CN1020799C - 热管结构 - Google Patents

Abstract

一种环型热管结构包括拉长细管(其两端气密密封互接形成一环形容器)、载热流体、至少一受热部分和至少一散热部分(该二部分设在拉长细管的给定部分处)，至少一单向阀以限制载热流体之流动方向。单向阀推动、放大由载热流体及其蒸汽产生的力朝所述单向阀限定的方向运动，从而载热流体以高速循环流过拉长细管限定的环型密封流道，在受热、散热部分反复蒸发冷凝实现热交换

Description

本发明涉及一种新型结构的热管，它可适用于许多传统热管所不能应用的领域。

在早先所建议采用的圆筒型热管结构中，工作液体被密封于一圆筒状容器内加热、并在受热部分（汽化部分）处汽化而形成蒸汽流，然后，蒸汽流朝散热部分（冷凝部分）的方向高速蒸发。

此时，该蒸汽流冷却、并液化形成工作液流，此工作液流继而借助所述容器中吸芯的毛细作用而朝所述受热部分环流。

用这种方式，由于上述这样的液相和汽相的循环过程中，通过工作液体的汽化和冷凝所产生的潜热，从而实现了圆筒型热管的热交换。

在上述类型的热管中，以互为相反方向流动的工作液体和其蒸汽彼此直接接触。

另一方面，一九八五年九月十二日第一次公布（尚未实审）的日本专利申请昭和60-178921中举证了一种环型热管结构，该热管结构中容器中的工作液体的几乎全部封闭环状的流动通道均充以吸芯，当受热部分接受热量时，在一端处在受热部分中的吸芯内产生的蒸汽朝液流阻力较小的无吸芯部分喷洒出，形成蒸汽流，然后，该蒸汽流移至散热部分并在该处液化。于是，液化流借助吸芯的毛细作用吸入吸芯，从而使已液化的工作液再循环到受热部分。

环型热管在上述循环过程中如同圆筒型热管一样，通过充满之工作液体的相变（液相、汽相）所产生的潜热而实现热交换的。

然而，上述两种以往所用的圆筒型、环型热管结构都具有以下缺陷：

（a）因热交换有一下限出现，故热输送量较少。

对于圆筒型热管，因蒸汽及工作流体的流动方向相反，蒸汽流与液流之间相互干扰。

当吸热部分和散热部分的温差增大时，蒸汽流和工作液体的速度相应加快，此时，工作液体从吸 芯表面的一中介部分挥发，继而该工作液体爆胀并沿吸芯表面朝散热部分周围扩散，此扩散的蒸汽流干扰再环流的工作液体，从而朝受热部分再循环的工作液体量减少，最终导至工作液体干涸殆尽。

对无吸芯型热管而言，上述现象会在最初阶段发生且比吸芯型热管更为猛烈，因此，以往所用的圆筒型热管因热传输量较小故热交换具有一限值。当热管长度大、内径小时上述现象在最初阶段发生。

为避免上述现象，可在一双管结构中设计一容器绝热部分，然而上述双管构过于复杂且造价很高。

（b）具有一不可避免的吸芯极限

对吸芯型热管而言，输入热量低时热阻值亦低，且热管呈示很好的性能特点，然而若输入热量变大，工作液体在吸芯中沸腾蒸发，因此，因再循环的工作液体不能流入吸芯的受热部分而必然会蒸干，这就是所称的“吸芯极限”。当吸芯的毛细管变细且吸芯厚度增大时这种现象很易发生。

（c）因水锤作用性能不稳定

对无芯型热管，若工作液体量增加，其最大热交换率与吸芯型热管相比可成倍增大。然而，若热量急剧输入或输入热量较大，则工作液体猛烈沸腾，结果，仍处于液相的工作液体朝散热部分爆胀并猛烈地撞击热管端面。

此种情况下，吸芯型热管的热输送变成断断续续的，此外，还会产生不规则的噪声和振动，当发生猛烈的撞击时，热管容器常会损坏。

如工作液体量太多，就会发生上述这种现象。

（d）热管长度、直径的限制

当热管的内径因绝热部分中的液体阻力和“吸芯极限”相互作用而变小时，热管的极限长度变得更短。

内径为20mm的热管之极限长度约为10米，而内径为2mm时极限长度减至约400mm。

（e）实际使用中，全部热管的安装定位受限制

当上述热管在一预热状态下使用时，即受热部分的水位比散热部分的水位高时，甚至使吸芯型热管的热输送能力也明显下降。

若水位差超500mm左右，热管变干而不再能使用。甚至在水平姿式时热阻值亦增加一倍，若热输入增加，工作液体也易蒸干。因此，热管通常用“底热”状态下（即受热部分之水位低于散热部分之水位），相对于水平方向之倾斜角为15-20°。吸芯型热管不能用于水平方向。

应该注意，当无吸芯型热管处于“顶热”状态下安装定位时不再工作（失灵）。

（f）难于装配到加热物、冷却物上。

所述的容器不具挠曲性，不配以弯曲而要使用热管几乎是不可能的。因此，很难或不可能将热管装到加热物和冷却物上。若将容器制成波纹管外部以使热管具有挠曲性，则热管不仅造价上升且工作液体流动性减小，结果使热管性能变糟。

（g）增加容器中工作液体的密封难度

对于容器中产生或混有非冷凝气的情况下，非冷凝气在热管工作期间逗留于散热部分内，从而，使热管的性能会显著受影响。为避免这种性能影响，在工作液体密封工作期间应密切注意保持热管的高真空状态。

（h）对前述日本专利申请公布文中所披露的环型热管，工作液流不会相互干扰。

因此，上述问题的（a）项可获解决。

另一方面，由于工作液体在吸芯中蒸发，因此无吸芯型热管不会发生突然沸腾的情况。

因此，上述问题的（c）项可获解决。

此外，工作液体朝受热部分的再循环仅借助细长吸芯的毛细作用而得以实现。细长吸芯的长的间距使重力作用几乎被吸芯中的粘滞阻力抵消。因此如上述问题的（e）项所述的环型热管在其水平姿式和垂立姿式（受热部分垂直地位于散热部分之下）上述问题的（e）项所述的性能差异可获得改善。

然而，对于上面提及的日本专利申请所披露的环型热管是不可能解决除（a）、（d）和（e）项以外的其余问题。且环型热管的这些问题更严重。

即就是说，在绝热部分的液体再循环一侧，因吸芯引起的液体阻力急剧增加，从而问题（e）变得更糟。此外，在小直径热管中设置细长的吸芯是极其困难的，而且，因环型热管中工作液体的蒸发是在吸芯内进行的，故问题的（c）项更严重且工作液体易造成蒸干。（e）项所述的热管几乎不能在液位差超过500mm的“顶热”状态下使用的问题更不能解决。

问题（f）项不能解决。因所披露的环型热管 可或多或少改善问题（g）项，则非冷凝气逗留在吸芯的可能性。这种情况下，毛细作用减少且热管的性能因此变坏。

作为所披露的环型热管的一个附加新问题，作再循环的工作液体的流速仅通过吸芯毛细作用，由热输送能力所决定，因此，根据热管的直径比率所影响的热交换能力可能并不比圆筒型热管结构改善多少。

一九八七年十一月四日公布的日本专利申请昭和62-252892及八八年三月二日公布的昭和63-49699例举了以往推荐采用的环型热管结构，尽管环型热管的基本概念可能与本发明的热管结构相似，但本发明显著地改进了环型热管结构。

因此，本发明的目的是为提供一种新颖且相对简单的环型热管结构，其解决了背景技术中所述的（a）至（h）所有问题，并能应用到许多需要这种热管的领域中。

上述目的可通过提供一种环型热管结构而实现，其包括：（a）具有两相互气密连接的端头以构成一环型容器的狭长管;（b）至少一位于狭长管的第一区段之受热部分以吸收热量;（c）至少一位于狭长管的第二区段的散热部分以散逸热量;（d）填充于拉长细管中的载热流体以流过一由狭长管限定的封闭环状流道;其中所述细长细管沿其全长具有相同的内径，构成连续的毛细管环型流道，所述环型热管没有任何载热流体贮器和任何气动弹装置，而是在接设有（e）流体控制装置2，其位于流道1中用以限制载热流体在流道中单向流动，该流体控制装置与因受热部分蒸发产生的蒸汽压力作用以及散热部分蒸汽冷凝产生的吸力作用一道提供推进力并增大载热流体的推力，从而使载热流体从受热部分到散热部分在流道中进行单向循环。

