DE4132290C2

DE4132290C2 - Wärmetransfervorrichtung

Info

Publication number: DE4132290C2
Application number: DE4132290A
Authority: DE
Inventors: Hisateru Akacho
Original assignee: Actronics KK
Current assignee: TS Heatronics Co Ltd
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2011-09-28
Also published as: GB9123131D0; FR2669719A1; FR2669719B1; DE4132290A1; US5219020A; GB2250087B; GB2250087A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetransfervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Bisher hergestellte metallische Kapillarheizrohre haben eine Leistungsfähigkeit, die im erheblichen Umfang von ihrer Befestigungslage abhängt. Es ist insbesondere nahezu unmöglich, ein solches Kapillarheizrohr zu betätigen, das in einer Kopfwärmesituation befestigt ist, d. h. in einem Zustand, in dem ein Wasserspiegel eines Wärmeaufnahme abschnitts des Heizrohres höher liegt als der Wärmeabgabeschnitt und Wärmeab strahlabschnitt.

Das liegt daran, daß im Betrieb ein Dampfstrom der Arbeitsflüssigkeit sich von einem Dampfabschnitt zu einem Kondensationsabschnitt mit hoher Geschwindigkeit bewegt und ein Strom kondensierter Flüssigkeit von dem Kondensationsabschnitt zu dem Ver dampfungsabschnitt zirkuliert, und zwar in zueinander entgegengesetzten Richtungen, so daß die gegenseitige Beeinflussung es schwierig macht, die Wärmerohrabmessun gen dünner zu machen. Deshalb gibt es eine Grenze für die Herstellung dünner Kapil larwärmerohre bei einem Außendurchmesser von etwa 3 mm und einer Länge von etwa 40 mm. Tatsächlich liegt bei Kapillarwärmerohren, die allgemein als Mikrowärmerohre bezeichnet werden, die Herstellungsgrenze bei einer Länge von nur einigen 10 mm.

Es ist unmöglich, schleifenartige Heizrohre mit gebogenen Schleifenabschnitten zu ver wenden, und der Freiheitsgrad der Benutzung ist auf problematisch Weise gering.

Die DE-38 21 252 A1 und die japanische Patentveröffentlichung Nr. Showa 63-31849 (veröffentlicht am 27. Dezember 1988) beschreiben Wärmerohrstrukturen, die die oben erwähnten Probleme lösen.

Eine typische, früher vorgeschlagene Kapillarheizrohrstruktur (siehe Fig. 2) enthält ein durchgehendes, längliches Röhrchen (2) mit durchgehenden Kapillarabmessungen und zwei Enden, die luftdicht miteinander verbunden sind, um einen kontinuierlichen, kapilla ren, schleifenförmigen Fließkanal zu bilden. Ein wärmetragendes Fluid befindet sich in dem Röhrchen in einer vorbestimmten Menge, die ausreicht, um das Strömen des Fluids durch den Schleifenfließkanal in einem geschlossenen Zustand, begrenzt durch das Röhrchen, zu ermöglichen, wobei wenigstens ein Wärmeaufnahmeabschnitt (2-H) an einem zweiten Teil des Röhrchens zum Erhitzen des darin befindlichen Fluids und wenigstens ein Wärmeabgabeabschnitt (2-C) an einem zweiten Teil des Röhrchens zum Kühlen des darin befindlichen Fluids angeordnet sind. Eine Strömungssteuerein richtung (3) in dem Kanal begrenzt die Strömung des die Wärme tragenden Fluids auf eine einzige Richtung. Insbesondere ist eine zweiphasige, kondensierbare Arbeitsflüs sigkeit (4) als wärmetragendes Fluid in den Behälter eingefüllt. Der Innendurchmesser des Kapillarröhrchens ist kleiner als ein Maximum des Innendurchmessers, der zirkulie ren oder mit der stets in dem Röhrchen eingeschlossenen Arbeitsflüssigkeit fließen wür de, und zwar wegen einer Oberflächenspannung des Röhrchens.

Die Fließsteuereinrichtung ist durch wenigstens ein Rückschlagventil (3) gebildet.

Bei dem vorstehend beschriebenen schleifenartigen Wärmerohr bzw. Heizrohr ist eine äußere Heizeinrichtung (H) vorgesehen, um den Wärmeaufnahmeabschnitt (2-H) zu erwärmen, während die Wärmeabgabeeinrichtung (C) außerhalb angeordnet ist, um den Wärmeabgabeabschnitt (2-C) zu kühlen. Hierbei dient das Rückschlagventil dazu, den schleifenartigen Behälter in mehrere Druckkammern zu trennen, wobei ein nuklea res Sieden (5) in dem Wärmeaufnahmeabschnitt einen vibrierenden Druckunterschied und eine Ansaugwirkung zwischen den durch die Rückschlagventile gebildeten Druck kammern erzeugt. Das nukleare Sieden bzw. Teilchensieden in dem Wärmeaufnahme abschnitt dient der Ausbreitung einer Druckwelle in dem Fluid, die den Ventilkörper vi brieren läßt. Die gegenseitigen Wirkungen zwischen der Vibration des Rückschlagven tilkörpers und der Saugwirkung erzeugen gemeinsam eine starke Zirkulationsantriebs kraft auf das Arbeitsfluid.

Auf die vorstehend beschriebene Weise zirkuliert das zweiphasige Arbeitsfluid in der vorbestimmten Richtung in der Schleife. Das Teilchensieden erfolgt nicht stetig. Somit zirkuliert das umlaufende Arbeitsfluid (4), wobei seine Dampfblasen (5) und das Arbeits fluid (4) (geschlossene Flüssigkeitströpfchen) abwechselnd angeordnet sind. Der Wär metransport findet wegen einer gebundenen Wärme durch die Wärmeübertragung des Arbeitsfluids und durch Eigenwärme der Dampfblasen (5) statt.

Der Wärmetransport durch den Zirkulationsstrom des Arbeitsfluids ermöglicht eine aus gezeichnete Wärmetransportleistungsfähigkeit, ungeachtet der Befestigungslage des Heizrohres. Da das Wärmerohr eine kapillare Abmessung hat, kann ein kleines und leichtes Wärmerohr erreicht werden. Da es möglich ist, das Wärmerohr in der freigebo genen Form zu verwenden, ist der Freiheitsgrad bei der Verwendung des Wärmerohres vergrößert.

Diese früher vorgeschlagene Wärmerohrstruktur ist jedoch mit verschiedenen Proble men verbunden, die bisher ungelöst waren, obwohl eine ausgezeichnete Leistungsfä higkeit ungeachtet der Befestigungslage bei der Benutzung erreicht ist und das Wärme rohr (siehe Fig. 2) frei biegbar ist.

Die noch zu lösenden Probleme bestehen darin, den Durchmesser des Wärmerohres weiter in einen Mikrometerbereich zu verkleinern und das Gewicht der Wärmetransport einrichtungen sowie der Wärmeaufnahmeeinrichtungen und Wärmeabgabeeinrichtun gen zu verringern, um den Anforderungen des technischen Gebietes des Wärmerohres gerecht zu werden.

Nachfolgend werden die noch zu lösenden Probleme aufgelistet:

a) Wenn ein dünnerer Durchmesser des Wärmerohrbehälters in die Praxis umge setzt wird mit einem Innendurchmesser von etwa 1,2 mm als Grenze, steigt die Fehlerrate des Produktes (entgegengesetzt zur Ausbringung des Produktes) ab rupt an und die Zuverlässigkeit wird erheblich reduziert. Hat ein schleifenartiges Wärmerohr mit einem Rückschlagventil sehr kleine Abmessungen, kann eine Qualitätskontrolle des Wärmerohres während seiner Herstellung nicht sicherge stellt werden.
Mehrere Verbindungen sind erforderlich zur Herstellung des schleifenartigen Heizrohres, das in der DE-38 21 252 A1 offenbart ist. Wie Fig. 3 zeigt, umfassen die erforderlichen Verbindungen die Verbindungen 3-1, 3-2, 3-3 zur Befestigung der Rückschlagventile, Verbindungen 8 für den Anschluß jedes Wärmerohrab schnitts zur Ausbildung der Schleife, Verbindungen zum Einführen des Arbeits fluids in den inneren Abschnitt des Kapillarröhrchens 2 und Gasauslaßverbindun gen 10 für das Kapillarrohr. Während der Herstellung sind Schweißarbeiten zur Herstellung der Verbindungen erforderlich. Die Verbindungen 3-1, 3-2, 3-3 und 8 müssen z. B. an ihren zwei Teilen geschweißt werden, während die Verbindungen 9 und 10 an ihren vier Teilen geschweißt werden müssen. Die Schweißarbeiten an einem Wärmerohr mit einem Außendurchmesser unter 1,6 mm und einem Innen durchmesser unter 1,2 mm sind sehr schwierig. Infolgedessen ist die Betriebssi cherheit des Produktes erheblich reduziert.
b) Es ist schwierig, eine Langzeit-Betriebssicherheit für einen großen Wärmeinput bei hohen Temperaturen zu gewährleisten, selbst wenn eine Rubinkugel als Ventilkör per jedes Rückschlagventils verwendet wird. Während eines Zuverlässigkeitstests eines Wärmeradiators, der impulsweise einen Wärmeinput von 5 KW bei 300°C erfordert, trat eine Zerstörung der Rubinkugel auf. Dann wurde die Rubinkugel durch eine Wolframkarbidkugel ersetzt und ein Zuverlässigkeitstest durchgeführt. Da das relative Gewicht bei 13 lag, war der Betrieb bei niedrigem Wärmeinput ver schlechtert. Wegen eines zu großen relativen Gewichts wurde ein Schwebevor gang bzw. Fließvorgang schwierig, und es wurde der Impuls beim Öffnen und Schließen des Ventils erzeugt. Dies zeigt an, daß eine Langzeit-Betriebssicherheit nicht garantiert werden kann.
c) Die Auswahl eines metallischen Materials für den Kapillarbehälter ist begrenzt, um eine Langzeitzuverlässigkeit des Rückschlagventils zu garantieren. Der Zuverläs sigkeitstest für das schleifenartige Wärmerohr mit Rückschlagventil ergab, daß bei Verwendung eines metallischen Materials für die Innenfläche des Kapillarrohres eine interkristalline Korrosion auftrat, bei der Metallkristalle der Innenfläche des metallischen Kapillarröhrchens und eine beträchtliche Menge von Metallpulvern abgelöst und an jedem Rückschlagventil abgelagert wurden, wodurch die Betriebs fähigkeit der Wärmetransporteinrichtung beeinträchtigt wurde.
d) Bei einem schwimmenden Rückschlagventil, wie es in der DE-38 21 252 A1 offen bart ist, um die Lebensdauer zu verlängern, ist die Reaktionskraft infolge Leckage verlust in dem Rückschlagventil so schwach, daß eine Wasserspiegeldifferenz zwischen den Wärmeaufnahmeabschnitten und den Wärmeabgabeabschnitten auf etwa 1000 mm begrenzt ist, wobei das Wärmerohr in dem Kopfwärmemodus verwendet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die hauptsächliche Aufgabe zugrunde, einen Aufbau einer Wärmetransfervorrichtung anzugeben, mit welcher die oben be schriebenen Probleme gelöst werden, und welche große Vorteile gegenüber den Wärmerohren gemäß der DE-38 21 252 A1 hat und eine beträchtliche Verringe rung der Abmessungen und des Gewichts der zugehörigen Wärmeaufnahmeein richtungen und Wärmeabgabeeinrichtungen ermöglicht, so daß die Herstellung von Wärmerohren mit kapillaren Röhrchendurchmesserabmessungen im Mikro meterbereich ermöglicht ist, die bisher kaum herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Wärmetransfervorrich tung gelöst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Wärmetransfervorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines schleifenartigen Wärmeroh res gemäß der DE-38 21 252 A1, bei dem eine Wärmemenge durch Zirkulation eines Arbeitsfluids transportiert wird;

