JP2013191545A - 航空機応用のための相変化材料、ヒートパイプ、及び燃料電池の利用 - Google Patents
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Abstract
【課題】航空機は動作用の電力を必要とする電気コンポーネントを含む。このようなコンポーネントには、燃料電池を利用することができるので、燃料電池によって生成される電力及び／又は副生成物を効率的に利用する方法を提供する。
【解決手段】熱伝導システムは熱と水を生成する燃料電池モジュール２０２、及び燃料電池モジュールによって生成される熱２１４を保存する熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を含む。熱エネルギー貯蔵モジュール２１８は相変化材料２２２を含む。導管２１６は燃料電池モジュール２０２と熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を結合する。導管２１６は燃料電池モジュール２０２によって生成される水２１２を熱エネルギー貯蔵モジュール２１８へ導くように方向付けられている。
【選択図】図２
【解決手段】熱伝導システムは熱と水を生成する燃料電池モジュール２０２、及び燃料電池モジュールによって生成される熱２１４を保存する熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を含む。熱エネルギー貯蔵モジュール２１８は相変化材料２２２を含む。導管２１６は燃料電池モジュール２０２と熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を結合する。導管２１６は燃料電池モジュール２０２によって生成される水２１２を熱エネルギー貯蔵モジュール２１８へ導くように方向付けられている。
【選択図】図２
Description
本発明は概して熱伝導システムに関し、より具体的には燃料電池モジュールによって生成される熱の形態で熱エネルギーを利用する及び／又は相変化材料熱エネルギー貯蔵モジュールに保存される熱を利用するための方法及びシステムに関する。
既知の航空機は揚力を発生させる複数のエンジンを有する。少なくとも一部の既知の航空機は、動作用の電力を必要とする電気コンポーネントを含む。このような電気コンポーネントに電力を供給するため、少なくとも一部の既知の航空機はエンジンから動力を引き出している。しかしながら、エンジンから電気コンポーネントへ電力を供給するとエンジン全体の燃料消費が増加する。エンジンから供給される電力の需要を効率的に低減するため、少なくとも一部の既知の航空機は、搭載の電気コンポーネントの動力に使用する電力を生成する燃料電池を含む。しかしながら、少なくとも一部の既知の航空機は、燃料電池によって生成される電力及び／又は副生成物を効率的に利用していない。
少なくとも１つの態様では、熱伝導システムを操作するための方法が提供される。この方法は燃料電池モジュールで生成される熱を、相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールの方向へ伝導するステップを含む。燃料電池モジュールによって生成される熱は、熱エネルギー貯蔵モジュールに保存される。燃料電池モジュールによって生成される水は、熱エネルギー貯蔵モジュールの温度調整を促進するため熱エネルギー貯蔵モジュールへ導かれる。
少なくとも１つの他の態様では、熱伝導システムが提供される。熱伝導システムは熱と水を生成するように構成された燃料電池モジュールを含む。熱エネルギー貯蔵モジュールは、燃料電池モジュールによって生成される熱を保存するように構成されている。熱エネルギー貯蔵モジュールは相変化材料を含む。導管は燃料電池モジュールと熱エネルギー貯蔵モジュールを結合する。導管は燃料電池モジュールによって生成される水を熱エネルギー貯蔵モジュールへ導くように構成されている。
少なくとも１つの他の態様では、熱伝導システムを操作するための方法が提供される。この方法は複数のヒートパイプを負荷に結合するステップを含む。熱は相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールへ伝導される。この熱は熱エネルギー貯蔵モジュールに保存される。熱エネルギー貯蔵モジュールは、負荷の方向へ熱の伝導を促進するため複数のヒートパイプに結合されている。
少なくとも１つの他の態様では、熱伝導システムが提供される。熱伝導システムは負荷、及び負荷に結合されている複数のヒートパイプを含む。熱エネルギー貯蔵モジュールは、負荷の方向へ熱の伝導を促進するため複数のヒートパイプに結合されている。この熱エネルギー貯蔵モジュールは相変化材料を含む。
少なくとも１つの他の態様では、熱伝導システムを操作するための方法が提供される。この方法は相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールへ熱を伝導するステップを含む。この熱は熱エネルギー貯蔵モジュールに保存される。熱エネルギー貯蔵モジュールは、負荷の方向へ熱の伝導を促進するため負荷の周囲に外接している。
少なくとも１つの他の態様では、熱伝導システムが提供される。熱伝導システムは負荷、負荷の方向へ熱の伝導を促進するため負荷の周囲に外接する熱エネルギー貯蔵モジュールを含む。熱エネルギー貯蔵モジュールは相変化材料を含む。
