JP2006508324A - 熱伝達システム - Google Patents

Abstract

熱力学システムは、周期的熱交換システム、並びに周期的熱交換システムの一部分を冷却するために周期的熱交換システムに熱的に結合された熱伝達システムを備える。熱伝達システムは、周期的熱交換システムの一部分に結合されるように構成された壁及び壁に結合された１次ウイック並びに作動流体を収容する閉ループを形成するように蒸発器に結合された凝縮器を備える。

Description

本明細書は、周期的熱交換システムにおいて使用するための熱伝達システムに関する。

本出願は、参考文献としてここ組み入れられた２００２年１０月２８日付け特許文献１の恩典を請求する。

２００３年１０月２８日付け特許文献２（「周期的熱交換システム用の熱伝達システム（ＨＥＡＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ Ａ ＣＹＣＬＩＣＡＬ ＨＥＡＴＥ ＥＸＣＨＡＮＧＥ ＳＹＳＴＥＭ）」）が、参考文献としてここに組み入れられる。

本出願は、同様に参考文献としてここに組み入れられた２００３年１０月２日付け特許文献４に先行して請求された特許文献３（２００３年１０月２日付け実用新案出願「熱伝達システム用蒸発器（ＥＶＡＰＯＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＨＥＡＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ）」）の一部継続出願である。

本出願は、２００２年６月２４日付け特許文献６の恩恵を請求しかつ２０００年６月３０日付け特許文献８の恩恵を請求する２００１年６月２９日付け特許文献７の一部継続出願である２００３年６月２４日付け特許文献５の一部継続出願である。

熱伝達システムは、ある位置（熱源）から別の位置（ヒートシンク）に熱を輸送するために使用される、熱伝達システムは、地球上又は地球外での用途に使用することができる。例えば、熱伝達システムは、ゼロ重力環境又は低重力環境内で作動する衛星用設備に組み込むことができる。別の例としては、熱伝達システムは作動中に低温であることが要求されることの多い電子設備において使用することができる。

ループヒートパイプ（ＬＨＰ）及び毛管ポンプループ（ＣＰＬ）は受動的な２相形の熱伝達システムである。各が、熱源と熱的に結合された蒸発器、ヒートシンクと熱的に結合された凝縮器、蒸発器と凝縮器との間を流れる流体、及び流体の膨張のための流体容器を備える。熱伝達システム内の流体は作動流体と呼ぶことができる。蒸発器は、１次ウィック及び流体の流路を有するコアを備える。蒸発器により獲得された熱は凝縮器に輸送されそこで放散される。これらのシステムは、蒸発器から凝縮器に至り蒸発器に戻る作動流体の循環を推進するために、蒸発器内の細孔ウィック内で発生する毛管圧力を利用する。ＬＨＰとＣＰＬとの間を区別する第１の特徴は、運転中にループから排出される余分の流体の貯蔵に使用されるループの容器の位置である。一般に、ＣＰＬの容器は蒸発器から遠くに置かれ、一方、ＬＨＰの容器は蒸発器と同じ場所に置かれる。
米国暫定特許出願第６０／４２１，７３７号 明細書 米国暫定特許出願（番号不記載） 米国実新出願（番号不記載） 米国特許第６０／４１５，４２４号 明細書 米国特許出願第１０／６０２，０２２号 明細書 米国暫定特許出願第６０／３９１，００６号 明細書 米国特許出願第０９／８９６，５６１号 明細書 米国暫定特許出願第６０／２１５，５８８号 明細書 米国特許第６，３８２，３０９号 明細書

一般的な一態様においては、周期的熱交換システム用の熱伝達システムは、周期的熱交換システムのある一部分に結合されるように構成された壁及びこの壁に結合された１次ウィックを有する蒸発器、並びに作動流体を収容する閉ループを形成するように蒸発器に結合された凝縮器を備える。

蒸発器には以下の態様の一以上が含まれる。例えば、凝縮器は蒸気入り口及び液体出口を有し、熱伝達システムは蒸気出口と蒸気入り口との間を連通させる蒸気管路、及び液体出口と液体入り口との間を連通させる液体戻り管路を備える。

蒸発器は、液体障壁の内側に作動流体を収容している液体障壁を備え、この作動流体は液体障壁の内側に沿ってのみ流れ、１次ウィックが加熱された壁と液体障壁の内側との間に位置決めされる。更に、蒸発器は、１次ウィックと加熱された壁との間に置かれかつ蒸気出口に伸びている蒸気排出通路、及び液体障壁と１次ウィックとの間に置かれかつ液体入り口から液体を受け入れる液体流路を備える。

作動流体は、熱伝達システムを経て受動的に動かされる。

作動流体は、外部ポンプを使用することなしに熱伝達システムを通して動かされる。

熱伝達システム内の作動流体は、作動流体が蒸発器、凝縮器、蒸気管路、及び液体戻り管路の１個以上を通過するとき又はその中にあるとき、液体と蒸気との間で変化する。

作動流体は受動的に熱伝達システムを通過して動かされる。

作動流体は、ウィックの使用により熱伝達システムを通して動かされる。

熱伝達システムは、周囲環境に熱を排出するように凝縮器と熱的に結合されたフィンを更に備える。

別の一般的な態様においては、熱力学システムは、周期的熱交換システム、及び周期的熱交換システムのある部分を冷却するために周期的熱交換システムに結合された熱伝達システムを備える。熱伝達システムは、周期的熱交換システムのある部分に結合されるように構成された壁、及びこの壁に結合された１次ウィック、及び作動流体を収容する閉ループを形成するように蒸発器に結合された凝縮器を備える。

実施例には、以下の特徴の一つ以上が含まれる。蒸発器が周期的熱交換システムと一体化される。蒸発器が周期的熱交換システムの部分と熱的に結合される。周期的熱交換システムがスターリング熱交換システムを備える。周期的熱交換システムが冷凍システムを含む。熱伝達システムが周期的熱交換システムの高温側に結合される。熱力学システム熱伝達システムが周期的熱交換システムの低温側に結合される。

別の一般的態様においては、方法は上述のシステムを利用する。

蒸発器は、地球上又は地球外の用途における使用のために適宜の２相熱伝達システムにおいて使用することができる。例えば、熱伝達システムは、運転中又はレーザーダイオード応用の際に冷却を要することの多い電子設備において使用することができる。

熱源が平面として形成された適宜の熱伝達システムにおいては、平面形の蒸発器を使用することができる。熱源が円筒面として形成された適宜の熱伝達システムにおいては環状の蒸発器を使うことができる。

環状蒸発器を使用する熱伝達システムは、地球上の用途に使用されたとき重力の利点を得ることができ、従って量産についてはＬＨＰが適切である。地球上での用途は、熱の獲得面及びヒートシンクの方向を指定することが多く、環状の蒸発器が重力内での運転に有利である。

熱伝達システムは、熱伝達システムの蒸発器と熱伝達システムにより冷却される熱交換システムの部分とが熱的及び空間的に結合されるため、周期的熱交換システムを冷却するための熱的に効率よくかつ空間的に効率のよいシステムを提供する。例えば、（熱源としも知られる）冷却すべき部分が円柱状である場合は、熱伝達システムは環状の蒸発器を備えることができる。熱伝達システムの使用は、円筒状の熱交換システムの活用を可能とし、これによりキャビネットを冷却するための商業的な実際用途における使用が可能となる。

周期的熱交換システムの熱源に対する蒸発器又は凝縮器の一体式の組み込みは、パッケージ寸法を最小にすることができる。一方、蒸発器又は凝縮器が熱源上にクランプされる場合は、部品の配置及び交換が容易である。

熱伝達システムは、例えばフリーピストン方式のスターリングサイクルのような円筒状構造を有する周期的熱交換システムを冷却するために使用することができる。熱伝達システムは、等しく効率的にパッケージされた環状の凝縮器組立体への又はここからの効率的な流体管路連結（一方の蒸気相及び半冷却された液体戻り管路の連結具）を提供する。

熱伝達システムは、波形フィン材料のような広い空気熱交換面が取り付けられた環状断面に形成された平面型凝縮器のように効率的にパッケージされた凝縮器を組み入れる。

熱伝達システムは、スターリングサイクルの流体（ヘリウム）を最後のヒートシンク（周囲空気）に結合させるために、効果的な熱伝達機構（蒸発器及び凝縮器）を組み合わせる。必然的に、（例えば５０％までの）スターリングサイクルの効率における大きな向上が提供される。

熱伝達システムの蒸発器及び凝縮器は独立して設計できかつ最適化することができる。これにより、周期的熱交換システムに適宜の数を取り付ける選択が可能である。更に、熱伝達システムは、ウイックが蒸発器に組み込まれているため、重力の方向による影響を受けない。

熱伝達システムは、小パッケージの、冷蔵庫又は自動販売機のようなキャビネットに対して商業的に容認できる費用で効率的な冷却を提供する。

一実施例によれば、周期的熱交換システム上に環状の蒸発器がクランプされ、そして組立及び保守を容易にするためにサーマルグリスにより熱的に結合される。別の実施例によれば、改良された熱効率を有する容易な組立を提供するために、周期的熱交換システム上に環状の蒸発器が締まり嵌めされる。更なる実施例によれば、更に改良された熱効率を提供するために環状の蒸発器が周期的熱交換システムと一体に形成される。

熱伝達システムは、縮小されたパッケージ空間内で効率的に空気に熱を伝達するために、フィン付きの内側及び外側の環状部分を有する凝縮器を備える。凝縮器はロールによる曲げ又は押し出しにより形成することができる。

本発明のループヒートパイプは、ＬＨＰ蒸発器の伝統的な円筒状の形態を、環状に巻くことのできる平らな「平板」形状に適合させることにより円筒状冷凍機と共に効率的なパッケージを提供する。

数種の実施例に関連して熱伝達システムのパッケージが説明されたが、これら実施例に限定すべきことを意味するものではない。家庭用冷蔵庫、自動販売機、又は店頭の冷凍装置のようなキャビネット冷却用の使用に関して説明されたが、本技術熟練者は、ここに説明された熱伝達システムを利用する小型で、ネネルギー効率がよくかつ環境に優しい冷凍装置の多くの別の有用な応用を認めるであろう。

その他の特徴及び長所は説明、図面及び請求項より明らかとなるであろう。

上記のように、ループ・ヒート・パイプ（ｌｏｏｐ ｈｅａｔ ｐｉｐｅ：ＬＨＰ）内では、リザーバー（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）が蒸発器と共存している。それゆえ、リザーバーがヒート・パイプ状導管を通じて蒸発器に熱的にも流体的にも接続している。この方法で、リザーバーからの流体が蒸発器に送られるので、蒸発器の第一の芯は起動中に十分に濡れる又は「プライム（ｐｒｉｍｅｄ）」状態になることができる。さらに、ＬＨＰの設計でも、熱輸送システム内で蒸発器の定常状態中又は過渡的運転の間に、蒸発器の第一の芯から液体が無くなるのを低減している。さらに、不凝縮ガスの蒸気又は泡（ＮＣＧの泡）が、蒸発器のコア（ｃｏｒｅ）からヒート・パイプ状導管を通ってリザーバーに放出される。

従来のＬＨＰは起動即ちＬＨＰの蒸発器にパワー（ｐｏｗｅｒ）を用いる前に、リザーバー内に液体が存在する必要がある。しかしながら、ＬＨＰ内の作動流体がＬＨＰの起動前に超臨界状態である場合、液体は起動前にリザーバー内に存在しないだろう。超臨界状態はＬＨＰの温度が作動流体の臨界温度より高い状態である。流体の臨界温度とは、その流体が液体−蒸気の平衡状態を示すことができる最高温度である。例えば、もし、作動流体が低温流体、即ち、−１５０℃より低い沸点を持つ流体であれば、又は、もし、作動流体がサブ・アンビエント（ｓｕｂ−ａｍｂｉｅｎｔ）流体即ちＬＨＰが運転している環境の温度を下回る沸点を有する流体の場合、ＬＨＰは超臨界状態になる。

