本發(fā)明涉及一種用于但不限于電子設(shè)備熱管理的熱動力學(xué)系統(tǒng)，更具體地，涉及一種具有自組織性的熱動力學(xué)系統(tǒng)，該熱動力學(xué)系統(tǒng)由封閉兩相流體的回路構(gòu)成，系統(tǒng)內(nèi)部流體運動具有自組織性，通過流動將熱量從吸熱區(qū)域傳遞到散熱區(qū)域，屬于熱管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

熱管理技術(shù)的進(jìn)步對于高性能微電子器件的發(fā)展至關(guān)重要。例如，超級計算機(jī)、航空電子和移動電子等應(yīng)用都可以從提升熱管理系統(tǒng)的有效性或效率中獲益。在這些領(lǐng)域，同時追求電子封裝的緊湊性和計算能力以及功能的增加，在許多情況下會導(dǎo)致單位體積內(nèi)產(chǎn)生熱能的增加。因此，有效地管理這些增長的熱能(TE)是一個挑戰(zhàn)。此外，過多的熱量累積在計算機(jī)部件上會導(dǎo)致部件故障，其后果嚴(yán)重程度根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境可以是單純的小麻煩，也可能導(dǎo)致危及生命的重大事故。

因此，在微電子設(shè)備追求更小和更強大計算能力的道路上熱管理解決方案將持續(xù)扮演非常重要的角色。而一個可以增加熱管理的有效性或效率，同時還適應(yīng)微電子器材的尺度的新方法就顯得尤為必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是基于各個單一熱能吸收(TEA)和/或熱能耗散(TED)節(jié)點處的本地條件(例如，溫度、壓力、兩相液體狀態(tài)等)以自組織方式實現(xiàn)從多個TEA節(jié)點到多個TED節(jié)點的高效熱傳遞。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種熱動力學(xué)系統(tǒng)，包括：

第一組熱能吸收(TEA)節(jié)點，第一組熱能吸收TEA節(jié)點中的每個節(jié)點封有兩相流體，第一組熱能吸收節(jié)點位于毗鄰第一熱(TE)源的第一熱能吸收區(qū)域內(nèi)；

第二組熱能吸收(TEA)節(jié)點，第二組熱能吸收節(jié)點中的每個節(jié)點封有兩相流體，第二組熱能吸收節(jié)點位于毗鄰第二熱(TE)源的第二組熱能吸收區(qū)域內(nèi)；

第一組熱能耗散(TED)節(jié)點，第一組熱能耗散節(jié)點中的每個節(jié)點封有兩相流體，第一組熱能耗散節(jié)點位于第一熱能耗散(TED)區(qū)域內(nèi)；以及

一組毛細(xì)通道，用于連接第一熱能吸收節(jié)點到第二熱能吸收節(jié)點和第一熱能耗散節(jié)點，形成閉合流體回路。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括嵌于至少第一個毛細(xì)通道內(nèi)的毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，通過兩相流體中液體部分和兩相流體中氣體部分交界面上的毛細(xì)力，將液體部分從第一TED節(jié)點吸到一個TEA節(jié)點，在該節(jié)點處液體部分汽化成為氣體部分，此后，通過至少第二個毛細(xì)通道，交界面上的毛細(xì)力驅(qū)動氣體部分流向第二個TED節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括嵌于至少一個第一個毛細(xì)通道內(nèi)第一部分的毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，其中第一毛細(xì)通道進(jìn)一步包括沒有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的第二部分，其中具備毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的第一部分和沒有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的第二部分從一個TEA節(jié)點延續(xù)到一個TED節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中毗鄰于第一熱(TE)源的第一個TEA節(jié)點通過一個流體通路非直接地連接到毗鄰于第二熱源(TE)的第二個TEA節(jié)點，該流體通路包括：

一組毛細(xì)通道中的第一個毛細(xì)通道，直接連接第一個TEA節(jié)點到第一個TED節(jié)點；和

一組毛細(xì)通道中的第二個毛細(xì)通道，直接連接第一個TED節(jié)點到第二個TEA節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中第一個熱源是一個計算機(jī)系統(tǒng)的第一個計算組件，第二個熱源是該計算機(jī)系統(tǒng)的第二個計算組件。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中所有毛細(xì)通道中的第一組毛細(xì)通道鑲嵌于基體內(nèi)的第一層，所有毛細(xì)通道中的第二組毛細(xì)通道鑲嵌于基體內(nèi)的第二層。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中所述毛細(xì)通道包括：

連接第一個TED節(jié)點到第一個TEA節(jié)點的第一個毛細(xì)通道，該毛細(xì)通道具備一個特征長度；和

連接第一個TEA節(jié)點到第二個TED節(jié)點的第二個毛細(xì)通道，其中第二個TED節(jié)點進(jìn)一步連接到第二個TEA節(jié)點，該第二毛細(xì)通道具備第二個特征長度大于第一個特征長度，從而兩相流體的流動在第一TED節(jié)點和第二TED節(jié)點間偏向于流向第二TED節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中每一個TEA節(jié)點與每一個其它TEA節(jié)點和每一個TED節(jié)點是互通的，從而沒有兩相流體的一部分與該兩相流體的任意其它部分相隔絕。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個泵，用以將兩相流體中的一部分從位于第一個TED區(qū)域的第一個TED節(jié)點，灌注到位于第二個TED區(qū)域的第二個TED節(jié)點，中間經(jīng)過位于第一個TEA區(qū)域的第一個TEA節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

一個壓力傳感器，用以顯示位于閉合流體回路中的兩相流體的相應(yīng)內(nèi)部壓力，該內(nèi)部壓力至少部分依賴于該兩相流體中一個氣體部分的溫度；同時

保存于一個內(nèi)存中的邏輯指令，當(dāng)該邏輯指令被一個中央處理器執(zhí)行時，會根據(jù)內(nèi)部壓力達(dá)到或超過第一個預(yù)設(shè)閾值而啟動泵，直到內(nèi)部壓力回落到小于第一個預(yù)設(shè)閾值的第二個預(yù)設(shè)閾值以下時停止泵。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中至少一個封有兩相流體的TEA節(jié)點部分地填充有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，通過位于兩相流體中液體部分同兩相流體中氣體部分的交界面上的毛細(xì)力，將液體部分吸入到至少一個TEA節(jié)點，同時允許氣體部分從一個或多個毛細(xì)通道中逸出。