本発明の一態様によれば、燃料電池モジュールによって生成される熱を相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールの方向へ伝導するステップ、熱エネルギー貯蔵モジュール内の燃料電池モジュールによって生成される熱を保存するステップ、及び熱エネルギー貯蔵モジュールの温度制御を促進するため燃料電池モジュールによって生成される水を熱エネルギー貯蔵モジュールへ導くステップ、を含む熱伝導システムを操作する方法が提供される。有利には、この方法は貯水タンク内に燃料電池モジュールによって生成される水を保存するステップをさらに含む。有利には、この方法は燃料電池モジュールによって生成される電力を使用して動作する水ポンプを使用して、燃料電池モジュールによって生成される水を導管へ導くステップをさらに含む。有利には、燃料電池モジュールで生成される熱を伝導するステップは、燃料電池モジュールによって生成される熱を複数のヒートパイプを介して吸収するステップをさらに含む。有利には、燃料電池モジュールによって生成される水を導くステップは、燃料電池モジュールによって生成される水を外部負荷の方向へ導くステップをさらに含む。好ましくは、この方法は熱エネルギー貯蔵モジュールを外部負荷に着脱可能に結合するステップをさらに含む。有利には、この方法は飲料水の質的向上を促進するため、燃料電池によって生成される水をろ過するステップをさらに含んでいてもよい。
本発明の一態様によれば、熱と水を生成するように構成された燃料電池モジュール、燃料電池モジュールによって生成される熱を保存するように構成された熱エネルギー貯蔵モジュールであって相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュール、及び前記燃料電池モジュールを前記熱エネルギー貯蔵モジュールに結合する導管であって燃料電池モジュールによって生成される水を前記熱エネルギー貯蔵モジュールへ導くように構成されている導管、を含む熱伝導システムが提供される。有利には、熱伝導システムは、前記導管と結合された貯水タンクであって、燃料電池モジュールによって生成される水を保存するように構成された貯水タンクをさらに含んでいてもよい。有利には、熱伝導システムは、燃料電池モジュールによって生成される電力で動作するように構成されている水ポンプをさらに含むことがあり、前期燃料ポンプは燃料電池モジュールによって生成される水を前記導管に導くように構成されている。有利には、熱伝導システムは、前記燃料電池モジュールに結合された複数のヒートパイプをさらに含むことがあり、前期ヒートパイプは燃料電池モジュールによって生成される熱を吸収するように配置されている。好ましくは、燃料電池モジュールは、少なくとも１つのプレート、前記少なくとも１つのプレートを通って延伸する前記複数のヒートパイプをさらに含んでいてもよい。有利には、熱伝導システムは、前記熱エネルギー貯蔵モジュールにほぼ外接している絶縁層をさらに含んでいてもよい。有利には、熱伝導システムは、燃料電池モジュールによって生成される水を受取るように構成されている外部負荷をさらに含んでいてもよい。好ましくは、熱エネルギー貯蔵モジュールは、外部負荷に着脱可能に結合されている。有利には、熱伝導システムは、前記導管と結合されたフィルタをさらに含むことがあり、前記フィルタは燃料電池モジュールによって生成される飲料水の質的向上を促進するように構成されている。
本発明の一態様によれば、複数のヒートパイプを負荷に結合するステップ、相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールに熱を伝導するステップであって前記熱が熱エネルギー貯蔵モジュールに保存されるステップ、負荷の方向へ熱の伝導を促進するため熱エネルギー貯蔵モジュールを複数のヒートパイプに結合するステップを含む、熱伝導システムを操作する方法が提供される。有利には、この方法は、相変化材料の方向へ熱を伝導するように方向付けされた複数の加熱素子に電力を供給するステップをさらに含んでいてもよい。有利には、熱エネルギー貯蔵モジュールの結合は、負荷及び複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つに熱エネルギー貯蔵モジュールを着脱可能に結合するステップをさらに含んでいてもよい。
本発明の一態様によれば、負荷、前記負荷に結合された複数のヒートパイプ、及び前記負荷の方向へ熱伝導を促進するため前記複数のヒートパイプに結合された熱エネルギー貯蔵モジュールであって相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュール、を含む熱伝導システムが提供される。有利には、熱エネルギー貯蔵モジュールは、前記相変化材料の方向へ熱を伝導するように方向付けされた複数の加熱素子をさらに含んでいてもよい。有利には、熱伝導システムは、前記熱エネルギー貯蔵モジュールにほぼ外接している絶縁層をさらに含んでいてもよい。有利には、前記複数のヒートパイプの各々は、複数のフィンをさらに含んでいてもよい。有利には、熱エネルギー貯蔵モジュールは、前記負荷及び前記複数のヒートパイプのうちの少なくとも１つと着脱可能に結合されている。