従来のＬＨＰは蒸発器に戻る液体がサブクール（ｓｕｂｃｏｏｌｅｄ）状態、即ち、作動流体の沸点より低い温度に冷却されていることが必要である。そのような制約により、ＬＨＰを周辺温度以下で運転することは実際的でない。例えば、もし、作動流体が低温流体である場合、ＬＨＰはその流体の沸点より高い温度を有する環境で運転する可能性がある。

図１を参照すると、熱輸送システム１００は従来のＬＨＰの制約を克服するように設計されている。熱輸送システム１００には、熱伝達システム１０５とプライミング・システム（ｐｒｉｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）１１０が含まれる。プライミング・システム１１０は熱伝達システム１０５内の流体を液体に変換するように構成されているので、熱伝達システム１０５のプライミングが行なわれる。この説明で用いる場合、「流体」の用語は飽和状態で平衡している液体及び蒸気の両方の物質を意味している一般的用語である。

熱伝達システム１０５には主蒸発器１１５及びその主蒸発器１１５に液体配管１２５と蒸気配管１３０により接続している凝縮器１２０が含まれる。凝縮器１２０はヒート・シンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）１６５に熱的に通じていて、主蒸発器１１５は熱源Ｑｉｎ１１６に熱的に通じている。さらに、システム１０５には必要な場合に追加の圧力閉じ込めになるように蒸気配管１３０に接続した高温リザーバー１４７も含まれている。特に、高温リザーバー１４７はシステム１００の体積を高めている。もし、作動流体が臨界温度即ち作動流体が液体−蒸気の平衡状態を示せる最高温度より高い温度の場合、その圧力はシステム１００の質量（充填量）に比例し、システムの体積に反比例する。高温リザーバー１４７の体積を増加すると、充填圧力が低くなる。

主蒸発器１１５には、内部にコア１３５が形成されている第一の芯１４０を収容するコンテナー１１７が含まれる。主蒸発器１１５にはバヨネット・チューブ（ｂａｙｏｎｅｔｅ ｔｕｂｅ）１４２とコア１３５内の第二の芯１３５が含まれる。バヨネット・チューブ１４２、第一の芯１４０、第二の芯１４５が液体通路１４３、第一の蒸気通路１４４、第二の蒸気通路１４６を形成する。第二の芯１４５が相制御即ちコア１３５内の液体／蒸気の分離を行なう。これは特許文献７に論じている通りで、その全体を参照用に本出願書に組込んでいる。示されているように、主蒸発器１１５は３個のポート（ｐｏｒｔｓ）を有する。それは、液体通路１４３への液体入口１３７、第二の蒸気通路１４６から蒸気配管１３０への蒸気出口１３２、液体通路１４３からの流体出口１３９（及び多分以下で論じるように第一の蒸気通路１４４）である。３ポートの蒸発器の構造に関しては図５Ａ及び５Ｂについて以下で詳細に論じている。

プライミング・システム１１０には、蒸気配管１３０に接続した第二又はプライミング蒸発器１５０及びその第二の蒸発器１５０と共存しているリザーバー１５５が含まれている。リザーバー１５５は第二の流体配管１６０と第二の凝縮器１２２により主蒸発器１１５のコア１３５に接続している。第二の流体配管１６０は主蒸発器１１５の流体出口１３９に接続している。さらに、プライミング・システム１１０には第二の蒸発器１５０と熱的に通じている制御された熱源Ｑｓｐ１５１が含まれる。

第二の蒸発器１５０には、第一の芯１９０を収容するコンテナー１５２が含まれ、その第一の芯１９０の中にはコア１８５が形成されている。第二の蒸発器１５０には、バヨネット・チューブ１５３と第二の芯１８０が含まれ、それはコア１８５から導管１７５を通って、リザーバー１５５に伸びている。第二の芯１８０はリザーバー１５５と第二の蒸発器１５０の間の毛細管接続を行なっている。バヨネット・チューブ１５３、第一の芯１９０及び第二の芯１８０が流体配管１６０に接続した流体通路１８２、リザーバー１５５に接続した第一の蒸気通路１８１、蒸気配管１３０に接続している第二の蒸気通路１８３を形成している。リザーバー１５５は、液体通路１８２、第二の芯１８０、第一の蒸気通路１８１を経由して、第二の蒸発器１５０のコア１８５に熱的にも、流体的にも接続している。第二の蒸発器１５０のコア１８５からの蒸気及び（又は）ＮＣＧの泡が第一の蒸気通路１８１を通ってリザーバー１５５に排出される。又、凝縮できる液体はリザーバー１５５から第二の芯１８０を通って第二の蒸発器１５０に戻される。第一の芯１９０はコア１８５内から熱源Ｑｓｐ１５１への液体に流体的に接続していて、第二の蒸発器１５０が加熱されたとき、第一の芯１９０の外面にある液体が蒸発して、第二の蒸気通路１８３内で蒸気を形成する。

リザーバー１５５は予冷しているので、冷却源により冷却され、加熱されなければ、熱伝達システム１０５が動作する温度より低い温度で動作できる。一実施例では、リザーバー１５５及び第二の凝縮器１２２は、凝縮器１２０に熱的に接続したヒート・シンク１６５に熱的に通じている。例えば、シャント（ｓｈｕｎｔ）１７０を用いて、リザーバー１５５をヒート・シンク１６５に取付けられる。シャント１７０はアルミ又は熱伝導が良い材料から作られる。この方法で、リザーバー１５５の温度が凝縮器１２０の温度に追随する。

図２は、熱輸送システム１００の実施例を示す。この実施例で、凝縮器１２０及び１２２がクライオクーラー（ｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ）２００に取付けられている。これは冷凍機として機能して、凝縮器１２０、１２２からヒート・シンク１６５に熱を伝える。さらに、図２の実施例では、熱輸送システム１００の必要スペースを減らすために、配管１２５、１３０、１６０を巻いている。

図１及び２に示していないけれども、例えば、リザーバー１５５及び主蒸発器１１５のような要素には温度センサーを取付けていて、診断及び検査用に使用できる。

さらに、図３を参照すると、システム１００は熱源Ｑｉｎ１１６から熱を輸送するために、又、主蒸発器１１５が起動前に液体で濡らされるように手順３００を実行する。熱伝達システム１０５が超臨界状態のときに手順３００が特に有用である。手順３００の開始前に、システム１００に、「充填圧力」と呼ばれる特定の圧力で作動流体を充填する。

最初に、リザーバー１５５は例えばそのリザーバー１５５をヒート・シンク１６５に取付けることにより予冷する（ステップ３０５）。リザーバー１５５は作動流体の臨界温度を下回る温度まで予冷して良い。論じているように、臨界温度はその作動流体が液体−蒸気の平衡状態を示せる最高温度である。例えば、流体がエタンの場合、臨界温度は３３℃であり、リザーバー１５５を３３℃未満に冷却する。リザーバー１５５の温度が作動流体の臨界温度を下回って低くなるので、リザーバー１５５は作動流体により形成された凝縮液で部分的に充填される。リザーバー１５５内の液体形成で、第二の蒸発器１５０の第二の芯１８０と第一の芯１９０を濡らす（ステップ３１０）。

その一方で、熱伝達システム１０５内の流体の循環を促進又は開始するために熱源Ｑｓｐ１５１からの熱を第二の蒸発器１５０に加えることにより、プライミング・システム１１０にパワーが加えられる（ステップ３１５）。第二の蒸発器１５０による発生蒸気は、第一の芯１９０と第二の蒸気通路１８３の間の境界での毛細管圧力により、蒸気配管１３０を通り、凝縮器１２０を通って送られる（ステップ３２０）。蒸気が凝縮器１２０に達すると、液体に転換される（ステップ３２５）。凝縮器１２０に形成された液体は熱伝達システム１０５の主蒸発器１１５に送られる（ステップ３３０）。主蒸発器１１５がその流体の臨界温度より高い温度のとき、主蒸発器１１５に入る液体が蒸発して、主蒸発器１１５を冷却する。このプロセス（ステップ３１５−３３０）は続いて、主蒸発器１１５が設定点温度に達する（ステップ３３５）。その設定点で、主蒸発器は液体を保持し、濡れて、毛細管ポンプとして動作できる。一実施例では、その設定点温度が、リザーバー１５５が冷却される温度である。他の実施例では、その設定点温度が作動流体の臨界温度を下回る温度である。別の実施例では、その設定点温度がリザーバー１５５が冷却される温度より高い温度である。

設定温度に達した場合（ステップ３３５）、システム１００はメイン・モード（ｍａｉｎ ｍｏｄｅ）で運転し（ステップ３４０）、メイン・モードでは主蒸発器１１５に用いられる熱源Ｑｉｎ１１６からの熱は熱伝達システム１０５により伝達される。特に、メイン・モードでは、主蒸発器１１５は毛細管によるポンプ作用を生じて、熱伝達システム１０５を通る作動流体の循環を促進する。さらに、メイン・モードでは、このリザーバー１５５の設定点温度を低くする。主蒸発器１１５の温度はリザーバー１５５の温度に密接に追随するので、メイン・モード中に熱伝達システム１０５が冷却する率はリザーバー１５５の予冷に依存する。さらに、求められてはいないけれども、メイン・モード中にリザーバー１５５の温度をさらに制御ないし調節するためにヒーター（ｈｅａｔｅｒ）を使用できる。さらに、メイン・モードでは、熱源Ｑｓｐ１５１により第二の蒸発器１５０に加えられるパワーが低減するので、熱伝達システム１０５を流体に対する通常運転温度に下げる。例えば、メイン・モードで、熱源Ｑｓｐ１５１から第二の蒸発器１５０への熱負荷は以下に示す熱状態と等しいかそれを超える値で維持される。一実施例では、熱源Ｑｓｐからの熱負荷は熱源Ｑｉｎ１１６から主蒸発器１１５に加えられる熱負荷の約５ないし１０％に維持される。

この特別な実施例では、メイン・モードは設定点温度に達したという決定により開始される（ステップ３３５）。他の実施例では、メイン・モードは他の時点又は他の開始要因により開始される。例えば、メイン・モードは、プライミング・システムが濡れた後（ステップ３１０）、又は、リザーバーが予冷された後（ステップ３０５）に開始される。

運転中の任意の時点で、熱伝達システム１０５は、第一の芯１４０全域の熱状態及び液体配管１２５に加えられる寄生的熱から生じるような熱状態を経験することがある。両方の条件が蒸発器の液側に蒸気を形成させる。特に、第一の芯１４０の全域の熱状態はコア１３５内に液体を生じ、蒸気の泡を形成する。泡がコア１３５内に残されると、成長して、第一の芯１４０への液体供給を阻止するので、主蒸発器１１５の故障になる。液体配管１２５への寄生的熱の流入は（「寄生的熱ゲイン（ｇａｉｎｓ）と呼ばれ）、液体配管１２５内の液体から蒸気を形成する。

上記の熱状態の悪影響を低減するために、プライミング・システム１１０はその熱状態と寄生的熱ゲインの和以上のパワー・レベルＱｓｐ１５１で運転する。例えば、上記のように、プライミング・システム１１０は熱伝達システム１０５へのパワーの５ないし１０％で運転できる。特に、第二の凝縮器１２２に通じる第二の流体配管１６０に送出するために、上記の泡と液体の混合体を含む流体をコア１３５から排出する。特に、コア１３５内に形成した蒸気がバヨネット・チューブ１４３の周囲を流体出口ポート１３９に直接移動する。第一の上記通路１４４内に形成した蒸気は、（第二の芯１４５の孔のサイズが蒸気の泡を受入れるのに十分な大きさの場合）第二の芯１４５を通って移動するか、又は、第一の蒸気通路１４４から出口ポート１３９への明白な通路になる出口ポート１３９付近にある第二の芯１４５の端部の開口部を通って移動することにより、流体出口ポート１３９に流れる。第二の凝縮器１２２は流体内の泡を凝縮し、熱伝達システム１０５に再導入するために、その流体をリザーバー１５５に押し込む。