Fig. 3 eine Darstellung der Schweißabschnitte für Verbindungsstellen des Wärmerohres bei dem Zusammenbau des schleifenartigen Kapillarbe hälters gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmetransfervorrich tung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfin dung zur Erläuterung einer Theorie des Betriebs dieser Ausführungs form;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 7 ein aufgezeichnetes Diagramm, das Teile von Betriebszuständen der dritten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 6 zeigt;

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 9 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 11A eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 11B eine schematische Ansicht eines bereits vorgeschlagenen Wärmeroh res mit Rückschlagventil zum Vergleich mit Fig. 11A.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend zum besseren Ver ständnis mit Bezug auf die Zeichnungen und Diagramme beschrieben.

Es sei erwähnt, daß der Aufbau und die Nachteile eines herkömmlichen Wärmerohres weiter oben in der Beschreibungseinleitung mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrie ben sind.

Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrich tung. Wie die Figur zeigt, ist ein hermetisch abgedichteter Kapillarbehälter 1 durch ein langgestrecktes metallisches Kapillarröhrchen gebildet, welches einen ausreichend klei nen Innendurchmesser hat, um zu ermöglichen, daß ein vorbestimmtes Biphasen-Kon densationsarbeitsfluid vakuumdicht in einem stets geschlossenen Zustand infolge seiner Oberflächenspannung durch den Behälter 1 fließt. Mehrere vorbestimmte Ab schnitte des Behälters 1 sind durch Wärmeaufnahmeabschnitte 1-H gebildet, während mehrere andere vorbestimmte Abschnitte durch Wärmeabgabeabschnitte 1-C gebildet sind. Die Wärmeabgabeabschnitte bzw. Wärmeabstrahlungsabschnitte 1-C sind zwi schen den jeweiligen Wärmeaufnahmeabschnitten 1-H angeordnet. In Fig. 1 bezeich nen H eine Wärmeaufnahmeeinrichtung und C eine Wärmeabgabeeinrichtung. Beide Enden 1-E des Kapillarbehälters 1 sind verschweißt und abgedichtet, nachdem eine vorbestimmte Menge des Biphasen-Kondensationsarbeitsfluids in den Behälter 1 einge füllt ist.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bewirken lokale Siedevorgänge, welche an jedem Wärmeaufnahmeabschnitt erzeugt werden, eine Vibration in axialer Richtung in dem Arbeitsfluid eines Teils des Kapillarbehälters zwischen jedem Wärmeaufnahmeabschnitt 1-H, wobei die Vibration in axialer Richtung eine Wärmemenge von jedem Wärmeauf nahmeabschnitt zu jedem Wärmeabgabeabschnitt bewegt.

Ein Wärmetransport infolge der axialen Vibration des Arbeitsfluids ist in dem Kapillar wärmerohr wirksam, dessen Außendurchmesser kleiner als 1,6 mm und dessen Innen durchmesser kleiner als 1,2 mm sind, wobei es sich um ein extrem dünnes Kapillar röhrchen des Mikrometerbereichs handelt.

Die Leistungsfähigkeit des Wärmetransportes infolge Zirkulation des Arbeitsfluids wird schlechter, wenn der Druckverlust in dem Behälter bei kleinerem Durchmesser des Kapillarbehälters ansteigt. Andererseits wird die Leistungsfähigkeit des Wärmetranspor tes durch axiale Vibration infolge der leichteren Erzeugung der axialen Vibration einer Flüssigkeitsmenge erhöht, wenn der Durchmesser des Behälters kleiner wird.

Ein großer Vorteil der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung be steht in der extremen Leichtigkeit des Einbringens des Arbeitsfluids in den Behälter 1. Hierbei wird das vorbestimmte Biphasen-Arbeitsfluid unter Druck durch eines der Enden 1-E eingebracht, wodurch in dem Behälter befindliches Gas durch das andere Ende ausgeführt wird. Wenn dann nur ein Teil des Biphasen-Arbeitsfluids ausgetreten ist, werden beide Enden 1-E abgedichtet, so daß die volle Menge des Biphasen-Arbeits fluids luftdicht verschlossen und ergänzt ist. In diesem Fall kann die Abdichtung des an deren Endes mit Hilfe eines Ventils geschehen, welches an diesem anderen Ende an gebracht ist. Wenn das Ventil nach der vollständigen Einfüllung des Arbeitsfluids ange bracht wird, wird eine präzise Gewichtsmeßeinrichtung verwendet, um das Gewicht des in den Behälter eingefüllten Arbeitsfluids zu messen, und das Ventil wird geschlossen, wenn eine optimale Arbeitsfluidmenge eingefüllt ist und in dem Kapillarröhrchen bleibt. Auf diese Weise kann die optimale Arbeitsfluidmenge leicht eingefüllt werden. Hierbei ist verhindert, daß Luft in den Behälter eingemischt wird, so daß eine präzise Einstellung der eingefüllten Arbeitsfluidmenge erreicht wird. Dieses Verfahren kann auf Mikrowär meröhrchen mit einem Innendurchmesser von 0,5 oder weniger angewendet werden.

Da das Mikrowärmerohr keinen Verbindungspunkt hat, ist der Freiheitsgrad seiner Ver wendung groß, und die erste Ausführungsform des Mikrowärmerohres kann leicht bei jeder Anwendung angebracht werden. Da keine Verbindungspunkte vorhanden sind,. tritt in diesem Zusammenhang keine Korrosion auf und kein Fehler infolge unvollständiger Verbindung. Damit ist die Zuverlässigkeit des Mikrowarmerohres als Wärmetrans porteinrichtung erheblich verbessert.

Ein weiterer Vorteil der ersten Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß der Bereich der Menge des eingefüllten Arbeitsfluids zwischen 10% und 95% im Vergleich zu dem schleifenförmigen Heizrohr gemäß DE-38 21 252 A1 liegt, und daß die Differenz der Leistung zwischen der Bodenwärmebetriebsart und der oberen oder Kopfwärmebe triebsart über den gesamten Bereich der Arbeitsfluidfüllmenge extrem klein ist.

Dies liegt daran, daß die zur Erzeugung der axialen Vibration des lokalen Siedens bei tragende Energie wirksam ist, obwohl das Arbeitsfluid nicht ausreichend zirkuliert, und sie ist selbst dann wirkungsvoll, wenn die Menge des Arbeitsfluids groß ist. Wenn ande rerseits die Menge klein ist, verursacht die große Amplitude der Energie die ausreichen de Arbeitsweise des lokalen Siedens. Dies bedeutet, daß keine Verschlechterung der Leistung des Mikrowärmerohres selbst dann auftritt, wenn die Genauigkeit der prozen tuellen Füllmenge des Arbeitsfluids gering ist, wodurch die Arbeit des Abdichtens des Arbeitsfluids erleichtert ist.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform tritt bei metallischen Materialien, die großen Temperaturzyklen über lange Zeiträume ausgesetzt sind, häufig ein Ablösen metallischer Kristalle auf, wodurch eine große Menge Metallpulver entsteht. Diese Me tallpulver werden oft an den gebogenen Abschnitten des Kapillarbehälters abgelagert und verschließen diese. Wenn phosphorsäurefreies Kupfer verwendet wurde, ergaben Versuche, daß beim Betrieb des Wärmerohres bei 300°C ein Verschließen der geboge nen Abschnitte erst begann, nachdem etwa 300 Stunden verstrichen waren.

