CZ321099A3

CZ321099A3 - Teplo akumulující a přenášející zařízení

Info

Publication number: CZ321099A3
Application number: CZ19993210A
Authority: CZ
Inventors: Claude Hayes
Original assignee: Claude Hayes
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 2000-03-15
Also published as: EP0969964A1; BR9714822A; DE69730997T3; EP0969964A4; CA2302751C; AU4250297A; DK0969964T4; WO1999011455A1; EP0969964B2; AU763447B2; DE69730997D1; ES2225984T3; ES2225984T5; EP0969964B1; DE69730997T2; DE69730997T9; CA2302751A1; ATE277755T1; DK0969964T3; CZ299714B6

Description

Teplo akumuluj ící a přenášející zařízení

Oblast techniky

Tento vynález se týká kompozitních endotermických materiálů a způsobu jejich konstrukce a zejména se týká poskytnutí určitých kyselin a jejich solí, určitých zásad a jejich solí a určitých organických sloučenin jako endotermických reakčních činidel pro použití v takových kompozitních endotermických materiálech pro řízení teploty a tepla v chladicích systémech pro elektronické komponenty, konstrukce, povrchy apod., které jsou citlivé na změny teploty.

Dosavadní stav techniky

Aktivní chlazení elektronických komponent, zejména choulostivých TR modulů, IMPATT diod, zařízení na záznam dat apod. není často proveditelné a dokonce i když je proveditelné, tak vyžaduje trvalé energeticky náročné chlazení, které klade požadavky na další připojené technické systémy jako jsou typické systémy v řízených střelách, letadlech a příbuzných bojových systémech.

Endotermická zařízení obecně používají fáze měnící materiálové směsi (PCM -Phase Change Materials). Konvenční materiály PCM jsou většinou tuhé nebo fluidní povahy, např. kapalné, kvazikapalné nebo tuhé, např. vosky nebo jiné tavitelné směsi. Během doby se ukázalo, že konvenční materiály PCM trpí řadou technických problémů a rovněž problémy při jejich použití a aplikaci. Tyto problémy zahrnují poměrně nízké latentní (skupenské) teplo tavení, neschopnost řízení tvaru a formy takovýchto fluidních materiálů PCM a rovněž rovnocennost ohřevu a chlazení. Dalšími problémy jsou potřeba zajistit bezpečné uložení a důraz kladený na uložení, které má za následek časté lomy a vylití materiálu PCM; ohrožení životů a majetku následkem vysokého obsahu tepla v materiálech PCM a jeho zápalnosti; a konečně nerovnoměrná hystereze ohřevu nebo chlazení. Z těchto a dalších kritických důvodů mají materiály PCM jako teplená akumulační média dlouhou historii selhání a nepoužívání v komerčních a vojenských aplikacích.

V přihlašovatelově patentu, U.S. patent č. 4 446 916, uvedl přihlašovatel materiál, který nazývá kompozitní vláknitý endotermický materiál CFEM (CFEM - Composite Fabric

Endothermic Materiál), poskytující prostředky zejména vhodné jako tepelné jímky pro

kosmonautiku a vojenské použití. Patentovaný materiál CFEM poskytuje zlepšenou tepelnou jímku, která pohlcuje teplo při teplotách tavení sloučeniny uložené ve vláknité síťovině nebo matrici. Materiál CFEM výhodně obsahuje fázi měnící materiál, který je držen působením kapilárních sil a chemickou přilnavostí k vláknům matrice. Výsledkem je zisk značně zvětšené povrchové plochy pro přenos tepla.

Normální materiály PCM mohou vystříknout horké kapaliny na lidskou pokožku a způsobit vážné popáleniny třetího stupně následkem lepkavé povahy mnoha horkých voskových a plastových fázi měnících materiálů a vysokého obsahu tepla a lepivé přilnavosti k pokožce. Porušené disky, které nejsou typu CFEM, nebo ztekucené voskové PCM disky vylévají svůj obsah a způsobují požáry, která se rozšiřují, když materiál PCM během zahřívání v pecích vytéká. Voskem plněné disky jsou náchylné k požárům, které se mohou rozšiřovat a vytékat z pecí.; avšak tkanina materiálu CFEM pohlcuje a zadržuje kapalný materiál PCM a tak znesnadňuje jeho vznícení.