为更好地理解本发明，以下将结合附图对其最佳实施例进行说明。另外，从实施例中亦可更明了本发明的目的及其优点。附图中：

图1是根据本发明的第一最佳实施例的环型热管结构的局部截面视图。

图2是图1所示的根据本发明的环型热管管道容器的一部分的局部截面视图，用以解释第一最佳实施例的热管的作用。

图3是根据本发明的环型热管安装在如图1所示的管道内的小型单向阀的截面视图，用来解释第三最佳实施例中热管的结构。

图4是根据本发明的环型管道的一部分的局部截面视图，用来解释环型热管的作用。

图5（A）至5（K）是热管的流向转换部分的局部立体和截面视图，用来解释本发明的环型热管结构。

图6（A）至6（C）是根据本发明的环型热管结构的并排配置环型容器的实例之示意视图。

图7是根据本发明的第二个最佳实施例的可调热传导式环型热管局部剖视图。

图8（A）至8（F）是根据本发明第五个最佳实施例的环型热管结构的各种类型的环型容器的截面剖视图。

图9是本发明的第六个最佳实施例提供的环型热管的扁平式的可控硅冷凝器的透视图。

图10是本发明第七个最佳实施例环型热管的电绝缘部分局部剖视图。

图11（A）至11（D）是本发明第九个最佳实施例的环型热管的应用实例的局部剖视图。

图12（A）至12（B）是本发明第十个最佳实施例的环型热传导管实例的局部剖视图。

图13是本发明的第十一个最佳实施例中其它环型热管实例的局部剖视图。

图14（A）至14（E）是本发明的第十二个最佳实施例各种形式的管道容器的纵向示意图。

图15是本发明的第十三最佳实施例一个实例的纵向视图，其可用于耐火、耐热和防燃的电缆。

图16（A）至16（B）是本发明第十四个最佳实施例中的环型热管的纵向示意图和局剖截面剖视图。

图17（A）和17（B）是本发明第十五个最佳实施例中的环型热管管道容器的截面剖示图，其也同样可应用于耐火、耐热的光导电缆。

图18（A）至18（D）是本发明第十六和第十七个最佳实施例中的环型热管的截面剖视图。

图19（A）至19（F）是本发明第十八个最佳实施例中环型热管的截面剖视图。

图20（A）至20（D）是本发明第十九个最佳实施例中环型热管的截面剖视图。

图21（A）至21（C）是本发明第二十个最佳实施例中环型热管的截面剖视图。

图22（A）至22（C）是本发明第二十一个最佳 实施例中环型热管的截面剖视图。

图23（A）和23（B）是本发明第二十二个最佳实施例中环型热管的截面剖视图。

图24（A）至24（F）是本发明第二十三个最佳实施例中环型热管的截面剖视图。

图25是本发明第二十四个最佳实施例中环型热管的截面剖视图。

（第一个最佳实施例）

图1示意地表示了本发明第一个最佳实施例中的环型热管结构。

图1中一般由1表示的环型容器是由具有一小外径的金属管的两端互连而构成的。环型容器1包括一受热部分1-H和一散热部分1-C，这两个部分通过隔热部分4相连。这些受热、隔热和散热部分相间排列形成了一个无端的环（为避免与“圆环”混淆，本译文中均将“loop-type”一词译为环型，此处“型”有“形式、形状、类型、等诸含义-译者注）应注意受热部分1-H安排在加热装置H部分内，而散热部分1-C安排在冷凝装置C内，一般由2表示的两个单向阀安装在环型容器1的隔热部分4的管件内，并将环型容器分成了两部分。

下面将参照图1至4描述第一个最佳实施例中环型热管操作的基本原理。

本发明的一个基本概念是在环型热管中，容器中的工作液体在蒸汽压力下高速循环，并在循环周期中反复出现蒸发和冷凝，这样就产生了热传递。

环型热管包括由金属管制成的环型容器1，其两端气密连接，使工作液体可在其内循环。金属管具有足够大弯曲的外径，还具有一内径，这样在循环过程中工作液体可流动，并因工作液体的表面张力之促进力将保持工作液体充满管道横截面。金属管可以由单根管道结构或由多根并置管道交替地或由其中路分支的管道构成。由容器所限定的环形可以是任选的弯曲形状，只要工作液体的流道呈无端循环的流道的形状。

环型容器1设置受热部分和散热部分，在这两部分间设有隔热部分。尤其是受热部分和散热部分是相间排列的。隔热部分即意味着热传送的距离。

此外，一个或多个压敏小型单向阀，如流动方向限定装置，被安装在工作液体的循环通道内，单向阀之间的相互距离不是明显不平衡的。应注意当有许多单向阀时，工作液体的循环将变得强烈又迅速。

图1中，受热部分1-H由于工作液体的汽化而产生蒸汽压力，而散热部分1-C由于蒸汽的冷凝而产生负蒸汽压力（吸引力）。蒸汽压力和吸引力，连同单向阀朝向工作液体和其蒸汽的预定循环方向产生一个强大的推动作用并使这推动力放大的作用。这些共同的作用力使工作液体和其蒸汽能在环型容器内高速连续循环。循环的工作液体由受热部分提供的热量而汽化并形成蒸汽。此时，在汽化中热量被吸收作为汽化的潜热和环型容器内的蒸汽流。当蒸汽流到达散热部分后，蒸汽流被冷却和液化以再形成工作液体。在液化过程中，蒸汽向散热部分提供了大量的热量，作为在冷凝过程中的潜热以便向外界发散热量。用这种方式，工作液体在环型容器内循环，重复出现汽化和冷凝，即受热和散热。

图2所示由金属管制成的环型容器1内的工作液体的状况。

管1内的工作液体7-2填充入管的横截面，在整个时间内借助工作液体的蒸汽7-1的各部控制。这样的填充状态由适量的工作液体，适当的内径范围和工作液体的表面张力的共同作用所形成。图2所示的填充工作液体7-2在蒸汽7-1部分的各部间的压力失去平衡后将快速流向蒸汽压力的低压一侧。上述的作用是环型热管内工作液体循环的基础。

图3所示为单向阀2的实例。

单向阀2由一在压力下插入环型容器1的内壁中并作为一阀座的薄环2a，一具有高圆度的阀体2b和一挡板2c组成。注意薄环2a是通过容器1的冲堵嵌合固定在容器2d处。

图4示意地表示图1所示环型容器1的截面。注意另一受热和散热部分1-H，1-C在容器1中单向阀2-1的下游和单向阀2-2的上游形成（图中未示）。标记5代表加热装置，标记6代表冷却装置。

在本发明的环型热管中，工作液体7-2和其蒸汽7-1只能沿由单向阀限定的8-1、8-2所示的方向流动。热量均匀特性是通过工作液体和其蒸汽循环产生的。当许多受热部分基本上以相同的温度加热，且在图4所示的受热部分1的温度稍高一些时，所产生的蒸汽压力就关闭单向阀2-2而打开 另一单向阀2-1，这样使蒸汽7-1就在下游方向8-1处喷射去。

这就导致了填充的工作液体流入受热部分（图4中未示），在位于如图4所示的受热部分的下游，工作液体产生大量的蒸汽。所产生的蒸汽压力立即关闭单向阀2-1，在图4所示的容器1的4-1部分和蒸汽7-1的温度由于热量消散和在隔热部分4-1的蒸汽7-1的绝热膨胀而下降。另外，在隔热部分4-4的蒸汽压力由于蒸汽的冷缩而下降。这样，另一单向阀2-2就打开以接收位于单向阀2-2上游的蒸汽和工作液体。此时，图4所示的容器单元1的温度重新升高，且内部压力也重新升高。然后单向阀2-2又重新关闭而单向阀2-1重新打开。这样，在隔热部分4-1的蒸汽7-1和工作液体通过单向阀2-1向容器1的下游方向喷射。

