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1、10申请公布号CN104094073A43申请公布日20141008CN104094073A21申请号201280055586022申请日20120912115820320110914FRF28D15/04200601F28D15/0620060171申请人欧热管公司地址比利时尼韦尔72发明人文森特杜庞特74专利代理机构上海天协和诚知识产权代理事务所31216代理人童锡君54发明名称毛细驱动的传热装置57摘要毛细驱动的传热装置，其适于通过双相向工作流体，从热源11处提取热量，并将该热量释放到冷源12，所述传热装置包括蒸发器1，冷凝器2，蓄水池3，蒸汽交流回路4和液体交流回路5。所述蒸发器1具有。
2、微孔块10，所述微孔块10适于执行液态流体的毛细泵送，所述蓄水池3具有内腔和入口和/或出口端口31；31A，31B，所述蒸汽交流回路4将所述蒸发器的出口连接至所述冷凝器的入口，其特征在于，其包括止回装置6，其设置在所述蓄水池的所述内腔30和所述蒸发器的所述微孔块10之间，并设置成防止流体在液态时回流至所述蓄水池的内腔。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014050986PCT国际申请的申请数据PCT/EP2012/0677532012091287PCT国际申请的公布数据WO2013/037785FR2013032151INTCL权利要求书1页说明书5页附图4页19中华人民共和国国。
3、家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图4页10申请公布号CN104094073ACN104094073A1/1页21毛细驱动的传热装置，适于借助于在普通密闭回路中的双相工作流体，从热源11中提取热量，并将所述热量释放至冷源12，所述传热装置包括至少一个蒸发器1，其具有入口和出口，以及微孔块10，所述微孔块10适于执行液态流体的毛细泵送，至少一个冷凝器2，其具有入口和出口，蓄水池3，其具有内腔30，以及至少一个入口和/或出口端口31；31A，31B，第一交流回路4，其中，流体主要为气态，其将所述蒸发器的所述出口连接至所述冷凝器的所述入口，第二交流回路5，其中，流体主要为液态，其。
4、将所述冷凝器的所述出口连接至所述蒸发器的所述入口，其特征在于，其包括止回装置6，所述止回装置6设置于所述蓄水池的所述内腔30和所述蒸发器的所述微孔块10之间，并布置成防止所述蒸发器中的液体回流至所述蓄水池的所述内腔，所述装置主要在重力的影响下，所述止回装置包括浮子60，其通过浮力被推回至关闭状态的位子。2根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浮子的密度小于所述流体在液态时的密度，且所述浮子的密度在所述流体液态时密度的60至90之间。3根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述浮子由不锈钢制成。4根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述止回装置设置在所述蓄水池的下部。
5、区域。5根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述止回装置设置在所述蒸发器的上部区域。6根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述蓄水池包括位于所述入口端口附近的输入流导向板8。7根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述蓄水池3包括多个分隔空间，所述分隔空间保持流体交流。8根据权利要求7所述的装置，其包括多个形成隔间的内部隔板7，所述隔间适于分隔所述多个分隔空间。9根据前述权利要求中任一项所述的传热装置，其特征在于，其不具有机械泵。10根据前述权利要求中任一项所述的装置，其还包括在所述蓄水池中的能量供给元件，以便在启动时控制所述循环的所述加压。权利要求书C。