Přihlašovatel nyní objevil, že ačkoliv patentovaný materiál CFEM je vhodný pro použití v potravinářských a vojenských aplikacích, rámec jeho vhodnosti pro další komerční a civilní aplikace je omezený a zvláště není vhodný pro vysokoteplotní aplikace, letové zapisovače a čidla do pecí.

V přihlašovatelově projednávané U.S. patentové přihlášce č. 08/183 199, jíž význaky a obsah jsou začleněny do tohoto dokumentuje podrobněji dále vyslovena potřeba zlepšeného materiálu CFEM pro použití v mnoha komerčních a civilních aplikacích, zejména pro potravinářství, domácí a komerční obalové operace. V této aplikaci byly zlepšené materiály CFEM schopny použití v řadě komerčních aplikací, například v potravinářském průmyslu, kde vznikla potřeba teplo uchovávajících nebo tepelně izolujících kontejnerů, obalů a tepelných akumulačních zařízení.

Endotermická činidla, tzn. teplo pohlcující činidla, navrhovaná v přihlašovatelově projednávané U.S. patentové přihlášce č. 08/183 199, dosáhla určité ochrany před vysokými teplotami prostřednictvím fyzikálního fenoménu pohlcování latentního (skupenského) tepla tavení, kde příslušná krystalická látka pohlcuje určité množství tepla na roztavení bez vzestupu teploty do jejího okolí. Fenomén pohlcování latentního (skupenského) tepla tavení je vratný a bude poskytovat ochranu, jestliže tvorba tepla nastane při aplikaci více než jedenkrát.

• · • · · 9 4 4 9 4 4

99 9 4 4 494494

4_O 4 9 9 4 9

4 9— J 4— 994 994 44 44

Avšak přihlašovatel nyní objevil, že při použití takovýchto teplo pohlcujících činidel, které byly popsány shora, existuje mnoho inherentních problémů. Na základě skutečnosti, že fenomén předchozí aplikace musí být reverzibilní, aby k pohlcování tepla došlo více než jednou, pracují v poměrně nízkém teplotním rozmezí. Jinak vyjádřeno, jsou schopny pohlcovat nikoli více než 200 cal/g (837 J/g). Proto mohou odstraňovat teplo jenom po krátkou dobu a jenom při teplotách nepřekračujících 326 °F (163 °C). Následkem toho nejsou efektivní pro aplikace vyžadující chlazení při velmi vysokých teplotách a po dlouhou dobu, jak by bylo třeba například při leteckých haváriích, v elektronice řízených střel, kosmických zařízeních, zdrojích energie, zařízeních na záznam dat používaných jako letecké komponenty a v bojových zařízeních a v komerčním použití jako čidla v pecích, protipožární stěny a automobilové výfukové systémy.

Latentním (skupenským) teplem se tavící činidla (materiály PCM) mají sklon při poměrně vysokých teplotách hořet a zvyšovat celkový obsah tepla v systému. Kromě toho reverzibilita fenoménu je ve skutečnosti zárukou, že tato činidla budou rovněž přenášet teplo do okolí, jakmile okolí má nižší teplotu než jsou příslušné teploty činidel. Následkem toho pracují tato činidla nejenom jako teplo pohlcujíc činidla, ale mohou rovněž působit jako teplo přenášející činidla a způsobovat vážná poškození elektronických součástí, která tato činidla měla především chránit.

Podstata vynálezu

Je proto předmětem tohoto vynálezu překlenutí nevýhod a zejména poskytnutí nevratných, teplo pohlcujících aplikací.