本発明の一態様によれば、熱伝導システムを操作する方法であり、相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールに熱を伝導して前記熱が前記熱エネルギー貯蔵モジュールに保存されるステップ、及び前記負荷の方向への熱伝導を促進するため前記負荷の周囲に前記熱エネルギー貯蔵モジュールを外接させるステップを含む方法が提供される。有利には、この方法は、相変化材料の方向へ熱を伝導するように配置された複数の加熱素子に電力を供給するステップをさらに含んでいてもよい。
本発明の一態様によれば、負荷、及び前記負荷の方向へ熱伝導を促進するため、前記負荷に外接する熱エネルギー貯蔵モジュールであって相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュール、を含む熱伝導システムが提供される。有利には、熱エネルギー貯蔵モジュールは、前記相変化材料の方向へ熱を伝導するように配置された複数の加熱素子をさらに含む。有利には、熱伝導システムは、前記熱エネルギー貯蔵モジュールにほぼ外接している絶縁層をさらに含んでいてもよい。
本明細書で説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
各種の実施形態の具体的な特徴がある図面には示され、他の図面には示されないことがあるが、これは便宜上のためにすぎない。任意の図面の任意の特徴は、他の任意の図面の機能との組み合わせによって、参照及び／又は特許請求されることがある。
本明細書に記載されている主題は概して熱伝導システムに関し、より具体的には燃料電池モジュールによって生成される熱を利用する及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュールに保存される熱を利用するための方法及びシステムに関する。一実施形態では、燃料電池モジュールは電力、熱及び水を生成する。相変化材料を含む熱エネルギー貯蔵モジュールは、燃料電池モジュールによって生成される熱を保存する。燃料電池モジュールを熱エネルギー貯蔵モジュールに結合する導管は、水を熱エネルギー貯蔵モジュールへ導く。このように熱エネルギー貯蔵モジュールは燃料電池モジュールの冷却を促進するように配置され、水は熱エネルギー貯蔵モジュールの冷却を促進するために使用される。
本明細書で使用しているように、「負荷」又は「外部負荷」は、電力、熱、水、デバイス又は機械によって生成、作成、及び／又は製造される他の任意の副産物を利用する他の任意のデバイス及び／又は機械を意味する。「１つの」という語から始まって単数形で記載されている要素又はステップは、複数の要素又はステップを除外することが明示的に記載されていない限り、複数の要素又はステップを除外しないと理解すべきである。さらに、本発明の「１つの実施形態」及び／又は「代表的実施形態」への言及は、記載されている機能をも取り込む付加的な実施形態の存在を除外するように解釈されることを意図していない。
図１は代表的な航空機１００の平面図である。代表的な実施形態では、航空機１００は胴体１２０及び胴体１２０から延伸する一対の翼１３０を含む機体１１０を含む。代表的な実施形態では、少なくとも１つのエンジン１４０は、航空機１００に推力を与えるため各翼１３０に結合されている。航空機１００は、航空機１００が本明細書に記載されているように機能できるよう、任意の数のエンジン１４０を含んでいてもよい。代表的な実施形態では、航空機１００は複合材料から製造される少なくとも１つのコンポーネント及び／又は構造物を含む。
図２は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される代表的な熱伝導システム２００の概略図である。代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は燃料２０４及び酸化剤２０６を航空機１００内で使用できる電力２０８に変換するデバイスである。代表的な実施形態では、例えば水ポンプ２１０（すなわち、外部負荷）を稼動するために電力２０８が使用される。電力２０８で稼動する他の外部負荷には、限定しないが、コーヒーメーカー及び／又はオーブンが含まれる。代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は水２１２及び熱エネルギー又は熱２１４を生成する。
代表的な実施形態では、少なくとも１つの導管２１６は燃料電池モジュール２０２を熱エネルギー貯蔵モジュール２１８に流体連通するように結合する。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８は、複数のヒートパイプ２２０及び相変化材料（ＰＣＭ）２２２を含む。加えて、代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２とＰＣＭ２２２との間の受動的な熱伝導２１４を促進するため、ヒートパイプ２２０が燃料電池モジュール２０２に結合されている。さらには、代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層２２４が燃料電池モジュール２０２及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８にほぼ外接する。