6、N104094073A1/5页3毛细驱动的传热装置技术领域0001本发明涉及毛细驱动的传热装置，特别涉及双相流体循环被动装置。背景技术0002从文件FRA2949642可知，这样的装置被用作为冷却电能转换器的设备。0003然而，在存在高热功率水平的情况下，出现启动阶段特别遭受多个问题，可能发生毛细芯的干燥，导致启动的失败。0004因此，显得需要增加启动的可靠性和该循环的操作性。发明内容0005为达到这个目的，本发明涉及毛细驱动的传热装置，其适于通过包含在普通封闭回路中的双相工作流体，从热源处提取热量，并将该热量释放到冷源，该装置包括0006至少一个蒸发器，其具有入口和出口，以及微孔块，所述微孔。
7、块适于执行液态流体的毛细泵送，0007至少一个冷凝器，其具有入口和出口，0008蓄水池，其具有内腔和至少一个入口和/或出口端口，0009第一交流回路，流体主要为气态，其将蒸发器的出口连接至冷凝器的入口，0010第二交流回路，流体主要为液体，其将冷凝器的出口连接至蓄水池和蒸发器的入口，0011其特征在于，它包括止回装置，该装置安装在蓄水池的内腔和蒸发器的微孔块之间，并布置成防止蒸发器中的液体回流至蓄水池的内腔，所述装置主要在重力的影响下，止回装置包括浮子，其通过浮力返回推至关闭状态中的位子。0012多亏这些装置，防止流体从蒸发器向蓄水池回流。用这种方法，在强热力负荷下的启动更加可靠。另外，浮子可。
8、以使气泡通过以避免气封的形成；进一步地，止回装置简单并可靠，并能够使蒸气或气泡通过。0013在本发明的各种实施例中，以下的一个和/或其它安排可供选择地被应用0014浮子的密度小于流体处于液态时的密度，并且是流体在液态时密度的60至90之间；由此，止回装置不阻碍毛细泵送；0015浮子由不锈钢制成；这样，其耐久性特别好；0016止回装置安装在第二流体交流回路中；以使其可独立于蓄水池和蒸发器；0017止回装置安装在蓄水池的下部区域；以使其能够与蓄水池结合；0018止回装置安装在蒸发器的上部区域；以使其能够与蒸发器结合；0019流体交流回路是管状导管；这样，其成本是适度的；0020入口/出口端口安装在。
9、蓄水池的下部区域，最好位于蓄水池的下侧区域；0021第二流体交流回路可以是带有T形连接的单一导管或两个独立导管的形式；0022蓄水池包括在入口端口附近的输入流导向板；由此，可以避免由于输入流而导说明书CN104094073A2/5页4致的搅拌影响；0023蓄水池包括多个分隔空间，其保持流体交流；由此，限制蓄水池中流体空间的搅拌；0024蓄水池包括多个内部隔板，其形成隔间，适于隔开所述多个分隔空间；0025多个内部隔板形成蜂窝形式的隔间结构；这样，成本效率比是最佳的；0026传热装置优选地不具有机械泵；增加其可靠性；0027所述装置还在蓄水池中具有能量供给元件，以便在启动时控制循环的加压；这样，。
10、循环的启动能够更加可靠。附图说明0028通过阅读以下提供为非限制性示例的本发明的几个实施例的描述，并参考附图，本发明的其他方面、目的和优势将显现，附图中0029图1是根据本发明实施例装置的总图，0030图2是图1装置的变体，0031图3是图1装置的另一个变体，0032图4A和4B示出了根据图1至3装置的止回阀，0033图5是当止回装置位于蓄水池的基座时，止回装置的详细视图，0034图6是止回装置的截面图，0035图7A和7B示出了图1装置的具有几个蒸发器的变体。0036在不同的图中，相同的附图标记指定相同或相似的部件。具体实施方式0037图1示出了具有双相流体循环的毛细驱动的传热装置。所述装置。
11、包括蒸发器1和微孔块10，所述蒸发器1具有入口1A和出口1B，所述微孔块10适于执行毛细泵送。为此，所述微孔块10围绕盲性中心纵向凹槽15，为了从蓄水池3中接收液态的工作流体9，所述盲性中心纵向凹槽15与入口1A交流。0038所述蒸发器1以热的方式与热源11偶联，例如，包括电功率部件或者任何其它发热元件的组件，例如通过焦耳效应，或通过任何其它装置。0039在与充满液体的微孔块的接触处16的卡路里供给的影响下，流体从液态转变为气态，经由传送腔17并通过第一交流回路4散出，所述第一交流回路4将所述蒸汽传送至冷凝器2，所述冷凝器2具有入口2A和出口2B。0040在蒸发器1中，疏散的蒸汽被由微孔块10。
