專利名稱：加熱裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本公開內(nèi)容涉及加熱裝置。
背景技術(shù)：
JP-A-2008-296646描述了具有加熱裝置的車內(nèi)空調(diào)機，該加熱裝置采用由熱源發(fā)出的熱量進行加熱。加熱裝置具有采用從發(fā)動機排出的熱量作為熱源的第一系統(tǒng)和采用從電池供給的電力作為熱源的第二系統(tǒng)。第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)彼此獨立，并根據(jù)需要或加熱的能量效率而被選擇性地使用。第二系統(tǒng)包括熱泵或如JP-A-2008-296646中的PTC加熱器之類的電熱器。
由于選擇性地使用多個熱源，可以以較好的燃料效率(能量效率)進行加熱。然而，由于加熱裝置變大且變復雜，因此加熱裝置變得昂貴且可能具有重復功能。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容的目標是提供具有簡單結(jié)構(gòu)的加熱裝置。根據(jù)本公開內(nèi)容的示例，加熱裝置包括環(huán)形熱管和多個熱源。環(huán)形熱管具有蒸發(fā)部，由該環(huán)形熱管傳遞的熱量用于加熱。加熱液相工作流體的所述多個熱源設置在環(huán)形熱管的蒸發(fā)部中。因此，可以使加熱裝置的結(jié)構(gòu)簡單。


根據(jù)接下來參照附圖的詳細描述，本公開內(nèi)容的上述和其它目標、特征和優(yōu)點將變得更明顯。在附圖中圖I為圖示根據(jù)一種實施例的加熱裝置的示意圖；圖2為圖示加熱裝置的環(huán)形熱管的示意圖；圖3為與加熱負載的變化相關(guān)的加熱裝置的操作圖；以及圖4為與發(fā)動機的操作相關(guān)的加熱裝置的操作圖。
具體實施例方式根據(jù)一種實施例的加熱裝置應用于用于車輛的空調(diào)機。圖I圖示了具有空調(diào)機的串聯(lián)式混合動力車輛。加熱裝置具有環(huán)形熱管10(熱環(huán))。熱管10通過工作流體的蒸發(fā)和冷凝進行熱傳遞(熱輸送)。由熱管10輸送的熱量用于加熱(取暖)。熱管10具有通過環(huán)形地連接蒸發(fā)部11、冷凝部12、蒸汽管13和液體回流管14而限定的密閉容器。工作流體封裝在容器內(nèi)。例如，水用作工作流體。在蒸發(fā)部11中，具有液態(tài)的工作流體被加熱以蒸發(fā)成蒸汽(氣體)。通過蒸發(fā)部11中的蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽管13中限定的蒸汽通道移動至冷凝部12。在冷凝部12中，蒸汽被冷卻并冷凝成液態(tài)。冷凝部12中的冷凝的液態(tài)流體通過液體回流管14中限定的液體回流通道流回蒸發(fā)部11。蒸汽通道和液體回流通道在熱管10中彼此分開。在蒸汽流和液體流之間不發(fā)生干擾，使得熱管10具有非常高的熱輸送能力。例如，熱管10為熱對流管。也就是說，冷凝部12中冷凝的液體由于重力流回蒸發(fā)部11。如圖2所示，蒸發(fā)部11設置在冷凝部12下方，以使得能夠通過重力進行液體回流。不限于通過重力進行液體回流。可替換地，可以通過使用例如由鋼絲棉提供的毛細現(xiàn)象進行液體回流。蒸發(fā)部11以液相工作流體由蒸發(fā)部11中的多個熱源加熱的方式構(gòu)造而成。在該實施例中，從車輛的發(fā)動機20排出的熱量和電力可以對應于多個 熱源。更具體地，蒸發(fā)部11具有熱回收型熱交換器111和電熱器112。在熱交換器111中，在從發(fā)動機20排出的氣體和液相工作流體之間交換熱量。電熱器112加熱存在于熱交換器111中的液相工作流體。熱交換器111設置在發(fā)動機20的排氣通道中。如圖I所示，熱交換器111設置在發(fā)動機20和消聲器21之間。