虽然上述的作用只涉及通过受热部分的蒸汽喷射作用，但散热部分接收热量并液化蒸汽时所产生的负压引起的从上游方向接收蒸汽和工作液体的接收作用，与受热部分的作用同步，加强了上述容器的吸收作用。如上所述的这种受热作用将工作液体和蒸汽推向由单向阀2-1和2-2限定的方向，受热部分和散热部分在温度上重复分钟循环升降。实验表明当输入热量增加时，温度的变化范围就变小而循环的周期也变短。当温度的变化范围缩小，循环的周期缩短时，热管的传热能力就增大。

另一方面，对于一对受热和散热部分不需安装两个单向阀2-1，2-2。单向阀的数量可以是任选的。那就是说，此实验表明即使容器1采用单个单向阀，虽然环型热管性能降低，但仍能工作。

此外，工作液体的流动由于管道容器内壁产生的流体阻力引起的压力减小使其速度和流量减小，根据受热部分的温度当其使受热部分达到给定饱和蒸汽压力时就立即汽化。这种饱和蒸汽压力作为一种新的推进能量推动了位于受热部分下游的工作液体。环型热管的放大作用是由上述的方式发生的。

另外，放大作用还由下述方式产生：

亦即，蒸汽流由于容器内壁产生的流体阻力引起的压力减小使其速度和流量减小，在产生一负蒸汽压力的散热部分处被液化。所产生的负蒸汽压力使位于受热部分上游的工作液体被吸收，这样又恢复了推动力。

工作液体放大推动力的大小是根据受热和散热部分的温度以及这两部分间的温差来确定的。亦即，推动力是根据在两部分温度的饱和蒸汽压的压差来确定的。循环速度也是根据上述的压差来确定的。

用上述的方式，循环的工作液体从受热部分到散热部分传递一定的热量，不断重复工作液体的汽化和冷凝。

如图1所示，容器采用无端环状，象一数字8。但是整个容器1的形状可以是椭圆的，或是任意的。

注意1988年3月2日出版的《日本专利申请第一次公开》（特开昭Tokkai）昭和63-49699号例举了早先申请的环型热管。其所揭示的热管结构同本发明的相似，但其结构和工作原理与本发明有相当大的不同。亦即，所揭示的热管是一种具有毛细管作用的管道容器和基本上不具有毛细管作用的工作液体贮存容器所构成的合成热管。所揭示的限制流动方向装置的位置被工作液体贮存容器的内部所限定。所揭示的热管是以下述的工作原理进行工作的：

由于管道容器的毛细管作用，储存在工作液体贮存容器内的工作液体被部分吸收或全部吸收，并通过毛细管作用传输。流动方向限制装置在工作过程中阻止工作液体重新流回到工作液体贮存容器内并限制了由于预定方向的毛细管作用所产生的循环推力。因毛细管作用而产生的循环推力和循环流量是根据管道容器的内径自然确定的，工作液体的蒸汽压力产生的推力和工作液体的冷凝而产生的吸力通过毛细管管道容器的强大流体阻力而偏移。由于毛细管作用使循环推力和流量稍稍增加，就导致蒸汽压力的饱和。因此，就不可能象本发明一样提供具有高热量传递能力的环型热管。虽然推力或流量可以通过许多工作液体贮存容器的交替冷却或加热而加强或增加，但工作液体的气流是间歇的形式，不可能象本发明的热管那样产生连续的工作液体流动。所揭示的热管主要是接收外界补充的能量。因为工作液体的推力是由毛细管作用得到的，它必须减小容器的内径以改进最高热量性能和延长受热和散热部分之间的距离（每一受热部分工作液体的传输距离）。这意味着工作液体流量的减少并说明了热量传递能力的减小。

（第二最佳实施例）

第二个最佳实施例中的环型热管同时具有预定填充入容器的预定量的工作液体和预定进入容器的预定量的非冷凝气体的优点。

本发明的第二个最佳实施例中的热管即使非冷凝气在外部混合也不会象通常的热管那样产生停止作用部分。这样就可通过控制非冷凝气体的混合量来调节其工作性能。

图7示意地表示第二个最佳实施例的应用实例，即可变传导型环型热管。标记31表示非冷凝气体的气体储存箱。标记32表示非冷凝气体充入的部分。标记33表示增高或降低箱体内温度的温度控制装置，这样非冷凝的气体经膨胀或压缩，且在环型容器内的非冷凝气体的数量被调节，且环型热管的加热或冷却能力可自由地变化。

（第三最佳实施例）

在第三个最佳实施例中，显示了比第一个最佳实施例所描述的把纯水工作液体充入管道容器1和把氟利昂-11充入第一个最佳实施例所描述的容器1内热管要高的性能。

环型热管具有一能抵抗如前所述的极高的内部压力的结构，这样使工作液体的选择范围较广泛扩展。因此可实现高性能的热管。

在第三个最佳实施例中，充入环型容器1的工作液体是这样一种工作液体，在预定温度范围内所指示的饱和蒸汽压数值和每一相同温度下的液相动态粘度系数的倒数二者的乘积大于各相同温度下“氟利昂-11”这二者的乘积。

第一个最佳实施例中的实验数据确定了在本发明的环型热管中，用氟利昂-11作为环型热管中的工作液体比用纯水因为工作液体在预定的温度范围中显示出更好的耐热值，且至少具有相同或更好的性能。这表明其性能大大超过了普通热管所期待的。预计在实验中温度范围内的氟利昂-11的饱和蒸汽压力的协合效应要比纯水高十倍，且其液相动粘度系数是纯水的1/3，大大加快了工作液体的循环速度，且在氟利昂-11的相态变化时其潜热仅为纯水的1/3。上述的这种效应可用于工作液体的选择以便给环型热管提供高的工作性能。例如，在25℃时的氟利昂-11的饱和蒸汽压力为2.5公斤/平方厘米，是通常情况下氟利昂-11为1.2公斤/平方厘米的二倍左右。同样，在25℃时的动粘度系数0.25×10^-6米2/秒是通常情况下氟利昂-11为0.29×10^-6米²/秒的1/1.2。这些数值的乘积为通常情况下氟利昂-11的2.52倍。

在第一个最佳实施例中根据管道容器1的内部体积充入60%的氟利昂-11和氟利昂-114，其热传递能力在温度为50℃时的受热部分和在温度为23℃时的散热部分分别测得为55瓦和400瓦。

用这种方法，能有效地实现工作液体的广泛选择。例如，选择氟利昂系列的工作液体，热传递能力不会仅仅因为带有电绝缘物体的容器1的一部分的替换而减弱，这样受热部分和散热部分可以电绝缘。此外，工作范围可扩展-50℃至150°的范围（在纯水工作液体情况下为20℃至200℃）。另外，用铝制容器用于环型容器1将成为可能，这样可使柔性和轻型特性得到改进而不会减弱环型热管的性能。

（第四最佳实施例）

在第四个最佳实施例中，本发明环型热管中的环型热管的整体部分或预定部分是经完全退火的。它一般能通过预定弯曲装置弯曲成环型容器。因为本发明的环型热管可大大的拉长，外径为低于10毫米在一适当的曲率半径范围内弯曲，无需调质就可保证其高柔曲性。但是如容器被完全退火软化，曲率半径明显减小且使管的安装工作变得容易了。因为热管可绕在框架或线圈上可使热管产品在贮存或装运时搬运方便。实际上，由于纯铜容器、纯铝管或铝合金管是最常用的，在由上述金属制成并具有外径小于4毫米的热管容器经完全退火的情况下可保征极易弯曲。可使经完全退火的容器能对准弯曲拉伸体，缠绕在拉伸的发热线棒上或附着在弧形表面上。当然，热管容器可冷凝和加热。

（第五最佳实施例）

图8（A）至8（F）所示为本发明环型热管的第五个最佳实施例。

第五个最佳实施例中的环型容器1可形成各种类型的管子中的任何一种，即，管子可以是圆形横截面的，椭圆形横截面的，方形横截面的，矩形横截面的，或是具有上述横截面的管子的内壁表面具有许多毛细管。