12、从上述中心凹槽15中引入的液体所替代；这就是众所周知的毛细泵送现象。0041在所述冷凝器2内，热能通过气态的流体释放到冷源12，这导致气态流体的冷却，以及其转变到液态的相变，即冷凝。0042在冷凝器2中，工作流体9的温度低于其液气平衡温度，这也被称作低温冷却，这样，流体在没有大量热输入时便不能恢复为气态。0043蒸汽压力在冷凝器2的出口2B的方向上推动液体，所述冷凝器2的出口2B开在第二流通回路5处，第二流通回路5也连接至所述蓄水池3。说明书CN104094073A3/5页50044蓄水池显现至少一个入口和/或出口端口31，这里图1的情况是单独的入口端口31A和出口端口31B，且蓄水池3显示内。
13、腔30，该内腔30充满了传热流体9。工作流体9例如可以是氨水，或任何其它适当的流体，但甲醇是优先的选择。工作流体9是双相流体，并且部分展现为液态9A，部分展现为气态9B。在重力作用根据Z向，垂直地的环境中，气态部分9B位于液态部分9A之上，并且分隔表面19分隔两种状态。0045正是该分隔表面19的温度决定了回路中的压力，该压力对应于流体在分隔表面19处一般温度下的饱和压力。0046在蓄水池的基座34处，液体的温度通常低于分隔表面19的一般温度。0047为了正确操作毛细驱动回路，有必要避免在分隔表面19处一般温度的快速改变，并特别避免液态9A的搅拌，所述液态9A趋于从蓄水池的底部抽出冷液体至顶部。
14、，并因此使表面温度下降，同时压力也下降。0048第一和第二流体交流回路4，5最好是管形导管，但它们也可以是其它类型的管道或流体交流通路。0049同样地，第二流体交流回路5可呈两个单独并独立的导管5A，5B的形式参见图1，或是带有T形连接的单一导管5C的形式参见图2。0050在所有的情况下，第二流体交流回路5间接通过蓄水池在两个独立导管的情况下或直接在带有T形连接的单一导管的情况下将冷凝器出口2B连接至蒸发器入口1A。0051根据本发明，所述装置包括止回装置6，其安装在蓄水池的内腔30和蒸发器1的微孔块10之间，以防止蒸发器中的液体回流到蓄水池的内腔30中。所述止回装置6能避免液体从蒸发器向蓄水。
15、池方向回流。液体从蒸发器朝蓄水池方向的有限回流，甚至也可能导致微孔块的局部干燥，这可导致双相循环泵送作用的丧失，所述止回装置6防止了这一现象的发生。如果启动时功率大几千瓦和/或每平方厘米几十瓦特，则该现象会更加明显。因此，止回装置6能提高系统在启动时的性能。0052所述止回装置6的位置可以在若干特别有用的位置中选择，这取决于所追求的目标和最佳状态。0053在图1中，止回装置6位于导管5B上，该导管将蓄水池连接至蒸发器1。用这种方法，止回装置6能够插入双相循环中，在双相回路中蒸发器和蓄水池是难以更改的给定组件。0054此外，如图2所示，所述止回装置6能够毗连蒸发器1定位，以使所述止回装置6能够与。
16、蒸发器结合，这样能优化系统的占据面积。0055另外，如图3所示，所述止回装置6能够毗连蓄水池定位，以使所述止回装置6能够与蓄水池接合之后会详细描述，这样能优化系统的占据面积。0056优选地，所述止回装置6能包括具有密度的浮子60，所述浮子60的密度略微小于流体在液态时的密度，浮子充分地在阀座上，以便关闭流体的通道下文会解释。0057然而，所述止回装置6还能够采用呈更传统的止回阀的形式图中未示出，所述止回阀具有挡板、阀座和弹性复位弹簧，所述复位弹簧趋于将所述挡板推向阀座。然而，弹性复位弹簧的强度必须仅是适中的，从而不以太强力抗衡上述毛细泵送的力。0058如图4A和4B所示，当止回装置6为浮子时，。
17、形成浮子60的单元安置在中空体63说明书CN104094073A4/5页6内，其中，浮子60能够至少在所谓纵向上移动。此处，纵向与方向Z一致，其中，作用有浮力和重力。0059在所示的示例中，中空体和浮子显示为围绕Z轴的轴对称，但这也可以是其他形式的。0060浮子包括环形承载表面67，其挤压相应的环形阀座66，所述环形阀座66形成中空体63中向内辐射的肩。当浮子挤压阀座66时，第二交流回路5的上游空间64与第二交流回路5的下游空间65隔离，这对应于关闭状态。0061如图4A所示，当循环处于既定运行时，毛细泵送施加吸力作用，这在下游空间产生略微低的压力，并且所述吸力作用S将浮子向下拉动。阀座66处。