同様に、液体配管１２５への寄生的熱の流入を低減するために、第二の流体配管１６０と液体配管１２５を同軸配置とし、第二の流体配管１６０が液体配管１２５を囲んで、周囲の熱から絶縁する。この実施例は図８Ａ及び８Ｂを参照して以下で詳細に論じている。この構成の結果として、周辺の熱が、液体配管１２５内の代わりに第二の流体配管１６０内に蒸気の泡を形成する可能性がある。論じられているように、第二の芯１４５で生じた毛管作用により、流体が主蒸発器１１５から第二の凝縮器１２２に流れる。この流体の流れと、第二の凝縮器１２２の温度が比較的低いことにより、第二の流体配管１６０内の蒸気の泡が凝縮器１２２を通り、そこで凝縮して液体になり、リザーバー１５５に送られる。

図４には試験時のデータが示されている。この実施例では、時刻４１０で主蒸発器１１５の起動の前に、主蒸発器１１５の温度４００が、設定点温度まで予冷（ステップ３０５）されているリザーバー１５５の温度４０５より有意に高い。プライミング・システム１１０が濡れているので（ステップ３１０）、パワーＱｓｐ４５０が時刻４５２で第二の蒸発器１５０に適用され（ステップ３１５）、液体が主蒸発器１１５に送られる（ステップ３３０）。主蒸発器１１５の温度４００が時刻４１０にリザーバー１５５の温度４０５に達するまで低下する。パワーＱｉｎ４６０が時刻４６２に主蒸発器１１５に適用される。そのときにシステム１００がＬＨＰモードで運転する（ステップ３４０）。示されているように、主蒸発器１１５が冷却されている間、主蒸発器１１５へのパワー入力Ｑｉｎ４６０が比較的低く保持される。さらに、第二の流体配管１６０と液体配管１２５の温度４７０及び４７５がそれぞれ示されている。時刻４１０の後で、温度４７０及び４７５がそれぞれ主蒸発器１１５の温度４００に追随している。さらに、第二の蒸発器１５０及びリザーバー１５５の間の伝熱により、第二の蒸発器１５０の温度４１５はリザーバー１５５の温度４０５に密接に追随する。

述べられているように、一実施例では、熱伝達システム１０５内の流体としてエタンを使用することがある。上記に一般的に示された理由として、エタンの臨界温度が３３℃であるけれども、システム１００が７０℃の温度で臨界状態から起動できる。パワーＱｓｐが第二の蒸発器１５０に適用されるので、凝縮器１２０とリザーバー１５５の温度が（時刻４５２と４１０の間で）急速に低下する。トリム・ヒーター（ｔｒｉｍ ｈｅａｔｅｒ）を使用して、リザーバー１５５の、それゆえ、凝縮器１２０の温度を−１０℃に制御できる。主蒸発器１１５を７０℃の臨界温度から起動するために、１０ワットの熱負荷又はパワー入力Ｑｓｐが第二の蒸発器１５０に適用される。主蒸発器１１５が濡れると、熱源Ｑｓｐ１５１から第二の蒸発器１５０へのパワー入力及びトリム・ヒーターに加えられたパワーの両方を低減して、システム１００の温度を約−５０℃の公称運転温度に下げる。例えば、メイン・モードの間、４０ワットのパワー入力Ｑｉｎが主蒸発器１１５に加えられている場合、−４５℃で運転している間、第二の蒸発器１５０へのパワー入力Ｑａｓを約３ワットに低減して、（上記の）熱状態により失われる３ワットを軽減する。他の例として、主蒸発器１１５を約１０ワットから約４０ワットのパワー入力Ｑｉｎで運転でき、５ワットを第二の蒸発器１５０に加え、リザーバー１５５の温度４０５を約−４５℃とする。

図５Ａ及び５Ｂを参照すると、一実施例では、主蒸発器１１５が（図１に示された設計の）３ポート型蒸発器５００として設計されている。一般に、３ポート型蒸発器５００では、第一の芯５４０により形成されたコア５１０への液体入口５０５に液体が流れる。又、コア５１０からの流体が流体出口５１２から（リザーバー１５５のような）予冷されたリザーバーに流れる。流体とコア５１０は例えばアルミで作られたコンテナー５１５内に収容されている。特に、液体入口５０５からコア５１０に流れる流体はそのバヨネット・チューブ５２０を通って又回りを流れる液体流路５２１に流れる。流体は芯材料５３０から作られた（蒸発器１１５の第二の芯１４５のような）第二の芯５２５と環状動脈５３５を通って流れることができる。その芯材料５３０が環状動脈５３５を第一の蒸気流路５６０から分離する。熱源Ｑｉｎ１１６からのパワーが蒸発器５００に適用されるので、コア５１０からの液体が第一の芯５４０に入り、蒸発して、形成された蒸気が１以上の蒸気用溝５４５を含む第二の蒸気流路５６５に沿って自由に流れ、蒸気配管１３０への蒸気出口５５０から出る。コア５１０の第一の蒸気通路５６０内で形成された蒸気の泡はコア５１０から第一の蒸気通路５６０を通って流体出口５１２に出て行く。上記のように、第一の上記通路５６０内の蒸気の泡は、第二の芯５２５の孔のサイズが蒸気の泡を受入れるのに十分な大きさである場合、第二の芯５２５を通過しうる。代わりに又は追加的に、第一の蒸気通路５６０内の蒸気の泡が、第二の芯５２５に沿った適当な位置に形成された第二の芯５２５の開口部を通って液体通路５２１又は流体出口５１２に入る。

図６の別の実施例を参照すると、主蒸発器１１５は特許文献７に示された設計である４ポート型蒸発器６００として設計されている。要約すると、又、３ポート型蒸発器の構造とは異なる側面を強調すると、液体が蒸発器６００に入り、流体入口６０５を通り、バヨネット６１０を通り、コア６１５に入る。コア６１５内の液体は第一の芯６２０と蒸発器に入り、形成した蒸気が蒸気用溝６２５に沿って自由に流れ、蒸気出口６３０を出て蒸気配管１３０に入る。コア６１５内の第二の芯６３３がコア内の液体を（コア６１５内の液体を加熱するとき生じる）コア内の蒸気又は泡から分離する。第二の芯６３３内の第一の流体通路６３５内に形成された泡を含む液体は流体出口６４０から流出し、第二の芯６３３及び第一の芯６２０の間に位置する蒸気通路６４２内に形成される蒸気又は泡は蒸気出口６４５から流出する。

さらに、図７も参照すると、熱輸送システム７００が示され、その中の主蒸発器は４ポート型蒸発器６００である。システム７００には１以上の熱伝達システム７０５とプライミング・システム７１０が含まれ、プライミング・システム７１０は熱伝達システム７０５内の流体を熱伝達システム７０５を濡らす液体に転換するように構成されている。４ポート型蒸発器６００は蒸気配管７２０と流体配管７２５により１以上の凝縮器７１５に接続している。プライミング・システム７１０にはプライミング蒸発器７３５に流体的・熱的に接続され、予冷されたリザーバー７３０が含まれている。

熱輸送システム１００の設計条件には、主蒸発器１１５の超臨界状態からの起動、寄生的熱漏洩の管理、第一の芯１４０全域の熱伝導、低温リザーバー１５５の予冷、及び、熱伝達システム１０５内の作動流体を臨界温度より高い周辺温度で閉じ込めること、が含まれる。これらの設計条件を受入れるために、蒸発器１１５又は１５０のボディ（ｂｏｄｙ）又は（コンテナ５１５のような）コンテナを６０６３規格のアルミ押出し材から製作できる。又、第一の芯１４０及び（又は）１９０を微細な孔付きの芯から製作できる。一実施例では、蒸発器１１５又は１５０の外径は約０．６２５インチであり、コンテナの長さは約６インチである。リザーバー１５５はアルミ製シャント１７０を用いて放熱器１６５の端板を予冷しうる。さらに、（カプトン・ヒーター（ｋａｐｔｏｎ ｈｅａｔｅｒ））のようなヒーターをリザーバー１５５の側面に取付けられる。

一実施例では、蒸気配管１３０を外径（ＯＤ）３／１６インチの平滑壁のステンレス鋼管で製作し、液体配管１２５と第二の流体配管１６０を外径１／８インチの平滑壁のステンレス鋼管で製作している。配管１２５、１３０、１６０は曲がりくねったルート（ｒｏｕｔｅ）に曲げて、寄生的熱ゲインを最小限にするために金メッキを行なう。さらに、配管１２５、１３０、１６０はステンレス鋼の箱内に入れて、ヒーターを用いて試験中の特定環境を模擬しうる。ステンレス鋼の箱は多層断熱材（ＭＬＩ）で断熱して、ヒート・シンク１６５の壁板を通した熱の漏洩を最小限にしうる。

一実施例では、凝縮器１２２と第二の流体配管１６０は外径０．２５インチの管から製作される。その管は例えばエポキシを用いて、ヒート・シンク１６５の壁板に接着する。ヒート・シンク１６５の各壁板は厚みが１／１６インチの表面板を用いた８×１９インチの直接凝縮用アルミ放熱板である。カプトン・ヒーターを凝縮器１２０の近くのヒート・シンク１６５の壁板に取付けて、作動流体の偶発的凍結を防止する。運転中に熱電対のような温度センサーを用いて、システム１００全体の温度を監視する。

熱輸送システム１００は、熱伝達システム１０５の作動流体の臨界温度がそのシステム１００が動作している周辺温度より低い環境で実施しうる。熱輸送システム１００を使用して、低温冷却を必要とする要素の冷却を行なえる。

図８Ａ−８Ｄを参照すると、熱輸送システム１００を超小型低温システム８００内で実施しうる。超小型システム８００では、配管１２５、１３０、１６０は柔軟材料で作られ、スペース節減のためにコイル構造８０５としうる。超小型システム８００はネオンの流体を用いて−２３８℃で運転できる。パワー入力Ｑｉｎ１１６は約０．３から２．５ワットである。超小型システム８００では低温要素（又は低温冷却を必要とする熱源）８１６を凝縮器１２０、１２２を冷却するように接続されたクライオクーラー（ｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ）８１０のような低温冷却源に接続する。

超小型システム８００は、伝統的なサーマル・スイッチング（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を行なえて、振動を隔離したシステムと比較したとき、質量を低減し、柔軟性を高め、サーマル・スイッチング機能を与えられる。伝統的なサーマル・スイッチングを行なえて、振動を隔離したシステムは、低温要素から低温冷却源に熱を伝えるループを形成するために、２個の柔軟な伝導リンク（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌｉｎｋｓ： ＦＣＬｓ）、低温サーマル・スイッチ（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｗｉｔｃｈ：ＣＴＳＷ）、伝導棒（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｒ：ＣＢ）を必要とする。超小型システム８００では、機械的境界の数が低減するので、熱的性能が向上する。伝統的なサーマル・スイッチングを行なえて、振動を隔離するシステムでは、機械的境界での熱状態が熱ゲインで高い比率を占めている。ＣＢ及び２個のＦＣＬは、超小型システム８００のコイル構造８０５に用いられる低質量で、柔軟で、薄肉の管により置換えられる。

さらに、超小型システム８００は広範囲の熱輸送距離で機能でき、（クライオクーラー８１０のような）冷却源を低温要素８１６から遠隔に配置した構造にできる。コイル構造８０５は低質量であり、低表面積なので、配管１２５及び１６０を通じた寄生的熱ゲインを低減する。超小型システム８００内の冷却源８１０の構成がシステム８００の一体化とパッケージ化を容易にし、冷却源８１０での振動を低減する。これが赤外線センサーの使用で特に重要になる。一実施例では、超小型システム８００がネオンを用いて試験され、２５−４０Ｋで動作する。