本發(fā)明的上述目的是通過以下另一個技術(shù)方案達(dá)到的：

一個熱動力學(xué)系統(tǒng)包括：

第一個熱能吸收(TEA)熱沉，包括封有兩相流體的第一組TEA節(jié)點；

第二個熱能吸收(TEA)熱沉，包括封有兩相流體的第二組TEA節(jié)點，第二個熱能吸收(TEA)熱沉同第一個熱能吸收熱沉之間非連續(xù)；

至少一個熱能耗散(TED)熱沉，包括封有兩相流體的一組TED節(jié)點；和

一組毛細(xì)通道管體連通第一組TEA節(jié)點到第二組TEA節(jié)點和所有TED節(jié)點，用以形成閉合的流體回路。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中所有毛細(xì)通道管體中至少一個毛細(xì)通道管體包含一個毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，從而將一個或多個兩相流體中的液體部分吸收到第一組TEA節(jié)點中的至少一個TEA節(jié)點，或者第二組TEA節(jié)點中的至少一個TEA節(jié)點，或者兩者都有。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中第一組TEA節(jié)點中的第一個TEA節(jié)點至少連接一個具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的毛細(xì)通道管體和至少第二個沒有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的毛細(xì)通道管體。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中所有毛細(xì)通道管體中至少有一個毛細(xì)通道管體是至少部分柔性的，從而至少一個熱能耗散(TED)熱沉是至少部分相對于至少第一個熱能吸收(TEA)熱沉或第二個熱能吸收(TEA)熱沉是可移動的。

優(yōu)選地，所述的熱動力學(xué)系統(tǒng)，其中第一個熱能吸收(TEA)熱沉和第二個熱能吸收(TEA)熱沉中的至少一個，或者至少一個熱能耗散(TED)熱沉，包括一組導(dǎo)熱突起結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的另一目的是提供一種自組織的熱動力回路。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達(dá)到的：

一個自組織的熱動力學(xué)回路，包括：

一組封有兩相流體的熱能吸收(TEA)節(jié)點，該組熱能吸收節(jié)點至少包括第一個TEA節(jié)點、第二個TEA節(jié)點和第三個TEA節(jié)點；

一組封有兩相流體的熱能耗散(TED)節(jié)點，該組熱能耗散節(jié)點至少包括第一個TED節(jié)點、第二個TED節(jié)點和第三個TED節(jié)點；和

一組連接所有TEA節(jié)點到所有TED節(jié)點的毛細(xì)通道，該組毛細(xì)通道直接連接至少第一個TEA節(jié)點到至少第一個TED節(jié)點、第二個TED節(jié)點和第三個TED節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的自組織的熱動力學(xué)回路，其中所述一組毛細(xì)通道進(jìn)一步連接至少第二個TED節(jié)點到至少第二個TEA節(jié)點和第三個TEA節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的自組織的熱動力學(xué)回路，其中所述一組毛細(xì)通道中至少第一個毛細(xì)通道是錐形的朝向至少第一個TEA節(jié)點，用以引導(dǎo)兩相流體中第一個液體部分流向至少第一個TEA節(jié)點。

優(yōu)選地，所述的自組織的熱動力學(xué)回路，其中所述一組毛細(xì)通道中至少第二個毛細(xì)通道是錐形的朝向至少第一個TED節(jié)點，用以引導(dǎo)兩相流體中第二個液體部分流向至少第一個TED節(jié)點。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明的熱動力學(xué)系統(tǒng)具有兩相流體回路，該兩相流體回路具有自組織性，其內(nèi)部流體運動可以將熱量從吸熱區(qū)域傳遞到散熱區(qū)域。

下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實施例中的實施條件和裝置除非特別注明，均為本領(lǐng)域常規(guī)的實施條件和市場上可采購的常規(guī)的裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中一個熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的示意圖，由多組互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點構(gòu)成。

圖2A為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的俯視圖。

圖2B為本發(fā)明圖1所示熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中附著了第一個熱源和第二個熱源。

圖3A為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線A-A的切面圖。

圖3B為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線B-B的切面圖。

圖3C為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線C-C的切面圖。

圖3D為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線D-D的切面圖。

圖4A為本發(fā)明中與圖3A切面圖類似的一種局部切面圖，其中有兩個毛細(xì)通道，具有不同剖面和長度以產(chǎn)生需要的毛細(xì)反應(yīng)。

圖4B為本發(fā)明中與圖3A切面圖類似的另一種局部切面圖，其中兩個毛細(xì)通道，具有不同剖面和長度以產(chǎn)生需要的毛細(xì)反應(yīng)。

圖5為一種熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的示意圖，其中包括多組互相聯(lián)通的TEA、TED節(jié)點，和一個泵，用以產(chǎn)生或支持兩相流。

圖6A為一種熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的連接示意圖，其中包括第一個TEA熱沉和第二個TEA熱沉，兩者是非連續(xù)的。

圖6B為一種熱動力學(xué)回路系統(tǒng)，其中包括第一個TEA熱沉和第二個TEA熱沉，兩者是非連續(xù)的。

圖7A為示例性節(jié)點配置。

圖7B為示例性節(jié)點配置。

圖7C為示例性節(jié)點配置。

圖8為包括多個互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點的示例性熱動力學(xué)回路的示意圖。

圖9為包括多個互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點的示例性熱動力學(xué)回路的示意圖。

圖10為包括多個互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點的示例性熱動力學(xué)回路的示意圖。

圖11為包括多個互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點的示例性熱動力學(xué)回路的示意圖。