Dále je předmětem tohoto vynálezu poskytnutí zlepšeného chladicího média, schopného použití v různých aplikacích, například při leteckých haváriích, v elektronice řízených střel, zařízeních kosmických lodí, zdrojích energie, zařízeních na záznam dat používaných jako součásti letadel a v bojových zařízeních a rovněž v komerčním použití jako například čidla v pecích apod.

Zejména je předmětem tohoto vynálezu poskytnutí teplo pohlcujících činidel, schopných pohlcovat teplo při teplotách nad 300 °F (149 °C).

-4• · · · · • · ··· ··· • · · • ··· ·· · ·

Dalším předmětem tohoto vynálezu je poskytnutí endotermických mechanismů, které využívají chemickou reakci latentního tepla tvorby nebo rozkladu.

Tyto předměty a rovněž další budou podrobněji uvedeny v následujícím.

Tento vynález využívá nerecyklovatelné, nevratné endotermické chemické reakce, což je využití latentního tepla rozkladných a dehydratačních reakcí pro poskytnutí nových, zlepšených a zejména účinných endotermických chladicích systémů.

Tyto nerecyklovatelné, nevratné endotermické chemické reakce činí zejména vhodnými to, že mají reakční teploty vhodně v mezích používaných v konstrukci letových datových zapisovačů, elektronických a příbuzných zařízeních, tzn. konstrukce tepelné jímky musí být schopna udržet vnitřní teplotu mezi 100 °C a 300 °C během operací v rozmezí vnější teploty 600 °C až 1100 °C a působit jenom jako tepelná jímka a nikoli jako generátor tepla.

Sloučeniny vyvinuté v tomto vynálezu poskytují endotermické chemické reakce, jsou mimořádně stabilní v různých prostředích, mají dlouhou skladovatelnost a vysoká latentní reakční tepla. V tomto vynálezu výhodně uvažované sloučeniny zahrnují; kyselinu boritou a některé boritany, soli kyseliny octové a kyseliny mravenčí, hydroxidy lithia, vápníku, hliníku a sodíku, uhličitany hořčíku, lithia a křemíku, paraldehyd a paraformaldehyd a rovněž trioxan a hydratované soli.

Tento vynález specificky uplatňuje široké nároky na endotermická činidla, která se tepelně rozkládají na cokoliv z následujícího:

1. Hydratované soli, které se endotermicky rozkládají na vodu a sůl.

2. Paraldehyd, trioxan a paraformaldehyd, které se endotermicky rozkládají na formaldehyd.

3. Kyseliny s nízkou relativní molekulovou hmotností, které se endotermicky rozkládají na vodu a oxidy.

4. Uhličitany, které se rozkládají na oxid uhličitý a oxid.

·· ·· • · · • · · • · · · · · • · » · ·

-5Příklady provedení vynálezu

I. Následující text ilustruje endotermickou reakci a pohlcování tepla shora zmíněných hydroxidů, když jsou vystaveny reakční teplotě pod 1100 °C.

Hydroxid lithný (LiOH):

LiOH se taví při 450 °C

LiOH se rozkládá na -» L12O + 2 H2O při 1000 °C s pohlcením 686 cal/g (2872 J/g)

Hydroxid sodný (NaOH):

NaOH se rozkládá na -> Na2O + 2 H2O při 1000 °C s pohlcením 324 cal/g (1356,5 J/g) během rozkladu.

Hydroxid hlinitý (A1(OH)3):

AL(OH)3 se rozkládá na -> AI2O3 + 3H2O při 1000 °C s pohlcením 342 cal/g (1 431,9 J/g); a

Z předchozího lze vidět, že specifikované hydroxidy se při specifických reakčních teplotách rozkládají a tvoří oxidy kovů, přičemž se pohlcují velká množství latentního reakčního tepla. U některých reakcí se pohlcuje vyšší množství skupenského tepla při tavení výchozích hydroxidů a tavení vzniklých oxidů.

II. Následující text ilustruje endotermickou reakci a pohlcování tepla shora uvedených solí, když jsou vystaveny reakční teplotě pod 1100 °C.