图8（A）、8（B）、8（C）和8（D）表示各管道部分通过发热装置和（或）散热装置加以控制的情况，以提供一大的传热面积和一良好的传热效 率。

图8（E）和8（F）表示方形管子和矩形管子并置和粘结的状态，各自形成带状的热管。

另外，椭圆形管子和扁矩形管具有作为中性轴的横截面的拉伸轴，所以是非常柔软。可方便地把它们安装在弧形表面上和（或）形成其中的流动方向转换部分。

（第六最佳实施例）

图9表示本发明的环型热管的第六个最佳实施例。

环型热管容器的外周包绕着一层根据热管的使用温度而具有的良好的热导性和高耐热性的薄的、刚性的电绝缘材料。

在图9中，一扁平型可控硅整流器35（反向不导通的三极管硅可控整流器或简单的硅可控整流器）通过在压力下的一对铜制冷却块34-1和34-2控制冷却。冷却块34-1和34-2起高电力的导通通道的作用。

另外，环型热管在紧密接触的一对冷却块34-1和34-2之间形成一种曲折形。由可控硅整流器35产生的适量的热量被一对铜制冷却块34-1、34-2吸收并且通过热管的散热部分22在箭头所标态的方向随着冷却气体散发。标记11表示吸热部分。

因为在第六个最佳实施例中的环型热管包绕着一层电绝缘材料，可有效地防止放电。此绝缘层可涂覆在受热部分和（或）散热部分或整个管道容器的表面。也可采用各种类型的烘焙搪瓷覆盖层。

（第七最佳实施例）

图10所示为本发明的环型热管的第七个最佳实施例。

如图10所示，安装在受热部分和散热部分间的管道容器的一部分4-1与第六个最佳实施例所描述的方法一样是电绝缘的。

注意图10所示为环型容器热绝缘部分的一预定部分，其中热绝缘部分的金属管被切成两段管子，这两段管子用象陶瓷那样的电绝缘材料制成的陶瓷管61相连。

在图10中，标记7表示一电工作液体而标记8表示其流动。另外，标记63表示为加强绝缘部分非导磁性作的诸如环氧树脂的保护涂层。

（第八最佳实施例）

如图3所示，在第八个最佳实施例中，作为限制流动方向装置的单向阀插入管道容器1的工作液体流动通道内。

每个单向阀2-1安置在环型容器1内的工作液体流动通道的预定部分（容器的内壁）中。每一单向阀2-1，2-2包括一在压力下嵌入容器1的薄的纯铜或铝阀座，阀座2a通过敲击固定在预定部分，一具有由氧化铝（Al₂O₃）制成的球体的阀本2b和一阀体挡板2c，以便使处于漂浮状态的阀体2b夹持在距阀座2a和预定位置上。

与阀体2b的阀座2a的接触部分是锥形的。

在球形阀体2b和阀座2a之间的空间间隔通过挡板2c来确定且抑制其漂浮状态。

挡板2c具有一简单的结构，其中一纯铜销或铝销被压入管的通孔内，然后焊接住。挡板可以是任选的形状。

以上述方式构成的单向阀具有以下作用。

（ⅰ）由于结构简单可靠性高。

（ⅱ）因为单向阀是由纯铜和氧化铝（Al₂O₃）构成的，并保证纯水工作液体和氟利昂系列工作液体的高度适应性，能在一长周期时间内维持其抗腐性的能力。

（ⅲ）因为氧化铝（Al₂O₃）制成的球形阀体具有相当高的抗磨损性能，且联结的阀座是由相当软的金属制成的，单向阀的工作寿命相当持久。

（ⅳ）因为保证其良好的气密性，同时由纯铜或铝制成的阀座是可变形的，因此便于安装到球形阀体上。

（ⅴ）因为氧化铝（Al₂O₃）相当轻，其相对重量为0.4，其高气密性和相对于阀座的分离性及高灵敏性，使其便于安装。

（ⅵ）因为单向阀的结构相当简单，此单向阀可安装于热管容器内。

因此，能保证热管长的工作寿命和热管的高度可靠性。

构成单向阀阀座的材料当所采用的工作液体为氟利昂系列时可以是纯铜或用铝代替，而当工作液体为纯水时则可以是纯铜。另外，如果工作液体非纯水也非氟利昂系列，就需要选择对于工作液体具有良好的适应性的金属材料。球形阀体也需要适合于工作液体。

在当管道容器1的内径小于1毫米而单向阀2 难以小型化的情况下，在安装单向阀位置处的管道容器直径可比其它部分大。

氧化铝（Al₂O₃）可以是红宝石或蓝宝石。

（第九最佳实施例）

图11（A）至11（D）所示为本发明环型热管容器的第九个最佳实施例。

在第九个最佳实施例中，与工作液体流动的液体向前流道和流回通道相对应的无端管道部分是邻接和并置的。另外，热管容器的两端由工作液体流动的流动方向转换部分构成，并形成（相连部分）具有一预定曲率半径的弯管。

图11（A）所示为环型热管容器的基本实例。

如图11（A）所示，一直管部分1-1用于工作液体向前流动（如图11（A）右边方向所示）而容器1的另一直管部分1-2用于工作液流回向流动（如图11（A）左边方向所示）。两根直管部分1-1，1-2是邻接和并置的。许多单向阀安装在管道容器内（图中未示）。

由t-1和t-2表示的流体方向转换部分由弯管部分构成。参照图5（A）和5（B），热管容器的弯管部分外形如图11（A）所示。这种结构的环型热管器便于操作。

图11（B）所示为环型热管应用的另一个实例，在此实例中环型管容器被绕在一线圈框架36周围，弯管部分t-1和t-2作为绕管的两个端部。

图11（C）所示仍为环型热管应用的另一个实例，在此实例中管道容器可缠绕和捆扎在线圈框架上。

图11（D）所示为，曲折环型热容器应用的又一个实例。其中连接管子两端的连管部分并不需要，且曲折形热管具有弹性，可实现包装运输。因此，也可实现大量热管产品的运输。

（第十最佳实施例）

图12（A）和12（B）所示为本发明环型热管的第十个最佳实施例。

第十个最佳实施例能有效地利用在臌胀热量传递区域内的汽化和冷凝的潜热。

在图12（A）中，受热部分11和散热部分22被各自安置在预定的部分。由金属管形成的受热和散热部分11、22具有高热量传导性，在此中间一束热管容器在压力下被夹持。另外，上述热导性填充材料均被填入金属管的间隙内，以提高热传递效率。

每根金属管都紧凑地安装在上述的安装孔内（图中未出）。

受热部分11和散热部分22由相应的金属管构成。管道容器束的端部为热管组的集聚部分，并比原来的组合部分有更大的外径。在受热部分和散热部分11和22之间的隔热部分4是柔性的，因此可弯曲成一定的角度。

图12（B）所示为第十个最佳实施例的另一实例，在此实例中仅是受热部分11被单根金属管夹持，而另外一些部分是强制气体对流型的散热部分22-1，22-2聚集在一起。

（第十一最佳实施）

图13所示，为本发明环型热管的第十一个最佳实施例。

如图13所示，许多细长管的预定部分4互相绞合在一起。

许多拉长管在隔热部分4绞合以减少其占据的百分比来改善柔性。另外，因为每根拉长细管靠热接触在一起以补偿温度的变化，这样可确定整个环型热管容器的一均匀热量分布。

（第十二最佳实施例）

图14（A）至14（E）所示为本发明环型热管的第十二个最佳实施例。

在第十二个最佳实施例中，环型容器由任一单根拉长细管、平行的拉长细管或扭转的拉长细管构成。

容器在许多弯管形式的预定部位弯曲，弯管具有预定的弯曲半径且构成工作液流的方向转换部分，以便使环型容器形成曲折形。

受热部分11、散热部分22或他们的任一个都设置在曲折形容器的每一转弯处，第十二个最佳实施例都与曲折形容器的基本形状有关。

在图14（A）到14（E）中，标记5表示加热装置，标记6表示冷却装置。与加热装置5和冷却装置6相连接的容器部分分别构成受热部分1和散热部分2，另外，标记t-1和t-2表示在许多管道两端工作液体流向变换部分。至于方向转换部分的形状，参见图5（A）到5（F）。