圖12為包括至少四個互連的TEA節(jié)點和TED節(jié)點的熱動力學(xué)回路的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一個熱動力學(xué)系統(tǒng)、裝置和方法，通過封閉的兩相流體回路將熱能(TE)從一個或多個熱能吸收(TEA)區(qū)域散發(fā)到一個或多個熱能耗散(TED)區(qū)域。本發(fā)明的一個目的是基于各個單一TEA和(或者)TED節(jié)點處的本地條件(例如，溫度、壓力、兩相液體狀態(tài)等)以自組織方式實現(xiàn)從多個TEA節(jié)點到多個TED節(jié)點的高效熱傳遞。本發(fā)明的實施例將TEA和TED區(qū)域切分成由多個TEA節(jié)點和TED節(jié)點表示的多個子區(qū)域，并且通過毛細(xì)通道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接TEA和TED節(jié)點來確保熱動力學(xué)系統(tǒng)具備自組織臨界性，從而實現(xiàn)節(jié)點之間質(zhì)量和能量交互。

如圖1所示，TEA和TED區(qū)域分別由多個節(jié)點構(gòu)成，每個節(jié)點與同一區(qū)域中的其他節(jié)點“分離”，即：沒有節(jié)點直接連接到同一屬性區(qū)域內(nèi)的另一個節(jié)點。本發(fā)明公開的實施例利用封閉流體回路的毛細(xì)通道內(nèi)的毛細(xì)作用來消除重力對于節(jié)點之間的兩相流體流動的影響。更多的關(guān)于本發(fā)明涉及的系統(tǒng)、裝置和方法的其他設(shè)計要點和優(yōu)點會在本發(fā)明中展開描述。

如圖1所示，為本發(fā)明中一個熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的示意圖，由多組互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點構(gòu)成，圖1展示了用于將熱能從一個或多個TEA區(qū)域傳送到一個或多個TED區(qū)域的熱動力學(xué)系統(tǒng)100的示意圖，在TEA區(qū)域(圖中陰影部分)，熱能(TE)被吸收到封閉流體回路中，在TED區(qū)域(圖中陰影部分)，熱能(TE)從封閉流體回路中耗散出去。在一些實施例中，封閉流體回路包括經(jīng)由多個毛細(xì)通道105互相聯(lián)通的多個TEA節(jié)點(灰色填充黑色輪廓)和多個TED節(jié)點(白色填充黑色輪廓)。節(jié)點可以采用多種不同的幾何形狀從而容納兩相流體，例如，節(jié)點可以是封閉于外界的腔體結(jié)構(gòu)，其通過其他細(xì)長腔互連，又例如，節(jié)點本身也是封閉在基體板內(nèi)的毛細(xì)管。需要指出的是，示意圖中每個單體毛細(xì)通道僅為示意性的表示節(jié)點之間的聯(lián)通關(guān)系，并非確實代表特定幾何形狀。此外，幾個以虛線形式示出的毛細(xì)通道，用以清楚地區(qū)分同它們交錯的由實線表示的其它毛細(xì)通道。在一些實施例中，TEA節(jié)點中的至少一些(或全部)通過兩個或更多的毛細(xì)通道直接連接到至少兩個TED節(jié)點、至少三個TED節(jié)點、至少四個TED節(jié)點、至少五個TED節(jié)點、至少六個TED節(jié)點、至少七個TED節(jié)點、至少八個TED節(jié)點、至少九個TED節(jié)點、至少十個TED節(jié)點、至少十一個TED節(jié)點、至少十二個TED節(jié)點、至少十三個TED節(jié)點、至少十四個TED節(jié)點、至少十五個TED節(jié)點、至少十六個TED節(jié)點、至少十七個TED節(jié)點、至少十八個TED節(jié)點、至少十九個TED節(jié)點或至少二十個TED節(jié)點。因此，封閉在回路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的兩相流體能夠通過至少一個毛細(xì)通道流動，離開各個TEA節(jié)點。

在一些實施例中，該熱動力學(xué)回路系統(tǒng)中有一個或多個區(qū)域貼附于熱源(一個或多個)從而被指定為熱能吸收(TEA)區(qū)域。這些熱能吸收(TEA)區(qū)域可以由包含處于該區(qū)域內(nèi)以及周邊(例如，在閾值距離內(nèi))的、互相之間相互隔離的多個熱能吸收(TEA)節(jié)點構(gòu)成。例如，當(dāng)幾個節(jié)點位置靠近單個熱源時，節(jié)點可以被認(rèn)為彼此非常接近。需要指出的是，熱能吸收(TEA)區(qū)域的切分是獨立于熱源屬性的，而單個熱源同樣可以是包括多個較小加熱源的計算部件。例如，處理器可以包括多個核心，每個核心可以產(chǎn)生熱量。在一些實施例中，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的一個或多個部分可以被指定為熱能耗散(TED)區(qū)域，其中每個熱能耗散(TED)區(qū)域包括與同屬于某個熱能耗散(TED)區(qū)域的其他TED節(jié)點緊密接近但也相互隔離的多個熱能耗散(TED)節(jié)點構(gòu)成。

需要指出的是，圖1中所示的節(jié)點及節(jié)點間連接方式僅僅是本發(fā)明公開的系統(tǒng)和裝置的許多可能的配置之一。因此，在不脫離本公開的范圍的情況下，本發(fā)明所公開的系統(tǒng)和裝置可以通過多種其他配置來實施。

如圖2A所示，為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的俯視圖，其中，包括：位于上方的第一熱能吸收(TEA)區(qū)域，位于下方的第二熱能吸收(TEA)區(qū)域，位于左側(cè)的第一熱能耗散(TED)區(qū)域，位于右側(cè)的第一熱能耗散(TED)區(qū)域；如圖2B所示，為本發(fā)明圖1所示熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中附著了第一個熱源和第二個熱源。特別在圖2B中，位于第一熱能吸收(TEA)區(qū)域的一組第一熱能吸收(TEA)節(jié)點毗鄰第一熱源202。此外，位于第二熱能吸收(TEA)區(qū)域的一組第二熱能吸收(TEA)節(jié)點毗鄰第二熱源204。在一些實施例中，第一熱源202和第二熱源204固定到公共基底結(jié)構(gòu)206。熱源202和熱源204所代表的熱源可以是多種產(chǎn)生熱量的計算機(jī)組件，例如作為中央處理單元(CPU)和/或圖形處理單元(GPU)。此外，所示基板結(jié)構(gòu)206可以包括計算設(shè)備的母板或任何類似的印刷電路板(PCB)。

