此外，水槽的温度与其所处的环境温度的温差不大。
[0049]根据本发明的优势方面，进口 /出口孔31位于流体部分的区域，因此，气体部分不直接连接流体连接回路5。水槽和多孔物质之间的毛细连接配置能够如欧洲专利EP0832411所描述的。
[0050]根据一个特别方面，特别在微重力情况下(图中未示出)，但不是唯一的，多孔物质9能够被提供为位于进口 /出口孔31的区域，其功能为保持流体并因此形成阻碍气相组分流向流体连接回路5的障碍。
[0051]在具有重力操作的地面应用中，进口 /出口孔31被安置在水槽的最低点区域。需要注意的是，水槽中能够有多个最低点。
[0052]水槽中流体部分6的体积能够在图3A所示的最小体积(“Vmin”)和图3B中所示的最大体积(“Vmax”)之间变化，最小体积(“Vmin”)相当于流体在整个普通回路中的最小总体积，最大体积(“Vmax”)相当于流体在整个普通回路中的最大总体积。
[0053]Vmax和Vmin之间的差至少等于分别被称为膨胀体积VOc和净化体积Vpurge的两个体积的总和，分别表示，前者为流体的热膨胀，以及后者为被蒸汽导管4中的蒸汽和回路的冷凝器2中的部分蒸汽所取代的流体的排出。换言之，当两相回路在某一时间静止时，回路中就不再有更多蒸汽，并且流体占据了所有回路内部的体积，其给予了水槽中的微小流体部分体积；相反地，当热量最大时(Q = Qmax)，第一连接回路4沿着冷凝器回路2的一部分完全被蒸汽充满，因为流体被推回水槽，其中其占据了较大体积。流体部分的体积也受到环境温度的影响，导致扩展体积VOc。
[0054]更精确地，最小体积Vmin相当于最低环境温度和零热量(Q = O)进入蒸发器；这种情况通过点61在图5A-5B中示出。需要注意的是，气体部分中的主压力是重要的，这是由于辅助气体8(压力P2)的存在，而不是由于压力很低的工作流体的分压P1。施加在水槽中的总压为P水槽=P1+P2 ;大体上也是施加在两相回路中的压力。
[0055]仍然没有附加热量进入蒸发器(零热量，Q = O)，但是具有最大环境温度，可以观察到流体扩展，其给出流体部分体积VOc，大于Vmin。这种情况通过点62在图5A-5B中示出。
[0056]在环境温度为最高值并且热量本身也是最大值Q = Qmax的情况下，流体部分的体积被增加与净化体积Vpurge相一致的体积，导致图3B中所示的示例。该情况通过点64在图5A-5B中示出。
[0057]因此可见，当流体部分6在其最小值Vmin，相当于整个普通回路中的流体的最小总体积时，第二压力P2因此可能获得水槽中的总压大于或等于需要预设的操作压力(在图5B中作为非限制性示例示出为0.7巴(bar)，事实上该最小值能够根据所考虑的应用来设置)。
[0058]由此可见，在说明性示例中，当流体部分6在其最小体积(Vmin)时，第二分压P2 (NCG)大于第一分压P1。该条件在环境温度范围Q = O的主要部分内连续符合要求，甚至当Q = Qmax时的冷温度下也符合要求。
[0059]因此，能够观察到，当流体部分6在其最小体积(Vmin)时，第二分压P2 (GCN)能够大于第一分压Pl (见点61)多倍，例如5或10倍。
[0060]有关不凝性辅助气体在水槽中压力的最小压力(在图5B的示例中为0.7巴(bar))有助于在第二连接循环中获得高饱和温度(在图5A的示例中为50°C)，这使得可能得到工作流体的汽相的最小密度P，并且假设，回路的热传输能力是与汽相密度成比例的(Q=P VS)，回路的冷却启动一旦开始，热传输能力能够被充分获得，从而避免蒸发器的启动的失效并且获得良好的回路收益。
[0061]为了在最受限制的情况下(最高环境温度和最大热通量)保持满意的热疏散性能，通过点64所示，有必要提供气体部分7的体积充分地在流体部分的体积Vmax之上。
[0062]有利地，假如水槽的总体积30是流体部分的最大体积Vmax (液相的最大总体积的情况下)的1.3至2.5倍之间。因此，为了环境温度50°C和最大通量Qmax，饱和温度Tsat保持在90°C以下，这允许在热源11连续收集卡路里(calories)。
[0063]关于不凝性辅助气体8的选择，该气体必须在回路的全部操作范围内以及特别在水槽的压力和温度条件下保持在汽相，并且其必须具有很低的沸点；此外，其进入流体的扩散系数和奥斯瓦尔德系数(Oswald coefficient)也必须非常低，以便避免该辅助气体渗透进入水槽的流体部分6以及进入回路的其余部分。
[0064]有利地，氦气能够被选择为辅助气体。氦气是化学中性并且其工业可获得性符合要求。然而，也不排除使用其它气体，例如氮气、氩气或氖气。
[0065]图4示出了温差环流系统的第二实施例，其中，冷凝器2位于蒸发器I之上，以便重力自然地在蒸发器的方向上驱动流体；在这些条件下，蒸发器中的多孔材料起到促进热能交换的作用，并且蒸发代替执行毛细栗送功能。在远离流体运动源和元件的相关位置是不同的，所有其余部分，特别是操作，与上述第一实施例相同，因此不再重复描述。
