[发明专利]一种可控热开关

说明书

本发明涉及一种主要用于太阳能热能利用系统、风能热利用系统、空气能热利用系统或其他热能系统设备中热能输送控制的热开关。 

在本文中，本发明特别有利地应用于热能传送过程中热传递的接通与中断控制和低损耗传输。 

公知的热开关结构从热技术上看都是开放式结构，对于热能传输过程中的热传导经过开关结构内部联结冷端与热端的位置未采取有效的绝热措施，其中热传递介质通过开关本体结构与环境之间存在较大的传导与对流情况，以至整个开关本身作为热传导通路上的一个主要联结点的同时也是热能传输过程中热能的耗散和泄露点。 

公知的热开关结构从连接控制技术上看都是固定式结构，无法实现对于热能传输过程中需要主动实现及时通断的功能，而是被动的作为永久热桥起联结作用。这对于不仅仅是用于散热还可以是用于存储热能和输出热能的热传输控制不是理想的开关。 

公知的热开关结构从热传导技术角度上看传热头都是两导热头端平面接触式结构，由于受到微观表面的加工平整度和运动贴合接触面的相对垂直度影响而导致微观尺度里的有效接触面积远小于导热头端平面之间接近重合的几何正投影接触面积，进而影响到实际的热传导结果而致效率低下，难以实现小空间大功率的热传递。 

本发明的目的是要提供一种可控热开关，适应使用在对热传导效率要求较高和满足即时开关控制的场合，在开关中心内置有嵌套的双层真空腔室，内真空腔室里安置有两个或两个以上的柱状热导头偏置于真空室对称中心的同一侧(可平行偏置、同轴偏置或放射状偏置)，每个热导头通过独立连接的热导盲管构成独立的热导通路与开关外部热通路连接端连接，真空室内空间里放置有容积近半液态金属，液态金属在开关关断的状态下液面位置处于热导头的下方与热导头不接触，热传递从高温热导头到低温热导头之间的连接被阻断、通过对真空室进行空间旋转一定角度(例如180度)热导头所处的空间处于对称中心的下位，相对位置对于旋转中心至液态金属的液面进而改变的。当形状不规则的容积空间结构让充入其中的液态金属在重力作用下，液态金属以自身体积基本不变的方式始终充盈并填满液平面下方部分容积空间，当偏置于下方的热导头被液态金属浸泡，热量即通从两个热导头间通过液态金属以低热阻传递。主要用于太阳能热能利用系统、风能热利用系统、空气能热利用系统或其他热能系统设备中热能输送的适时控制，最适应使用在对热传导效率要求较高和满足即时开关控制的场合。

附图说明：

图1a是本发明处于断开状态(热桥断开)下垂直于传导方向的截面示意图。 

图1b是本发明处于断开状态(热桥断开)下平行于传导方向的截面示意图。 

图2a是本发明处于开通状态(热桥接通)下垂直于传导方向的截面示意图。 

图2b是本发明处于开通状态(热桥接通)下平行于传导方向的截面示意图。