Bei der Verwendung von sauerstofffreiem Kupfer wurde das Wärmerohr bei 270°C be trieben, und es trat selbst nach 1000 Stunden keine Änderung an den gebogenen Ab schnitten auf.

Der Innendurchmesser der ersten bevorzugten Ausführungsform des Mikrowärmeroh res betrug 1,2 mm oder weniger. Es kann jedoch ein Innendurchmesser von etwa 4 mm verwendet werden, wenn die Länge einer Krümmung des zick-zack-förmigen Wärme rohres kurz ist und der Abstand zwischen jedem wärmeaufnehmenden und wärmeab strahlenden Abschnitt ebenfalls kurz ist.

Fig. 2 zeigt die herkömmliche Wärmetransfervorrichtung gemäß DE-38 21 252 A1.

Zwei langgestreckte metallische Kapillarröhren jeweils mit einem Außendurchmesser von 1 mm und einem Innendurchmesser von 0,7 mm wurden zu ovalen und spiralförmi gen metallischen Kapillarröhrchen geformt, deren langer Durchmesser 38 mm und kur zer Durchmesser 18 mm beträgt und die 45 Krümmungen aufweisen. Dann wurden sie als zwei spiralförmige und zick-zack-förmige Kapillarbehälter mit 45 Krümmungen her gestellt. Ein Aluminiumwärmewandler H-S mit zwei halbkreisförmigen Nuten mit Radien von 9 mm und einer Rippenhöhe von 13 mm und einer Wärmeaufnahmebodenfläche von 50 mm × 50 mm wurde als Wärmeaufnahmeeinrichtung ausgebildet. Danach wur den die Kapillarröhrchen 1-1 und 1-2 durch Löten angebracht, wie Fig. 4 zeigt. Nach der Montage wurde HCFC 142b mit einem vorbestimmten Prozentsatz bezüglich einem Nettovolumen jedes metallischen Kapillarbehälters 1-1 und 1-2 in jedes Kapillarrohr als Arbeitsfluid eingefüllt. Dann wurden beide Enden der Kapillarrohre verschweißt und ab gedichtet, um so ein sogenanntes Mikrowärmerohr zu bilden. Zu Zwecken der Vereinfa chung sind die Mikrowärmerohre in Fig. 4 nur schematisch gezeigt.

In Fig. 4 bezeichnen 1-1 und 1-2 die Kapillarrohrbehälter, 1-H-1 und 1-H-2 Wärmeauf nahmeabschnitte, 1-C-1 und 1-C-2 Wärmeabgabeabschnitte und 1-E Endabschnitte der Kapillarrohre 1-1 und 1-2. Pfeile C bezeichnen einen Kühlwind, der von der Kühleinrich tung abgeleitet ist.

Die Menge der in die Kapillarrohre 1-1 und 1-2 eingefüllten Arbeitsflüssigkeit wurde ge ändert. Die den Wärmeaufnahmeabschnitten 1-H-1 und 1-H-2 hinzugefügte Wärme menge wurde geändert, um einen Temperaturanstieg in den Wärmeaufnahmeabschnit ten zu messen, und die Fähigkeit des Wärmetransportes in dem Wärmeaufnahmeab schnitt wurde gemessen. Die Wärmetransportleistungsfähigkeit wurde gemessen, in dem ein Wärmewiderstandswert R (°C/W), als Quotient errechnet, mit einer Tempera turdifferenz M (°C) zwischen einer Wärmeumwandlungs-Wärmeaufnahmefläche und ei ner Kühlwindtemperatur als Divident und einem Divisor eines thermischen Inputs Q(W) verglichen wurde.

Die Tabellen I und II zeigen die Meßergebnisse eines Bodenwärmemodus und eines Kopfwärmemodus bei einer Kühlwindgeschwindigkeit von 3 m/s.

Tabelle I

(Bodenwärmemodus)

(eine untere Seite einer Wärmeaufnahmefläche des Wärmeumwandlers wurde gehalten)

Tabelle II

(Kopfwärmemodus)

(die obere Seite einer Wärmeaufnahmefläche wurde gehalten)

Die Tabellen I und II geben folgende Wirkungen an:

a) Ein derart klein bemessener Wärmeradiator hatte die Leistung eines thermischen Widerstandswertes von 50 W und die Wärmeabgabecharakteristik von 0,7°C/W oder weniger. Dies erfüllt die industriellen Anforderungen.
b) Das Arbeitsfluid hatte eine abgeschlossene Flüssigkeitsmenge zwischen 30% und 50%.
c) Das Wärmerohr gemäß Fig. 4 hat sowohl beim Kopf- als auch Bodenwärmebetrieb überlegene Eigenschaften.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie Fig. 5 zeigt, sind alle die Richtung der Zirkulation begrenzenden Einrichtungen wie Rückschlagventile, die in Fig. 2 gezeigt sind, in dem Arbeitsfluid Rezirkulationsfließkanal des Kapillarröhrchens vermieden. Allerdings ist wenigstens ein Wärmeaufnahmeab schnitt 1-H und wenigstens ein Wärmeabgabeabschnitt 1-C um das Kapillarrohr 1 auf dieselbe Weise angeordnet, wie dies in der DE-38 21 252 A1 offenbart ist.

Außerdem wird die Arbeitsflüssigkeit 4 zirkuliert, wobei alle Positionen der Schleife ge schlossen sind. Dies ist wesentlich in dem Fall des Kapillarrohres. Beide Enden bzw. Anschlüsse des Kapillarrohres 1 sind miteinander verbunden, so daß das Fluid 4 in der Form einer Schleife frei zirkulieren kann. Ein vorbestimmter Teil wenigstens eines Kapil larrohres 1 ist durch den Wärmeaufnahmeabschnitt 1-H gebildet, während ein vorbe stimmter Teil des restlichen Kapillarrohres durch den Wärmeabgabeabschnitt 1-C gebil det ist. Die Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabeabschnitte 1-H und 1-C sind abwech selnd an den Teilen des Kapillarrohres 1 angeordnet. Das vorbestimmte Biphasen-Kon densationsarbeitsfluid 4 hat eine vorbestimmte Menge, die kleiner ist als ein gesamtes Innenvolumen des Kapillarrohres 1. Ein Durchmesser zwischen gegenüberliegenden Innenwänden des Kapillarrohres ist kleiner als ein maximaler Durchmesser, bei dem das Arbeitsfluid stets zirkuliert oder in einem geschlossenen Zustand innerhalb des Kapillar rohres 1 bewegt werden kann.

Bei dem Aufbau gemäß Fig. 5 ist die vorbestimmte Einfüllmenge der Arbeitsflüssigkeit 4 kleiner als das gesamte Innenvolumen des Kapillarrohres i, um einen Luft-Phasen-Vo lumenabschnitt erforderlich zu machen, um Siedenuklei an den Wärmeaufnahmeab schnitten hervorzurufen. Außerdem haben die Innenwände des Kapillarrohres 1 einen solchen Durchmesser, daß die Arbeitsflüssigkeit 4 geschlossen ist und zirkuliert oder bewegt werden kann, um zu ermöglichen, daß die Arbeitsflüssigkeit 4 entsprechend ei nem Dampfdruck der lokalen Siedevorgänge an den Wärmeaufnahmeabschnitten 1-H schnell bewegbar ist. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 5 einen Dampfschaum.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 5 wird nachfolgend beschrieben.

a) Entstehung von Druckwellenimpulsen und axialer Vibration

Das lokale Sieden von Siedenuklei (nuclear boiling) des Arbeitsfluids infolge ther mischer Absorption an jedem Wärmeaufnahmeabschnitt 1-H verursacht Dampf schaumgruppen, die intermittierend und schnell innerhalb jedes Wärmeaufnah meabschnitts 1-H entstehen. Jeder Dampfschaum ist von einer schnellen Expan sion begleitet und nachfolgend einer rapiden Kondensation infolge einer Abküh lung der adiabatischen Expansion. Dadurch erzeugt das Arbeitsfluid Druckwellen impulse, die in axialer Richtung des Behälters 1 in der Schleife verlaufen. Obwohl einer der Impulse gegen den anderen an einer Seite anstößt, die dem Entste hungsabschnitt n des Fließkanals gegenüberliegt, sind ihre Phasen voreinander abweichend und wegen der Kompressibilität des Arbeitsfluids einschließlich ver dichtetem Luftschaum nicht gegeneinander aufgehoben. Wenn die Wärmeauf nahmeabschnitte 1-H an mehreren Abschnitten des Kapillarrohres angeordnet sind, werden die von den jeweiligen Wärmeaufnahmeabschnitten hervorgerufenen Impulse gegeneinander aufgehoben oder durcheinander verstärkt, wodurch sehr starke Impulse entstehen. Diese Impulse verursachen eine kräftige axiale Vibration gegen das Arbeitsfluid innerhalb der Schleife. Die axiale Vibration des Arbeitsfluids setzt sich über das Arbeitsfluid und die verdichteten Dampfschäume in einem Teil des Arbeitsfluids fort.

Außerdem tritt eine sekundäre Vibration in der Schleife auf. Diese sekundäre Vi bration ist eine Vorwärts/Rückwärtsbewegung des Arbeitsfluids innerhalb des Roh res zwischen den benachbarten Wärmeaufnahmeabschnitten. Die Vorwärts/Rück wärtsbewegung wird durch eine axiale Druckanwendung oder direkte Druckab sorption hervorgerufen, die durch die intermittierende Entwicklung, Expansion und Kondensation der resultierenden Luftschäume entsteht. Die entstehenden Schäume werden durch die zahlreichen Dampfschäume erzeugt. Die Dampf schäume werden zufällig alternierend oder gleichzeitig innerhalb benachbarter Wärmeaufnahmeabschnitte aus dem Arbeitsfluid in dem Rohr zwischen benach barten Wärmeaufnahmeabschnitten erzeugt.