在一些實施例中，第一熱源202與第二熱源204產(chǎn)生熱量的速率和大小是相互獨立的。例如，在第一熱源202是CPU，而第二熱源204是GPU，每個組件將以基于相應(yīng)當(dāng)前工作負(fù)載的速率生成熱量。特別地，CPU和GPU的相應(yīng)工作負(fù)載可以隨時間波動，這取決于在包括CPU和GPU中的每一個的計算設(shè)備上運行的各種程序。因此，如果某個時間段內(nèi)GPU與CPU相比產(chǎn)生更多的熱，從GPU傳送熱量遠(yuǎn)離GPU比從CPU轉(zhuǎn)移熱量更加關(guān)鍵。然而，當(dāng)GPU或CPU的運行狀態(tài)改變之后，可能變成將熱量從CPU移走更加關(guān)鍵。本發(fā)明的另一個設(shè)計目標(biāo)是構(gòu)建自組織的兩相流體流動，可以動態(tài)的響應(yīng)特定熱源的熱量功率及其變化。

在一些實施例中，一個或多個熱能耗散(TED)區(qū)域可能包括導(dǎo)熱突起結(jié)構(gòu)208。如圖2B所示的導(dǎo)熱突起結(jié)構(gòu)包括但不限于從熱能耗散(TED)區(qū)域延伸的翅片，用以增加對流散熱面積從而加速向環(huán)境釋放熱量。

如圖3A所示，為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線A-A的切面圖，即圖1的熱動力學(xué)回路沿著截面線A-A(如圖2B所示)截取的橫截面圖，其中，302為第一組第一熱能吸收(TEA)節(jié)點，304為毛細(xì)通道，306為第一組第一熱能耗散(TED)節(jié)點，308為毛細(xì)通道，310為第一組第二熱能吸收(TEA)節(jié)點，311為第二組第一熱能吸收(TEA)節(jié)點，312為第二組第一熱能吸收(TED)節(jié)點，314為第二組第二熱能吸收(TED)節(jié)點，316為具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的毛細(xì)通道，318為氣液界面，319為部分填充毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的毛細(xì)通道，320為319中的毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，322為第二組第二熱能吸收(TEA)節(jié)點，324為第一組第二熱能耗散(TED)節(jié)點，326為第一組第三熱能吸收(TEA)節(jié)點，328為第二組第三熱能吸收(TEA)節(jié)點，330為毛細(xì)通道，332為第二組第三熱能吸收(TED)節(jié)點，334為毛細(xì)通道，336為熱動力學(xué)回路系統(tǒng)基體；如圖3B所示，本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線B-B的切面圖，即圖1中的熱動力學(xué)回路沿著截面線B-B截取的橫截面圖。相應(yīng)的，圖3A中所示的毛細(xì)通道位于圖3B所示的毛細(xì)通道結(jié)構(gòu)的上方一層，通過這些毛細(xì)通道將多個第一熱能吸收(TEA)節(jié)點以及多個第二熱能吸收(TEA)節(jié)點與熱能耗散(TED)節(jié)點聯(lián)通。兩相流流體在經(jīng)過熱能吸收(TEA)節(jié)點時吸收熱量從而溫度升高，甚至發(fā)生從液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)的相變(即，兩相流體的液體部分蒸發(fā)成為氣體部分)。需要注意的是，在某些熱能吸收(TEA)節(jié)點(302)處熱量由兩相流中的氣體部分吸收，氣體部分的溫度相應(yīng)升高，導(dǎo)致節(jié)點302處的氣體壓力和體積這兩個參數(shù)中的一個或兩者的增加，從而將一定質(zhì)量的兩相流體通過毛細(xì)通道304推向熱能耗散(TED)節(jié)點306，在熱能耗散(TED)節(jié)點306處，從該熱動力學(xué)回路系統(tǒng)中耗散出去。需要注意的是，取決于本地條件(例如溫度和壓力)，位于節(jié)點306處的兩相流中的氣體可能發(fā)生冷凝轉(zhuǎn)成液態(tài)，發(fā)生相變之后的兩相流可以通過另一個毛細(xì)通道308被推動到熱能吸收(TEA)節(jié)點310處。此外，隨著熱能吸收(TEA)節(jié)點302向節(jié)點306傳輸熱量，熱能吸收(TEA)節(jié)點302會冷卻下來，從而降低節(jié)點302處兩相流體的壓力或體積，造成兩相流的震蕩運動，同樣可以使得一部分兩相流經(jīng)過節(jié)點310。需要注意的是，熱能吸收(TEA)和熱能耗散(TED)節(jié)點通過毛細(xì)通道進(jìn)行聯(lián)通的聯(lián)通性質(zhì)允許閉合回路內(nèi)的質(zhì)量流動和熱量流動形成自組織性，即，某個熱能吸收(TEA)節(jié)點從外部熱源吸收到熱量時，整個熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的反應(yīng)是，熱量從該節(jié)點轉(zhuǎn)移離開的趨勢相對于其他熱能吸收(TEA)節(jié)點會增強。