図９Ａ−９Ｃを参照すると、熱輸送システム１００は調節可能に取付けられた又はＧｉｍｂａｌｅｄシステム１００５内で実施しうる。その中で、主蒸発器１１５及び配管１２５、１６０、１３０の一部が高さ方向の軸１０２０の回りに±４５度の範囲内で回転するように取付けられていて、配管１２５、１６０、１３０の一部がアジマス（ａｚｉｍｕｔｈ）軸１０２５の回りで±２２０度の範囲内で回転するように取付けられる。配管１２５、１６０，１３０は薄肉管から形成され、各回転軸の回りにらせんに巻かれる。システム１００５が、低温要素（又は低温冷却を必要とする熱源）１０１６に熱的に接続する。低温要素１０１６は、低温望遠鏡のセンサーのようなものから凝縮器１２０、１２２を冷却するように接続されたクライオクーラー１０１０のような低温冷却源のようなものである。冷却源１０１０は静止宇宙船１０６０に位置しているので、低温望遠鏡での質量を低減する。配管１２５、１６０、１３０の回転を制御するためのモーターのトルク、システム１００５のパワー要件、宇宙船１０６０に必要な制御、及び、センサー１０１６の位置決め精度が改善される。クライオクーラー１０１０及び放熱器ないしヒート・シンク１６５をセンサー１０１６から動かして、センサー１０１６内の振動を低減する。一実施例では、作動流体が窒素の場合、システム１００５を７０−１１５Ｋの範囲内で動作するように試験される。

熱伝達システム１０５は医療用に、又は、機器を周辺温度以下に冷却しなければならない用途に使用しうる。他の例として、熱伝達システム１０５は赤外線（ＩＲ）センサーを冷却するのに用いられる。赤外線センサーは周辺ノイズを低減するために低温度で使用される。熱伝達システム１０５は自販機を冷却するのに使用しうる。多くの場合、自販機は周辺温度以下に冷却するのが好ましい物品を収容している。熱伝達システム１０５は、ラップトップ・コンピューター、ハンドヘルド・コンピューター又はデスクトップ・コンピューターのようなコンピューターのディスプレー又はハード・ドライブのような要素を冷却するのに使用しうる。熱伝達システム１０５は自動車又は航空機のよう輸送装置内の１以上の要素を冷却するのに使用しうる。

他の実施例は請求項の範囲内にある。例えば、凝縮器１２０とヒート・シンク１６５を例えば、放熱器のような一体システムとして設計できる。同様に、第二の凝縮器１２２とヒート・シンク１６５を１台の放熱器から形成できる。ヒート・シンク１６５は（放熱器のような）受動的ヒート・シンク又は凝縮器１２０、１２２を能動的に冷却するクライオクーラーとすることができる。

他の実施例では、リザーバー１５５の温度がヒーターを用いて制御される。別の実施例では、リザーバー１５５が寄生的熱を用いて加熱される。

他の実施例では、同軸の絶縁リング（ｒｉｎｇ）が形成されて、液体配管１２５と第二の流体配管１６０の間に置かれ、第二の流体配管１６０がその絶縁リングを囲んでいる。

蒸発器の設計
蒸発器は二相熱伝達システム内に内蔵した要素である。例えば、上記の図５Ａ及び５Ｂに示されているように、蒸発器５００には、蒸発器ボディないしコンテナ５１５が含まれ、コア５１０を囲んでいる第一の芯５４０に接触している。コア５１０は作動流体の流路を形成している。第一の芯５４０はその周辺部で、複数の周辺流動チャンネル又は蒸気用溝５４５により囲まれている。チャンネル５４５は芯５４０と蒸発器のボディ５１５の間の境界で蒸気を集める。チャンネル５４５は蒸気の出口５５０と接触している。蒸発器１１５内に形成された蒸気の排出を行なうために、蒸気配管内に供給されてから、凝縮器内に供給される。

蒸発器５００及び上記の他の蒸発器は多くの場合円筒形をしている。即ち、蒸発器のコアが作動流体を通す円筒形通路を形成している。蒸発器が円筒形であることは伝熱面を円筒形の中空にした冷却用途に有用である。多くの冷却用途では、平坦面を有する熱源から熱を除去する必要がある。この種の用途には、平坦面を有する熱源の設置部分に合うように蒸発器を、平坦な伝導性サドル（ｓａｄｄｌｅ）を含めるように修正しうる。例えば、そのような設計は特許文献９に示されている。

円筒形の蒸発器はＬＨＰ運転の熱力学的制約に適合しやすい（即ち、リザーバーへの熱の漏洩を最小限にする）。ＬＨＰのサブクーリング（ｓｕｂｃｏｏｌｉｎｇ）量によるＬＨＰ運転の制約から通常の平衡状態運転を生じる必要がある。さらに、円筒形の蒸発器は加工、取扱い、機械加工及び処理が比較的容易である。

しかしながら、以後に示すように、平坦な熱源にもっと自然に取付けるために平坦な形状に設計できる。

平面的設計
図１０を参照すると、熱伝達システムのための蒸発器１０００には加熱壁１００５、液体障壁１０１０、加熱壁と液体障壁１０１０の内側の間の第一の芯１０１５、蒸気除去チャンネル１０２０、液体流動チャンネル１０２５が含まれる。

加熱壁１００５は第一の芯１０１５に密接に接続している。液体障壁１０１０は、作動流体が液体障壁１０１０の内側に沿ってのみ流れるように、その液体障壁１０１０の内側に作動流体を保持している。液体障壁１０１０は蒸発器のエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を閉じて、液体流動チャンネル１０２５を通る作動流体をまとめて、分配する。蒸気除去チャンネル１０２０は第一の芯１０１５の蒸発面１０１７と加熱壁１００５の間の境界に位置している。液体流動チャンネル１０２５は液体障壁１０１０と第一の芯１０１５の間に位置している。

加熱壁１００５は熱源のための伝熱面として機能する。例えば、加熱壁１００５は金属薄板のような熱伝導性材料から作られている。加熱壁１００５のために選ばれた材料は典型的に作動流体の内圧に耐えることができる。

蒸気除去チャンネル１０２０は、チャンネル１０２０の流体抵抗と加熱壁１００５を通って第一の芯１０１５への熱伝導がバランスするように設計されている。チャンネル１０２０は電気エッチング（ｅｔｃｅｄ）、機械加工、又は他の便利な方法で表面に形成できる。

蒸気除去チャンネル１０２０は加熱壁１００５の内側に溝として示されている。しかしながら、蒸気除去チャンネルは選ばれた設計方法に基づき、いくつかの異なる方法で設計し、配置できる。例えば、他の実施例に基づくと、蒸気除去チャンネル１０２０は第一の芯１０１５の外面に溝を形成するか、又は、第一の芯１０１５に埋め込んで、それらが第一の芯の表面より下になるようにする。蒸気除去チャンネル１０２０の設計は製造が容易で便利になるように、又、以下のガイドラインの１以上に密に近づくように選択される。

第一に、蒸気除去チャンネル１０２０の水力直径は、有意な圧力低下を生じないで第一の芯１０１５の蒸発面１０１７に発生した蒸気の流れを十分取り扱えるようにすべきである。第二に、加熱壁１００５と第一の芯１０１５の間の接触面を最大限にして、熱源から第一の芯１０１５の蒸発面に効果的な熱伝達を行なえるようにすべきである。第三に、第一の芯１０１５と接触した加熱壁１００５の厚み１０３０を最小限にすべきである。厚み１０３０が増すと共に、第一の芯１０１５の表面での蒸発が低下し、蒸気除去チャンネル１０２０を通る蒸気の輸送が低減する。

蒸発器１０００は別々の部品から組立てられる。代わりに、蒸発器１０００は、芯の両側にチャンネルを形成するために特別なマンドレル（ｍａｎｄｒｅｌ）を有する２枚の壁の間に第一の芯１０１５の現場焼結により単一部品として作ることができる。

第一の芯１０１５は蒸発面１０１７を提供し、液体流動チャンネル１０２５から第一の芯１０１５の蒸発面に作動流体を圧送又は供給する。

第一の芯１０１５のサイズと設計にはいくつかの条件が関係する。第一の芯１０１５の熱伝導度を十分に低くして、蒸発面１０１７から第一の芯１０１５を通って液体流動チャンネル１０２５への熱漏洩を低減すべきである。さらに、熱漏洩は第一の芯１０１５の直線的寸法によっても影響を受ける。この理由で、第一の芯１０１５の直線的寸法は熱漏洩を低減するために最適にすべきである。例えば、第一の芯１０１５の厚み１０１９を高めることで熱漏洩を低減できる。しかしながら、厚み１０１９を高めることで作動流体の流れに対する第一の芯１０１５の流体抵抗が高められる。使用中のＬＨＰ設計で、第一の芯１０１５による作動流体の流体抵抗が有意になることがあり、これらの要因を適当にバランスさせることが重要である。

熱伝達システムの作動流体を圧送する力は第一の芯の蒸気側と液体側の間の温度又は圧力の差である。その圧力差は第一の芯により保持されていて、流入する作動流体の熱バランスを適切に管理することにより維持される。

凝縮器から蒸発器に戻る液体が液体戻り配管を通過し、僅かにサブクーリングされる。そのサブクーリングがある程度、第一の芯を通る熱漏洩及び周辺から液体戻り配管内のリザーバーへの熱漏洩を相殺する。液体のサブクーリングがリザーバーの熱バランスを維持する。しかしながら、リザーバーの熱バランスを維持するには他の有用な方法が存在する。

ひとつの方法はリザーバーと環境の間の組織的熱交換である。地上用にしばしば用いられるような平面的設計を有する蒸発器の場合、熱伝達システムにはリザーバー及び（又は）蒸発器１０００の液体障壁１０１０に熱交換フィン（ｆｉｎ）が含まれる。これらのフィンでの自然対流の力がサブクーリングを行ない、熱伝達システムの凝縮器とリザーバーへの応力を低減する。

該リザーバー（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）の温度か、又は該リザーバーと該第１ウイック（ｐｒｉｍａｒｙ ｗｉｃｋ）１０１５の蒸発面（ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ）１０１７との間の温度差か、が該熱伝達システム（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）を通る該作動流体（ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ）の循環（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）をサポートする。或る熱伝達システムは追加量のサブクーリング（ｓｕｂｃｏｏｌｉｎｇ）を要する。例え該コンデンサー（凝縮器）が完全にブロックされても、該必要量は該コンデンサーが作り得るより大きい。

該エバポレーター（蒸発器）１０００の設計では、３つの変化要因（ｖａｒｉａｂｌｅｓ）が管理される必要がある。第１に、液体流れチャンネル（ｌｉｑｕｉｄ ｆｌｏｗ ｃｈａｎｎｅｌｓ）１０２５の編成と設計が決定される必要がある。第２に、該蒸気の該液体流れチャンネル１０２５からの放出（ｖｅｎｔｉｎｇ）が説明される必要がある。第３に該エバポレーター１０００は、液体が該液体流れチャンネル１０２５を充たすことを保証するよう設計されるべきである。これら３つの変動要因は相互に関係しており、かくして有効な熱伝達システムを形成するよう一緒に、考慮され、最適化されるべきである。

既述の様に、該エバポレーターの液体側への熱洩れ（ｈｅａｔ ｌｅａｋ）と該第１ウイックのポンプ作用能力との間の適切なバランスを得ることが重要である。このバランスする過程は、サブクーリングを提供する該コンデンサーの最適化から独立しては行われ得ず、何故ならば、該エバポレーターの設計でより大きい熱洩れが許される程、該コンデンサー内でより大きいサブクーリングが行われる必要があるからである。該コンデンサーが長い程、流体ライン内の水力学的損失（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｌｏｓｓｅｓ）が大きく、それはより良いポンプ作用能力を有する種々のウイック材料を要求する。

動作では、熱源からの動力（ｐｏｗｅｒ）が該エバポレーター１０００に印加されると、該液体流れチャンネル１０２５からの液体は該第１ウイックに入り、蒸発し、該蒸気除去チャンネル１０２０に沿って自由に流れる蒸気を形成する。該エバポレーター１０００内への液体流れは該液体流れチャンネル１０２５により提供される。該液体流れチャンネル１０２５は該第１ウイック１０１５の蒸気側上で蒸発した液体を置き換え、かつ、該第１ウイック１０１５の液体側上で蒸発した液体を置き換えるのに充分な液体を該第１ウイック１０１５に供給する。