Uhličitan vápenatý (CaCCL):

CaCCA se rozkládá na -> CaO + CO2 při 840 °C při pohlcení 425,6 cal/g (1781,9 J/g)

Uhličitan křemíku (SÍCO3):

SÍCO3 se rozkládá na —> SiO + CO2 při 1100 °C při pohlcení 380 cal/g (1591 J/g) • ·

Uhličitan hořečnatý (MgC03):

POZNÁMKA: Výchozí endotermický materiál se skládá z uhličitanu hořečnatého (MgCO₃), Mg(0H)2 a H2O, tzn.: n MgCO₃: n Mg(OH)₂ : n H₂O n MgCO₃: n Mg(0H)2 : n H₂O se rozkládá na -» n MgO + CO₂ a n H₂O při 300 °C při pohlcení 285 cal/g (1193,2 J/g)

Uhličitan lithný (LÍ2CO₃):

Li2CO₃ se rozkládá na -> L12O + CO2 při 1310 °C při pohlcení 400 cal/g (1674,7 J/g)

III. Tato reakce bude poskytovat endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem hydrogenuhličitanu sodného, pohlcujícím více než 350 cal/g (1465,4 J/g) v rozmezí 120 °C a 310 °C.

NaHCO₃ -> NaOH + CO₂T ~ 270 °C

ΔΗ° ~ 363 cal/g (1519,8 J/g)

IV. Tato reakce bude poskytovat endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem uhličitanu sodného pohlcujícím více než 320 cal/g (1339,8 J/g) v rozmezí 200 °C a 375 °C.

Relativní molekulová hmotnost = 84,00

NaHCO₃-» NaOH + CO2 ΔΗ° = 30,45 Kcal/mol (127,5-10³ J/mol)

AH_f°: -226,5 -102 -94,05

ΔΗ° = (30,450 Kcal/moI)/(84 g/mol) = 363 cal/g ((127,5 · 10³ J/mol)/ (84 g/mol) =1519,8 J/g)

V. Zejména bylo zjištěno, že při rozkladu velká množství tepla pohlcuje kyselina boritá, protože kyselina boritá se rozkládá postupně v rozmezí teplot za vzniku oxidu boru a vody při pohlcování téměř 400 cal/g (1674,7 J/g). Podobně s efektivními výsledky pohlcování tepla reagují soli kyseliny borité.

• •9

9 9

Následující text ilustruje reakce kyseliny borité při pohlcování příslušných latentních reakční ch tepel:

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem kyseliny borité pohlcováním více než 400 cal/g (1674,7 J/g) v rozmezí 120 °C a 350 °C.

Relativní molekulová hmotnost = 62

169 °C 300 °C

2H₃BO₃ -> (2HBO₂ + 2H₂O) -> B₂O₃ + 3 H₂O

AHf: -260 teplota tavení = 236 °C -302 -57,8 Kcal/mol (-242-10³ J/mol)

ΔΗθ = 53,6 Kcal /2 mol H3BO3 (224,4-10³ J/2 mol H3BO3)

ΔΗ = (53,600 kca/2 mol)/(2><62 g/2 mol) > 432 cal/g ((224,4-10³ J/2 mol)/(2x62 g/2 mol) > 1808,7 J/g)

VI. Následující text ilustruje endotermickou reakci a pohlcování tepla hydratovaných solí, když jsou vystaveny reakční teplotě pod 1100 °C.

Následující hydráty solí poskytují účinné endotermické chlazení od 60 °C do 200 °C:

LiCl-3 H₂O -> LÍCI + 3 H₂O (-313,5) (-97) (-173)

ΔΗ_Γ = 42,4 Kcal/mol (177,5-10³ J/mol) relativní molekulová hmotnost = 96,39 ((42,4 Kcal/mol)/96,39 ((177,5-10³ J/mol)/96,39)

MgCl₂-6H₂O -» MgCl₂ + 6 H₂O (-454) (-266) (346,8)