当曲折形环在容器内形成时，容易交替地安置加热装置5和冷却装置6及安置细的热管容器，而 且在固定位置毫不费力地进行热管容器的安装。弯管容器的形状根据加热装置（热产生物）和冷却装置（热吸收物）的安置条件来决定。

可以看到图14（A）和14（B）显示曲折形环状管道容器的例子，其中受热部分和散热部分布置在管道容器的每一转弯处。

在图14（A）中，受热部分和散热部分通常交替形成在单管道的每一转弯处且管道的两端与接管37相连。

在图14（B）中，如果散热部分22的热传递效率相对比受热部分，11低时，则增加散热部分22的转弯处数量。另外，接管37连接热管的两端。

图14（C）到14（E）的每个例子是由许多平行的管道和扭转的管道构成的曲折形环状容器，由于不需要如图14（A）和14（B）所示的接管37，在热管道产品的每一生产阶段和装货出去之间进行输送时，要使用特别的弯曲框架。

根据加热装置5和冷却装置6的位置来成形热管道容器。

如图14（C）所示，两对受热部分和散热部分11-1、11-2和22-1、22-2布置在每一转弯处。

如图14（D）所示，容器的受热部分11-1、11-2象电力电缆一样沿细长的加热部分5布置;或者，受热部分11-1、11-2象电机、电磁铁一样围绕加热物5。在这些情况下，散热部分22-1、22-2从受热部分11-1、11-2延伸且沿冷却装置6布置，散热部分22-1、22-2由容器每一转弯处的两管道部分形成。

由于根据本发明的环型热管道可以完全在最大热势（heatμosture）下工作，因此散热部分22-1、22-2可以大致位于受热部分11-1、11-2的下方或正下方。在图14（D）中，加热装置5和冷却装置6互相毗邻，扭转的管道容器形成曲折形外廓。

另外，如果如图14（A）和14（C）所示直线部分紧密相靠和并列，环状容器可用于象印刷电路板一样的扁平状加热/冷却装置的表面冷却。

在印刷电路板这种情况下，超导元件可以安装在带有安装在电路开关板上的管道容器的板上（第十三个最佳实施例）。

图15显示根据本发明的环型管道的第十三个最佳实施例。在第十三个最佳实施例中，环型容器的预定部分形成具有许转弯处的曲折形外形。

设置在容器每一转弯处后的预定部分构成绝热部分，这一绝热部分组集成一束，穿过预定管道或框架且处于压力下，在预定管道或框架中的所有间隙用预定的充填材料紧紧填满。

如图15所示，通过将管道或框架39-1放入隔墙39-2的安装孔40，可以容易地构成一热交换器。管道或框架39-1安装在隔墙39-2上以前，管道容器11-1、11-2或22-1、22-2的聚集体具有小于管道或框架39-1的直径;管道或框架39-1放入安装孔40后，细管道容器11-1、11-2、22-1、22-2如图15所示的从管道或框架30向外延伸。

即使没有特别的叶片组嵌入管道或框架39-1，管组也能够将从高温流体41中吸收的热量有效地传给低温流体42（第十四个最佳实施例）。

图16（A）和16（B）显示根据本发明的环型热容器的第十四个最佳实施例。

在第十四个最佳实施例中，环型容器1（11、22、4）安装在由具有高导热性的紧密密封的金属管制成的外管道容器t内，与工作液流通道相对应的许多细道管道容器的聚集体被紧密地装入外管道容器t内，应注意与流向转换部分相应的腔室是在管道容器聚集体两端面之一和外管道容器t的两端面的内壁之间。

在外管道容器的每一内壁和管道聚集体之间和在相互管道之间的所有间隙最好是气密的，而且，每个预定管道内设有单向阀。由单向阀限定的工作液流方向是在许多管道聚集体的预定管道内工作液体的向前方向，许多保持管道具有向后方向，作为一个整体，工作液流设计成环流。细管道容器的聚集体然后放入外管道容器t内，如图16（B）所示，尤其是加热部分5-1和冷却部分6-1设置在外管道容器t内。

另一方面，相应的细管道容器具有散热部分22和绝热部分4，外管道容器t的内壁和细管道容器组的一端面之间的腔室t-5用作工作液体的集流管。

在第十四个最佳实施例中，图5（F）所示的工作液体流向转换部分t-1设置在细管道容器的聚集体两端，因此，图15所示的外管道容器t的两 端提供的空腔t-5用来改变工作液流的方向且由于单向阀2-1、2-2的作用形成工作液体的环型流道。用这种方法，根据本发明其中具有环型热管道聚集体结合的外管道容器，可以用作解决常用热管道所具有的每个问题（参见已有技术）的高性能细长圆柱形热管设备。

在图16（B）中，标记43表示由对工作液体具有良好适应性的材料制成的预定充填材料，应注意由预定充填材料构成的间隙堵塞装置可以通过收缩外管道容器实施，以便管道容器的聚集体不形成蜂窝状外形。

在第十四个最佳实施例中的热管可以用纯水的工作液体构成具有25mm外径的充分持久的热管，例如在具有25mm外管道直径的外管道容器内300℃操作温度（纯水的饱和蒸汽压是90kg/cm²）和30千瓦的热传递功率。

用这种方法，需要在200℃和300℃之间出现坚固的和有用的热管。

例如，正如日本专利第1209357号（相应于在1983年8月20日公布的日本专利申请第二次（审查）公告（Tokko）昭和58-38099）中所揭示的，一塑料注塑模或挤压机用热管型螺杆能够显著地减少能量消耗且成为高质、高效的模。然而，由于常用的热管需要大量的热输送功率，如果使用纯水的工作液体，最大操作温度大约是200℃，热输送功率大约是2KW，限制了可适用的塑料，热输送功率不能满足，而且实际上常用的热管不能减少，在最佳实施例中的热管解决了这个问题且能够减少热管型螺杆的应用。

在第十四个最佳实施例的热管使纯水和氟利昂系列工作液体的应用温度范围上升到100℃以上，可能产生大的热输送能力。另外，在完全最高热势下（最大热）热管的使用扩大了热管的应用范围。

（第十五个最佳实施例）

图17（A）和18（B）显示根据本发明的热管的第十五个最佳实施例。

在第十五个最佳实施例中，第十四个最佳实施例中的外管道在管容器t具有高压承受结构，增大了与集流管相应的一个或两个腔室，而且安装响应工作液流或蒸汽流旋转的汽轮机和输出汽轮机旋转能量的装置。第十五个最佳实施例中的环型热管在管道容器内以高速循环工作液体或其蒸汽。

在图17（A）和17（B）中，标记65表示汽轮机，标记65-1表示汽轮机涡轮，标记65-2表示汽轮机叶片，标记65-3表示循环孔，使工作液体通入与工作液体的向前流道相应的管道容器的一部分，标记t-5表示集流管部分，标记67表示能量输出装置。在图17（A）和17（B）中，能量输出装置包括随汽轮机整体旋转的外涡轮磁铁67-1和内涡轮磁铁67-2。外涡轮磁铁67-1在外管道容器6-1内旋转并通过外管道容器壁驱动位于外管道容器6-1外测的内涡轮磁铁67-2使其旋转，其旋转力传递到输出轴66。能量输出装置67利用磁铁或其他装置。

（第十六和十七个最佳实施例）

图18（A）到18（D）显示根据本发明的导热管的第十六和十七个最佳实施例。

在这些最佳实施例中，图11（A）所示的本发明的细长容器同样用作电动机、发电机、变压器和电磁铁中使用的线圈。

上述线圈分成通常所说的一种基本上用于大容量线圈的绕线，其中棉纱、棉绳、纸带等紧紧地绕在导体上;以及通常所说的基本上用于中等容量或小容量线圈的漆包线，漆包线用绝缘涂层包住导体外层经烘烤而成。