Die sekundäre Vibration hat eine größere und kräftige Amplitude, obwohl ihre Fort pflanzungsgeschwindigkeit kleiner ist als die Impulse der zuvor erzeugten Druck welle. Wenn mehrere Wärmeaufnahmeabschnitte innerhalb der Schleife angeord net sind, werden solche Vibrationen, die von allen Wärmeaufnahmeabschnitten erzeugt werden, infolge der gegenseitigen Interferenz teilweise gedämpft. Die an deren Teile werden jedoch verstärkt, so daß die sekundäre Vibration als Ganzes verstärkt ist, wodurch eine kräftigere Vibration entsteht.

b) Entstehung eines umlaufenden Stromes des Arbeitsfluids

Wie Fig. 5 zeigt, ist das Arbeitsfluid 4 abwechselnd mit seinem Dampfschaum 5 in dem Rohr verteilt, um ein Verschwinden der Impulsgruppe der Druckwellen zu verhindern, die sich in dem Arbeitsfluid fortsetzen, sowie der Vibrationsgruppe in folge von Vibrationen in axialer Vorwärts/Rückwärtsbewegung des Arbeitsfluids 4 und deren Interferenz, und um eine Kompressibilität des Arbeitsfluids 4 zu ermög lichen. Es ist erforderlich, daß das Arbeitsfluid 4 seinen Druckverlust reduziert, um die Entstehung von Vibration zu erleichtern. Außerdem ist wichtig, daß das Ar beitsfluid eine gute Temperaturabhängigkeitscharakteristik der Wärmetransport leistungsfähigkeit hat, was weiter unten beschrieben wird. Es ist wichtig, daß das Arbeitsfluid in Form eines zirkulierenden Stromes nacheinander die Dampfschäu me von den Wärmeaufnahmeabschnitten transportiert, um die Dampfschäume 5 und das Arbeitsfluid 4 abwechselnd zu verteilen.

Der zirkulierende Strom in dem Mikrowärmerohr ohne Rückschlagventil entsteht folgendermaßen:

1. Der Druck der in dem Wärmeaufnahmeabschnitt erzeugten Dampfschäume ist reduziert und verengt. Wenn damit das Kapillarrohr horizontal angeordnet ist, wie Fig. 7 zeigt, fließt das Arbeitsfluid 4 zu dem Wärmeabgabeabschnitt 1-C, der dem Wärmeaufnahmeabschnitt 1-H am nächsten liegt, so daß das Arbeitsfluid 4 in der Schleife in der Richtung zirkuliert, die durch eine durch gezogene Linie mit Pfeil bezeichnet ist.
2. Das in Fig. 5 dargestellte Kapillarwärmerohr bzw. Kapillarheizrohr ist in dem Bodenwärmezustand bzw. Bodenheizzustand mit einem unteren Wärmeauf nahmeabschnitt 1-H als Bodenabschnitt und mit einem Behälterverbindungs abschnitt 1-2, der vertikal gehalten ist. In diesem Zustand kann die Luft schaumgruppe 5, die an dem Wärmeaufnahmeabschnitt 1-H entsteht, am leichtesten ansteigen. Der Luftschaum 5 steigt durch den Behälterverbin dungsabschnitt 1-2 an, der von geringem Widerstand ist, und das Arbeitsfluid 4, in dem der größte Teil der Luftschaumgruppe kondensiert ist, tropft durch die zick-zack-förmigen Abschnitte unter Mithilfe der Schwerkraft nach unten.
Damit wird das Arbeitsfluid in Richtung der mit Pfeil versehenen gestrichelten Linie zirkuliert. Anders ausgedrückt, zirkuliert das Arbeitsfluid 4 spontan in der Richtung, in der es die Hilfe der Schwerkraft erhält.
3. Das Arbeitsfluid in dem Kapillarrohr wählt selbst die Richtung des geringsten Widerstandes und zirkuliert in dieser Richtung, ohne zu stagnieren.

c) Transport der Wärmemenge

Infolge der gegenseitigen Wirkung von Punkt a) und b) erzeugt das Arbeitsfluid 4 die axiale Vibration entsprechend der Wärmemenge, die von dem Wärmeaufnah meabschnitt 1-H gegeben wird, wodurch die Wärmemenge von einem der Wärme aufnahmeabschnitte zu einem der Wärmeabgabeabschnitte transportiert wird.

Die japanische Patentveröffentlichung Heisei 2-35239 dient als Literatur der theo retischen Analyse des rohrförmigen Durchgangs des Arbeitsfluids, die die Funktion des Wärmetransportes durch axiale Vibration des in den rohrförmigen Kanal ge füllten Arbeitsfluids bildet. In dieser japanischen Patentveröffentlichung ist eine Theorie des Vorgangs der Wärmeübertragung durch axiale Vibration des Arbeits fluids in Einzelheiten beschrieben. Die Betriebsweise der dritten Ausführungsform des Kapillarwärmerohres ist im Prinzip dieselbe. Die dritte Ausführungsform basiert auf dem Umstand, daß die axiale Vibration des Arbeitsfluids in dem rohrförmigen Kanal als ein wirksames Mittel des Wärmetransportes dient.

Die Grundtheorie der Betriebsweise der zweiten Ausführungsform wird nachfol gend kurz beschrieben.

Ein Teil der Wärmetransporteinrichtung kann mit der Amplitude der axialen Vibra tion als eine einzige Einheit geteilt sein, und wenn das Fluid an einem Abschnitt mit einer einzigen Einheit der Amplitude vibriert, kann eine extrem dünne Grenzschicht des Fluids zwischen der Innenfläche der rohrförmigen Wände und dem vibrieren den Fluid gebildet sein, welche nicht mehr in Schwingung versetzt werden kann. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden der Länge der Fluidein heit besteht, wird eine schlagartige Temperaturdifferenz zwischen der Grenz schicht und der Innenwandfläche des Rohres direkt transportiert und wegen der Wärmeleitung gespeichert. Im nächsten Augenblick jedoch wird der Teil des Fluids mit niedrigerer Temperatur zu dem Teil der Grenzschicht und der inneren rohrför migen Fläche höherer Temperatur transportiert, so daß die Temperaturabschnitte gegenseitig zueinander geändert werden. Der höhere Temperaturabschnitt der Grenzschicht gibt an das Fluid die Wärmemenge ab, und der Abschnitt mit niedri gerer Temperatur absorbiert die Wärmemenge von dem Fluid. Die Fluidvibration bewirkt die Aufnahme und Übertragung der Wärmemenge, die wiederholt schnell stattfindet. Eine schnelle Wärmeausgleichswirkung wird in dem Fluid mit der Grenzschicht und der inneren rohrförmigen Fläche hervorgerufen. Die gesamte Länge des Rohres der Wärmetransporteinrichtung kann als eine unbegrenzte An zahl von Aggregaten der Wärmeausgleichseinrichtung über die Länge der Einheit betrachtet werden. Die Wärmetransporteinrichtung hat damit die Funktion, das Ar beitsfluid über die gesamte Lange des Wärmetransportrohres gleichmäßig zu er wärmen. Damit hat das Wärmerohr eine ähnliche Funktion wie beim Transport der Wärmemenge infolge der thermischen Ausgleichswirkung und dient als wirkungs volle Wärmetransporteinrichtung.

d) Temperaturabhängigkeitscharakteristik des Wärmeaufnahmeabschnitts der Wär metransportleistungsfähigkeit

Die Temperaturabhängigkeitscharakteristik wie die Wärmetransportleistungsfähig keit ist entsprechend der Größe des thermischen Inputs erhöht, damit die Wärme transporteinrichtung wirkungsvoll ist. Bei der dritten Ausführungsform entspricht ein Teilchensieden schnell dem thermischen Input an dem Wärmeaufnahmeabschnitt, und der Wärmetransport wird aktiv. Die Dampfschäume, die mit Arbeitsfluid ab wechselnd verteilt in dem Kapillarrohr zirkulieren, sind infolge des Anstiegs der ge sättigten Dampfschäume der Arbeitsflüssigkeit verengt, verursacht durch den Temperaturanstieg in dem Wärmeaufnahmeabschnitt. Die Fähigkeit der Fortpflan zung der Druckwellenimpulse und der Fluidvibration ist erhöht, so daß die Tempe raturabhängigkeitscharakteristik des Wärmeaufnahmeabschnitts der Wärmetrans portleistungsfähigkeit ausgezeichnet ist.

Das Kapillarrohr der dritten Ausführungsform kann die Wärmemenge von dem Wärme aufnahmeabschnitt zu dem Wärmeabgabeabschnitt ungeachtet der Elimination der Rückschlagventile transportieren. Es ist wünschenswert, die Dämpfung der Vibrationen soweit als möglich infolge der axialen Reziprokation und Vibration durch Druckwellenim pulse zu unterdrücken, da die Theorie des Wärmetransportes auf dem thermischen Transport basiert, der durch axiale Vibration des Arbeitsfluids hervorgerufen wird. Eine Dämpfung der Vibration auf die Innenwandfläche des Kapillarbehälters kann reduziert werden, wenn die Innenwandfläche glatter wird. Ein Verfahren der Glättung der Innen rohrfläche schließt das Polieren unter Verwendung einiger chemischer Mittel ein.