該エバポレーター１０００は、該エバポレーター１０００の液体側での相運営（ｐｈａｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）を提供し、臨界モード動作（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）で第１ウイック１０１５の供給をサポートする第２ウイック１０４０を有してもよい（上記で論じた様に）。該第２ウイック１０４０は該液体流れチャンネル１０２５と該第１ウイック１０１５の間に形成される。該第２ウイックはメッシスクリーン（ｍｅｓｈ ｓｃｒｅｅｎ）（図１０で示す様に）か、又は進歩した複雑なアーテリー（ａｒｔｅｒｙ）か、又はスラブウイック構造体（ｓｌａｂ ｗｉｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とすることが出来る。加えて、該エバポレーター１０００は該第１ウイック１０１５と該第２ウイック１０４０の間のインターフエースに蒸気放出チャンネル（ｖａｐｏｒ ｖｅｎｔ ｃｈａｎｎｅｌ）１０４５を有してもよい。

該第１ウイック１０１５を通しての熱伝導は該液体流れチャンネル１０２５の近く又はその中の該エバポレーター１０００の液体側での不適当な場所での作動流体の蒸発を始動（ｉｎｉｔｉａｔｅ）する。該蒸気放出チャンネル１０４５は該ウイックから離れ該２相リザーバー（ｔｗｏ−ｐｈａｓｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）内への該望ましくない蒸気を供給する。

該第１ウイック１０１５の精細な微孔構造（ｆｉｎｅ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は該液体用の可成りの流れ抵抗を創り得る。従って、該液体流れチャンネル１０２５の数、形状及び設計を最適化することは重要である。この最適化の目標は該蒸発面（ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ）１０１７への均一な又は均一に近い供給流れをサポートすることである。更に、該第１ウイック１０１５の厚さ１０１９が減じられると、該液体流れチャンネル１０２５は遠く離れた空間となり得る。

該エバポレーター１０００は該エバポレーター１０００内の特定の作動流体で動作するためには可成りの蒸気圧力を要する。高い蒸気圧力を有する作動流体の使用は該エバポレーターエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の圧力封じ込め（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ）に伴う幾つかの問題を引き起こし得る。該エバポレーター壁を厚くする様な、従来の該圧力封じ込め問題への解決策は必ずしも有効でない。例えば、可成りの平坦面積を有する平面状エバポレーターでは、その壁は余り厚くなるので、その温度差が増大し、該エバポレーターの熱伝導が低下する。加えて、該圧力封じ込めによる壁の例え顕微鏡的変形（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）でも該壁と該第１ウイックとの間の接触を失うことに帰着する。この様な接触の喪失は該エバポレーターを通る熱伝達に影響を与える。そして、該壁の顕微鏡的変形は該エバポレーターと該熱源と何等かの外部冷却機器との間のインターフエースに於ける困難（ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ）を創出する。

環状設計（Ａｎｎｕｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ）
図１０−１３を参照すると、環状エバポレーター１１００は、該第１ウイック１０１５がそれ自身内へ戻るよう廻り、環状の形状を形成するように、該平面状エバポレーター１０００を有効にロールすることにより形成される。該エバポレーター１１００は、熱源が円筒形外部プロフアイルを有する応用品、又は該熱源が円柱として形作られる応用品で使われ得る。該環状の形状は、圧力封じ込め用の円柱の強度（ｓｔｒｅｎｇｔｈ）と、該円柱状に形作られた熱源との出来る最良の接触用のカーブしたインターフエース面（ｃｕｒｖｅｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｕｒｆａｃｅ）と、を組み合わせる。

該エバポレーター１１００は、被加熱壁（ｈｅａｔｅｄ ｗａｌｌ）１１０５，該被加熱壁１１０５と該液体バリア壁（ｌｉｑｕｉｄ ｂａｒｒｉｅｒ ｗａｌｌ）１１１０の内側との間に位置付けられた第１ウイック１１１５、蒸気除去チャンネル（ｖａｐｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｃｈａｎｎｅｌｓ）１１２０，そして液体流れチャンネル１１２５を有する。該液体バリア壁１１１０は該第１ウイック１１１５及び該被加熱壁１１０５と同軸である。

該被加熱壁１１０５は該第１ウイック１１１５と密接（ｉｎｔｉｍａｔｅｌｙ）に接触する。該液体バリア壁１１１０は、該作動流体が該液体バリア壁１１１０の内側に沿ってのみ流れるように、該液体バリア壁１１１０の内側に作動流体を有する。該液体バリア壁１１１０は該エバポレーターのエンベロープを閉じ、該作動流体を該液体流れチャンネル１１２５を通るよう編成し、分布させるのを助ける。

蒸気除去チャンネル１１２０は該第１ウイック１１１５の蒸発面１１１７と該非加熱壁１１０５との間のインターフエースに配置される。該液体流れチャンネル１１２５は該液体バリア壁１１１０と該第１ウイック１１１５の間に配置される。該被加熱壁１１０５は熱取得面（ｈｅａｔ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ）を演じ、この面に発生された蒸気は該蒸気除去チャンネル１１２０により除去される。

該第１ウイック１１１５は信頼性のある逆メニスカス蒸発を提供するよう該エバポレーター１１００の該被加熱壁１１０５と該液体バリア壁１１１０の間の容積を充たす。

又、エバポレーター１１００は、該液体バリア壁１１１０をコールド偏倚（ｃｏｌｄ ｂｉａｓ）するよう該液体バリア壁１１１０に接触する熱交換フイン１１５０を装備することが出来る。該液体流れチャンネル１１２５は液体入り口１１５５から液体を受け、該蒸気除去チャンネル１１２０は蒸気出口１１６０へ延びそれに蒸気を提供する。

該エバポレーター１１００は、第１ウイック１１１５に隣接する環状リザーバー１１６５を有する熱伝達システム内で使用出来る。該リザーバー１１６５は該リザーバー１１６５を横切って延びる熱交換フイン１１５０でコールド偏倚されてもよい。該リザーバー１１６５の該コールド偏倚は、該コンデンサーでのサブクーリングを発生する必要無しに全コンデンサー面積（ｅｎｔｉｒｅ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ａｒｅａ）の利用を可能にする。該リザーバー１１６５及び該エバポレーター１１００をコールド偏倚することにより提供される過剰冷却（ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ）は、該エバポレーター１１００の液体側への該第１ウイック１１１５を通しての寄生的熱洩れ（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｈｅａｔ ｌｅａｋａｇｅｓ）を補償する。

もう１つの実施例では、該エバポレーターの設計は逆にされ（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）得て、蒸発の特徴は外周（ｏｕｔｅｒ ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）上で与えられ、液体戻りの特徴は内周（ｉｎｎｅｒ ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）で与えられ得る。

該エバポレーター１１００の環状の形状は下記の又は追加の利点の１つ以上を提供する。第１に、圧力封じ込めに伴う問題が該環状エバポレーター１１００内では減じられるか、除去される。第２に、該第１ウイック１１１５は内部を焼結（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｉｎｓｉｄｅ）される必要がなく、かくして該第１ウイック１１１５の蒸気及び液体側のより複雑な設計用により多くの空間を提供する。

又、図１４Ａ−Ｈを参照すると、液体入り口１４５５と蒸気出口１４６０とを有する環状エバポレーター１４００が示されている。該環状エバポレーター１４００は、被加熱壁１７００（図１４Ｇ、１４Ｈ、及び１７Ａ−Ｄ）、液体バリア壁１５００（図１４Ｇ、１４Ｈ、１５Ａ及び１５Ｂ）、該被加熱壁１７００と該液体バリア壁１５００の内側との間に位置付けられた第１ウイック１６００（図１４Ｇ、１４Ｈ及び１６Ａ−Ｄ）、蒸気除去チャンネル１４６５（図１４Ｈ）、そして液体流れチャンネル１５０５（図１４Ｈ及び１５Ｂ）を有する。又該環状エバポレーター１４００は該被加熱壁１７００と該液体バリア壁１５００の間の間隔を保証するリング１８００（図１４Ｇ及び１８Ａ−Ｄ）と、該液体バリア壁１５００及び該第１ウイック１６００用のサポートを提供する、該エバポレーター１４００のベースにあるリング１９００（図１４Ｇ、１４Ｈ及び１９Ａ−Ｄ）と、を有する。該被加熱壁１７００，該液体バリア壁１５００，該リング１８００，該リング１９００，及び該ウイック１６００はステンレス鋼で形成するのが好ましい。

該エバポレーター１４００の上部部分（すなわち、ウイック１６００の上）は膨張容積（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ）１４７０を有する（図１４Ｈ）。該液体バリア壁１５００内に形成される該液体流れチャンネル１５０５は該液体入り口１４５５により供給される。該ウイック１６００は該液体流れチャンネル１５０５を該蒸気除去チャンネル１４６５から分離するが、該蒸気除去チャンネルは該リング１９００内に形成された蒸気用環（ｖａｐｏｒ ａｎｎｕｌｕｓ）１４７５（図１４Ｈ）を通って蒸気出口１４６０へ通じている。該蒸気チャンネル１４６５は該被加熱壁１７００の面にフオトエッチ（ｐｈｏｔｏ−ｅｔｃｈｅｄ）されてもよい。

ここで開示したエバポレーターは、それらが上記で説明した特徴を具現する限り、材料、寸法及び配置のどんな組み合わせででも動作出来る。上述の基準の他に何の制限もなく、該エバポレーターはどんな形状寸法及び材料で作られることも可能である。唯一の設計的制限は、適用可能な材料が相互に両立可能であり、作動流体が、構造的制限、腐食、非凝縮性ガス（ｎｏｎｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｇａｓｅｓ）の発生、そして寿命問題（ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｉｓｓｕｅｓ）を考慮して選択されることである。

多くの地球上の応用品は環状エバポレーター１１００を有するエルエイチピー（ＬＨＰ）を組み込み得る。重力場での環状エバポレーターの配向は応用品の性質及びホットな面（ｈｏｔ ｓｕｒｆａｃｅ）の形状により予め決められる。

サイクリカルな熱交換システム（Ｃｙｃｌｉｃａｌ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）
サイクリカルな熱交換システムは、熱交換システムの領域での温度を制御するために１つ以上の熱伝達システムで構成される。該サイクリカルな熱交換システムは、例えば、サイクリカルな熱交換システム、スターリング熱交換システム（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）｛又、スターリングエンジン（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ）として知られている｝、又は空調システム（ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、の様な熱力学的サイクル（ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｃｙｃｌｅ）を使用して動作するどんなシステムであってもよい。

図２０を参照すると、スターリング熱交換システム２０００は公知の種類の環境的に優しく、効率的な冷凍サイクル（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ）を利用する。該スターリングシステム２０００は４つの繰り返し動作、すなわち、一定温度の熱付加動作（ｈｅａｔ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｔ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と、一定容積の熱除去動作（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｕｍｅ ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）と、一定温度の熱除去動作（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）とそして一定容積の熱付加動作（ｈｅａｔ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｔ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と、を通るよう作動流体（例えば、ヘリウム）を導くことにより機能する。

スターリングシステム２０００はグローバルクーリングモデルエム１００ビー（Ｇｌｏｂａｌ Ｃｏｏｌｉｎｇ’ｓ ｍｏｄｅｌ Ｍ１００Ｂ ）｛オハイオ州、アセン、９４エヌ．コロンバスロードの、グローバルクーリング製造（Ｇｌｏｂａｌ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ， ９４Ｎ．Ｃｏｌｕｍｂｕｓ Ｒｄ．， Ａｔｈｅｎｓ， Ｏｈｉｏ）から入手可能｝の様な、フリーピストンスターリングクーラー（Ｆｒｅｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｓｔｉｒｌｉｎｇ Ｃｏｏｌｅｒ）｛エフピーエスシー（ＦＰＳＣ）｝として設計される。該エフピーエスシー２０００は交流電力入力（ＡＣ ｐｏｗｅｒ ｉｎｐｕｔ）２０１０を受けるリニアモーター（示されてない）を収容するリニアモーター部分（ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）２００５を有する。該エフピーエスシー２０００は熱受け入れ部（ｈｅａｔ ａｃｃｅｐｔｏｒ）２０１５，再生部（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０２０、そして熱除去部（ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｅｒ）２０２５を有する。該エフピーエスシー２０００は、該エフピーエスシーの動作中振動を吸収するため該リニアモーター部分２００５内に該リニアモーターのボデイに結合されたバランス質量（ｂａｌａｎｃｅ ｍａｓｓ）２０３０を有する。又該エフピーエスシー２０００はチャージポート（ｃｈａｒｇｅ ｐｏｒｔ）２０３５を有する。該エフピーエスシー２０００は図２１のエフピーエスシー２１００内に示すそれらの様な内部部品を有する。