在第十六个最佳实施例中，当中空电解铜线或中空电解铝线和如棉纱、棉绳或纸带一样的电绝缘纤维紧密地覆盖在裸线的外层时，形成构成环型容器的细长管道。

在第十七个最佳实施例中，代替第十六个最佳实施例中的电绝缘纤维的螺旋形包裹层，当用各种涂料烘涂在裸线的外层成中空电绝缘线，其中涂料的主要成分是桐油、聚氨基甲酸脂、聚脂、聚胺和聚酰亚胺，形成构成环型容器的细长管道。

在第十七个最佳实施例中，吸热部分靠近不进行热量传递的温度控制体，因此，依赖电绝缘物（一般是热绝缘物）的壁厚的散热能力的减少关系不大。

由在绕制物内部热管道容器损失的电能引起的自热产生被其本身所吸收且在绕制物外部散热。

这些最佳实施例在易操作、线圈整体的体积比、与由图11（A）所示的第九个最佳实施例中的弯曲细长并列的热管道容器引起的冷却相比，热吸收效率方面具有优异的特性。第十六和十七个最 佳实施例中的吸热量随如图14（D）所示的第九和第十二个最佳实施例向外扩散且如图6（B）所示实施。

在图18（A）和18（B）中，对每个单管道容器进行电绝缘。

在图18（C）和18（D）中，平行的管道是整体绝缘或附着和并列的管道是绝缘的。标号1、11、22表示管道容器，标记4（44）表示螺旋形线圈或烘烤线圈的绝缘涂层。

例如，由于使用中空导体，不管体积是否增加，形成的管道容器可作为线圈或线圈的一部分使电动机、发电机、变压器、电磁铁等能够显著地增加许可电流，相应地，绕制物尺寸变小并得到增强。

（第十八个最佳实施例）

图19（A）到19（F）显示本发明环型热管的第十九个最佳实施例。

防火电线、防火电缆、耐热电缆是在预定的时间周期内继续将电源供给建筑物内的重要设备的电线和电缆，直到火灾发生时最初的防火作业开始进行为止。

在第十八个最佳实施例中，环型热管的细管道容器用作上述电线和电缆芯的导体，为了冷却其中的防火、耐热和耐火的绝缘涂层，使防火时间和阻热时间显著延长或使暴露得以防止。

图19（A）到19（F）显示单管道容器和并列管道容器上使用的电线和电缆的横截面。

图19（A）和19（D）显示防火结构，图19（B）和19（E）显示耐热结构，图19（C）和19（F）显示耐火结构。

在图19（A）到19（F）中，标号1（1-1、1-2）表示由电导体制成的管道容器，标号45表示耐热绝热涂层，标号46表示防火层;标号47表示耐火绝热涂层。

在第十八个最佳实施例中，防火层46足够厚以增大防火层内的百分温差和减少热量传输速率，以便可以延长防火和耐热时间。且可做出完美的防火和耐热电线和电缆。

如果在纯水作为工作液体情况下，导体表面温度低于300℃到350℃或在萘或温泉作为工作液体情况下，导体表面温度低于400℃到450℃，那末第十八最佳实施例中的环型热管的防火、耐热电线可以经受火的高温直到火被扑灭。

（第十九个最佳实施例）

图20（A）到20（D）显示本发明的环型热管的第十九个最佳实施例。

在第十九个最佳实施例中，环型热管用于电力电缆的散热。

图20（A）和20（B）显示热管应用到直接伸入土壤51内的电力电缆管道48的一个例子，图20（C）和20（D）显示热管应用到安装在电话通道50内的管道48或应用到佩德罗仪（Pedrography）的例子。

图20（A）和20（C）是在与管道垂直方向的电话通道50横截面图，图20（B）和20（D）是管道48的立面图。

标号1表示带有如图5（A）到5（E）和5（G）所示的工作液流方向转换部分t-1到t-6的许多管道容器的每一个管道容器，许多管道容器可以直接使用、也可以使用图11（C）所示的细长管道容器，形状如图11（E）所示是曲折形的。

管道容器1的受热部分可以绕在电缆管道48的外周层或沿管道48延伸（参见图6（A）和（B））。

图20（A）和20（B）中的散热部分22、22-1、22-2直接分散和延伸至土壤51中。

散热性能可以22-1和22-2所述的方式通过向外延伸许多管道而得以改善。

这样构造的环型管道容器可以有效地向土壤51发散管道48产生的热量且可以增加管道的许可流量。在图20（C）和20（D）中，管道容器1用于受迫强制冷却引起许可电流的进一步增加的情况下，散热部分22绕在与电缆管道48并列的冷却水管道49上。

（第二十个最佳实施例）

图21（A）到21（C）显示本发明的环型热管道的第二十个最佳实施例。

在图21（A）中，光导纤维52-1、52-2绕在环型热管的管道容器1的外周，防火层（绝热层）46和耐热层（释热层）45安装在其外面。

在图21（B）中，光导纤维52-1、52-2沿容器1的圆周两端延伸，并安装防火层46和耐热层45。

在图21（C）中，光导纤维52-1、52-2在沿 容器1的外周壁表面设置的槽53-1、53-2中延伸，并且防火层46和耐热层45围绕槽53-1、53-2的周边延伸。管道容器1的散热部分通过与喷水设备或火信号联动的水冷设备冷却，以便吸收光导纤维周围的热量。这样，在预定的时间周期内免受周围的为焰和高温，使光导纤维的作用得到保护。

（第二十一个最佳实施例）

图22（A）到22（C）显示本发明环型容器的第二十一个最佳实施例。

在第二十一个最佳实施例中，管道容器1-1、1-2互相平行延伸且共同附着在防火层46上。

在图22（A）中，管道容器1-1、1-2的截面是圆形的，在两表面上形成槽。光导纤维52-1、52-2放置在槽中且沿容器1-1、1-2延伸。第二十一个最佳实施例中的冷却效果是第二十个最佳实施例的2倍。

如果光导纤维52-1、52-2被涂以金属将进一步改进冷却效果，这样，光导信息传输特性完全避免了火灾的威胁。

如图22（B）和22（C）所示，管道容器的截分别是半圆形的和矩形的，容器1-1、1-2的粘着表面是平的，光导纤维52-1、52-2安置在由槽53-1、53-2形成的空腔内，槽沿着容器粘着面的外壁延伸，以便完全隔绝火焰和高温的侵袭。

防火层46和耐热层45释放出由火引起的高温，以防止容器1-1、1-22中工作液体的饱和蒸汽压增加太多。这些护层由于热管的冷却作用用于释出热量，而不会发生完全燃烧。

（第二十二个最佳实施例）

图23（A）和23（B）显示本发明环型热管的第二十二个最佳实施例。

超导物涂层54安装在管道容器1的外周，再安装由导电和导热材料制成的金属管涂层56，超导物涂层54可以是由超导材料制成的带紧密地且呈螺旋形地卷绕而成。另外，如果超导材料是陶瓷系列，则超导材料可以直接烧结在管道容器1上。另外，在电缆的情况下，涂层可以先不烧结，待完工以后再烧结（在线圈的情况下，卷绕以后再烧结）。

管道容器1和金属管56的材质一般可以用纯铜，管道容器1、超导物涂层54和金属管涂层56可通过拉拔或锻造结合成结合体或连接体。管道容器1和金属管涂层56吸收起超导状态稳定化操作期内小部分超导状态，发生破坏而产生的热量。另外，金属管涂层56用作在超导的时间内的电绝缘涂层。

在图23（B）中，槽53沿管道容器1外周的壁面延伸，超导管55嵌入槽53中。管道容器1、超导细线55和金属管涂层56集成接合状态，每一部分的作用与图23（A）所示的相同，当超导线是螺旋形或其它所需形状时，这种结构的管道容器可易于成型。散热部分冷却了放置的导线部分，从而低于其临界温度且能够保持导线部分处于超导状态。

超导线、环型热管的应用，与常用的浸液型超导线相比具有下列优点：

（a）由于不需要将线圈浸没在超导形成的冷却液中的螺旋部分，所以线圈的形状和尺寸是自由的，设计线圈的自由度增加。

（b）由于散热部分（部分浸没在冷却液中）安装在间隔超导线部分的那部分位置中且能够小型化，甚至当线圈部分变得很大时，浸液容器也可以是小。热损失相应减少，冷却液的消耗相应节省。