從發(fā)動機20延伸至熱交換器111的排氣管22可以是具有波紋形狀的撓性管，以便吸收發(fā)動機20的振動并限制發(fā)動機20的振動傳遞至熱交換器111。發(fā)動機20驅(qū)動制冷循環(huán)30的電動發(fā)電機23和壓縮機31。離合器(未示出)間歇式地將來自發(fā)動機20的驅(qū)動力傳遞至電動發(fā)電機23和壓縮機31或停止將來自發(fā)動機20的驅(qū)動力傳遞至電動發(fā)電機23和壓縮機31。當驅(qū)動力從發(fā)動機20到電動發(fā)電機23和壓縮機31的傳遞被截斷時，電動發(fā)電機23可以作為電動機驅(qū)動壓縮機31。而且，當發(fā)動機20停止時，還能夠?qū)㈦妱影l(fā)電機23用作發(fā)動機起動器。電動發(fā)電機23和用于電動發(fā)電機的換流器24由在冷卻水回路中循環(huán)的冷卻水冷卻。冷卻水回路具有水泵25、散熱器26等。水泵25使冷卻水在冷卻水回路中循環(huán)。散熱器26為將電動發(fā)電機23和換流器24的熱量散發(fā)到外面的熱交換器。例如，外部空氣由冷卻風扇27發(fā)送至散熱器26。車輛的驅(qū)動電動機40(電動發(fā)電機)和用于驅(qū)動電動機的換流器41由循環(huán)通過冷卻水回路的冷卻水冷卻。驅(qū)動電動機40的輸出軸連接至車輛的變速差速器42。此外，發(fā)動機20的一部分可以由流過冷卻水回路的冷卻水冷卻。電熱器112接收來自安裝至車輛的電池15 (蓄電池)的電力供給。例如，具有PTC特性的正溫度系數(shù)(PTC)加熱器用作電熱器112?？刂破?6控制流過電熱器112的電流的值。電池15可以為用于驅(qū)動的高壓電池或輔助鉛蓄電池。壓縮機31抽吸和排放制冷循環(huán)30的制冷劑。制冷循環(huán)30具有壓縮機31、散熱器32、膨脹閥33和蒸發(fā)器34。散熱器32為用于將從壓縮機31排放的高溫高壓制冷劑的熱量散發(fā)到車輛的車廂之外的熱交換器。外部空氣由冷卻風扇27發(fā)送至散熱器32。膨脹閥33為對流出散熱器32的制冷劑進行減壓和膨脹的減壓部。蒸發(fā)器34為用于通過蒸發(fā)流出膨脹閥33的低壓制冷劑而冷卻將要發(fā)送到車廂中的空氣的熱交換器，以實現(xiàn)吸熱效果。流出蒸發(fā)器34的制冷劑由壓縮機31抽吸。蒸發(fā)器34設置在室內(nèi)空調(diào)單兀50的殼體51中?？諝馔ǖ辣幌薅ㄔ跉んw51中?？諝庹{(diào)節(jié)風扇52設置在殼體51中，沿氣流方向位于蒸發(fā)器34的上游。風扇52將空氣發(fā)送至蒸發(fā)器34。開關(guān)箱(未示出)設置在殼體51沿氣流方向的最上游，以選擇性地引入內(nèi)部空氣和外部空氣。排氣口被限定在殼體51沿氣流方向的最下游，并將在殼體51的空氣通道中被調(diào)節(jié)的空氣吹到車廂中?？諝庹{(diào)節(jié)管道(未示出)連接至空氣出口。熱管10的冷凝部12設置在殼體51中，位于蒸發(fā)器34沿氣流方向的下游側(cè)。冷凝部12為用于通過與在熱管10中流動的氣相工作流體交換熱量來加熱從風扇52吹送的空氣的熱交換器。內(nèi)部空氣或外部空氣由風扇52引入殼體51中，并被發(fā)送至蒸發(fā)器34和冷凝部12。通過殼體51的空氣出口和連接至殼體51的管道將通過蒸發(fā)器34和冷凝部12的空氣吹入車廂中?？諝庥烧舭l(fā)器34除去濕氣，并由冷凝部12重新加熱，以控制空氣的溫度。已調(diào)節(jié)的空氣被發(fā)送至車廂。 圖2圖示了熱管10。圖2的上下方向分別表示車輛中的上下方向。蒸發(fā)部11的熱交換器111具有多個管道11 la、上總箱Illb和下總箱111c。管道Illa限定用于工作流體的通道，總箱IllbUllc相對于管道Illa分配或聚集工作流體。氣體通道被限定在管道Illa之間，發(fā)動機20的排氣流過該空氣通道。管道Illa被設置為沿車輛的上下方向延伸。