ΔΗ_Γ je záporné

MgSO₄-7H₂O MgSO₄ + 7H₂O (-808,7) (-305,5) (-404,6) relativní molekulová hmotnost = 246,37

-δ·· · (98,6 Kcal/mol)/246,37 - 400,2 cal/g ((412,8-10³ J/mol)/246,37 = 1675,6 J/g)

Na₂SO₄-10H₂O Na₂SO₄+10H₂O (-1033,48) (-330,9) (-578)

ΔΗ_Γ je 124,58 Kcal /mol (521,6-10³ J /mol) relativní molekulová hmotnost = 354,12 (124,58 Kcal/mol)/354,12 = 351,8 cal/g ((521,6-10³ J/mol)/354,12 = 1472,9 J/g)

A1₂O₃-3H₂O -> A1₂O₃ + 3 H₂O (-613,7) (-384,84) (-173,4)

ΔΗ_Γ je 55,46 Kcal /mol (232,2-10³ J/mol) relativní molekulová hmotnost = 155,96 (55,46 Kcal/mol)/l55,96 = 355,6 cal/g ((232,2-10³ J/mol)/155,96 = 1488,8 J/g)

A1₂(SO₄)₃-18 H₂O A1₂(SO₄)₃ + 18 H₂O (-2118,5) (-820,98) (1040,4)

ΔΗ_Γ je 257,12 Kcal /mol (1076,5-10³ J/mol) relativní molekulová hmotnost = 666,14 (257,12 Kcal/mol)/666,14 = 385,98 cal/g ((1076,5-10³ J/mol)/666,14 = 1616 J/g)

AlF₃-3 H₂O -> A1F₃ + 3 H₂O (-349,1) (-311) (173,4)

ΔΗ_Γ = 64,7 Kcal /mol (270,9-10³ J/mol) relativní molekulová hmotnost = 137,98 (64,7 Kcal/mol)/l37,98 = 468,9 cal/g ((270,9-10³ J/mol)/l37,98 = 1963,2 J/g)

A1NO₃-9H₂O —> A1NO₃ + 9 H₂O (-897,34) (-273,65) (-520,2)

ΔΗ_Γ = 103,49 Kcal/mol (433,29-10³ J/mol)

4 4 · β · · · · · 4 · • · · · 4 · 4 4 4 • · · 4 4 4 4 444444 • 4 4 4 4 4 4

444 ·»· 444 44 44 relativní molekulová hmotnost = 375,01 (103,49 Kcal/mol)/375,01 = 275,98 cal/g ((433,3-10³ J/mol)/375,01 = 1155,5 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem trihydrátu chloridu lithného pohlcováním více než 440 cal/g (1842,2 J/g) v rozmezí 90 °C a 150 °C.

relativní molekulová hmotnost = 96,4 °C líci-3 h₂o líci + 3 h₂o

ÁHf°: -313,5 -97,7 -57,8 Kcal/mol (242-10³ J/mol)

ΔΗθ = 42,4 Kcal/mol (177,5 J/mol)

ΔΗ^θ = 440 cal/g (1842,2 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem trihydrátu dusičnanu lithného pohlcováním více než 320 cal/g (1339,8 J/g) v rozmezí 50 °C a 120 °C.

relativní molekulová hmotnost = 123 při 61 °C

LiNO₃-3 H₂O -a LíNO₃ + 3 H₂O

AH_f°: -328,6 -115,3 -57,8

ΔΗθ = 39,9 Kcal/mol (167,1 J/mol)

ΔΗ° = 324 cal/g (1356,5 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem dekahydrátu uhličitanu sodného pohlcováním více než 320 cal/g (1339,8 J/g) v rozmezí 20 °C a 80 °C.

relativní molekulová hmotnost = 266 ztrácí vodu při 34 °C

Na₂CO₃-10 H₂O -> Na₂CO₃ (S)+ 10 H₂O ΔΗθ: -975,6

-270

-57,8

Na2CO3 stabilní

ΔΗ° = 127,6 Kcal/mol (534,2 J/mol)