Das Material des Kapillarrohres ist ein kritischer Punkt zur Reduzierung der oben be schriebenen Vibrationsdämpfung. Die Vibration wird als innere Druckvariation betrach tet, so daß ein solches Material, das die innere Variation durch elastische Deformation absorbiert, vermieden werden muß. Da zudem ein großer Innendruck in dem inneren Rohr durch Vibrationserzeugung ausgeübt wird und das Innendruckgewicht ein großes, wiederkehrendes Gewicht ist, ist ein Material mit einer geringen Haltbarkeit und fehlen der Anti-Kriechcharakteristik nicht zu bevorzugen. Da die Wärmeaufnahmeabschnitte und die Wärmeabgabeabschnitte thermische Austauschabschnitte sind, besteht oft die Notwendigkeit, solche nichtbevorzugten Materialien wie Kupfer oder Aluminium zu ver wenden, welche im Hinblick auf Haltbarkeit und Anti-Kriechcharakteristik nicht wün schenswert sind.

Da der Wärmeisolierabschnitt, der wenigstens den Wärmeaufnahmeabschnitt und den Wärmeabgabeabschnitt verbindet, aus einem Kapillarrohrabschnitt mit ausreichender Dicke besteht, verglichen mit dem Wärmeaufnahmeabschnitt, ist es wünschenswert, daß dieser aus einem vorzugsweise metallischen Material mit einem großen Young-Mo dul und vorzugsweise Anti-Kriecheigenschaften besteht.

Die Wärmeabstrahlung von der Außenfläche des Kapillarrohrbehälters kann die Wär metransportwirksamkeit erheblich reduzieren, da der Wärmetransport auf der Wärme ausgleichswirkung basiert, die als ein Medium der Grenzschicht und der Innenfläche des Kapillarrohres hervorgerufen wird. Daher ist es wünschenswert, daß der Verbindungs abschnitt (Wärmeisolierabschnitt) zwischen dem Wärmeaufnahmeabschnitt und dem Wärmeabgabeabschnitt des Kapillarrohrbehälters mit einem Wärmeisoliermaterial überdeckt ist.

Da die Wärmeausgleichswirkung hauptsächlich durch Wärmeleitung erfolgt, sollte das Arbeitsfluid eine hohe thermische Leitfähigkeit haben. Wenn ein flüssiges Metall als Ar beitsfluid verwendet wird, kann die dritte Ausführungsform des Kapillarrohres eine be merkenswerte Steigerung der Leistungsfähigkeit bewirken.

Da die zweite Ausführungsform die Wärmeübertragung durch axiale Vibration des Ar beitsfluids verwendet, ist die grundsätzliche Theorie des Wärmetransportes ähnlich wie bei der Wärmeübertragungseinrichtung gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Heisei 2-35239.

Jedoch ist die zweite Ausführungsform der Erfindung vollständig anders als der Gegen stand dieser japanischen Patentveröffentlichung, und zwar in vielerlei Hinsicht der Struktur der Wärmeübertragungseinrichtung, der Vibrationserzeugung des Arbeitsfluids usw. Somit ist die dritte Ausführungsform der Erfindung neu.

Es sei erwähnt, daß die grundsätzliche Theorie der zweiten Ausführungsform auf das schleifenförmige Kapillarheizrohr gemäß DE-38 21 252 A1 und auf die japanische Pa tentveröffentlichung Showa 63-31849 zutrifft. Die dritte Ausführungsform vermeidet je doch die Mittel zur Begrenzung der Fließrichtung (Rückschlagventil(e)). Nahezu alle Ausführungsformen der DE-38 21 252 A1 und der vorstehend genannten japanischen Patentveröffentlichung können auf die zweite Ausführungsform als Modifikation des Kapillarröhrchens angewendet werden.

Nachfolgend wird der Unterschied der Wärmeübertragungseinrichtung gemäß der ja panischen Patentveröffentlichung Heisei 2-35239 und der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Weiter unten wird auch der Unterschied zwischen der Wärme übertragungseinrichtung gemäß DE-38 21 252 A1 und der japanischen Patentveröffent lichung Showa 63-31849 und dem Kapillarwärmerohr beschrieben.

Die wesentlichen Elemente der Wärmeleiteinrichtung der japanischen Patentveröffentli chung Heisei 2-35239 sind

1. zwei Fluidbehälter
2. wenigstens ein rohrförmiger Kanal, der diese Fluidbehälter verbindet,
3. ein thermisch leitendes Fluid, welches den rohrförmigen Kanal und die Behälter füllt, und
4. eine Einrichtung zur Erzeugung axialer Vibration.

Es ist offensichtlich, daß die Wärmeübertragungseinrichtung nicht mehr arbeitet, wenn eines der vier wesentlichen Elemente 1 bis 4 weggelassen ist.

Andererseits sind die wesentlichen Elemente der dritten Ausführungsform a) ein Kapil larröhrchen und b) eine Arbeitsflüssigkeit in einer Menge, die das innere Volumen des Kapillarröhrchens nicht vollständig ausfüllt. Die Fluidbehälter unter Punkt 1. sind voll ständig unnötig, und es sind weder elektrische noch mechanische oder eine äußere Kraft anwendende Schwingungsmittel vorgesehen. Außerdem liegt ein entscheidender Unterschied zwischen der Wärmeübertragungseinrichtung gemäß der JP-A2-Heisei 2-35239 und der dritten Ausführungsform in der Struktur des Arbeitsfluids und seinem Verhalten.

Die JP-A2-Heisei 2-35239 beschreibt in Einzelheiten die Wärmeübertragungseinrich tung, die vollständig anders ist als das Wärmerohr. Das kapillare Wärmerohr ist deshalb anders, weil das Wärmerohr der dritten Ausführungsform eine Art des Wärmerohres ist. Der Beschreibung der JP-A2-Heisei 2-35239 ist zu entnehmen, daß das Arbeitsfluid selbst dann nicht in den zwei Phasen Luft und Flüssigkeit verwendet wird, wenn ein kondensierendes bzw. kondensierbares Fluid als Arbeitsfluid verwendet wird. Das ver wendete Arbeitsfluid ist nichtkompressibel in dem Flüssigkeitszustand. Die dritte Ausfüh rungsform hingegen verwendet stets Luft- und Flüssigkeitsphasen und macht Gebrauch von der Kompressibilität dieser zwei Phasen.

Außerdem besteht ein Hauptmerkmal der Wärmeübertragungseinrichtung gemäß der JP-A2-Heisei 2-35239 darin, daß das Arbeitsfluid die axiale Vibration an einer vorbe stimmten Position ausführt, welche nicht mit einem Transport von Position ausführt, wel che nicht mit einem Transport von Material verbunden ist. Bei der dritten Ausführungs form ist der Umstand, daß das Arbeitsfluid in der Schleife zirkuliert, nicht eine wesentli che Voraussetzung, jedoch grundsätzlich zirkuliert das Arbeitsfluid. Ein weiterer wichti ger Unterschied zwischen der Wärmeübertragungseinrichtung gemäß der JP-A2-Heisei 2-35239 und der dritten Ausführungsform liegt in dem Umstand, daß die axiale Vibration der Arbeitsflüssigkeit auf andere Weise erzeugt wird.

Gemäß der JP-A2-Heisei 2-35239 wird die Arbeitsflüssigkeit zwangsweise durch eine starke Vibrationserzeugungseinrichtung in Schwingung versetzt. Eine starke Vibration der Vibrationserzeugungseinrichtung versetzt auch andere Teile in Schwingung. Die Vi brationserzeugungseinrichtung wird selbst abgenutzt und hat nur eine kurze Nutzungs dauer. Außerdem wird zusätzliche Energie benötigt, um die Vibrationserzeugungsein richtung anzutreiben, um die Wärmemenge zu transportieren.

Die Vibration des Arbeitsfluids der dritten Ausführungsform der Erfindung erfordert nicht mehr eine äußere mechanische Vibration. Das neue Merkmal dieser dritten Ausfüh rungsform besteht darin, daß das Arbeitsfluid selbst als Quelle zur Erzeugung der axia len Vibration dient.

Durch nukleares Sieden bzw. Teilchensieden des Arbeitsfluids werden Impulse hervor gerufen, die die Vibration erzeugen, und das Teilchensieden wird durch Absorbieren ei ner thermischen Energie an jedem Aufnahmeabschnitt bewirkt. Dann schwingt das Ar beitsfluid selbst durch selbsterzeugtes Teilchensieden bei jedem Prozeß des Wärme mengentransportes.

Hierzu ist keine Unterstützung durch äußere mechanische oder elektrische Vibration erforderlich. Somit braucht keine zusätzliche Energie für die Vibration verbraucht zu werden.

Da sich in dem Kapillarrohr keine Vibrationserzeugungseinrichtung befindet und die Vi bration nicht von außen herbeigeführt wird, kann eine lange Nutzungsdauer garantiert werden. Somit unterscheidet sich die dritte Ausführungsform vollständig von dem Ge genstand der JP-A2-Heisei 2-35239.

Nachfolgend wird der Unterschied zu dem Kapillarwärmerohr gemäß DE-38 21 252 A1 und JP-A1-Showa 63-31849 beschrieben.

Das erstgenannte Kapillarrohr ist mittels Rückschlagventilen in mehrere Druckkammern unterteilt. Eine gegenseitige Wirkung einer Temperaturdifferenz zwischen einem der Wärmeaufnahmeabschnitte und dem angrenzenden Wärmeabgabeabschnitt und ei nem Sieden des Arbeitsfluids an dem Wärmeaufnahmeabschnitt verursacht eine An saugwirkung zwischen den Druckkammern, so daß die Arbeitsflüssigkeit zirkuliert. Die Impulsvibration der durch das Teilchensieden erzeugten Druckwelle an dem Wärmeauf nahmeabschnitt wird in einem Kugelventil des Rückschlagventils (Ventile) absorbiert, und in eine Vibration des Rückschlagventils (Ventile) umgewandelt. Die Vibration des Rückschlagventils bewirkt ferner eine Zirkulationsausbreitungskraft für das Arbeitsfluid. Bei dem erstgenannten Wärmerohr wird somit die Wärmemenge durch Zirkulation des Arbeitsfluids in der Schleife transportiert. Bei der dritten Ausführungsform hingegen ist die Zirkulation nicht so kräftig, da das Kapillarwärmerohr kein Rückschlagventil enthält, und das Arbeitsfluid fließt natürlich in der Richtung, in der der Widerstand klein ist, was wenig zu dem Wärmetransport beiträgt. Wie oben beschrieben wird der Wärmetrans port durch axiale Vibration des Arbeitsfluids bewirkt, welche durch Teilchensieden her vorgerufen wird.