該エフピーエスシー２１００は該リニアモーター部分２１１０内に収容されたリニアモーター２１０５を有する。該リニアモーター部分２１１０は１端で平坦ばね２１２０にそしてもう１端でデイスプレーサー（ｄｉｓｐｌａｃｅｒ）２１２５に結合されたピストン２１１５を収容する。該デイスプレーサー２１２５は、それぞれコールド及びホット側を形成する膨張空間２１３０及び圧縮空間２１３５と結合される。該熱受け入れ部２０１５は該コールド側２１３０に設置され、該熱除去部は該ホット側２１３５に設置される。又該エフピーエスシー２１００は、該エフピーエスシー２１００の動作中振動を吸収するために該リニアモーター部分２１１０に結合されたバランス質量２１４０を有する。

又、図２２を参照すると、１実施例では、エフピーエスシー２２００は銅スリーブ（ｃｏｐｐｅｒ ｓｌｅｅｖｅ）製の熱除去部２２０５と、銅スリーブであってもよい熱受け入れ部２２１０と、を有する。該熱除去部２２０５は、２０−７０℃の温度範囲で動作する時、６Ｗ／ｃｍ^２の熱流束（ｆｌｕｘ）を提供出来る１６６ｃｍ^２の熱除去面を提供するために約１００ｍｍの外径｛オーデー（ＯＤ）｝と約５３ｍｍの幅とを有する。該熱受け入れ部２２１０は、−３０−５℃の温度範囲で５．２Ｗ／ｃｍ^２の熱流束を提供出来る１１５ｃｍ^２の熱受け入れ面を提供するために約１００ｍｍのオーデーと約３７ｍｍの幅を有する。

要するに、動作ではエフピーエスシーは冷却剤（例えば、ヘリウムガスの様な）で充たされ、該剤はピストンとデイスプレーサーの組み合わせ運動により前後にシャトル運動（ｓｈｕｔｔｌｅｄ）する。理想的システムでは、熱エネルギーは、該冷却剤が該ピストンにより圧縮される間に該熱除去部を通して環境へ除去され、そして熱エネルギーは該冷却剤が膨張する間に該熱受け入れ部を通して環境から抽出される。

図２３を参照すると、熱力学的システム２３００はサイクリカルな熱交換システム２３０５の様なサイクリカルな熱交換システム（例えば、システム２０００，２１００，２２００）と、該サイクリカルな熱交換システム２３０５の部分２３１５に熱的に結合された熱伝達システム２３１０と、を有する。該サイクリカルな熱交換システム２３０５は円筒形であり、該熱伝達システム２３１０は、該部分２３１５からの熱を除去するために該サイクリカルな熱交換システム２３０５の部分２３１５を囲むよう形作られている。この実施例では、該部分２３１５は該サイクリカルな熱交換システム２３０５のホット側（すなわち、該熱除去部）である。該熱力学的システム２３００は又、該熱伝達システム２３１０のコンデンサー上に空気を圧送（ｆｏｒｃｅ）し、かくして付加的対流冷却を提供するために、該サイクリカルな熱交換システム２３０５のホット側に位置付けられたフアン２３２０を有する。

該サイクリカルな熱交換システム２３０５のコールド側２３３５（すなわち、熱受け入れ部）はサーモサイフオン（ｔｈｅｒｍｏｓｙｐｈｏｎ）２３４５のＣＯ_２リフラクサー（ｒｅｆｌｕｘｅｒ）２３４０に熱的に結合されている。該サーモサイフオン２３４５は、フアン２３５５により該熱交換器２３５０を横切って圧送（ｆｏｒｃｅ）される該熱力学的システム２３００内の空気を冷却するよう構成されたコールド側熱交換器（ｃｏｌｄ−ｓｉｄｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）２３５０を有する。

図２４を参照すると、もう１つの実施例で、熱力学的システム２４００はサイクリカルな熱交換システム２４０５（例えば、該システム２０００，２１００，２２００）の様なサイクリカル熱交換システムと、該サイクリカルな熱交換システム２４０５のホット側２４１５に熱的に結合された熱伝達システム２４１０と、を有する。該熱力学的システム２４００は該サイクリカルな熱交換システム２４０５のコールド側２４２５に熱的に結合された熱伝達システム２４２０を有する。又該熱力学的システム２４００はフアン２４３０，２４３５を有する。該フアン２４３０は該熱伝達システム２４１０のコンデンサーを通して空気を圧送するために該ホット側２４１５に位置付けられる。該フアン２４３５は該熱伝達システム２４２０のコンデンサーを通して空気を圧送するためにコールド側２４２５に位置付けられる。

図２５を参照すると、１実施例で、熱力学的システム２５００はサイクリカルな熱交換システム２５１０の様なサイクリカルな熱交換システムと結合された熱伝達システム２５０５を有する。該熱伝達システム２５０５は該サイクリカルな熱交換システム２５１０のホット側を冷却するため使われる。該熱伝達システム２５０５は、膨張容積（又はリザーバー）２５２５を有する環状エバポレーター２５２０，コンデンサー２５４０の液体出口２５３５と該エバポレーター２５２０の液体入り口との間の流体流通を提供する液体戻りライン（ｌｉｑｕｉｄ ｒｅｔｕｒｎ ｌｉｎｅ）２５３０、を備える。又該熱伝達システム２５０５は該エバポレーター２５２０の蒸気出口と該コンデンサー２５４０の蒸気入り口２５５０との間の流体流通を提供する蒸気ライン２５４５を有する。

該コンデンサー２５４０はスムーズな壁の管（ｔｕｂｉｎｇ）で作られ、該管の外側での熱交換を強化するため熱交換フイン（ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｉｎｓ）２５５５又はフインストック（ｆｉｎ ｓｔｏｃｋ）を装備している。

該エバポレーター２５２０は被加熱壁２５６５と液体バリア壁２５７０の間にサンドウイッチにされ、該液体と該蒸気を分離する第１ウイック２５６０を有する。該液体バリア壁２５７０は該壁２５６５の外面に沿って形成された熱交換フイン２５７５によりコールド偏倚されている。該熱交換フイン２５７５は該リザーバー２５２５と、該エバポレーター２５２０の全体の液体側と、にサブクーリングを提供する。該エバポレーター２５２０の熱交換フイン２５７５は該コンデンサー２５４０の熱交換フイン２５５５から分離するよう設計されてもよい。

液体戻りライン２５３０は第１ウイック２５６０の上に配置されたリザーバー２５２５内に延び、該液体戻りライン２５３０と、該第１ウイック２５６０と該被加熱壁とのインターフエースに於ける蒸気除去チャンネルと、からの、もし幾らかでもあれば、蒸気バブルは該リザーバー２５２５内へ放出される。該熱伝達システム２５０５用の典型的作動流体はメタノール、ブタン、ＣＯ_２、プロピレンそしてアンモニアを含む（しかしそれらに限定されない）。

エバポレーター２５２０は該サイクリカルな熱交換システム２５１０のホット側２５１５に取り付けられる。１実施例では、この取り付けは、該エバポレーター２５２０が該サイクリカル熱交換システム２５１０の一体部品であるよう、一体になっている。もう１つの実施例では、取り付けは、該エバポレーター２５２０がホット側２５１０の外面にクランプされ得るように、一体でない。該熱伝達システム２５０５は簡単なフアン２５８０により提供され得る、強制対流シンク（ｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ｓｉｎｋ）により冷却される。代わりでは、該熱伝達システム２５０５は自然又はドラフト（ｄｒａｆｔ）対流で冷却される。

初期に、液相の作動流体は該エバポレーター２５２０，該液体戻りライン２５３０，そして該コンデンサー２５４０の下部部分に集められる。第１ウイック２５６０は、毛細管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｆｏｒｃｅｓ）のためにウエット（ｗｅｔ）である。熱が印加される（例えば、サイクリカルな熱交換システム２５１０がオンに切り替えられる）や否や、該第１ウイック２５６０は蒸気を発生し始め、該蒸気は該エバポレーター２５２０の蒸気除去チャンネル（エバポレーター１１００の蒸気除去チャンネル１１２０と同様な）を通り、該エバポレーター２５２０の蒸気出口を通り、そして蒸気ライン２５４５内へ進む。

蒸気は次いで該コンデンサー２５４０の上部で該コンデンサー２５４０に入る。該コンデンサー２５４０は該蒸気を液体に凝縮させ、該液体は該コンデンサー２５４０の下部に集められる。該液体は、該リザーバー２５２５と該コンデンサー２５４０の下部との間の圧力差のために該リザーバー２５２５内へ押し込まれる。該リザーバー２５２５からの液体は該エバポレーター２５２０の液体流れチャンネルに入る。該エバポレーター２５２０の該液体流れチャンネルは該エバポレーター１１００のチャンネル１１２５の様に構成され、気化された液体用に適当な液体取り換えをもたらすように、適当に寸法を与えられ、かつ配置される。該第１ウイック２５６０により創られる毛細管圧力は、エルエイチピー圧力降下全体（ｏｖｅｒａｌｌ ＬＨＰ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ）に耐え（ｗｉｔｈｓｔａｎｄ）、蒸気バブルが第１ウイック２５６０を通り該液体流れチャンネルの方へ進むのを防止するのに充分である。

もし上記で論じたコールド偏倚が、該液体流れチャンネルの表面積に対する環（ａｎｎｕｌｕｓ）の熱交換面の表面積の増加により引き起こされる該第１ウイック２５６０を横切る増加した熱洩れ、を補償するのに充分であるならば、該エバポレーター２５２０の液体流れチャンネルは簡単な環により置き換えられる得る。

図２６−２８を参照すると、熱伝達システム２６００はサイクリカルな熱交換システム２６１０に結合されたエバポレーター２６０５と、該エバポレーター２６０５に結合された膨張容積（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ）２６１５と、を有する。該エバポレーター２６０５の蒸気チャンネルは、コンデンサー２６３０の１連のチャンネル２６２５に供給する蒸気ライン２６２０へ供給する。該コンデンサー２６３０からの凝縮された液体は液体戻りチャンネル２６３５内に集められる。該熱伝達システム２６００は又該コンデンサー２６３０に熱的に結合されたフインストック２６４０を有する。

エバポレーター２６０５は被加熱壁２７００、液体バリア壁２７０５，該被加熱壁２７００と該液体バリア壁２７０５の内側と間に位置付けられた第１ウイック２７１０，蒸気除去チャンネル２７１５，そして液体流れチャンネル２７２０を有する。該液体バリア壁２７０５は該第１ウイック２７１０及び該被加熱壁２７００と同軸である。該液体流れチャンネル２７２０は液体戻りチャンネル２７２５により供給され、該蒸気除去チャンネル２７１５は蒸気出口２７３０内へ供給する。

該被加熱壁２７００は第１ウイック２７１０に密接に接触する。該液体バリア壁２７０５は、作動流体が該液体バリア壁２７０５の内側に沿ってのみ流れるように、該液体バリア壁２７０５の内側上に作動流体を含んでいる。該液体バリア壁２７０５は該エバポレーターのエンベロープを閉じ、該液体流れチャンネル２７２０を通して作動流体を編成し、分布させるのを助ける。