18、的液体通道随即打开，且流体能够从上游64流向下游65。0062需要注意的是，如果在下游部分65中，所述液体中出现未凝结的蒸汽或气泡，则它们能从相反的方向从下游至上游漏出，这能避免阻塞蒸发器的新鲜液体供给因此，浮子能够使气泡通过，并因此防止气封的形成，该功能也能被称为排气功能。0063根据本发明有利的方面，浮子的密度小于流体在液态时的密度，所述浮子的密度包括流体在液态时密度的60至90之间例如，最高温度大约为100。用这种方法，重力和浮力的合力形成向上的推力P。0064然而，该推力P的强度是适中的，其小于上述毛细泵送作用力的吸力作用。0065在过渡结构中，特别是在最初启动过程中，或热负荷突然增加。
19、要被疏散的情形中，蒸发器中产出蒸汽的突增趋于推进腔15中的液体向蓄水池方向回流。这必须避免，以防止微孔块又名毛细管芯的干燥，干燥会导致循环失败。0066如图4B所示，如果液体从蒸发器的腔15流出，则向上的压力F对浮子60有推力效果，使其充分地抵靠在阀座66上，并因此关闭液体通道。因此，能够避免液体向蓄水池内部30的方向逆流。0067在特别有利的结构中，其中，止回装置6安置在蓄水池的下部区域，止回装置6布置在蓄水池的基座中，在出口端口31B的水平上参见图3和图5。在这种情况下，主体63包括安装环68，其通过众所周知的附连方法，牢固地固定到蓄水池的基座37上。另外，在出口31B水平处的基座37能够。
20、直接用作为闭锁座66。0068根据本发明，浮子可以由不锈钢制成，以使其耐久度是极好的。如图6所示，浮子60可以制成两个半壳61，62的形式，所述半壳通过焊点68在直径的水平处互相焊接；因此，所述两个半壳61，62限定了内腔89，所述内腔89最好充满惰性空气或气体。选择两个半壳61，62的壁厚以及内腔89的尺寸来获得整个浮子组件60的理想密度。0069另外，如图7A7B所示，为了避免蓄水池内部的有助于诱发冷冲击现象的搅拌现象，可在蓄水池内设置彼此分开的多个分隔空间，所述分隔空间保持流体交流。特别地，且更精确地说，可在蓄水池内设置多个内部隔板7，以便分隔所述多个分隔空间。0070此外，有利地根据本。
21、发明，蓄水池能包括输入流导向板8，其处于入口端口31A或入口/出口端口31附近，这取决于第二导管的结构。0071所述输入流导向板8防止蓄水池内液体的急涌造成冒泡现象或可能促进液体搅拌的水流。其可呈向下定向的U形形式，或碗状的形式，或能够使输入流的轨迹产生足够偏移的任何其他形状的形式。说明书CN104094073A5/5页70072隔间结构71可以呈现为垂直隔板7，即，在定向为重力方向。然而，需要注意的是，隔板能略微的或大致上的倾斜，如图7A所示。0073有利地，可以选择具有六边形网格的蜂窝结构。0074需要注意的是，蓄水池能具有任何形状，特别是平行六面体或圆柱体。另外，隔间结构可以由不锈钢制成。
22、。0075根据本发明的一方面，所述多个分隔空间通过小横截面的通道交流，所述小横截面最好小于蓄水池最大横截面的1/10。0076根据本发明的另一个有利方面，隔间结构可包括给所述结构提供热惯性的相变材料，这有助于限制突然的温度变化。0077图7A和7B显示，在本发明的上下文中，所述的发明可具有若干个蒸发器1，其彼此平联来增加它们疏散热量的能力，和/或使蒸发器尽可能靠近热源定位。0078根据图7A中的结构，每个蒸发器在其特定液体供给回路中具有止回装置6，然而根据图7B中的结构，止回装置6位于自分配分支5E，5F到蒸发器上游的共享分支5D上，这允许止回装置6的交互，并因此优化具有若干个蒸发器的系统的成。
23、本。0079另外，所述装置可进一步包括能量供给元件36，例如，加热元件或加压元件，其位于蓄水池处，以控制启动时回路的加压。在加热元件的情况下，“CTRL”控制系统38根据传感器未示出所传递的温度信息和/或压力信息，管理对所述加热元件36的卡路里供给，以便确保双相循环的启动。另外，所述“CTRL”控制系统还能为蒸发器中热能量的迫近并大量到达准备双相循环，这允许预期关于散热所需的双相循环的反应。因此，循环的尺寸可以最优化以使大量热量散出。0080有利地根据本发明，所述装置无需使用机械泵，尽管本发明并不排斥辅助性机械泵的存在。说明书CN104094073A1/4页8图1图2说明书附图CN104094073A2/4页9图3图4A图4B说明书附图CN104094073A3/4页10图5图6图7A说明书附图CN104094073A104/4页11图7B说明书附图CN104094073A11。