代表的な実施形態では、ヒートパイプ２２０はＰＣＭ２２２内部の熱抵抗を低減し、燃料電池モジュール２０２と熱エネルギー貯蔵モジュール２１８との間の熱伝導率及び／又は効率の向上を促進する。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、ヒートパイプ２２０は、例えば、銅、アルミニウム、及び／又は鉄から製造され、約０℃〜約２００℃の間で動作する作動流体を含む。より具体的には、少なくとも幾つかの実施形態では、作動流体は２５℃〜２００℃の間で動作する。さらに具体的には、少なくとも幾つかの実施形態では、作動流体は２５℃〜１６０℃の間で動作する。ヒートパイプ２２０の中で使用される作動流体は、限定しないが、水及び／又はメタノールを含みうる。さらに、少なくとも幾つかの実施形態では、ヒートパイプ２２０は、例えば、焼結金属粉末、金属繊維、及び／又はスクリーンメッシュから製造されるウィック構造を含む。代替的には、ヒートパイプ２２０は他の任意の材料から製造されること及び／又は熱伝導システム２００が本明細書に記載されているように機能することを可能にする他の流体を含むことがあってもよい。例えば、少なくとも１つの実施形態では、ヒートパイプ２２０は垂直に配置され、重力を利用するようになっている。
概して、熱２１４は燃料電池モジュール２０２からＰＣＭ２２２内部へ向かって伝導され、ＰＣＭ２２２は熱２１４を吸収するにつれて溶ける。代表的な実施形態では、ＰＣＭ２２２は、燃料電池の動作温度範囲に応じて、約１０℃〜約１００℃の間の融点を有する。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、燃料電池モジュール２０２は約５０℃〜約１６０℃の間の温度で動作する。より具体的には、少なくとも幾つかの実施形態では、燃料電池モジュール２０２は約１００℃〜約１６０℃の間の温度で動作する。少なくとも幾つかの実施形態では、ＰＣＭ２２２はパラフィンワックス、脂肪酸、及び／又は糖アルコールなどの有機材料、及び／又は融解塩、含水塩、及び／又は別の塩混合物などの無機材料から製造される。代替的には、ＰＣＭ２２２は熱伝導システム２００が本明細書に記載されているように機能することを可能にする他の材料から製造されてもよい。
代表的な実施形態では、熱伝導システム２００は、水２１２の温度及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を調整及び／又は管理する。代表的な実施形態では、熱伝導システム２００は、水２１２を保存するように配置された第１貯蔵タンク２２６を含む。より具体的には、代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２から排出される水２１２が貯蔵タンク２２６に導かれ、その後熱エネルギー貯蔵モジュール２１８に導かれるように、貯蔵タンク２２６は、燃料電池モジュール２０２と熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の間で流体連通するように結合されている。代表的な実施形態では、導管２１６は、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を通り、例えばシンク２２８（すなわち、外部負荷）の方向へ水２１２を導くように配置及び／又は方向付けされている。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８はシンク２２８に着脱可能に結合されている。
代表的な実施形態では、熱伝導システム２００は、一般的に水２１２と混合されていない飲料水２３２を含む第２水システム２３０を含む。代表的な実施形態では、熱伝導システム２００は、飲料水２３２及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を調整及び／又は管理する。代表的な実施形態では、熱伝導システム２００は、飲料水２３２を保存するように配置された第２貯蔵タンク２３４を含む。代表的な実施形態では、飲料水２３２は、第２貯蔵タンク２３４から熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を通り、例えばコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）の方向へ導かれる。
操作中、燃料電池モジュール２０２は燃料２０４と酸化剤２０６を受取り、電力２０８、水２１２、及び／又は熱２１４を生成又は製造する。代表的な実施形態では、少なくとも燃料２０４の一部は、燃料電池モジュール２０２で再使用するため、燃料電池モジュール２０２から排出されることがある。代表的な実施形態では、ヒートパイプ２２０は燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収し、ＰＣＭ２２２は熱２１４を保存する。
代表的な実施形態では、水２１２と酸化剤２０６は燃料電池モジュール２０２から貯蔵タンク２２６の方向へ排出され、前記酸化剤２０６は水２１２から分離される。代表的な実施形態では、少なくとも酸化剤２０６の一部は、燃料電池モジュール２０２で再使用するため、貯蔵タンク２２６から排出されることがある。代替的な実施形態では、水ポンプ２１０は水２１２及び／又は２３２を各貯蔵タンク２２６及び／又は２３４から引き込み、水２１２及び／又は２３２を熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の方向へ排出する。少なくとも１つの実施形態では、水２１２の温度を効率的に下降させるため、水２１２は貯蔵タンク２２６内で他の水と混合される。