在一些實施例中，熱能吸收(TEA)節(jié)點，熱能耗散(TED)節(jié)點，和/或毛細(xì)通道，包括毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，例如316、或320、或342，至少部分地嵌入了毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)。這種毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)可以通過兩相流中液相部分和氣相部分交界面上的表面張力驅(qū)動液體流向一個或多個熱能吸收(TEA)節(jié)點。此外，在一些實施例中，在交界面處產(chǎn)生的毛細(xì)管力可以連續(xù)地，或者至少在條件允許的一段時間內(nèi)，將特定TEA節(jié)點如311處兩相流相變蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體向熱能耗散(TED)節(jié)點314處推動。例如，假設(shè)熱能耗散(TED)節(jié)點312處存在這樣的局部條件，使得該節(jié)點處兩相流體的液體部分保持液態(tài)，而氣體部分會冷凝成液態(tài)；進(jìn)一步假設(shè)熱能吸收(TEA)節(jié)點311處存在這樣的條件，使得兩相流的液體部分可以吸收足夠的熱能以蒸發(fā)成為氣態(tài)；相對應(yīng)的，當(dāng)液體部分通過毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)316被抽吸時，會在毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)316處的氣液界面線318處蒸發(fā)；相對應(yīng)的，當(dāng)毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)316在界面線318左側(cè)的部分由氣態(tài)占據(jù)、毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)316的在界面線318右側(cè)的部分由液態(tài)占據(jù)時，在邊界層處產(chǎn)生的表面張力可以連續(xù)地向前牽引液體部分，從而進(jìn)一步將新蒸發(fā)的部分朝向熱能耗散(TED)節(jié)點314推動。需要指出的是，雖然界面線318的毛細(xì)力可以對蒸汽部分施加壓力，從而隨著邊界線前進(jìn)而增加其流動的趨勢，但是在節(jié)點314處的任何特定時間存在的局部條件，例如壓力，都可能克服這種趨勢。

在一些實施例中，一個或多個毛細(xì)通道可以只有一部分嵌入毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)。例如，毛細(xì)通道319部分地填充有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)320。更進(jìn)一步，毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)320和毛細(xì)通道319的組合可以被配置成一種結(jié)構(gòu)使得毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)320可以產(chǎn)生足夠大的毛細(xì)力從而吸入來自毛細(xì)通道319的兩相流中的任何液態(tài)部分，只要該毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)具有氣態(tài)部分占據(jù)的空間，就會吸入液態(tài)部分加以填充。例如，當(dāng)液體部分在熱能吸收(TEA)節(jié)點322處蒸發(fā)時，更多的液體部分可以通過毛細(xì)通道319內(nèi)的毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)被吸入節(jié)點322，而蒸發(fā)的部分可以在毛細(xì)通道319內(nèi)沿相反方向被推動，從而，一個部分地填充有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)的毛細(xì)通道可以激活雙向質(zhì)量傳遞，即液體和氣體形式的兩相流體的流動在兩個方向上同時發(fā)生，在液體部分通過毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)部分朝向熱能吸收(TEA)節(jié)點322被抽吸的同時，氣體部分被迫離開熱能吸收(TEA)節(jié)點322回到熱能耗散(TED)節(jié)點324。

在一些實施例中，一個或多個熱能吸收(TEA)節(jié)點部分地填充有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，用于把兩相流體的液體部分吸入節(jié)點，同時允許氣體部分從毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)逸出，從而在毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生新的不飽和部分，進(jìn)一步吸入兩相流中的液體。作為例子，參考圖3D，如圖3D所示，為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線D-D的切面圖，熱能吸收(TEA)節(jié)點340部分地填充有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342，使得在節(jié)點340內(nèi)存在空隙區(qū)域344，當(dāng)兩相流體的液體部分346與毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342接觸時，液體部分可被吸入毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342，即，如果毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342尚未飽和，會將毛細(xì)通道348中的液體部分清除。當(dāng)節(jié)點340處的毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342內(nèi)的液體部分在吸收熱能(TE)后蒸發(fā)成氣體部分時，氣體部分的壓力和(或)體積會相應(yīng)增加，從而迫使一部分氣體通過毛細(xì)通道348離開節(jié)點340。需要注意的是，因為液體部分346已經(jīng)被吸收到毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342中，液體部分不再是毛細(xì)通道348內(nèi)阻止新蒸發(fā)的氣體從節(jié)點340直接逸出的塞柱結(jié)構(gòu)。需要注意的是，毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)342(或本發(fā)明公開的其它毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)配置)可增加一個或更多的TEA節(jié)點處，至少部分地填充液體部分的可能性。更進(jìn)一步需要注意的是，允許任何新蒸發(fā)的氣體從TEA節(jié)點直接逸出，同時連續(xù)吸入液體部分可以增加整個熱動力學(xué)回路系統(tǒng)在TEA節(jié)點處吸收熱能(TE)的速率，以及被吸收熱能(TE)流動至TED節(jié)點的速度，并最終從熱動力學(xué)回路系統(tǒng)中釋出到周邊環(huán)境中。

在一些實施例中，來自第一熱能吸收(TEA)區(qū)域的一個或多個熱能吸收(TEA)節(jié)點，即所示依附在第一加熱源的節(jié)點，與第二熱能吸收(TEA)區(qū)域的第二熱能吸收(TEA)節(jié)點，即所示依附在第二加熱源的節(jié)點，它們之間的聯(lián)通是非直接的。例如，第一熱能吸收(TEA)節(jié)點326可以經(jīng)由流體路徑間接連接到第二熱能吸收(TEA)節(jié)點328，該流體路徑包括將第一熱能吸收(TEA)節(jié)點326直接連接到熱能耗散(TED)節(jié)點332的第一毛細(xì)通道330，以及直接將熱能耗散(TED)節(jié)點332連接到第二熱能吸收(TEA)節(jié)點328的第二毛細(xì)通道334。因此，存在于第一加熱源附近的局部(當(dāng)?shù)?條件可影響存在于第二加熱源附近的局部(當(dāng)?shù)?條件。此外，在一些實施例中，每個熱能吸收(TEA)節(jié)點之間是互相聯(lián)通的，即，至少一個或直接或間接地連接到其它每一個熱能吸收(TEA)節(jié)點和每個熱能耗散(TED)節(jié)點，使得沒有任何一部分兩相流體同系統(tǒng)內(nèi)其它兩相流體之間互相隔絕?；蛘哂昧硪环N方式描述為，整個封閉流體路徑上的每個點到其它所有點之間總是存在一條流動路徑，然而，這種路徑可能僅由一個毛細(xì)通道構(gòu)成。

