于傳遞熱的工作流體；以及用于轉換熱回收模式和熱絕緣模式的模式轉換閥門(3、3A、3B)。熱管(2)具有用于加熱和蒸發(fā)所述工作流體的加熱部件(5)、和用于冷卻和冷凝該蒸發(fā)的工作流體的冷卻部件(7)。加熱部件(5)由鋼制成，其中氫氣可在大約500℃和更高的溫度下滲透鋼。在熱回收模式中，廢熱回收裝置(1)利用該熱管(2)回收廢氣的熱。另外，在絕熱模式中，從加熱部件(5)至冷卻部件(7)的熱傳遞被停止。
文檔編號F28D15/02GK101086431SQ200710109938
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權日2006年6月9日
發(fā)明者小原公和, 井上誠司, 向原佑輝, 山中保利, 宮川雅志 申請人:株式會社電裝