（c）可以获得发动机或电动机一类的转子的超导，即如图6（B）所示可以方便地减少定子线圈的使用，在转子情况下，如图6（B）所示的形成线圈。在这种情况下，从线圈中引出的散热部分22围绕转轴轴向布置且在旋转时浸没在冷却容器中;反之，散热部分22引入到安装在转轴周围的冷却夹套中。除线圈部分外，发热部分使用第九个最佳实施例中的环型热管，环形热管中充满第二十二个最佳实施例中的工作液体。因此，其中的散热部分将线圈部分冷却至临界温度，有助于线圈保持超导状态。如果定子和转子中有一个不需要线圈的话，那末用同样的方法将其冷却到临界温度或接近临界温度是所希望的。

（d）当将热管应用于大容量变压器的超导线圈中时，可以省去线圈部分的冷却容器，且由于没有铜损，变压器的结构可以显著变小。

在这种情况下，由于超导线的低温和冷却容器不再需要由铁损产生的热量被足够有效冷却。在这种情况下，冷却容器如图6（B）的冷却装置6中所示的仅是用于冷却初级线圈和次级线圈的散热部 分的小型冷却器。但铁损产生的热量太大的话，最好用条款（C）中同样的方法增加辅助冷却装置。

（e）当电力传输电缆采用环型热管时，每隔预定距离，只需安装如图6（A）中的冷却装置所示的简单浸液型冷却器，但在常用的电力传输超导电缆情况下，为了使温度极低的冷却液在冷却管或超导电缆管道中流动，每隔预定的距离都需要极低温度泵。这样不仅降低安装费用，而且不需要泵保养费用。

（第二十三个最佳实施例）

图24（A）到24（F）显示本发明环型导热管的第二十三个最佳实施例。

在第二十三个最佳实施例中，带有矩形横截面的管道容器1（1-1、1-2）用来夹持许多超导带57或超导细线55。

在图24（A）和24（B）中，超导带57被夹持在容器1的平面上。在图24（C）到24（F）中，超导带57或超导线55通过线槽58或窄槽53插入或夹持。

图24（A）、24（C）和24（E）显示带或呈螺旋形绕在容器1的例子。在这些情况下，带或线夹持在由虚线表示的内层或外层的容器之间。超导带仅附着在管道容器1的一侧。

在图24（B）、24（D）和24（F）中，超导物（带或线）通过二个管道容器1-1、1-2夹持。第二十三个最佳实施例中的作用与第二十二个最佳实施例中是一样的。第二十三个最佳实施例可以很方便形成超导线圈。由于没有无意义的间隙形成，所以可以改进冷却效率。

（第二十四个最佳实施例）

图25显示本发明环型热容器的第二十四个最佳实施例。

如图25所示，形成的环型热管作为高容量电力传输超导电缆或作为超导电缆，用以构成大尺寸的超导线圈。第二十四个最佳实施例中的环型容器系用由用作填充料的超导材料构成，如图12（A）和12（B）所示。在第二十四个最佳实施例中，每个管道容器在弯曲以前先用超导材料作涂布处理。

在图25中，数字1-3表示集成一束或相互弯曲的管道容器组，管道容器组1-3放入具有高导热性和导电性和高柔性的金属管56中。

集束或弯曲前每个管道容器都用超导材料59覆盖在其外周，当金属管56放入时，管56和管道容器组1-3中的所有间隙都要用超导材料59紧紧地填满。最好将金属管中的金属管内壁、超导材料和管道容器外壁通过预定装置实质上集合成结合结构，预定装置一般是通过拉拔或锻压产生截面减小的过程。在超导电缆状态下，超导材料59不需烧结，在电缆安装时的连接过程以后和弯曲过程形成超导材料以后，可以烧结以完成超导材料59。

由于上述超导电缆包括具有大截面积的超导材料，它适合用于高电力传输导线和大型高容量超导变压器。具有弯曲的管道容器组1-3的超导电缆用于需要柔性的用途中，具有集成一束的管道容器组的超导电缆用于需要线性的用途中。第二十四个最佳实施例的作用与第二十二个最佳实施例是一样的。

如上所述，本发明的环型热管不仅解决已有技术背景中所述的问题，而且表现出如下所述的新颖、优异的性能。

（a）没有扩展限制。

由于工作液流和蒸汽流被引向同样方向，所以没有扩展限制。

因此，工作液体的数量、热输入的数量和蒸汽流的速度一般能够增加，进行热传输的热管容量相应地也可以显著增加。

（b）没有吸芯限制。

由于在容器1中除了填充和密封的工作液体在蒸汽压力下被推动外没有吸芯，所以热输入的增加除了增加循环速度以外，并不使工作液体的循环变得困难。

（c）不会由于水锤作用的突沸出现反常。

由于填充的工作液体在蒸热汽压力下驱动，即使有瞬时且大量的热输入工作液体的循环速度只是增加，全部热量可以完全吸收。

由于条款（a）、（b）和（c）中所述的特性，本发明的环型导热管具有传输大量热的能力，而不必考虑热管直径。

（d）带的长度没有限制且热管的制造是可能的。

理论上，由于在许多受热和散热部分工作液体的强大驱动力和驱动力的放大作用，所以没有限制;实用上，可以获得具有500米至2000米的环 型热管。

由于工作液流和蒸流的同一流动方向且不会互相影响，可以制造很细的热管，实验表明可以造出具有0.5mm内径的环型热管。

（e）无论热管的应用是什么情况，热管能够表现出足够好的性能。

热管的性能不受由于强大工作液体推力产生的重量和高速工作液体的重量影响，因此，不必由于安装中的热管状况引起的性能的改变而使性能改变。

（f）热管的安装有很大自由度。

性能不随安装情况的改变而改变且环型容器可通过预定装置很容易地弯曲，热管可以与在任选方向柔性体一起使用。

实际上，在具有4mm以下外径的经完全退火铜管或由铝管形成的容器情况下，这种热管通过人工操作可以自由地弯曲。用通过容器几个转弯处形成的平面实现表面受热和表面散热是可能的。

由于具有适当成形的流向转换部分安装在细长环型容器的两端和容器的中间部分并列的这种环型热管，能够用作平行线材或带材，所以可以增加安装上的自由度，即容器的卷绕、配合和粘接可以自由进行且许多受热部分和散热部分可以自由地在容器中形成。

图5（A）至5（K）表示工作液体的流向转换部分t-1的各种形式结构，以形成这种并列线材和带材。

图5（A）显示U形弯管形式的流向转换部分t-1，以形成并列管。

图5（B）显示环型的流向转换部分t-1，以形成相互接触的并列管。

图5（C）和5（D）显示具有普通穿孔t-3的热管道容器结构，以形成接触的、并列的管道1。

图5（E）和5（F）显示具有小型集流管t-5的热管道容器结构，以形成接触的、并列的管道1。

图5（I）和5（J）显示具有小型集流管t-5的热管道容器结构，以形成许多平行束管道。

图5（K）显示具有许多弯管部分t-1、t-2和t-6的结构，以形成许多平行管道。

图6（A）至6（C）大致显示图5（A）至5（K）中表示并列热管道容器的形状。

图6（A）显示并列管紧密地附着在细长发热物5上的状态。

图6（B）显示图6（A）所示的并列管。

在图6（A）和6（B）中，受热部分11（11-1、11-2）附着在细长发热物5上，散热部分22放置在冷却装置内。

图6（A）所示的散热部分是许多散热部分的一个。

图6（B）表示一受热部分11的例子，受热部分与圆柱形发热物5产生紧密接触且以螺旋形绕线线圈形式作缠绕。无论什么时候散热部分22在冷却装置6内变动，散热部分22总通过绝热部分4放置在冷却装置6中，在应用这例子时，并列管环型容器的长度大于1000m。标记4-1和4-2表示绝热部分。