如圖3C所示，為本發(fā)明圖1所示的熱動力學(xué)回路系統(tǒng)沿線C-C的切面圖，在一些實施例中，多個毛細(xì)通道組成的集合可以包括分散位于基體內(nèi)多個層面上的多個子集。例如，圖3A所示的沿截面線A-A設(shè)置的毛細(xì)通道嵌入熱動力學(xué)回路系統(tǒng)基體336的第一層內(nèi)。此外，圖3B所示的沿著截面線B-B設(shè)置的毛細(xì)通道嵌入基體336的第二層內(nèi)。

在一些實施例中，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的基體可以是非平面的。例如，在一些實施例中，節(jié)點(耗散和/或吸收)和/或毛細(xì)通道可以嵌入在具有不規(guī)則幾何外形的基體內(nèi)以符合特定應(yīng)用需求。僅作為一個示例，對于一個包含多個電池的輔助動力系統(tǒng)，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)基體可以設(shè)計成外形與之相匹配，從而將熱能(TE)從電池傳送到一個或多個位于遠(yuǎn)處的熱能耗散(TED)區(qū)域。

在一些實施例中，不同的毛細(xì)通道可以被配置具有不同的特征長度，以便偏置兩相流體朝向一個或多個特定節(jié)點的流動。例如，參考圖4A，為本發(fā)明中與圖3A切面圖類似的一種局部切面圖，其中有兩個毛細(xì)通道，具有不同剖面和長度以產(chǎn)生需要的毛細(xì)反應(yīng)，液體部分402同時處于兩個毛細(xì)通道404和406，以及熱能吸收(TEA)節(jié)點408中，在圖4A中，毛細(xì)通道406的直徑比毛細(xì)通道404大，因此，液體部分在接觸毛細(xì)通道404時產(chǎn)生的表面張力與毛細(xì)通道404的截面面積之間的比值將大于液體部分接觸毛細(xì)通道406產(chǎn)生的表面張力與毛細(xì)通道406的截面區(qū)域的比值，因此，在節(jié)點408和410之間，兩相流體更傾向于流向節(jié)點408。另外，在一些實施例中，毛細(xì)通道配置有相應(yīng)的長度比例，以便將兩相流從第一熱能耗散(TED)節(jié)點偏向第二熱能耗散(TED)節(jié)點。

此外，如圖4A所示，在一些實施例中，一個或多個節(jié)點的幾何形狀類似于相應(yīng)的毛細(xì)通道。例如，節(jié)點411的幾何形狀同毛細(xì)通道相同，因此可以用單個切削工具，例如具有單一直徑的銑刀進(jìn)行銑削，圖7用以進(jìn)一步闡明這一點。此外，在一些實施例中，可能期望將節(jié)點盡可能緊密地放置在一起，因而，基于可用的制造方法和其他設(shè)計考慮，例如產(chǎn)品耐用性，需要將節(jié)點幾何形狀保持為盡可能小，既能夠充分保證兩相流體通過節(jié)點進(jìn)行移動又能夠保證節(jié)點的排列足夠緊密。因此，應(yīng)當(dāng)理解，盡管節(jié)點通常被示為擴(kuò)大的圓形區(qū)域，但是本發(fā)明對節(jié)點的形狀定義并不限于此。

在一些實施例中，單獨的毛細(xì)通道可以被設(shè)置引導(dǎo)流體朝特定方向流動。如圖4B所示，為本發(fā)明中與圖3A切面圖類似的另一種局部切面圖，其中兩個毛細(xì)通道，具有不同剖面和長度以產(chǎn)生需要的毛細(xì)反應(yīng)，毛細(xì)通道412配置有錐形形狀，使得在液體部分414和氣體416之間的邊界上產(chǎn)生的壓力大于在液體部分414和氣體部分418之間的邊界上產(chǎn)生的壓力，從而毛細(xì)通道412的錐形幾何構(gòu)造可以使其中的液體部分從熱能耗散TED節(jié)點420朝向熱能吸收(TEA)節(jié)點408流動。

如圖5所示，為一種熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的示意圖，其中包括多組互相聯(lián)通的TEA、TED節(jié)點，和一個泵，用以產(chǎn)生或支持兩相流，在一些實施例中，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500可以包括泵502，操作其將兩相流體的一部分液體和/或氣體，朝向/或遠(yuǎn)離TEA節(jié)點504流動。泵502可以是在熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的基體外部或集成在其中。因此，盡管本發(fā)明公開的系統(tǒng)和裝置的一些實施例是被動系統(tǒng)，但是諸如包括泵502的其它實施例可以是有源主動系統(tǒng)，通過消耗外部功率來增強熱能(TE)從一個或多個TEA節(jié)點傳輸出去的效果。在一些實施例中，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500還可以包括傳感器506，用以顯示熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500中一個或多個物理狀態(tài)。示例性的傳感器包括但不限于壓力傳感器和溫度傳感器。在一些實施例中，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500還可以包括用于控制泵502的邏輯指令508。例如，在一個實施例中，傳感器506是壓力傳感器，邏輯指令可以被配置以使得泵502基于熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500的內(nèi)部壓力達(dá)到或超過預(yù)定閾值而操作。應(yīng)當(dāng)理解，由于流體具備兩個物理相，并且通常壓力的增加可以對應(yīng)于溫度的增加，因為熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500的閉合流體回路的體積可以保持恒定。因此，在一些實施例中，可以使用壓力傳感器來代替溫度傳感器，其優(yōu)點是可以較少依賴于傳感器放置位置。例如，可以在遠(yuǎn)離任何特定TEA節(jié)點的系統(tǒng)內(nèi)的位置處獲取壓力讀數(shù)，并且所得到的讀數(shù)可以用于推斷靠近該TEA節(jié)點處的溫度。此外，邏輯指令可以被設(shè)置成為保持泵處于操作狀態(tài)，直至壓力讀數(shù)下降到低于啟動泵的壓力閾值。