代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２が熱エネルギー貯蔵モジュール２１８に導かれるにつれて、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の温度が効率的に下降し、且つ水２１２及び／又は２３２の温度が効率的に上昇するように、熱２１４は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８から水２１２及び／又は２１４に伝導される。すなわち、代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２は、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８が燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収できるように、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を冷却し、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８は、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）で使用される水２１２及び／又は２３２を加熱する。
図３は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される別の代表的な熱伝導システム３００の概略図である。代表的な実施形態では、熱伝導システム３００は該して熱伝導システム２００に類似しているが、燃料電池モジュール２０２によって排出される水２１２を飲料水２３２に変換するように構成されているフィルタ３３８を含む。すなわち、代表的な実施形態では、フィルタ３０２は導かれる水の飲料品質を効率的に高めるように構成されている。
代表的な実施形態では、フィルタ３０２は燃料電池モジュール２０２と第１貯蔵タンク３４０との間に直列に配置されている。代表的な実施形態では、飲料水２３２が貯蔵タンク３４０の方向へ導かれ、その後熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の方向へ導かれるように貯蔵タンク３４０は配置されている。代表的な実施形態では、熱伝導システム３００は、第２貯蔵タンク３４４及び一般的に水２３２と混合されない水２１２を含む第２水システム３４２を含む。
操作中、燃料電池モジュール２０２は燃料２０４と酸化剤２０６を受取り、電力２０８、水２１２、及び／又は熱２１４を生成及び／又は製造する。代表的な実施形態では、少なくとも燃料２０４の一部は、燃料電池モジュール２０２で再使用するため、燃料電池モジュール２０２から排出されることがある。代表的な実施形態では、ヒートパイプ２２０は燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収し、ＰＣＭ２２２は熱２１４を保存する。
代表的な実施形態では、水２１２と酸化剤２０６は燃料電池モジュール２０２からフィルタ３０２の方向へ排出される。代表的な実施例では、フィルタ３０２は水２１２を飲料水２３２に変換し、且つ飲料水２３２は貯蔵タンク３４０の方向へ排出され、そこで酸化剤２０６は飲料水２３２から分離される。代表的な実施形態では、少なくとも酸化剤２０６の一部は、燃料電池モジュール２０２で再使用するため、貯蔵タンク３４０から排出されることがある。少なくとも１つの実施形態では、水２３２の温度を効率的に下降させるため、飲料水２３２は貯蔵タンク３４０内で他の水と混合される。代表的な実施形態では、水ポンプ２１０は水２１２及び／又は２３２を貯蔵タンク３４４及び／又は３４０からそれぞれ引き込み、水２１２及び／又は２３２を熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の方向へ排出する。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の温度が効率的に下降し、水２１２及び／又は２３２の温度が効率的に上昇するよう、水２１２及び／又は２３２が熱エネルギー貯蔵モジュール２１８に導かれるにつれて、熱２１４は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８から水２１２及び／又は２３２に伝導される。すなわち、代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２は、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８が燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収できるように、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を冷却し、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８は、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）で使用される水２１２及び／又は２３２を加熱する。