Wegen des baulichen Unterschieds hinsichtlich des Rückschlagventils und weil die Theorie des Betriebs zwischen den zwei Kapillarwärmerohren vollständig unterschied lich ist, ist die dritte Ausführungsform ein vollständig anderes Wärmerohr bzw. Heizrohr, auch wenn die äußere Erscheinung und die Benutzungsbedingungen übereinstimmen.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform des Kapillarbehälters 1.

Der Kapillarbehälter 1 enthält mehrere Krümmungen in beiden Enden eines langge streckten Kapillarrohres eines Außendurchmessers von 3 mm und eines Innendurch messers von 2,4 mm, wie Fig. 6 zeigt.

Die Wärmeaufnahmeeinrichtung H enthält zwei Wärmeaufnahmeplatten aus purem Kupfer, deren beide Flächen mittlere Abschnitte eines zick-zack-förmigen Bereichs des Kapillarbehälters 1 halten, wobei eine nicht dargestellte Heizeinrichtung an einer Fläche der Wärmeaufnahmeabschnitte befestigt ist. Eine Breite 1 beider Wärmeaufnahmeplat ten beträgt 100 mm.

Die Länge jeder mit L in Fig. 8 bezeichneten Windung beträgt 460 mm. Die Länge des Wärmeaufnahmeabschnitts 1-H ist damit auf 100 mm eingestellt. Die verbleibenden Windungsabschnitte ausschließlich des Wärmeaufnahmeabschnitts 1-H dient als Wär meabgabeabschnitt 1-C, der mittels eines Windes von 4 m/s zwangsweise gekühlt wird. Die Anzahl der Zick-Zack-Windungen beträgt 80.

Innerhalb des schleifenartigen Kapillarröhrchens 1 sind drei Rückschlagventile ange ordnet. Als Arbeitsfluid ist Freon HCFC-142b eingefüllt und eingeschlossen mit 40% des Innenvolumens, und das Kapillarrohr ist gemäß DE-38 21 252 A1 und der JP-A1-Showa 63-31849 aufgebaut.

Andererseits wurde in den Behälter 1 gemäß Fig. 6 kein Rückschlagventil eingebaut, und als Arbeitsfluid wurde Freon HCFC 142b verwendet und mit einem Innenvolumen von 70% in das Kapillarröhrchen eingefüllt. Dann wurden die Wärmeabgabeleistungen beider Kapillarbehälter verglichen. Die Meßanordnungen beider Wärmerohre in einem Windtunneltest waren so, daß ein geradliniger Rohrabschnitt jeder Windung horizontal gehalten und der Wärmeaufnahmeabschnitt vertikal gehalten wurde.

Die gemessene Leistung war so, daß eine Temperaturdifferenz zwischen einer Gleich gewichtstemperatur einer Oberflächentemperatur an einem Teil des Behälters 1 der dem Wärmeaufnahmeabschnitt 1-H entspricht, der mittels der Wärmeaufnahmeplatten gehalten ist, jedem Wärmeinput entspricht, und eine Einlaßtemperatur (Umgebungs temperatur) des kühlenden Windes wurde mit Δt°C bezeichnet und ein thermischer Wi derstandswert R (°C/W) wurde mit dem Wert von Δt°C als Zähler und dem Wert des Wärmeinputs als Nenner abgeleitet. Die folgende Tabelle III und IV gibt die Meßergeb nisse wieder und der Versuch zeigt, daß das Wärmerohr der 4. Ausführungsform eine Wärmetransportleistungsfähigkeit hat, die mit derjenigen eines Kapillarwärmerohres mit Rückschlagventilen vergleichbar ist.

Tabelle III

mit Rückschlagventil

Tabelle IV

kein Rückschlagventil

Bei dem thermischen Input von 1000 Watt, einer Temperatur von 72,3°C und einem thermischen Widerstand von 0,047°CAN zeigt das Kapillarröhrchen einen thermischen Gleichgewichtszustand. In diesem Zustand wurde ein Teil des Behälters gepreßt und zusammengedrückt (etwa 90° gepreßt und zusammengedrückt), um die Zirkulation des Arbeitsfluids schwierig zu machen. In diesem Zustand stieg die Gleichgewichtstempera tur an dem Wärmeaufnahmeabschnitt um 1,7°C, und der thermische Widerstandswert war etwas verschlechtert auf 0,049°C. Außerdem wurde derselbe Teil vollständig ge preßt und zusammengedrückt, und die Zirkulation des Arbeitsfluids wurde vollständig gestoppt. Die Gleichgewichtstemperatur an dem Wärmeaufnahmeabschnitt stieg um 1°C (2,7°C insgesamt), und der thermische Widerstandswert war 0,05°C/W. Dies zeigt an, daß die Zirkulation des Arbeitsfluids ein geringer Beitrag zu dem Temperaturanstieg von 2,7°C und dem thermischen Widerstandswert von 0,003°C/W war und daß die Zir kulationsgeschwindigkeit sehr niedrig war. Außerdem zeigt dies an, daß die vierte Aus führungsform den Wärmetransport selbst dann ausführt, wenn das Arbeitsfluid in Still stand gerät. Das Arbeitsfluid zeigt an, daß die axiale Vibration aktiver fortgesetzt wurde infolge der Kompressibilität, die durch die Dampfschäume hervorgerufen wird, die in dem Fließkanal verteilt sind, und zeigt ferner an, daß der Wärmetransport wegen der axialen Vibration sehr wirkungsvoll war.

Fig. 7 zeigt Meßergebnisse der Temperaturbewegung in dem Kapillarwärmerohr der dritten Ausführungsform. Die Längsachse der Fig. 7 zeigt die Temperatur (°C) und die Querachse bezeichnet den Zeitablauf. Linien 1 und 2 (überlappte Linie) geben eine Temperaturanstiegskurve an dem thermischen Input von 1 KW an, die Linien 3 und 4 sind Temperaturanstiegskurven der Oberflächentemperaturen an einem Teil des Wär meabgabeabschnitts bzw. Wärmeabstrahlungsabschnitts nahe dem Wärmeaufnahme abschnitt und einem Teil, der entfernt von dem Wärmeaufnahmeabschnitt ist. Die Linie 5 gibt eine Einlaßlufttemperatur des gekühlten Windtunnels an (Umgebungstemperatur). Linie 6 bezeichnet eine Lufttemperatur an einem Auslaß des Windtunnels. Ein Punkt P-1 bezeichnet eine erste Zeit, bei der ein Teil des schleifenartigen Behälters halb ge preßt ist, und ein Punkt P-2 bezeichnet eine zweite Zeit, bei der ein Teil des Behälters vollständig gepreßt und zusammengedrückt war. Unmittelbar nach dem vollständigen Pressen und Zusammendrücken begann ein Temperaturanstieg. Die Temperaturände rungen der Linien 3 und 4 zeigen die axiale Vibration des Arbeitsfluids in dem Kapillar röhrchen an. Fluktuationen in der Zirkulation des Arbeitsfluids, die durch v-1 bezeichnet sind, hatten kleinere Amplituden mit den Fluktuationen, die in dem Zirkulationsstrom ab sorbiert wurden. Amplituden an den Abschnitten der Linie 4 nahe dem Punkt v-2, an dem die Fließgeschwindigkeit gering war. Beide Vibrationsfrequenzen und Amplituden wurden in der Nähe des Punktes v-3 aktiv, an dem die Zirkulation gestoppt war. Außer dem ist aus den gekrümmten Linien von 3 und 4 in Fig. 7 zu ersehen, daß die Zirkulati onsfließgeschwindigkeit durch Pressen und Zusammendrücken des Teils des schlau fenartigen Kapillarbehälters gering war und daß gleichzeitig die Temperatur durch Ein wirkung des Kühlwindes abfiel. Wenn der Zirkulationsstrom vollständig gestoppt wurde, wurde der Wärmeaustausch an den Innenwänden des schleifenartigen Kapillarbehälters aktiver, und der Wärmeaustausch zeigte einen geringen Temperaturanstieg.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wie Fig. 8 zeigt, wurden zwei kapillare Wärmerohrbehälter 1-1 und 1-2 in spiralförmig gewickelter Zick-Zack-Form hergestellt. Beide Enden bzw. Anschlüsse jedes der zwei Kapillarrohre 1-1 und 1-2 wurden miteinander verbunden, um das Durchströmen des Arbeitsfluids zu ermöglichen. Die Anzahl der Windungen betrug 4 oder 5. Die langgestreckten Kapillar röhrchen haben eine Außendurchmesser von 1 mm und einen Innendurchmesser von 0,7 mm und sind zu einer ovalen Spiralform geformt. Ein Aluminiumwärmewandler H-S hat eine Steghöhe von 13 mm und eine Wärmeaufnahmebodenfläche von 50 mm × 50 mm mit zwei Nuten mit einem Radius von 9 mm. Die zwei Anschlüsse der Kapillar wärmerohre in der Zick-Zack-Form wurden an die Nuten des Wärmewandlers angelötet, um so einen Wärme- bzw. Heizradiator zu bilden. Die Kapillarbehälter sind durch dünne Linien angedeutet, um das Verständnis der Fig. 8 zu erleichtern. In Fig. 8 bezeichnet H-S den Wärmewandler, der zur Aufnahme von Wärme verwendet wird, 1-C-1 und 1-C-2 Wärmeabgabeabschnitte, während ein Pfeil C einen Kühlwind der Kühleinrichtung bezeichnet.