蒸發(fā)部11的電熱器112與熱交換器111形成一體。例如，電熱器112通過碳素薄鋼113緊密地固定至熱交換器111。碳素薄鋼113隱藏電熱器112和熱交換器111之間的空隙，并確保從電熱器112至熱交換器111的預定熱傳遞面積。碳素薄鋼113的厚度盡可能薄。換句話說，電熱器112以熱阻相對于熱交換器111中的液相工作流體變得盡可能小的方式連接至熱交換器111。代替碳素薄鋼113，可以使用具有高導熱性的粘合劑或油脂。在該示例中，電熱器112連接至熱交換器111的下部。更具體地，電熱器112連接至位于管道Illa的下側(cè)的下總箱111c。例如，電熱器112可以固定至管道111a。冷凝部12具有多個管道121a、上總箱121b和下總箱121c。管道121a限定用于工作流體的通道，并且總箱121b、121c相對于管道121a分配或聚集工作流體。空氣通道被限定在管道121a之間，并且空氣流過該空氣通道。管道121a被設置為沿車輛中的上下方向延伸。蒸汽管13將熱交換器111的上總箱Illb連接至冷凝部12的上總箱121b。熱交換器111的上總箱Illb中聚集的氣相工作流體通過被限定在蒸汽管13中的蒸汽通道131流入冷凝部12的上總箱121b中。液體回流管14將冷凝部12的下總箱121c連接至熱交換器111的下總箱111c。冷凝部12的下總箱121c中聚集的液相工作流體通過被限定在液體回流管14中的體回流通道141流回熱交換器111的下總箱111c。內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)閥18設置在液體回流管14的中部，并打開/關(guān)閉液體回流通道141。內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)閥18為由諸如彈簧之類的彈性部件偏壓的機械閥。如果閥18中的內(nèi)部壓力升高，則閥體沿關(guān)閉液體回流通道141的方向移位。以下將描述熱管10的操作。如果發(fā)動機20啟動，則排氣的溫度(散發(fā)溫度)升高，并且熱交換器111中的液相工作流體17沸騰并變成蒸汽相。蒸汽相工作流體從熱交換器111流過蒸汽管13中的蒸汽通道131，并在冷凝部12中冷凝成液相工作流體17。由于重力，液相工作流體17從冷凝部12流過液體回流管14中的液體回流通道141，并流回蒸發(fā)部11。此時，在冷凝部12中，由風扇52吹送的空氣被加熱，并且被加熱的空氣被送入車廂。進一步，同樣在向電熱器112供電時，電熱器112的溫度(加熱器溫度)升高，熱交換器111中的液相工作流體17沸騰并變成蒸汽相。由風扇52吹送的空氣在冷凝部12中被加熱，并且被加熱的空氣被送入車廂。當排氣的散發(fā)溫度升高時蒸汽壓力也升高。當蒸汽壓力升高時，內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)閥18沿關(guān)閉液體回流通道141的方向機械地操作。因此，蒸汽壓力被限制過 度升高。也就是說，熱管10的內(nèi)部壓力由其本身自動地和自發(fā)地調(diào)整。在該實施例中PTC加熱器用作電熱器112。如果電熱器112的溫度升高，則電熱器112的電阻值增加，并且電熱器112的輸出降低。也就是說，電熱器112的輸出由其本身自動地和自發(fā)地調(diào)整。參照圖3和4描述加熱裝置的操作的示例。圖3為與加熱負載的變動相關(guān)的操作圖。圖3的送風機風量表不加熱負載。也就是說，以由風扇52吹送的空氣量在加熱負載變高時增加的方式和由風扇52吹送的空氣量在加熱負載變低時減少的方式控制風扇52。熱環(huán)10的內(nèi)部壓力根據(jù)由風扇52吹送的空氣量的增加并根據(jù)電熱器112的熱輸出的增加而增加。在圖3的橫坐標中的加熱負載是中等的中間范圍中，當必要熱量處于中間范圍時，可以由電熱器112的PTC輸出獲得全部必要熱量。此時，沒有必要使發(fā)動機20運轉(zhuǎn)用于加熱，并且閥18完全打開。