図４は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される別の代表的な熱伝導システム４００の概略図である。代表的な実施形態では、例えば水ポンプ２１０、コーヒーメーカー２３６、及び／又はオーブン４４６を稼動するために電力２０８が使用される。
代表的な実施形態では、熱伝導システム２００は、水２１２を保存するように配置された第１貯蔵タンク４４８を含む。より具体的には、代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２から排出される水２１２が貯蔵タンク４４８の方向へ導かれ、そこで水２１２は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８によって加熱されるように、貯蔵タンク４４８は、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８に隣接するように配置されている。代表的な実施形態では、フィルタ４５０は貯蔵タンク４４８の下流に配置され、貯蔵タンク４４８から排出される水２１２を飲料水２３２に変換するように構成されている。すなわち、代表的な実施形態では、フィルタ４５０は導かれる水の飲料品質を効率的に高めるように構成されている。代表的な実施形態では、フィルタ４５０は貯蔵タンク４４８と、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６の間に直列に配置されている。
操作中、燃料電池モジュール２０２は燃料２０４と酸化剤２０６を受取り、電力２０８、水２１２、及び／又は熱２１４を生成及び／又は製造する。代表的な実施形態では、少なくとも燃料２０４の一部は、燃料電池モジュール２０２で再使用するため、燃料電池モジュール２０２から排出されることがある。代表的な実施形態では、ヒートパイプ２２０は燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収し、ＰＣＭ２２２は熱２１４を保存する。
代表的な実施形態では、水２１２と酸化剤２０６は燃料電池モジュール２０２から貯蔵タンク４４８の方向へ排出され、前記酸化剤２０６は水２１２から分離される。代表的な実施形態では、少なくとも酸化剤２０６の一部は、燃料電池モジュール２０２で再使用するため、貯蔵タンク４４８から排出されることがある。少なくとも１つの実施形態では、タンク４４８は冷水を含み、操作中に燃料電池モジュール２０２から熱を吸収する。少なくとも１つの実施形態では、水２１２の温度を効率的に下降させるため、水２１２は貯蔵タンク４４８内で他の水と混合される。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８の温度が効率的に下降し、水２１２の温度が効率的に上昇するよう、水２１２が熱エネルギー貯蔵モジュール４４８に保存されるにつれて、熱２１４は熱エネルギー貯蔵モジュール２１８から水２１２に伝導される。すなわち、代表的な実施形態では、水２１２は、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８が燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収し、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８が、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）で使用される水２１２を加熱するため、熱エネルギー貯蔵モジュール２１８を冷却する。
代表的な実施形態では、水ポンプ２１０は貯蔵タンク４４８から水２１２を引き込み、フィルタ４５０の方向へ水２１２を排出する。代表的な実施形態では、フィルタ４５０は水２１２を飲料水２３２に変換し、飲料水２３２は、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）の方向へ排出される。
図５は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される別の代表的な熱伝導システム５００の概略図である。代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は、複数のヒートパイプ５５４及びＰＰＭ２２２を含む熱エネルギー貯蔵モジュール５５２と一体に結合されている。代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するために、熱エネルギー貯蔵モジュール５５２は燃料電池モジュール２０２にほぼ外接している。さらには、代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層５５６が燃料電池モジュール２０２及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュール５５２にほぼ外接する。代表的な実施形態では、ヒートパイプ５５４は該してヒートパイプ２２０に類似している。代替的には、ヒートパイプ５５４は他の任意の材料から製造されること及び／又は熱伝導システム５００が本明細書に記載されているように機能することを可能にする他の流体を含むことがあってもよい。