ΔΗ° = 480 cal/g (2009,6 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem dekahydrátu boritanu sodného pohlcováním více než 350 cal/g (1465,4 J/g) v rozmezí 200 °C a 375 °C.

relativní molekulová hmotnost = 382

320 °C

Na2B4O7’10 H2O —> Na₂B₄O₇ +10 H2O

AHf°: -1497 -777,7 -57,8

ΔΗ^θ = 141,3 Kcal/mol (591,6 J/mol)

ΔΗ^θ = 370 cal/g (1 549,12 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem hydrátu síranu hořečnatého pohlcováním více než 350 cal/g (1465,4 J/g) v rozmezí 120 °C a 250 °C.

relativní molekulová hmotnost = 246,5 hydrát síranu hořečnatého - hořká sůl

-6H2O 150 °C -7 H₂O 200 °C

MgSO₄-7 H₂O -> MgSO₄+ 7 H₂O -808,7 -305,5 -58,7

ΔΗ^θ = 92,3 Kcal/mol (386,4 J/mol)

ΔΗ° = 374 cal/g (1565,9 J/g)

Následující reakce poskytnou endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem hydrátu síranu beryllnatého pohlcováním více než 300 cal/g (1256 J/g) v rozmezí 90 °C a 450 °C.

relativní molekulová hmotnost =177,1

100 °C

BeSO₄-4 Η₂0 -> BeSO₄-2 Η₂0 + 2 Η₂0

-576,3 -433,2 -57,8

BeSO₄-2 Η₂0 -> BeSO₄ + 2 Η₂0 ΔΗθ = 31,6

-433,2 -286,0 -57,8 ΔΗ^θ = 31,6

ΔΗθ = 334 cal/g (1398,4 J/g) (celkem)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem hydratovaného fosforečnanu sodného pohlcováním více než 300 cal/g (1256 J/g) v rozmezí 80°C a 150 °C.

relativní molekulová hmotnost = 377

Na₃PO₄-12 H₂O -> Na₃PO₄ + 12 H₂O

ΔΗΛ -1309 -460 -57,8

ΔΗ° = 39,9 Kcal/mol (167,05 J/mol)

ΔΗ^θ = (156,4 Kcal/mol)/(377 g/mol) = 412 cal/g ((654,8-10³ J/mol)/(377 g/mol) = 1725 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem hexahydrátu chloridu vápenatého pohlcováním více než 300 cal/g (1256 J/g) v rozmezí 220 °C a 350 °C.

relativní molekulová hmotnost = 219

200 °C

CaCl₂-6 H₂O -> CaCl₂ + 6 H₂O

AHf°: -623,2 -190 -57,8 Kcal/mol (-242-10³ J/mol)

ΔΗ° = 86,4 Kcal/mol (361,7 J/mol)

ΔΗ° = 395 cal/g (1653,8 J/g)

Tato reakce poskytne endotermické chlazení elektronických zařízení a dalších ploch a konstrukcí tepelným rozkladem heptahydrátu síranu zinečnatého pohlcováním více než 300 cal/g (1256 J/g) v rozmezí 220 °C a 350 °C.

relativní molekulová hmotnost = 288

280 °C • · · φ · · ·· · φ · φ φ φ · φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φφφ φφφ φφφ φ φ φ φ ••21*Γ_ ..........

ZnSO₄-7 Η₂0 -> ZnSO₄ + 7 Η₂0

ΔΗ_Γ°: -735,1 -233,8-57,8 Kcal/mol (-242· ΙΟ³ J/mol

ΔΗ^θ = 96,7 Kcal/mol (404,9 J/mol)

ΔΗθ - 336 cal/g (1406,8 J/g)

Další reakce jsou rozklad paraldehydu a paraformaldehydu, které jsou podobně v poměrně velkém stupni endotermické. Rovněž mohou být použity některé z reakčních produktů z kombinace shora zmíněných materiálů, např. octan a mravenčan lithný. Grafy 4 a 5 ukazují přirozené zpoždění vzestupu teploty pro rozkladné reakce mravenčanu lithného a octanu lithného.