Die Rückschlagventile wurden in beide Behälter eingebaut, und ein zweiphasiges, kon densierbares Arbeitsfluid wurde mit 40% des Innenvolumens eingefüllt. Dann wurden Leistungstests an dem Kapillarheizrohr ausgeführt, die in der DE-38 21 252 A1 und JP-A1 -Showa 63-31849 offenbart sind.

Danach wurden die jeweiligen Rückschlagventile aus dem Innenbereich der integrierten Kapillarröhrchen 1-1 und 1-2 entfernt, und die Kapillarröhrchen wurden wieder abgedich tet und integriert. Dabei wurde das zweiphasige Arbeitsfluid eingefüllt und mit 80% des Innenvolumens dicht eingeschlossen. Die Leistung wurde gemessen, nachdem die vierte Ausführungsform so vorbereitet war, wie dies Fig. 8 zeigt.

Alle Meßgeschwindigkeiten des Windes betrugen 3 m/s. Die Meßform war ein Boden heizmodus und ein oberer bzw. Kopfheizmodus. Das Meßergebnis zeigt, daß die Lei stung des Kapillarröhrchens besser war als das des Gegenstücks gemäß der DE-38 21 252 A1 bei jedem Meßmodus. Außerdem war die Leistung des letzteren Kapillarröhr chens in dem Kopfheizmodus reduziert, während die Leistung des ersteren Kapillar röhrchens in dem Kopfheizmodus gegenüber dem Bodenheizmodus nicht geändert war. Die Temperaturabhängigkeit des Wärmeaufnahmeabschnitts der Wärmetransportlei stungsfähigkeit war bezüglich jedes Wärmeinputs besser. Die nachfolgenden Tabellen IV und IV zeigen die Meßdaten.

Tabelle V

Meßbedingungen

Bodenheizmodus, Windgeschwindigkeit 3 m/s

Tabelle VI

Meßbedingungen

Kopfheizmodus, Windgeschwindigkeit 3 m/s

mit Rückschlagventil

Tabelle VII

Meßbedingungen

Kopfheizmodus, Windgeschwindigkeit 3 m/s

kein Rückschlagventil

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kapillarwärmerohres.

Da das Kapillarwärmerohr durch den kapillaren Behälter 1 gebildet ist, wird die Menge und Anzahl von durch Teilchensieden entstehenden Dampfschäume dann häufig unzu reichend, wenn die Länge des Wärmeaufnahmeabschnitts nicht verlängert werden kann. In diesem Fall wird die axiale Vibration des Arbeitsfluids inaktiv, und die Leistung wird verringert. Für einen solchen Fall wird empfohlen, daß eine vorbestimmte Gruppe einer Wärmeaufnahmeabschnittsgruppe des Kapillarröhrchens in eine gemeinsame Dampferzeugungskammer eingeführt wird, in der die Enden bzw. Anschlüsse der Behäl ter offen sind.

In Fig. 9 bezeichnet H-B einen Wärmeaufnahmeblock, der durch eine Wärmeaufnahme einrichtung gebildet ist, in die die Dampferzeugungskammer 6 eingebaut ist.

In der Dampferzeugungskammer 6 wird eine Gruppe 1-H-1, die ein Teil der Gruppe der Wärmeaufnahmeabschnitte des Kapillarröhrchens 1 ist, in die Dampferzeugungskam mer 6 eingeführt und ist offen, so daß die Arbeitsflüssigkeit und die Dampfschäume durch diese fließen können. Die restliche Gruppe 1-H-2 wird in die Dampferzeugungs kammer 6 eingeführt, ist jedoch nicht offen. Die Gruppe des Wärmeaufnahmeabschnitts 1-H-2 absorbiert direkt die Wärmemenge von dem erzeugten Dampf, um die Wärme menge aufzunehmen und das Teilchensieden hervorzurufen. Eine Wechselwirkung mit der Druckwelle in der von einem oberen Ende der Wärmeaufnahmeabschnittsgruppe 1-H-2 eingeführten axialen Vibration trägt zu einer langsamen Arbeitsfluidzirkulation bei. Bei der Wärmeabgabe ist die Dampfschaumgruppe in dem Arbeitsfluid eines Teils des kapillaren Behälters 1-C verteilt, in dem die Flüssigkeitsphase reichhaltig wird, um die Entstehung der axialen Vibration zu erleichtern. Von der Dampferzeugungskammer 6 erzeugte ausreichende Mengen und Anzahl werden von einem offenen Ende der Wär meaufnahmegruppe 1-H-1 eingeführt.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des kapillaren Wärmerohres. Bei dem kapil laren Wärmerohr, das die Wärmemenge von einem Wärmeaufnahmeabschnitt zu ei nem Wärmeabgabeabschnitt transportiert, wenn das Arbeitsfluid als zirkulierender Strom in dem kapillaren Röhrchen 1 fließt, bewirken die Zick-Zack-Wicklungen, daß eine große Anzahl von geradlinigen Rohrabschnitten gesammelt und dicht nebeneinander angeordnet sind, um so Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabeabschnitte großer Ka pazität zu bilden. In diesem Fall ist es unmöglich, den Kurvenradius jeder Windung un terhalb eines vorbestimmten Grenzwertes zu senken. Viele Schwierigkeiten treten auf, wenn die Dichte der nebeneinander liegenden Anordnung erhöht wird. Ein Grenzwert des Kurvenradius enthält eine erste Grenze, indem eine erste Wende infolge eines ab rupten Anstiegs des Druckverlustes des Innenrohres entsteht. Solche Anstiege des Druckverlustes akkumulieren bei einer großen Anzahl von Windungen, wodurch das kapillare Wärmerohr nicht mehr arbeiten kann. Eine zweite Grenze besteht darin, daß beim Biegen ein lokales Pressen und Zusammendrücken entsteht, wenn der Kurvenra dius im Falle eines dünnen Kapillarröhrchens verringert wird. Der minimale Kurvenradi us des kapillaren Röhrchens mit einem Außendurchmesser von 1 mm und einem In nendurchmesser von 0,7 mm beträgt 2 mm Innendurchmesser und etwa 3 mm Außen durchmesser. Die Grenze des Kurvenradius des kapillaren Röhrchens eines Außen durchmessers von 3 mm und eines Innendurchmessers von 2,4 mm beträgt 3 mm In nendurchmesser und etwa 6 mm Außendurchmesser.

Bei dem kapillaren Wärmerohr der Ausführungsform gemäß Fig. 10 wird der Wärme transport durch Druckwellenimpulse hervorgerufen, die sich in dem Arbeitsfluid ausbrei ten, und durch axiale Vibration des Fluids. Dies ruft keine große Dämpfung der Vibration selbst bei abrupten Krümmungen hervor, wenn die Amplitude klein ist. Somit ist das Problem der technologischen Herstellungsbegrenzung gelöst.

Wie Fig. 10 zeigt, hat der Kapillarbehälter 1 eine Zick-Zack-Form mit mehreren Windun gen. Die gekrümmten rohrförmigen Abschnitte in der Windungsgruppe sind integral als ein gemeinsames Innendruckrohr oder als Innendruckbehälter 7 und 8 geformt. Die Endgruppen der Windungsgruppe sind in den inneren Behältern 7 und 8 offen. In Fig. 10 bezeichnet H die Wärmeaufnahmeeinrichtung und C die Kühlungseinrichtung. 1-H bezeichnet den Wärmeaufnahmeabschnitt des Kapillarbehälters. 1-C bezeichnet den Wärmeabgabeabschnitt des Kapillarbehälters. Das Arbeitsfluid in den Innendruckkes seln 7, 8 breitet die Druckwelle und den axial gerichteten Vibrationsdruck in allen Rich tungen auf der Basis des Pascal′schen Prinzips in Richtung der Öffnungsenden der je weiligen Windungen des Kapillarröhrchens 1 aus. Die Innendruckbehälter 7 und 8 die nen als gekrümmte rohrförmige Abschnitte mit extrem kleinen Kurvenradien. Damit kön nen die Windungen des Kapillarbehälters 1 verkleinert und extrem dicht zueinander an geordnet werden.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kapillarwärmerohres. Das Kapillarwär merohr der achten Ausführungsform und sein in Fig. 11 B abgebildetes Gegenstück ge mäß DE-38 21 252 A1 und der JP-A1-Showa 63-31849 sind in ihrem Arbeitsprinzip vollständig unterschiedlich zueinander. In der äußeren Struktur stimmen sie jedoch überein, und die Umsetzung in die Praxis ist nahezu dieselbe. Wenn diese Merkmale wirkungsvoll benutzt werden, haben sie bessere und schlechtere Punkte. Wenn die Herstellung und Konstruktion beendet ist, können vielfältige Modifikationen erzeugt wer den.