１実施例では、該エバポレーター２６０５は背丈が約５．０８ｃｍ（約２インチ）であり、膨張容積２６１５は高さが約２．５４ｃｍ（約１インチ）である。該エバポレーター２６０５と該膨張容積２６１５とは外径１０．１６ｃｍ（４インチ）を有するサイクリカルな熱交換システム２６１０の部分の廻りに捲かれている。蒸気ライン２６２０は約３．１７５ｍｍ（１／８インチ）の半径を有する。該サイクリカルな熱交換システム２６１０は約５８のコンデンサーチャンネル２６２５を有し、各コンデンサーチャンネル２６２５は約５．０４ｃｍ（２インチ）の長さと約０．３０５ｍｍ（０．０１２インチ）の半径を有し、該チャンネル２６２５は該コンデンサー２６３０の幅が約１０１．６ｃｍ（４０インチ）となるように、広げられている。該液体戻りチャンネル２７２５は約１．５８ｍｍ（１／１６インチ）の半径を有する。該熱交換器２８００（該コンデンサー２６３０と該フインストック２６４０を有する）は長さ約１０１．６ｃｍ（４０インチ）で、約２０．３２ｃｍ（８インチ）の外径を有する円筒形熱交換器を作るよう内部及び外部ループに捲かれている（図３０，３３，そして３４参照）。該エバポレーター２６０５は、被加熱壁２７００と該液体バリア壁２７０５とにより規定された、約３．１７５ｍｍ（１／８インチ）の断面幅２７５０を有する。蒸気除去チャンネル２７１５は約０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）の幅と約０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）の深さを有し、２５．４ｍｍ（１インチ）当たり２５チャンネルを作るために約０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）だけ相互から分離されている。

上述の様に、該熱伝達システム（システム２３１０の様な）は該サイクリカルな熱交換システムの部分（部分２３１５の様な）と熱的に結合されている。該熱伝達システムと該部分の間の熱的結合は何等かの適当な方法によって可能である。１実施例では、もし該熱伝達システムのエバポレーターが該サイクリカルな熱交換システムのホット側に熱的に結合されれば、該エバポレーターは該ホット側を囲み、それと接触し、該ホット側と該エバポレーターの間に付けられた熱伝導グリースコンパウンド（ｔｈｅｒｍａｌ ｇｒｅａｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）により該熱的結合が可能とされてもよい。もう１つの実施例では、もし該熱伝達システムのエバポレーターが該サイクリカルな熱交換システムのホット側と熱的に結合されれば、該エバポレーターは、該サイクリカルな熱交換システムのホット側内へ蒸気チャンネルを直接形成することにより該サイクリカルな熱交換システムの該ホット側と一体に作られてもよい。

図３０−３２を参照すると、熱伝達システム３０００はサイクリカルな熱交換システム３００５の周りにパッケージされる。該熱伝達システム３０００はエバポレーター３０１５を取り囲むコンデンサー３０１０を有する。気化された作動流体は、該コンデンサー３０１０に接続された蒸気出口３０２０を通って該エバポレーター３０１５を出る。該コンデンサー３０１０は回るよう輪になり（ｌｏｏｐｓ ａｒｏｕｎｄ）、ジャンクション３０２５でそれ自身の内側で戻るよう２重になる（ｄｏｕｂｌｅｓ ｂａｃｋ ｉｎｓｉｄｅ ｉｔｓｅｌｆ）。

該サイクリカルな熱交換システム３００５はその熱除去面３１００付近をエバポレーター３０１５により囲まれている。該エバポレーター３０１５は該熱除去面３１００と密接に接触している。チューブ３２０５内には（サイクリカルな熱交換システム３００５と熱伝達システム３０００の組み合わせである）冷凍用組立体が設置されており、フアン３２１０は、該コンデンサー３０１０のフインを通して排気チャンネル３０３５へ空気を圧送するために該チューブ３２０５の端部に設置されている。

該エバポレーター３０１５はウイック３２１５を有するが、該ウイック内では作動流体が該熱除去面３１００から熱を吸収し、液体から蒸気に相変化する。熱伝達システム３０００は該エバポレーター３０１５の頂部に、膨張容積を提供するリザーバー３２２０を有する。図解を簡単にするために、該エバポレーター３０１５は内部詳細を示さない簡単なハッチングしたブロックとしてこの図では図解されている。この様な内部詳細はこの説明の他の所で論じられる。

気化した作動流体は蒸気出口３０２０を通って該エバポレーター３０１５を出て、コンデンサー３０１０の蒸気ライン３０４０に入る。該作動流体は該蒸気ライン３０４０から下方へ流れ、コンデンサー３０１０のチャンネル３０４５を通り、液体戻りライン３０５０へ流れる。作動流体が該コンデンサー３０１０のチャンネル３０４５を通って流れると、それは該フインを通して、フイン間を過ぎる空気へ熱を失い、蒸気から液体へ相変化する。該コンデンサー３０１０のフイン３０３０を通過した空気は排気チャンネル（ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）３０３５を通って流れ去る。液化した作動流体｛及びことによると幾らかの凝縮されない（ｕｎｃｏｎｄｅｎｓｅｄ）蒸気｝は該液体戻りライン３０５０から液体戻りポート３０５５を通って該エバポレーター３０１５内へ流れて戻る。

図３３及び３４を参照すると、熱輸送システム（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍ）３３００はサイクリカルな熱交換システム３３０２の部分を囲み、該熱交換システムは、今度は、排気チャンネル３３０５により囲まれる。該熱輸送システム３３００は該サイクリカルな熱交換システム３３０２を囲む上部部分を有するエバポレーター３３１０を備える。蒸気ポート３３１５はエバポレーター３３１０をコンデンサー３３２０の蒸気ライン３３１２へ接続する。該蒸気ライン３３１２は、該エバポレーター３３１０の周りを旋回する外側領域を有しており、そして次いで、ジャンクション３３２５でそれ自身上に戻るよう２重化し、反対方向で該エバポレーター３３１０の周りを戻り旋回する内部領域を形成する。又該熱輸送システム３３００は該コンデンサー３３２０上に冷却フイン３３３０を有する。

又該熱輸送システム３３００は該コンデンサー３３２０の液体ライン３４０５からの凝縮された作動流体が該エバポレーター３３１０へ戻るための通路を提供する液体戻りポート３４００を有する。

上述した様に、該エバポレーター３３１０と、該サイクリカルな熱交換システム３３０２の熱除去面と、の間のインターフエースは幾つかの代わりの実施例の１つにより実施されてもよい。

図３５を参照すると、１実施例では、エバポレーター３５００はサイクリカルな熱交換システム３５０５の熱除去面３５０２上をスリップする。該エバポレーター３５００は被加熱壁３５１０，液体バリア壁３５１５，そして該壁３５１０と３５１５との間にサンドウイッチにされたウイック３５２０を有する。該ウイック３５２０は蒸気チャンネル３５２５を装備しており、液体流れチャンネル３５３０は、明確化のため簡単な形で該液体バリア壁３５１５に形成される。

該エバポレーター３５００は該サイクリカルな熱交換システム３５０５上を滑らされ、クランプ３６００の使用で位置的に保持されてもよい（図３６に示す）。熱伝達を助けるために、該サイクリカルな熱交換システム３０５０と該エバポレーター３５００の被加熱壁３５１０との間に熱伝導グリース（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｇｒｅａｓｅ）が付けられる。代わりの実施例では、該蒸気チャンネル３５２５は該ウイック３５２０の中の代わりに該被加熱壁３５１０の中に形成される。

図３７を参照すると、もう１つの実施例では、エバポレーター３７００はサイクリカルな熱交換システム３７０５の熱除去面３７０２上に締まりばめで填められる。該エバポレーター３７００は被加熱壁３７１０，液体バリア壁３７１５、そして該壁３７１０と３７１５との間にサンドウイッチにされたウイック３７２０を有する。該エバポレーター３７００は該サイクリカルな熱交換システム３７０５の熱除去面３７０２と締まりばめを有する寸法に作られる。

該エバポレーター３７００は加熱されるので、その内径は該エバポレーターが該加熱されない熱除去面３７０２上をスリップすることを可能にするよう膨張する。該エバポレーター３７００が冷えると、それは該サイクリカルな熱交換システム３７０５上に締まりばめ関係を有して固定するよう収縮する。該嵌合の堅さ（ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｔ）のため熱伝達を高めるために何等熱伝導グリースを要しない。該ウイック３７２０は蒸気チャンネル３７２５を装備している。代わりの実施例では、該蒸気チャンネルは該ウイック３７２０内の代わりに該被加熱壁３７１０内に形成される。液体流れチャンネル３７３０は明確化のため簡単な形で該液体バリア壁３７１５に形成される。

図３８を参照すると、もう１つの実施例では、エバポレーター３８００はサイクリカルな熱交換システム３８０５の熱除去面３８０２上に填められ、該エバポレーター３８００内の前に設計された特徴は今度は該熱除去面３８０２内に一体的に形成される。特に、該エバポレーター３８００と該熱除去面３８０２は集積化された組立体として一緒に作られる。該熱除去面３８０２は蒸気チャンネル３８２５を有するよう変型され、この仕方では該熱除去面３８０２は該エバポレーター３８００用の被加熱壁として作用する。

該エバポレーター３８００はウイック３８２０と、該変型された熱除去面３８０２の周りに形成された液体バリア壁３８１５と、を有し、該ウイック３８２０と該液体バリア壁３８１５とは、シールされたエバポレーター３８００を形成するために該熱除去面３８０２に一体的にボンド（ｂｏｎｄｅｄ）される。液体流れチャンネル３８３０は明確化のため簡単な形で描かれている。この仕方で、集積化されたエバポレーターを有する混成のサイクリカルな熱交換システムが形成される。この一体構造（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）は該クランプオン構造（ｃｌａｍｐ−ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）及び締まりばめ構造に比較して向上した熱的特性を提供するものであり、何故ならば該サイクリカルな熱交換システムと該エバポレーターのウイックとの間の熱抵抗が減じられるからである。

図２９を参照すると、グラフ２９００と２９０５は、該サイクリカルな熱交換システムの該熱伝達システムにより冷却されるべき部分の表面の最高温度と、該熱伝達システムと該サイクリカル熱交換システムの冷却されるべき該部分との間のインターフエースの表面積と、の間の関係を示す。該最高温度は熱除去の最大量を示す。グラフ２９００で、該部分と該熱伝達システムの間のインターフエースは熱伝導グリースコンパウンド（ｔｈｅｒｍａｌ ｇｒｅａｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）で仕上げられた（ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ）。グラフ２９０５では、該熱伝達システムは該部分と一体に作られた。

示される様に、約８．４９５ｍ^３／ｍｉｎ（３００ＣＦＭ）の空気流れで、もし該インターフエースが熱伝導グリースインターフエースなら、熱除去の最大量は熱交換表面積２９１０｛例えば、約９．２９ｍ^２（１００ｆｔ^２）｝で最大熱除去表面温度２９０７（例えば、７０℃）内に入るだろう。該エバポレーターが蒸気チャンネルを直接該熱除去面内に形成することにより該部分と一体に作られると、熱除去面は、可成り小さい熱交換表面積で該熱伝導グリースインターフエースの最高熱除去面温度より下で動作するであろう。

図３９を参照すると、コンデンサー３９００はフイン３９０５を有して形成され、該フインは空気又は環境と、該コンデンサー３９００の蒸気ライン３９１０と、の間の熱的流通を提供する。該蒸気ライン３９１０は、該コンデンサー３９００内に位置付けられたエバポレーター３９２０に接続する蒸気出口３９１５と結合している。

図４０−４３を参照すると、１実施例では、該コンデンサー３９００は積層されており、蒸気ヘッド（ｖａｐｏｒ ｈｅａｄ）３９２５と液体ヘッド（ｌｉｑｕｉｄ ｈｅａｄ）３９３０の間の該コンデンサー３９００の平坦なプレート４０００を通って延びる流れチャンネルを有して形成されている。銅は該積層コンデンサーの製作での使用に好適な材料である。該積層構造コンデンサー３９００はその中に形成された流体流れチャンネル４２０５を有するベース４２００を備え、頂部層（ｔｏｐ ｌａｙｅｒ）４２１０は該流体流れチャンネル４２０５をカバーし、シールするために該ベース４２００にボンドされている。該流体流れチャンネル４２０５は該ベース４２００内に形成される溝（ｔｒｅｎｃｈ）として設計され、該頂部層４２１０の下でシールされる。該流体流れチャンネル４２０５用の該溝は、化学的エッチング、電気化学的エッチング、機械加工、又は放電加工過程により形成されてもよい。