在圖3的橫坐標中的加熱負載低的左側(cè)范圍中，必要熱量小，并且送風機空氣量降低。因此，由空氣帶走的熱量降低，并且電熱器112的溫度變高。因此，電熱器112的PTC輸出由于電熱器112的PTC特性而降低，并且可以限制電熱器112的功耗增加得比需要的多。在圖3的橫坐標中加熱負載高的右側(cè)范圍中，必要熱量大，不能從電熱器112獲得全部必要熱量。因此，發(fā)動機20啟動以增加輸出，從而從發(fā)動機20的排氣中獲得必要熱量中的不能僅由電熱器112的PTC輸出獲得的部分。此時，由于廢熱的回收量小于必要熱量，因此維持閥18的打開狀態(tài)，并且熱環(huán)10的內(nèi)部壓力增加。圖4為與發(fā)動機20的運轉(zhuǎn)相關(guān)的操作圖。以發(fā)動機20的輸出在電動發(fā)電機23需要的電量大時增加的方式和發(fā)動機20的輸出在電動發(fā)電機23需要的電量小時降低的方式控制發(fā)動機20。圖4圖示了一種示例，其中由于中等加熱負載，必要熱量處于中間范圍。當發(fā)動機20未活動且不具有輸出時，如圖4的橫坐標的左側(cè)區(qū)域所示，從發(fā)送機20排出的氣體的熱量不傳遞至加熱器112。因此，加熱器112的溫度不過度地變高，并且加熱器112的PTC輸出變得相對大。因此，可以由加熱器112的PTC輸出獲得全部必要熱量。當發(fā)動機20運轉(zhuǎn)時并且當發(fā)動機20的輸出處于中間范圍時，如圖4的橫坐標的中間范圍所示，熱交換器111的溫度由發(fā)動機20的排氣升高。因此，電熱器112的溫度變高，并且電熱器112的PTC輸出降低。相反，熱管10回收從發(fā)動機20排出的氣體的熱量，以便可以由電熱器112的PTC輸出和發(fā)動機20的排氣獲得必要熱量。當發(fā)動機20的輸出處于高范圍時，如圖4的橫坐標的右側(cè)范圍所示，發(fā)動機20的排氣具有高溫，并且熱交換器111的溫度進一步升高。因此，電熱器112的溫度變得更高，并且電熱器112的PTC輸出進一步降低。然而，由熱管10回收的熱量增加，以便可以通過發(fā)動機20的排氣獲得全部必要熱量。即使發(fā)動機20的排氣的溫度變得太高，并且即使由熱管10回收的排氣的熱量超過必要熱量，由于熱管10的內(nèi)部壓力增加，因此內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)閥18沿關(guān)閉液體回流通道141的方向操作。因此，由熱管10回收的排氣的熱量被限制變得過多。
根據(jù)所述實施例，熱管10的蒸發(fā)部11由諸如發(fā)動機20的排氣熱和電力之類的多個熱源加熱。與其中為多個熱源分別設置多個加熱系統(tǒng)的常規(guī)技術(shù)相比，可以使本實施例的加熱裝置的結(jié)構(gòu)簡單，而不存在熱輸送部的冗余。由于熱管10為熱對流熱管，因此冷凝部12中冷凝的液相工作流體17通過重力流回蒸發(fā)部11。因此，諸如泵或油繩之類的液體回流構(gòu)件不必要，并且可以使加熱裝置的結(jié)構(gòu)簡單。根據(jù)所述實施例，發(fā)動機20的排氣的熱量被收集。因此，在發(fā)動機20啟動之后，排氣的溫度快速升高，并且熱量的回收快速開始。而且，根據(jù)所述實施例，可以僅在液相工作流體17的一部分沸騰時開始加熱。在常規(guī)加熱裝置中，在發(fā)動機和冷卻水變熱之后收集冷卻水的熱量。與常規(guī)加熱裝置相比，本實施例的加熱裝置在熱效率方面較高，并且可以使熱容較小。因此，可以在短時間內(nèi)開始加熱，并且還可以減少燃料消耗。而且，用于將冷卻水循環(huán)到冷凝部12的水泵不必要，從而可以降低功耗。根據(jù)所述實施例，內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)閥18基于內(nèi)部壓力機械地打開/關(guān)閉熱管10的液體回流通道141，并且由PTC加熱器構(gòu)造而成的電熱器112基于自身的溫度自動控制輸出。