代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２とＰＣＭ２２２との間の受動的な熱伝導２１４を促進するため、ヒートパイプ５５２が燃料電池モジュール２０２に結合されている。より具体的に、代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は、回路と直列に及び／又は回路と並列に配置される複数のバイポーラプレート５５８を含む。代表的な実施形態では、ヒートパイプ５５４がその中に組み込まれるように、各プレート５５８は燃料を導くように構成された第１の複数のチャネル５６０、酸化剤を導くように構成された第２の複数のチャネル５６２、及びヒートパイプ５５４を支える大きさにされた第３の複数のチャネル５６４を有する。代表的な実施形態では、チャネル５６０、５６２、及び５６４はプレート５５８に沿って長手方向に延伸する。
代表的な実施形態では、熱伝導システム５００は、水２１２及び／又は２３２を保存するように配置された少なくとも１つの貯蔵タンク５６６を含む。より具体的に、代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２が燃料電池モジュール２０２及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュール５５２を越えて、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）の方向へ導かれるように、貯蔵タンク５６６は熱エネルギー貯蔵モジュール５５２に隣接して配置される。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール５５２はシンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６に着脱可能に結合されている。
操作中、燃料電池モジュール２０２は燃料２０４及び酸化剤２０６を受取るが、これらはそれぞれチャネル５６０及び５６２を通って導かれる。代表的な実施形態では、ヒートパイプ５５４は燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収し、ＰＣＭ２２２は熱２１４を保存する。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール５５２の温度が効率的に下降し、且つ水２１２及び／又は２３２の温度が効率的に上昇するように、熱２１４が熱エネルギー貯蔵モジュール５５２から水２１２及び／又は２３２に伝導されるべく、水２１２及び／又は２３２は熱エネルギー貯蔵モジュール５５２を通って導かれる。すなわち、代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２は、熱エネルギー貯蔵モジュール５５２が燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収できるように、熱エネルギー貯蔵モジュール５５２を冷却し、且つ熱エネルギー貯蔵モジュール５５２は、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）で使用される水２１２及び／又は２３２を加熱する。これに加えて、又はこれに代えて、熱エネルギー貯蔵モジュール５５２若しくは温水２１２及び／又は２３２の温度調整、及び／又は燃料電池モジュール２０２の動作温度調整を促進するため、熱２１４が温水２１２及び／又は２３２から熱エネルギー貯蔵モジュール２１８へ伝導されるように、温水２１２及び／又は２３２は逆方向へ導かれることがある。
図６は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される別の代表的な熱伝導システム６００の概略図である。代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、熱エネルギー貯蔵モジュール６６８は燃料電池モジュール２０２にほぼ外接するように、燃料電池モジュール２０２は熱エネルギー貯蔵モジュール６６８と一体に結合されている。さらには、代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、絶縁層５５６が燃料電池モジュール２０２及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュール６６８にほぼ外接する。
代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は、回路と直列に及び／又は回路と並列に配置される複数のバイポーラプレート６７０を含む。代表的な実施形態では、各プレート６７０は、第１の複数のチャネル５６０、第２の複数のチャネル５６２、並びに水２１２及び／又は２３２を導くように構成される第３の複数のチャネル６７２を有する。より具体的には、代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２がチャネル６７２を通って、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）の方向へ導かれるように、熱伝導システム５００は水２１２及び／又は２３２を保存するように配置された少なくとも１つの貯蔵タンク５６６を含む。代表的な実施形態では、チャネル５６０、５６２、及び６７２はプレート６７０に沿って長手方向に延伸する。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール６６８はシンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６に着脱可能に結合されている。