Die auffallendsten Merkmale der Kapillarröhrchen sind, daß das Einfüllen des Arbeits fluids und das Vergrößern und Verringern der eingefüllten Menge in der Praxis leicht auszuführen sind, nachdem das Produkt fertiggestellt ist. Wenn das erstere zu dem letzteren modifiziert ist, können Rückschlagventile leicht in dem Kapillarröhrchen ange bracht werden. Wenn das letztere von dem letzteren zu dem ersteren modifiziert wird, können die Rückschlagventile einfach weggelassen werden. Das Schneiden und Ver binden des Kapillarbehälters ist leicht zu bewerkstelligen. Die Befestigung der Rück schlagventile und die Eliminationsvorgänge sind ebenfalls leicht ausführbar. Wenn sol che Befestigungsvorgänge vorher festgelegt sind, werden Teile, an denen die Rück schlagventile zu entfernen sind, oder an denen sie zu befestigen sind, mit einem vor bestimmten Abstand weggeschnitten. Sich erweiternde Verbindungen wie bei 11-2 und 12-1 in den Fig. 11A und 11B oder Vater- und Mutter-Selbstkupplungen können an beiden Schnittenden angebracht werden. Zwei Kapillarbehälter mit Vater- und Mutter-Selbst kupplungen 11-1 und 12-2 werden vorbereitet. Einer der beiden Kapillarbehälter 9 wird als Verbindungsbehälter benutzt, um die Länge einzustellen. Der andere ist von den zwei Arten des Kapillarbehälters 10 mit Rückschlagventil 2-1. Wenn diese ausge tauscht, entfernt und angebracht werden, ergibt sich ein Kapillarwärmerohr 1, in dem das Rückschlagventil 2-1 entfernbar angebracht ist. Das erstere und das letztere Kapil larwärmerohr sind austauschbar und modifizierbar. Insbesondere wenn das letztere Wärmerohr zu dem ersteren Wärmerohr der achten Ausführungsform ausgetauscht wird, ist eine kleine Einstellung der eingeschlossenen Flüssigkeitsmenge nahezu unnö tig.

Der Grund hierfür liegt darin, daß bei dem Kapillarwärmerohr der achten Ausführungs form die Druckwelle und Vibrationswelle vorzugsweise ohne Änderung durch die einge schlossene Flüssigkeit über einen weiten Einstellbereich von 65% bis 95% der vollen Füllmenge des Innenvolumens ausgebreitet werden.

Wie oben beschrieben, hat die erfindungsgemäße Wärmetransfervorrichtung folgende Merkmale: ein hermetisch abgedichteter, kapillarer Behälter enthält vakuumdicht einge schlossen ein vorbestimmtes komprimierbares Arbeitsfluid einer vorbestimmten Menge; der hermetisch abgedichtete, kapillare Behälter ist aus einem langen, metallischen, dünnen Rohr mit einem ausreichend kleinen Durchmesser hergestellt, der die Bewe gung des zweiphasigen, verengbaren Arbeitsfluids in einem Zustand ermöglicht, in dem das Arbeitsfluid infolge der Oberflächenspannung stets in den Kapillarbehälter eingefüllt und abgeschlossen ist; mehrere vorbestimmte Teile des kapillaren Behälters dienen als Wärmeaufnahmeabschnitte und als Wärmeabgabeabschnitte, wobei die Wärmeabga beabschnitte zwischen den Wärmeaufnahmeabschnitten angeordnet sind; das Mikro heizrohr mit einem Innendurchmesser von weniger als 1,2 mm ist leicht herstellbar und der klein bemessene Wärmeradiator hat eine hohe Leistungsfähigkeit. Da diese Lei stungsfähigkeit bei dem Kopfwärmemodus im Vergleich zu anderen Wärmerohren nicht reduziert ist, kann ein kleiner Wärmeradiator auch mit Vorteil dann angewendet werden, wenn eine häufige Änderung der Aufstellungslage auftritt. Da zudem die eingefüllte Flüssigkeitsmenge viel geringer ist, gewährleistet das Mikrowärmerohr eine ausreichen de Festigkeit gegen Zentrifugalkraft und Impulse. Da zudem in dem Behälter keine ge schweißten Abschnitte vorhanden sind, hat der Wärmeradiator eine hohe Betriebssi cherheit.

Während es bei herkömmlichen Heizrohren unmöglich ist, eine lange Nutzungsdauer wegen der Verwendung des Vibrationsmechanismus und des Rückschlagventils zu ga rantieren, vermiedet der Behälter diese anfälligen Bauteile und außerhalb angeordnete Mechanismen wegen der besonderen Betriebsweise. Deshalb kann eine langfristige Benutzung des kapillaren Behälters garantiert werden. Die Zuverlässigkeit ist nahezu perfekt.

Während bei den herkömmlichen Wärmerohren Herstellungsfehler bei dem Rück schlagventil auftreten und die Leistungsfähigkeit stark variiert, sind diese Probleme bei der Vorrichtung vermieden. Die Zuverlässigkeit ist erheblich verbessert. Das kapillare Wärmerohr hat einen extrem einfachen Aufbau. Es ist keine neue Herstellungsanlage erforderlich, und das Wärmerohr kann unmittelbar durch Massenproauktion hergestellt werden.

Die Vorrichtung kann auf alle bevorzugten Ausführungsformen angewendet werden. Das Wärmerohr ist leicht herstellbar unter Elimination des Rückschlagventils und einem Wiederabdichten des Arbeitsfluids. Neben den oben beschriebenen Wirkungen hat das Wärmerohr weitere Vorteile.

Das allgemein als Mikrowärmerohr bezeichnete kapillare Wärmerohr hat einen Innen durchmesser von 3 mm bis zu einem pm-Bereich.

Claims

1. Wärmetransfervorrichtung mit:

a) einer kontinuierlichen, länglichen Röhre (1-2) von kon tinuierlich kapillarer Dimension, deren beide Enden luftdicht thermisch oder mechanisch miteinander zu ei nem kontinuierlich kapillaren, schleifenförmigen Strö mungskanal in Form eines Behälters verbunden sind, wo bei dieser Behälter (1-2) ein wärmetransportierendes Fluid enthält, welches mit Hilfe vorbestimmter Zirkula tionsmittel in einem vorbestimmten Richtungssinn zirku liert;
b) einer Vielzahl von wärmeaufnehmenden Abschnitten (1-H) und wärmeabstrahlenden Abschnitten, die in einer Viel zahl von Abschnitten auf der schleifenförmigen Röhre (1-2) angeordnet und in einer Vielzahl anderer Positio nen als den jeweiligen wärmeaufnehmenden Abschnitten installiert sind, wobei die wärmeaufnehmenden Abschnit te und wärmeabstrahlenden Abschnitte abwechselnd auf der schleifenförmigen Röhre installiert sind; und
c) wobei das wärmetransportierende Fluid ein zweiphasiges, kondensierbares Fluid umfaßt, welches teilweise oder insgesamt einen Phasenwechsel zwischen der Gasphase und der flüssigen Phase innerhalb des Arbeitstemperaturbe reiches der Wärmetransfervorrichtung ausführt, wobei die eingefüllte Quantität des wärmetransportierenden Fluids in der flüssigen Phase geringer ist als etwa 95 % des Behältervolumens und wobei der schleifenförmige Behälter (1-2) als Strömungskanal einen inneren Durch messer aufweist, der so bemessen ist, daß er jederzeit das Zirkulieren des wärmetransportierenden Arbeits fluids im eingeschlossenen Zustand gestattet, unabhän gig von der Einfüllmenge des wärmetransportierenden Ar beitsfluids,

dadurch gekennzeichnet, daß die kapillare, schleifenförmige Röhre (1-2) einen solchen Innendurchmesser aufweist, daß das Arbeitsfluid (4) darin eingeschlossen ist und zirkulierbar ist in Abhängigkeit von dem Dampfdruck von Siedenuklei von Dampfblasen (5), welche sich in den wärmeaufnehmenden Abschnitten (1-H) gebildet ha ben, wobei jede Dampfblase (5) von einer schnellen Expansion und einer schnellen Kondensation als Folge des Abkühlens ei ner adiabatischen Expansion begleitet ist, wodurch das Ar beitsfluid seinerseits veranlaßt wird, pulsierende Druckwel len zu erzeugen, wobei diese Druckwellen durch den schlei fenförmigen Strömungskanal in axialer Richtung des Behälters (1-2) hindurchlaufen und eine Sekundärvibration einer vor wärtsgerichteten oder rückwärtsgerichteten Bewegung des Ar beitsfluids zwischen den jeweils benachbarten, wärmeaufneh menden Abschnitten entsteht, so daß das wärmetransportieren de Arbeitsfluid in dem vorbestimmten Richtungssinn entspre chend der pulsierenden Druckwellen und der Sekundärvibration zirkuliert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (1-2) aus Metall besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (1-2) zick zackförmig in mehreren Windungen oder spiralförmig in mehreren Krümmungen ver läuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der metallischen Röhre (1-2) glatt poliert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeisolierab schnitt, der einen Wärmeaufnahmeabschnitt (1-H) und einen benachbarten wärmeab strahlenden Abschnitt (1-C) miteinander verbindet, durch die metallische, längliche Röhre (1-2) mit einer ausreichenden Dicke gebildet ist oder aus einem Werkstoff mit einem Young-Modul und einer hohen Anti-Kriecheigenschaft gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolierab schnitt mit Hilfe eines Isolierwerkstoffes beschichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweiphasige, kon densierbare Fluid aus einem flüssigen Metall besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte Gruppe von wärmeaufnehmenden Abschnitten (1-H) aus einer Vielzahl von wärmeauf nehmenden Abschnittsgruppen eingeführt ist in eine gemeinsame Dampferzeugungs kammer.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Röhre (1-2) mehrere Windungen aufweist, wobei die gekrümmten Abschnitte der Windungen als ein gemeinsames Innendruckventil oder ein gemeinsamer Innendruckbehälter aus gebildet sind und die Enden der Windungen hierzu offen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längliche Röhre (1- 2) einen Innendurchmesser von maximal 1,2 mm aufweist und aus einem sauerstoff freien Kupfer besteht.