在一些實施例中，邏輯指令508可以被編碼到包括一個或多個集成電路512的印刷電路板510上?；谠O(shè)計封裝上的考慮，以及這些類型的電路板在大規(guī)模生產(chǎn)上廉價性質(zhì)，將指令集放在集成在印刷電路板組合上具有一定優(yōu)勢。在一些實施例中，邏輯指令508可以作為計算機(jī)可讀指令520存儲在計算設(shè)備514的一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)518上。因此，計算機(jī)可讀指令520可以由計算設(shè)備514的一個或多個處理器516執(zhí)行。此外，在一些實施例中，實際執(zhí)行控制熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500的一個或多個部件和(或)操作邏輯指令520的處理器516，也可以同時是熱動力學(xué)回路系統(tǒng)500轉(zhuǎn)移熱能TE的目標(biāo)熱源。

如圖6A所示，為一種熱動力學(xué)回路系統(tǒng)連接示意圖，其中包括第一個TEA熱沉和第二個TEA熱沉，兩者是非連續(xù)的，圖6A中的連接關(guān)系由具有幾何尺寸的毛細(xì)通道表示；如圖6B所示，其中包括第一個TEA熱沉和第二個TEA熱沉，兩者是非連續(xù)的。在一些實施例中，熱動力學(xué)回路系統(tǒng)600包括第一TEA熱沉602，其中包括封閉兩相流體的多個第一TEA節(jié)點(灰色填充的黑色輪廓)，和第二TEA熱沉606，其中包括多個第二TEA節(jié)點(灰色填充黑色輪廓)，其中多個第一和第二TEA節(jié)點通過包括多個TED節(jié)點(白色填充黑色輪廓)的至少一個TED熱沉604互連。此外，在一些實施例中，第一TEA熱沉602可以與第二TEA熱沉606不連續(xù)。如圖6B所示，在一些實施例中，第一TEA熱沉602和第二TEA熱沉606和至少一個TED熱沉604的相應(yīng)節(jié)點通過多個管狀毛細(xì)通道(未單獨標(biāo)記)互連，所述多個毛細(xì)通道聯(lián)通方式與圖6A中的連接示意圖相對應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，類似于嵌入基體中的多個毛細(xì)通道(例如銑削或以其它方式形成在基體中的通道)，多個管狀毛細(xì)通道也可形成封閉的兩相流體閉合回路。更進(jìn)一步，在一些實施例中，節(jié)點間的連通具有完備性，使得兩相流體的任何部分不與系統(tǒng)的任何其它部分相隔離。

在一些實施例中，多個管狀毛細(xì)通道中的至少一些可以具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)608，毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)608驅(qū)動兩相流體的一個或多個液體部分朝向至少一些TEA節(jié)點流動。例如，毛細(xì)通道608和610都具有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，可以抽吸液體部分離開TED節(jié)點612，而毛細(xì)通道614沒有任何毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，因此相對更容易允許兩相流體中的氣體部分向節(jié)點612流動。

在一些實施例中，至少一些毛細(xì)通道本質(zhì)上是柔性的，以允許第一TEA熱沉602、第二TEA熱沉606或至少一個TED熱沉604中的一個或多個可以發(fā)生相對位移。例如，毛細(xì)管道可以由高溫級柔性塑料管構(gòu)成，同時各個熱(TE)沉毗鄰于多個熱源，所述多個熱源在操作期間可以相對于彼此移動。應(yīng)當(dāng)理解，各種類型的機(jī)械設(shè)計都可以作為熱動力學(xué)回路系統(tǒng)600的示例性環(huán)境。

在一些實施例中，TEA熱沉或TED熱沉中的一個或多個可以包括導(dǎo)熱突起結(jié)構(gòu)208。示例性的導(dǎo)熱突起結(jié)構(gòu)包括但不限于從TED區(qū)域延伸的散熱翅片，以增強對流、加速從周圍環(huán)境吸收熱量或?qū)崃可l(fā)到周圍環(huán)境。

如圖7A-7C所示，分別為示例性節(jié)點配置，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所描述的各種熱能(TE)節(jié)點可以以各種幾何形狀來實現(xiàn)。特別地，盡管在一些實施例中，TE節(jié)點的幾何性狀可以如同這些圖示所示進(jìn)行設(shè)置，但是它們也可以采取許多其他的幾何形式。示例性幾何形式包括但不限于圖7A-7C所限。具體來說，節(jié)點可以是如圖7A所示的毛細(xì)通道或毛細(xì)管直直的一段，或者如圖7B所示的毛細(xì)通道或毛細(xì)管的特定彎曲部分，或者如圖7C所示的，兩個或更多個毛細(xì)通道或毛細(xì)管之間的特定接頭部分。

如圖8所示，為包括多個互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點的示例性熱動力學(xué)回路的示意圖，在一些實施例中，自組織熱動力學(xué)回路800可以包括通過多個毛細(xì)通道802(黑色線)連接到多個TED節(jié)點804(白色填充的黑色輪廓)。

在一些實施例中，密閉兩相流體的多個TEA節(jié)點802包括至少第一TEA節(jié)點802(1)、第二TEA節(jié)點802(2)和第三TEA節(jié)點802(3)，并且多個的TED節(jié)點804可以包括至少第一TED節(jié)點804(1)，第二TED節(jié)點804(2)和第三TED節(jié)點804(3)。此外，在一些實施例中，多個毛細(xì)通道可以互聯(lián)節(jié)點，使得第一TEA節(jié)點直接連接到第一，第二和第三TED節(jié)點804(1)-(3)中的每一個。因此，在一些實施例中，各個TEA節(jié)點可以直接連接到三個或更多個TED節(jié)點。類似地，在一些實施例中，各個TED節(jié)點可以直接連接到三個或更多個TEA節(jié)點。如圖8所示，多個毛細(xì)通道可以進(jìn)一步將至少第二TED節(jié)點直接連接到至少第二TEA節(jié)點和第三TEA節(jié)點。此外，在一些實施例中，如圖8中箭頭所示，一個或多個毛細(xì)通道具有特定的流動方向，例如，一個或多個毛細(xì)通道可以包括止回閥從而將流動專門限制到一個方向。在一些實施例中，一個或多個TEA節(jié)點和/或一個或多個TED節(jié)點通過毛細(xì)通道連接到僅一個對應(yīng)節(jié)點上，即，這些節(jié)點是路徑的“末端”，例如，TEA節(jié)點802(4)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)僅連接到單個其他節(jié)點，即，TED節(jié)點804(5)。在一些實施例中，一個或多個末端節(jié)點通過毛細(xì)通道連接到另外一個節(jié)點，所述毛細(xì)通道部分地填充有毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)，從而可以將兩相流體的液體部分朝向末端節(jié)點拉動，同時允許兩相的氣體部分流體從末端節(jié)點逸出。