因此，基于發(fā)動機20的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和加熱負載的變化自發(fā)地控制加熱能力。因此，與其中采用控制裝置電氣地控制加熱能力的情況相比，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以簡化。由于電熱器112連接至熱交換器111的下部，因此可以以簡單的結(jié)構(gòu)將電熱器112與熱交換器111集成在一起。在上述實施例中，加熱裝置應用于串聯(lián)式混合動力車輛，可替換地，本公開內(nèi)容可以應用于具有發(fā)動機和電池的其他車輛。而且，本公開內(nèi)容的加熱裝置可以應用于例如用于居所的固定型加熱裝置。在上述實施例中，熱管10為熱對流型熱管。可替換地，例如，冷凝部12中冷凝的液相工作流體17可以通過采用油繩的毛細管作用力或泵流回蒸發(fā)部11。熱源不限于發(fā)動機20的廢熱和電力。可以采用多種熱源代替發(fā)動機20的廢熱和電力。內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)閥18可以省略，并且電加熱器112不限于PTC加熱器。在該情況中，可以采用電動閥、不具有PTC特性的電熱器、以及控制電動閥和電熱器的控制裝置來電氣地控制加熱能力。
這種變化和修改應當被理解為落入本公開內(nèi)容的如由權(quán)利要求限定的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種加熱裝置，包括 具有蒸發(fā)部(11)的環(huán)形熱管(10)，由該環(huán)形熱管傳遞的熱量用于加熱；和 加熱液相工作流體(17)的多個熱源，其中所述多個熱源設置在環(huán)形熱管的蒸發(fā)部中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱裝置，其中 所述多個熱源對應于從發(fā)動機(20)排出的熱量和電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中 所述蒸發(fā)部(11)包括 熱交換器(111)，在該熱交換器中熱量在從發(fā)動機排出的氣體和液相工作流體(17)之間被交換，和 電熱器(112)，其加熱存在于熱交換器(111)中的液相工作流體(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱裝置，進一步包括 打開/關(guān)閉環(huán)形熱管(10)的液體回流通道(141)的閥(18)，其中當環(huán)形熱管(10)的內(nèi)部壓力變?yōu)楦哂陬A定值時，所述閥機械地操作以關(guān)閉液體回流通道(141)，并且 電熱器(112)為具有PTC特性的PTC加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的加熱裝置，其中 電熱器(112)連接至熱交換器(111)的下側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的加熱裝置，其中 所述熱交換器(111)設置在安裝至車輛的發(fā)動機(20)的排氣通道中，并且 所述電熱器(112)接收來自安裝至該車輛的電池(15)的電力。
全文摘要
一種加熱裝置，包括環(huán)形熱管(10)和多個熱源(111，112)。環(huán)形熱管(10)具有蒸發(fā)部(11)，由該環(huán)形熱管傳遞的熱量用于加熱。加熱液相工作流體(17)的所述多個熱源(111，112)設置在環(huán)形熱管的蒸發(fā)部中。
文檔編號B60H1/14GK102673346SQ20121005022
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者宇野慶一 申請人:株式會社電裝