Rovněž bylo zjištěno, že soli kyseliny octové a kyseliny mravenčí dávají silně endotermické reakce a pohlcují velká množství tepla.

Sloučeniny podle tohoto vynálezu mohou být použity v kompozitních vláknitých nosičích nebo matricích typu diskutovaného v přihlašovatelových vpředu zmíněných aplikacích nebo v dříve zaregistrovaném patentu. Při testování těchto sloučenin byly letové zapisovače dat umístěny v kontejneru tvořícím konstrukci tepelné jímky. Vrstvové koláče vytvořené z kyseliny borité byly umístěny do kovových pouzder uvnitř konstrukce tepelné jímky. Vrstvy kyseliny borité byly slisováním vytvarovány do pravoúhlých vrstev a koláčů, které přesně lícovaly do kovových pouzder konstrukce tepelné jímky. Konstrukce tepelné jímky potom byla propojena s obvodovou deskou paměťového řídicího systému. Přiložené grafy 1 a 2 ukazují přirozený vzestup teploty konvenční tepelné jímky vojenského letového zapisovače ve srovnání se stejným tepelným výkonem letového zapisovače s endotermickou tepelnou jímkou s kyselinou boritou, připravenou v souladu s tímto vynálezem.

Graf 3 ukazuje použití hydratované soli (MgSO₄-7 H₂O), dávající silný chladicí efekt jako byl aplikovaný na letový zapisovač z grafu 1.

Prostředky z hydroxidu hlinitého (A1(OH)₃) pracují nejlépe jako vysokoteplotní endotermické činidlo pro řízení teploty. Při rozkládání zanechává A1(OH)₃ silně tepelně izolační vrstvu A1₂O₃, která dále snižuje vzestup teploty rozkladným produktem do tepelné jímky. Další aplikace tohoto vynálezu, předložené jako příklady a nikoliv jako omezení, zahrnují: povlaky pro řízení teploty, obaly a krycí vrstvy a rovněž tepelnou ochranu pro kovové

44 · 4 44 44

4 4 44 44 4444

444 4 4 4444 • 4 4 4 4 4 4 444 444

4 4 4 4 4 4

444 44 444 444 ·4 44

-13a plastové konstrukce; chlazení pro elektroniku, pecní čidla, pláště řízených střel, výfuková potrubí, tepelnou ochranu v závodních automobilech, protipožární stěny a příbuzná zařízení.

Na rozdíl od hydrátů, které byly diskutovány shora, hydroxidy nebo uhličitany mohou být skladovány téměř nekonečně za předpokladu, že nejsou vystaveny teplotám blízko nebo nad teplotou reakční. Jsou-li vystaveny sníženému tlaku a určitému teplu, mají hydráty sklon ztrácet H₂O, což je činí v některých leteckých aplikacích méně pravděpodobnými jako plně efektivní jako chladicí činidla, pokud nejsou dokonale hermeticky uzavřeny, s umožněním odvětrání vodní páry při reakční teplotě.

Průmyslová využitelnost

Sloučeniny jsou komerčně dostupné a jsou laciné. Mohou být snadno začleněny do a integrovány s materiály CFEM, matricemi kovové síťoviny, silikonovými nebo uhlíkovými vlákny nebo mikrozapouzdřeny a makrozapouzdřeny do pórovitého oxidu křemičitého nebo pórovitých uhlíkových koster. Činidla mohou být tvarována do formy pouzder, konfet nebo koláčů, které mohou být začleněny do tvarovaných těles a tak mohou být tvarovány do požadovaných tvarů a velikostí. V některých aplikacích mohou být činidla tvarována do gelů a past.

Speciální sloučeniny podle tohoto vynálezu poskytují nečekaný, kritický přínos tím,že velká množství tepla jsou snadno pohlcena, v jednosměrné reakci. A že jakmile teplo bylo takto jednou pohlceno, nedochází k zpětnému pohybu tepla a proto nemohou působit jako generátor tepla. Proto je ochrana citlivých zařízení absolutní.