図４４−４５を参照すると、もう１つの実施例では、該コンデンサー３９００は押し出し加工（ｅｘｔｒｕｄｅｄ）され、小さな流れチャンネル４４００が該コンデンサー３９００の平坦な板４４０５を通って延びている。アルミニウムはこの様な押し出し品コンデンサーでの使用に好適な材料である。該押し出し加工され微小チャンネルのある平坦な板４４０５は蒸気ヘッダー４４１０と液体ヘッダー４４１５の間に延びている。更に、コルゲート（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ）されたフインストック４４２０が該平坦な板４４０５の両側にボンド｛例えば、蝋付け（ｂｒａｚｅｄ）又はエポキシ剤付け（ｅｐｏｘｉｅｄ）｝される。

サイクリカルな熱交換システム４６０５に結合された熱伝達システム４６００の１つの側の断面図である図４６を参照する。この図は該熱伝達システムの特にコンパクトなパッケージングを提供する相対的寸法を示す。この図で、フイン４６１０は図解の容易さのために９０度位相外れで描かれている。約１０．１６ｃｍ（４インチ）の直径を有する該サイクリカルな熱交換システム４６０５の熱除去面４６１５を冷却するために、該エバポレーター４６２０は約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）の厚さを有し、該コンデンサーの半径方向厚さは約４．４５ｃｍ（１．７５インチ）である。これは全体的寸法で約２０．３２ｃｍ（８インチ）のパッケージング（熱伝達システム４６００とサイクリカル熱交換システム４６０５の組み合わせ）を提供する。

論じた様に、該熱伝達システムで使われる該エバポレーターはウイックを装備している。該熱伝達システムのエバポレーター内でウイックが使われるので、コンデンサーは該エバポレーターに対し、そして重力に対しどんな場所に位置付けられてもよい。例えば、該コンデンサーは該エバポレーターの上｛重力のプル（ｐｕｌｌ）に対し｝、該エバポレーターの下（重力のプルに対し）、或いは該エバポレーターに隣接して位置付けられてもよく、かくしてエバポレーターと同じ重力のプルを受ける。

他の実施例は別記請求項の範囲内にある。

注意として、用語のスターリングエンジン（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ）、スターリング熱交換システム（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｓｙｓｔｅｍ）、及びフリーピストンスターリングクーラー（Ｆｒｅｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｓｔｉｒｌｉｎｇ Ｃｏｏｌｅｒ）が上記幾つかの実施例で引用された。しかしながら、それらの実施例に関連して説明された特徴と主要点（ｐｒｉｎｃｉｐａｌｓ）は機械的エネルギーと熱的エネルギーの間の変換を行い得る他のエンジンに適用されてもよい。

更に、上記説明の特徴と主要点は、サイクル、すなわち、究極的にそれをその元の状態へ戻らせる変換のシーケンス、を経験することが出来る熱力学的システムである様な、どんな熱エンジン（ｈｅａｔ ｅｎｇｉｎｅ）にも適用されてよい。もし該サイクル内の全ての変換が可逆的なら、該サイクルは可逆的でありそして該熱伝達は反対方向にも起こり、行われる仕事（ｗｏｒｋ ｄｏｎｅ）の量は記号を切り替える。最も簡単な可逆サイクルはカルノー（Ｃａｒｎｏｔ）サイクルであり、該サイクルは２つの熱リザーバーで熱交換する。

熱伝達システムの略図である。 図１により図式的に示された熱伝達システムの実施例の線図である。 熱伝達システムを使用した熱伝達の進行の流れ図を示す。 図３のプロセスの流れ中の熱伝達システムの種々の構成要素の温度変化を示すグラフである。 図１の熱伝達システム内に示された３ポート型の主蒸発器の線図である。 図５Ａの５Ｂ−５Ｂに沿って得られた主蒸発器の断面図である。 図１に示された熱伝達システム内に統一し得る４ポート型の主蒸発器の線図である。 熱伝達システムの一実施例の略図である。 熱伝達システムを使用した応用例の斜視図である。 図８Ａの８Ｃ−８Ｃに沿って得られた流体管路の断面図である。 それぞれ図８Ａ及び９Ａの熱伝達システムの実施例の略図である。 熱伝達システムを使用した応用例の斜視図である。 平面状蒸発器の断面図である。 環状蒸発器の軸方向断面図である。 図１１の環状蒸発器の半径方向断面図である。 図１２の環状蒸発器の半径方向断面の一部分の拡大図である。 図１１の環状蒸発器の斜視図である。 図１４Ａの環状蒸発器の部分的に切り取られた平面図である。 図１４Ｂの環状蒸発器の一部分の拡大断面図である。 図１４Ｂの環状蒸発器の線１４Ｄ−１４Ｄに沿って得られた断面図である。 図１４Ｄの環状蒸発器の部分の拡大図である。 図１４Ａの環状蒸発器の切断斜視図である。 図１４Ｇの環状蒸発器の詳細な切断斜視図である。 図１４Ａの環状蒸発器のシェルリング要素内に形成された液体障壁の平坦な詳細図である。 図１５Ａの流体障壁の線１５Ｂ−１５Ｂに沿って得られた断面図である。 図１４Ａの環状蒸発器の１次ウイックの斜視図である。 図１６Ａの１次ウイックの平面図である。 図１６Ｂの１次ウイックの線１６Ｃ−１６Ｃに沿って得られた断面図である。 図１６Ｃの１次ウイックの一部分の拡大図である。 図１４Ａの環状蒸発器の環状リング内に形成された加熱された壁の斜視図である、 図１７Ａの加熱された壁の平面図である。 図１７Ｂの加熱された壁の線１７Ｃ−１７Ｃに沿って得られる断面図である。 図１７Ｃの加熱された壁の一部分の拡大図である。 図１７Ａの加熱された壁を図１５Ａの液体障壁から分離しているリングの斜視図である。 図１８Ａのリングの平面図である。 図１８Ｂのリングの線１８−１８Ｃに沿って得られた断面図である。 図１８Ｃのリングの一部分の拡大図である、 図１４Ａの環状蒸発器のリングの斜視図である。 図１９Ａのリングの平面図である。 図１９Ｂのリングの線１９Ｃ−１９Ｃに沿って得られた断面図である。 図１９Ｃのリングの一部分の拡大図である。 熱伝達システムを使用し冷却し得る周期的熱交換システムの斜視図である。 図２０の周期的熱交換システムのような周期的熱交換システムの断面図である。 図２０の周期的熱交換システムのような周期的熱交換システムの側面図である。 周期的熱交換システムと熱伝達システムとを有する周期的熱交換システムの第１の実施例の略図である。 周期的熱交換システムと熱伝達システムとを有する周期的熱交換システムの第２の実施例の略図である。 図１０−１３の原理により設計された蒸発器を使用する熱伝達システムの略図である。 図２５の熱伝達システムの機能による分解図である。 図２５の熱伝達システムにおいて使用される蒸発器の部分的な詳細断面図である。 図２５の熱伝達システムにおいて使用される熱交換器の斜視面である。 周期的熱交換システムの熱源の温度に対する、周期的熱交換システムの熱伝達システムと熱源との間の中間面の表面積のグラフである。 周期的熱交換システムの一部分の周りにパッケージされた熱伝達システムの平面図である。 図３０の周期的熱交換システムの周りにパッケージされた熱伝達システムの（線３１−３１に沿って得られた）部分的な断面の立面図である。 図３０の熱伝達システムと周期的熱交換システムとの間の中間面の（詳細３２００において得られた）部分的な断面の立面図である。 周期的熱交換システムに取り付けられた熱伝達システムの上方の斜視図である。 図３３の周期的熱交換システムに取り付けられた熱伝達システムの下方の斜視図である。 蒸発器が周期的熱交換システム上にクランプされた状態の熱伝達システムの蒸発器と周期的熱交換システムとの間の中間面の部分的な断面図である。 図３５の周期的熱交換システムの上に蒸発器をクランプするために使用されるクランプの側面図である。 熱伝達システムの蒸発器と周期的熱交換システムとの間の中間面であって、蒸発器と周期的熱交換システムとの間の締まり嵌めにより形成される前記中間面の部分的な断面図である。 熱伝達システムの蒸発器と周期的熱交換によりシステムとの中間面であって、周期的熱交換システムと一体に蒸発器を形成することにより形成される前記中間面の部分的な断面図である。 熱伝達システムの凝縮器の平面図である。 図３９の凝縮器の線４０−４０に沿って得られる部分的な断面図である。 積層構造を有する凝縮器の詳細断面図である。 押出し構造を有する凝縮器の詳細断面図である。 押出し構造を有する凝縮器の詳細な断面斜視図である。 周期的熱交換システムの周りをパッケージしている熱伝達システムの一方の側の断面図である。種々の図面において同様な番号は同様な構成要素を示す。

Claims (17)

1. 周期的熱交換システム用の熱伝達システムであって、
   周期的熱交換システムの一部分に結合されるように構成された壁及びこの壁に結合された１次ウィックを有する蒸発器、及び
   作動流体を収容する閉ループを形成するように蒸発器に結合された凝縮器
   を備えた熱伝達システム。
2. 凝縮器が蒸気入り口及び液体出口を有し、
   更に、
   蒸気出口と蒸気入り口との間の連通を提供している蒸気管路、及び
   液体出口と液体入り口との間の連通を提供している液体戻り管路
   を備える請求項１の熱伝達システム。
3. 蒸発器が、
   液体障壁の内側に作動流体を収容している液体障壁であって、この作動流体は液体障壁の内側にのみ沿って流れ、１次ウィックが加熱された壁と液体障壁の内側との間に位置決めされた前記流体障壁、
   １次ウィックと加熱された壁との間の中間面に置かれた蒸気排出通路であって、蒸気出口に伸びている前記蒸気排出通路、及び
   液体障壁の壁と１個ウィックとの間に置かれた液体流路であって、液体入り口から液体を受け入れている前記流体流路
   を備える請求項２の熱伝達システム。
4. 作動流体が熱伝達システムを通して受動的に動かされる請求項１の熱伝達システム。
5. 作動流体が外部ポンプの使用なしに熱伝達システムを通して動かされる請求項４の熱伝達システム。
6. 熱伝達システム内の作動流体が、蒸発器、凝縮器、蒸気管路、及び液体戻り管路の１個又はそれ以上を通過するとき又はその中にあるときに、液体と蒸気との間で変化する請求項１の熱伝達システム。
7. 作動流体が熱伝達システムを通して受動的に動かされる請求項１の熱伝達システム。
8. 作動流体が、ウィックの使用により熱伝達システムを通して動かされる請求項１の熱伝達システム。
9. 周囲環境に熱を排除するために凝縮器に熱的に結合されたフィンを更に備える請求項１の熱伝達システム。
10. 周期的熱交換システム、及び
    周期的熱交換システムの一部分を冷却するために周期的熱伝達システムに結合された熱伝達システム
    を備え、
    熱伝達システムが、
    周期的熱交換システムの一部分に結合されるように構成された壁及びこの壁に結合 された１次ウィックを有する蒸発器、及び
    作動流体を収容する閉ループを形成するように蒸発器に形成された凝縮器
    を備える
    熱力学システム。
11. 蒸発器が周期的熱交換システムと一体化された請求項１０の熱伝達システム。
12. 蒸発器が周期的熱交換システムの部分に熱的に結合される請求項１０の熱力学システム。
13. 周期的熱交換システムがスターリング熱交換システムを有する請求項１０の熱力学システム。
14. 周期的熱交換システムが冷凍システムを有する請求項１０の熱力学システム。
15. 熱伝達システムが、周期的熱交換システムの高温側に結合される請求項１０の熱力学システム。
16. 熱伝達システムが、周期的熱交換システムの低温側に結合される請求項１０の熱力学システム。
17. 請求項１−１６に詳述されたシステムを利用する方法。

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