如圖9-11所示，為各種形態(tài)的包括多個互相聯(lián)通的熱能吸收(TEA)節(jié)點和熱能耗散(TED)節(jié)點的示例性熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的示意圖，展示了多個通過毛細(xì)通道將TEA節(jié)點聯(lián)通到TED節(jié)點的示例性布置。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所呈現(xiàn)和描述的每個附圖僅用于示例性目的，以有效地傳達(dá)本發(fā)明的概念。顯然，還有許多同樣滿足本發(fā)明公開定義范圍內(nèi)的其他性狀配置。在一些實施例中，至少一些單獨的TEA節(jié)點不直接連接到任何其他TEA節(jié)點，并且至少一些單獨的TED節(jié)點不直接連接到任何其它TED節(jié)點，即，至少一些節(jié)點沒有直接連接到同類節(jié)點上。在一些實施例中，TEA節(jié)點或TED節(jié)點都不直接與同類節(jié)點相互連接。

如圖12所示，為包括至少四個互連的TEA節(jié)點和TED節(jié)點的熱動力學(xué)回路的示意圖。在圖12所示的實施例中，熱動力學(xué)回路包括四個TEA節(jié)點和四個TED節(jié)點，并且具備成完全連通性質(zhì)，即，每個TEA節(jié)點都直接連接到每一個TED節(jié)點。在一些實施例中，具有完全互連的熱動力學(xué)回路可以包括五個TEA節(jié)點，或六個TEA節(jié)點，或七個TEA節(jié)點，或八個TEA節(jié)點，或九個TEA節(jié)點或十個TEA節(jié)點。在一些實施例中，具有完全聯(lián)通性質(zhì)的熱動力學(xué)電路可以包括五個TED節(jié)點，或六個TED節(jié)點，或七個TED節(jié)點，或八個TED節(jié)點，或九個TED節(jié)點或十個TED節(jié)點。

如本發(fā)明別處所示，在一些實施方案中，多個毛細(xì)通道分散在基體內(nèi)多個水平面上。例如，為了便于制造如圖12所示的實施例，基體可以分為四個平面(或非平面的)毛細(xì)通道層。在優(yōu)選實施例中，TEA節(jié)點僅直接連接到TED節(jié)點，反之亦然。TEA節(jié)點不直接連接到其他TEA節(jié)點。此外，在一些實施例中，整個回路網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通是完備的，使得不存在這樣一個節(jié)點子集合同任何其它節(jié)點子集合之間零連接。在本發(fā)明中，特定的熱動力學(xué)回路的拓?fù)湫再|(zhì)可以根據(jù)連接比例來分類：

在一些實施例中，一個熱動力學(xué)回路系統(tǒng)的優(yōu)選拓?fù)湫再|(zhì)滿足不少于即，每個TEA節(jié)點和TED節(jié)點連接到不少于兩個對位節(jié)點上。這些子區(qū)域和子節(jié)點以及相應(yīng)的聯(lián)通關(guān)系代表了整個動態(tài)系統(tǒng)的自由度，它們的配置僅由是否可以保證所述熱動力學(xué)回路系統(tǒng)具備自組織臨界性這一準(zhǔn)則而決定。

在一些實施例中，自組織熱動力學(xué)回路系統(tǒng)包括一個TEA區(qū)域和一個TED區(qū)域，其中一個TEA區(qū)域包括四個或更多個TEA節(jié)點，并且一個TED區(qū)域包括四個或更多個TED節(jié)點。在這樣的實施例中，至少一些TEA節(jié)點可以連到至少三個TED節(jié)點，至少四個TED節(jié)點，至少五個TED節(jié)點，至少六個TED節(jié)點，至少七個TED節(jié)點，至少八個TED節(jié)點，至少九個TED節(jié)點，和/或至少十個TED節(jié)點。此外，在這樣的實施例中，至少一些TED節(jié)點可以連到至少三個TEA節(jié)點，至少四個TEA節(jié)點，至少五個TEA節(jié)點，至少六個TEA節(jié)點，至少七個TEA節(jié)點，至少八個TEA節(jié)點，至少九個TEA節(jié)點，和/或至少十個TEA節(jié)點

在一些實施例中，自組織熱動力學(xué)回路系統(tǒng)包括兩個TEA區(qū)域和兩個TED區(qū)域，其中至少一個TEA區(qū)域包括四個或更多個TEA節(jié)點，并且至少一個TED區(qū)域包括四個或更多個TED節(jié)點。在這樣的實施例中，至少一些TEA節(jié)點可以連到至少三個TED節(jié)點，至少四個TED節(jié)點，至少五個TED節(jié)點，至少六個TED節(jié)點，至少七個TED節(jié)點，至少八個TED節(jié)點，至少九個TED節(jié)點，和/或至少十個TED節(jié)點。此外，在這樣的實施例中，至少一些TED節(jié)點可以連到至少三個TEA節(jié)點，至少四個TEA節(jié)點，至少五個TEA節(jié)點，至少六個TEA節(jié)點，至少七個TEA節(jié)點，至少八個TEA節(jié)點，至少九個TEA節(jié)點，和/或至少十個TEA節(jié)點。

盡管已經(jīng)通過結(jié)構(gòu)特征和/或方式方法的專用語言描述了本發(fā)明的主旨，但是應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明主旨并不限于所描述的具體特征或動作。相反，本發(fā)明所描述的具體特征和動作僅為實現(xiàn)權(quán)利要求的示例性形式。