Nadto všechny tyto sloučeniny produkují během rozkládání výpary, které jsou pro životní prostředí neškodné a to dokonce i při zvýšených teplotách.

V tomto dokumentu byly uvedeny různé modifikace a změny a další budou odborníkům zřejmé. Proto musí být chápáno, že tento popis má účel ilustrativní a nikoliv omezující tento vynález.

Claims

1. Zařízení pro řízení teploty a tepla z teplo generujícího zařízení, vyznačující se tím, že obsahuje tepelnou jímku mající endotermické činidlo, které je vybráno ze skupiny hydroxidů, skládající se z hydroxidu hlinitého, hydroxidu vápenatého, hydroxidu sodného, hydroxidu draselného a hydroxidu lithného a jejich směsí.

2. Zařízení pro řízení teploty a tepla z generátoru tepla, vyznačující se tím, že obsahuje tepelnou jímku mající endotermické činidlo obsahující kyselinu boritou.

3. Zařízení pro řízení teploty a tepla z teplo generujícího zařízení, vyznačuj ící se tím, že obsahuje tepelnou jímku mající endotermické činidlo, které je vybráno ze skupiny organických sloučenin, skládající se z paraldehydu, paraformaldehydu a trioxanu a jejich směsí.

4. Zařízení pro řízení teploty a tepla z teplo generujícího zařízení, vyznačující se tím, že obsahuje tepelnou jímku mající endotermické činidlo, které je vybráno ze skupiny solí skládající se z mravenčanu lithného, octanu lithného, uhličitanu lithného, uhličitanu vápenatého, uhličitanu křemíku, uhličitanu hořečnatého, hydrogenuhličitanu sodného, solí kyseliny octové, solí kyseliny mravenčí, solí kyseliny borité a jejich směsí.

5. Zařízení pro řízení teploty a tepla z teplo generujícího zařízení, vyznačuj ící se tím, že obsahuje tepelnou jímku mající endotermické činidlo, které je vybráno ze skupiny hydrátovaných solí, skládající se trihydrátu chloridu lithného, trihydrátu dusičnanu lithného, dekahydrátu uhličitanu sodného, dekahydrátu boritanu sodného, hydratovaných síranů hořečnatých, hexahydrátu dusičnanu hořečnatého, tetrahydrátu síranu beryllnatého, dodekahydrátu fosforečnanu sodného, hexahydrátu chloridu vápenatého a heptahydrátu síranu zinečnatého, hexahydrátu chloridu hořečnatého, dekahydrátu síranu sodného, trihydrátu oxidu hlinitého, dekaoktahydrátu síranu hlinitého, trihydrátu fluoridu hlinitého, nonahydrátu dusičnanu hlinitého a jejich směsí.

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelná jímka obsahuje zádržnou matrici, obal, pouzdro nebo konstrukci pro vytvoření tepelné jímky nebo povrchy řídící teplotu, zařízení nebo konstrukce.

-15• · ·· 99

9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 • · · ··»«·« • · 9 9

999 999 99 99

Ί. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že tepelná jímka obsahuje zádržnou matrici, obal, zapouzdření, pouzdro nebo konstrukci pro vytvoření tepelné jímky nebo povrchy řídící teplotu, zařízení nebo konstrukce.

8. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že tepelná jímka obsahuje zádržnou matrici, obal, zapouzdření, pouzdro nebo konstrukci pro vytvoření tepelné jímky nebo povrchy řídící teplotu, zařízení nebo konstrukce.

9. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že tepelná jímka obsahuje zádržnou matrici, obal, zapouzdření, pouzdro nebo konstrukci pro vytvoření tepelné jímky nebo povrchy řídící teplotu, zařízení nebo konstrukce.

10. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že tepelná jímka obsahuje zádržnou matrici, obal, zapouzdření, pouzdro nebo konstrukci pro vytvoření tepelné jímky nebo povrchy řídící teplotu, zařízení nebo konstrukce.