[0066]由于辅助气体8的存在而施加的增压，使得把用于在有效热能启动之前调节两相回路的加热元件去除成为可能。
[0067]还需要注意的是，该两相回路在没有主动监察的情况下也能够实现，这是可靠性的决定性优势。
[0068]有利地，根据本发明，装置不具有任何机械栗，虽然本发明不排除补充机械栗的存在。
[0069]需要注意的是，图中元件的比例不一定代表不同元件的相关尺寸或比例。
[0070]第一和第二流体连接回路4，5优选地为管状导管，但是也有可能是其它类型的流体连接导管或通道(例如，矩形导管、挠性管等)。类似的，进口 /出口孔31能够具有明显的进口和出口的形式。
[0071]两相回路能够有利地装有位于每个蒸发器进口的止回阀18，以便增加最大启动能量。事实上，止回阀18在与正常循环方向相反的方向上阻碍流体回流，并且因此阻碍蒸发器在启动时在重负载下干燥。
[0072]在受制于重力的应用中，止回阀能够是通过浮力回复的浮动元件，从而阻碍关闭通道的门并且因此阻碍流体回流。
[0073]需要注意的是，这里提出的有利地根据本发明的两相流体系统是完全自适应的，并且不需要任何控制定律或任何传感器。其结果是特别简单的设计，特别简单的生产，无需维护，以及无比可靠。
【主权项】
1.热传输装置，无需主动调节，适于从热源(11)提取热量，并通过容纳在普通封闭回路中的两相工作流体将该热量返回至冷源(12)，其包括: -至少一个蒸发器(1)，其具有进口和出口， -至少一个冷凝器(2)，其与所述蒸发器分开并远离所述蒸发器， -水槽(3)，其具有内部体积(30)、流体部分(6)和气体部分(7)，并且至少一个进口 /出口孔(31)位于所述流体部分附近，其中，所述流体部分的体积能够在最小体积(Vmin)和最大体积(Vmax)之间变化， -第一连接回路(4)，针对基本上呈汽相的所述工作流体，所述第一连接回路将所述蒸发器的出口连接至所述冷凝器的进口； -第二连接回路(5)，针对基本上呈液相的所述工作流体，第二连接回路将所述冷凝器的出口连接至所述水槽以及所述蒸发器的进口； 其特征在于，来自所述水槽的所述气体部分(7)包括具有第一分压(Pl)的汽相的所述工作流体和具有第二分压(P2)的不凝性辅助气体(8)，其中，当整个所述普通封闭回路中的流体部分在最小总体积时，该分压被调节成能够获得大于或等于所需的预设最小操作压力的总压。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不凝性辅助气体是氦气。3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述工作流体是甲醇。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述水槽的所述总体积(30)包括在所述流体部分的最大体积(Vmax)的1.3至2.5倍之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，主要受制于地球重力，其特征在于，所述进口孔被安置在所述水槽的低点的区域中。6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，主要受制于微重力，其特征在于，所述水槽包括多孔物质(9)，所述多孔物质至少位于所述进口孔的区域中。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述蒸发器包括多微孔物质(10)，所述多微孔物质适于保证液相流体的毛细栗送。8.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，主要受制于重力，其特征在于，所述蒸发器位于所述冷凝器和所述水槽下方，借此，重力被用于使流体向着所述蒸发器运动。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，止回阀(18)被设置在所述蒸发器⑴的所述进口处。
【专利摘要】本发明涉及热传输装置，其具有容纳在普通封闭回路中的两相工作流体，装置包括蒸发器(1)，蒸发器具有多微孔主体(10)，适于提供液相流体的毛细泵送；冷凝器(2)；水槽(3)，水槽具有内部空间(30)，内部空间中具有流体部分(6)和气体部分(7)；以及设置在流体部分中的进口/出口孔(31)，其中，流体部分的体积能够在最小体积(Vmin)和最大体积(Vmax)之间变化，其特征在于，所述水槽的所述气体部分(7)包含呈第一分压(P1)的汽相的工作流体和呈第二分压(P2)的不凝性辅助气体(8)，其中，至少当流体部分(6)在其最小值时，第二分压大于第一分压。
【IPC分类】F28D15/02, F28D15/04
【公开号】CN105074373
【申请号】CN201480008653
【发明人】文森特·杜庞特
【申请人】欧热管公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月14日
【公告号】EP2956729A1, WO2014125064A1