在这种情况下，热传输功率可以大于100千瓦。本发明的环型热管通过一具有2至3mm内径的并列管道容器组成，并列管道容器内并列有绝热部分4-1、4-2。

（g）密封容器内的工作液体的操作很容易。

由于工作液体及其蒸汽总是以高速循环，即使由于容器一部分内非冷凝气的停留，少量非冷凝气进入且与容器中的工作液体混合，所以热管的性能不会降低，热管的工作不会停止。因此，不必密切注意在工作液体充满时容器内高真空压力的大小。

因此，用简便的方法，如所谓蒸汽方法和冷凝方法，能够充满工作液体。

另外，由于性能的改变，在配置位置上工作液体的填充、工作液体的更新、工作液体的替换成为可能。

本发明的环型热管具有下列特性。

（h）在热管的特性上不会象常用热管结构一样突然降低。

因此，由于在不装热管的装置中功能不会急剧地下降，所以进行有规律的更新是可能的，因而，保养是方便的。

（i）通常应用的工作液体温度范围可以增加100℃至150℃的温度范围。

管道容器有高耐压极限且只要壁厚的微小增加就可以获得高耐压特性。

例如，由于具有3.2mm外径和2mm内径的 市售的纯铜管能够经受室温下270kg/cm²的内压和350℃下90kg/cm²的内压，纯水工作液体的饱和蒸汽压在350℃时是90kg/cm²。上述市售纯铜管形成的环型热管在250℃时可以安全使用，常用热管的安全使用温度范围对纯水工作液体是200℃，对氟利昂-11（三氯氟甲烷）制成的工作液体是100℃。这是重要的特性，象在温度从200℃至350℃下显示足够性能的工作液体是容易在市场上买到。

（j）如果热输入大于预定值，相对于热输入的增加温度是恒值（在工作液体是纯水的情况下）或温度基本上是恒值（在工作液体是氟利昂-11的情况下），因而，热传输的最大量可以增加很多。

这种作用可以由随温升而下降的工作液体的动态粘度系数的降低百分比和随工作液体饱蒸汽压的温升而上升的工作液体的饱和蒸汽压的增加百分比的叠加作用所产生，上述特别的作用对本发明的环型热管是唯一的，该作用允许最大热传输功率显著增加且为温度控制物的加热和冷却提供安全的热传输装置，这样高于预定温度的温升和温度突然变化使热管结构处于危险状态。

（k）即使热传输能力太低以致不能用于常用热管的任何工作液体，由于汽化和冷凝的潜热太小，所以对于具有低动态粘度系数和高饱和蒸汽压的任何工作液体热管的冷却能力可以大大增加。

上述特性是本发明的环型热管特有的并且可以认为由工作液体的循环速度的显著增加产生的，对本发明热管重新判断各种工作液体的全部常用热传输能力是必要的，如果在常用热管中使用氟利昂-11，热传输能力仅是用于工作液体的纯水的几分之一（提供受热部分温度范围从40℃至100℃）;如果本发明的环型热管使用氟利昂-11，环型热管可以显示出比常用热管使用纯水工作液体大10%至50%的热传输能力。

发明者制造了一个曲折形状热管的样品，样品全长为20m，有20个受热部分、20个散热部分，每个受热部分和散热部分长度是100mm。另外，在纯水和氟利昂-11分别用作工作液体的情况下，发明者比较了关于热输入的耐热值，测量条件是这样的，环的弯管部分浸在低速水流中形成散热部分，靠挨着其他端的各部分由二个加热器块平面并列和夹持，而且在最高热状态下测量。

（ⅰ）纯水用作工作液体。

受热部分    散热部分    热管受热部分    温升t    热阻值

热输入（W）    温水温度（℃）    指示温度（℃）    （℃）    （℃/W）

312    17.8    90.5    72.7    0.233

516    18.6    94.8    76.2    0.148

700    同上    95.3    76.7    0.119

928    同上    94.5    75.9    0.08

（ⅱ）氟利昂-11用作工作液体。

受热部分    散热部分    热管受热部分    温升t    热阻值

热输入（W）    温水温度（℃）    指示温度（℃）    （℃）    （℃/W）

314    23.4    82.6    59.2    0.189

509    24.1    93.6    69.5    0.137

702    24.1    94.1    69.7    0.099

918    同上    95.2    70.8    0.077

由于使用一容易的测量方法，所以接触热阻增加，以致热管受热部分的表面和块平面之间的接触不是面接触，增加的热阻可以实验范围从大约0.05℃/W至0.07℃/W，因而从测量数据减去至少0.05℃的值可以表示正确的热阻值。

然而，可能考虑下述发展趋向。

（ⅰ）在纯水工作液体的情况下，当热输入大于500W时，温度是恒值;在氟利昂-11的情况下，温升极小。

（ⅱ）潜热仅是纯水十三分之一的氟利昂-11显出比纯水更好的热阻，这是因为95℃的氟利昂-11的饱和水蒸汽压是纯水的十倍且动态粘度系数大约是纯水的三分之一。由于该原因，工作液体的循环速度很快，以致潜热下降且进一步克服。

（ⅲ）由于具有2mm内径和3mm外径的软铜管在常温下有大约240kg/cm²的压力阻力，在200℃时大约是160kg/cm²，并考虑纯水和氟利昂-11的饱和蒸汽压，所以在纯水工作液体情况下，软铜管可以在高于150℃的较高温度下使用;而在氟利昂-11工作液体的情况下，可以在比基本上100℃的实验值要高的受热部分温度下使用。因此，测量用于实验的曲折形热管的热传输最大量大约达到10KW;另一方面，甚至当20根热管并列时，具有2mm内径和3mm外径的热管的传输最大量仅小于500W。

本发明的环型热管提供上述新颖的特征和广泛的应用领域，应用领域并不限制在最佳实施例中所述的那些领域，而需要热管的许多应用领域都可以。

根据最佳实施例作出上述描述对本技术熟练的人员来说是可以懂得的，由此可作各种变化和改进没有脱离由所附加权项限定的本发明范围。

Claims (8)

1、一种环型热管结构，包括：(a)一具有相互气密连接的两端的、形成一环型容器的拉长细管；(b)在拉长细管中的载热流体；(c)到少一位于拉长细管第一部分的、用以加热其中的液体的受热部分；(d)至少一位于拉长细管第二部分的、用以冷却其中的液体的散热部分；

其特征在于：

所述受热部份(1-H)和散热部份(1-C)以每一部分拉长细管设置一对的形式设置在一拉长细管上，所述拉长细管沿其全长具有相同的内径，构成连续的细管环型流道，所述环型热管没有载热流体储存器和动力产生装置，并进一步设有(e)流体控制装置2，该装置位于流道1任意位置上，用以限制载热流体在流道中单向流动，该流体控制装置与因受热部分蒸发产生的蒸汽压力作用以及散热部分蒸汽冷凝产生的吸力作用一道提供推进力并增大载热流体的推力，从而使载热流体从受热部分到散热部分在流道中进行单向循环。

2、如权利要求1所述的环型热管结构，其特征是所述载热流体包括一可双相态变化的冷凝流体且填充于流道中的载热流体量大体上低于流道容积95%的预定百分值。

3、如权利要求1所述的环型热管结构，其特征是载热流体包括一定量的、混有一定量非冷凝气的预定工作液体。

4、如权利要求1所述的环型热管结构，其特征是所述拉长细管的软金属制成，且其中的载热流体为一工作液体，其在一预定温区内显示的饱和蒸汽压数值和同温度下的液相动粘度系数的倒数二者之乘积比同温度下氟利昂-11（Freon-11）二者之乘积大。

5、如权利要求1所述的环型热管结构，其特征是所述拉长细管全部或预定部分经过完全退火或软化处理，从而拉长细管可随意弯折。

6、如权利要求1所述的环型热管结构，其特征是流道控制装置包括两个单向阀，以控制成对的受热部分和散热部分。

7、如权利要求1所述的环型热管结构，其特征是所述流道控制装置至少包括一位于拉长细管非受热散热部分的流道处的单向阀。

8、如权利要求7所述的环型热管结构，其特征是所述单向阀包括一流道内壁中由一细的毛细管构成的阀座、一由三氧化二铝（Al₂O₃）、铝或纯铜的球形阀体以及一使阀体在一距阀座一预定间隔的位置上保持阀体浮动的阀体挡块。

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