操作中、燃料電池モジュール２０２は燃料２０４及び酸化剤２０６を受取るが、これらはそれぞれチャネル５６０及び５６２を通って導かれる。代表的な実施形態では、ヒートパイプ５５４は燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収し、ＰＣＭ２２２は熱２１４を保存する。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール６６８の温度が効率的に下降し、且つ水２１２及び／又は２３２の温度が効率的に上昇するように、熱２１４が熱エネルギー貯蔵モジュール６６８から水２１２及び／又は２３２に伝導されるべく、水２１２及び／又は２３２は熱エネルギー貯蔵モジュール６６８を通って導かれる。すなわち、代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２は、熱エネルギー貯蔵モジュール６６８が燃料電池モジュール２０２から熱２１４を吸収できるように、熱エネルギー貯蔵モジュール６６８を冷却し、且つ熱エネルギー貯蔵モジュール６６８は、例えば、シンク２２８及び／又はコーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）で使用される水２１２及び／又は２３２を加熱する。
図７は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される別の代表的な熱伝導システム７００の概略図である。代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は、航空機１００の外装７７６の方向へ延伸する複数のヒートパイプ７７４と結合されている。代表的な実施形態では、熱２１４が周囲環境へ排出されるように、燃料電池モジュール２０２と外装７７６との間の受動的な熱伝導２１４を促進するため、ヒートパイプ７７４が燃料電池モジュール２０２に結合されている。代表的な実施形態では、ヒートパイプ７７４は該してヒートパイプ２２０に類似している。代替的には、ヒートパイプ７７４は他の任意の材料から製造されること及び／又は熱伝導システム７００が本明細書に記載されているように機能することを可能にする他の流体を含むことがあってもよい。
図８は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の燃料電池モジュール２０２によって生成される熱を活かすように使用される別の熱伝導システム８００の概略図である。代表的な実施形態では、燃料電池モジュール２０２は、航空機１００の客室からの酸素を使用して動作可能な半受動的燃料電池である。より具体的には、代表的な実施形態では、ファン８７８は、燃料電池モジュール２０２を通って、水２３２及び２３２を導くように構成された第１チューブ８８４、ＰＣＭ２２２を含む第２チューブ８８６、及び空気８８０を導くように構成された第３チューブ８８８を含む熱交換器８８２の方向へ、空気８８０を排出するように方向付けされている。同様に、代表的な実施形態では、熱交換器８８２は空気８８０からの熱２１４の除去を促進し、その結果、客室内の温度を調整する。代表的な実施形態では、地上で熱交換器８８２が着脱可能で取り外せるように、熱交換器８８２は可搬型となっている。
代表的な実施形態では、第１チューブ８８４が第２チューブ８８６にほぼ外接し、且つ第２チューブ８８６が第３チューブ８８８にほぼ外接するように、チューブ８８４、８８６、及び８８８はほぼ同軸となっている。代表的な実施形態では、第２チューブ８８６と第１チューブ８８４及び／又は第３チューブ８８８との間での熱２１４の受動的な伝導を促進するため、複数の熱パイプ８９０が第２チューブ８８６を第１チューブ８８４及び／又は第３チューブ８８８に結合する。一実施形態では、特定の融点でエネルギーを吸収するように複数のＰＣＭ２２２が利用できるように、第２チューブ８８６は「カスケード」構成を有する。代替的には、熱伝導システム８００が本明細書に記載されているように機能できるよう、チューブ８８４、８８６、及び８８８は任意の方向及び／又は構成を有していてもよい。
操作中、熱２１４が燃料電池モジュール２０２からＰＣＭ２２２へ伝導されるように、空気８８０は燃料電池モジュール２０２及び第３チューブ８８８へ導かれる。すなわち、代表的な実施形態では、空気８８０は燃料電池モジュール２０２を冷却する。代表的な実施形態では、水２１２及び／又は２３２の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、ＰＣＭ２２２は熱２１４を保存し、水２１２及び／又は２３２の方向へ熱２１４を伝導する。すなわち、代表的な実施形態では、ＰＣＭ２２２は、例えば、コーヒーメーカー２３６（すなわち、外部負荷）で使用される水２１２及び／又は２３２を加熱する。
図９は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の熱エネルギー貯蔵モジュール９９２に保存される熱を活かすように使用される別の熱伝導システム９００の概略図である。例えば、代表的な実施形態では、熱伝導システム９００は、コーヒーメーカー及び／又は水加熱デバイス用に使用されてもよい。代表的な実施形態では、熱伝導システム９００は、水２３２を保存するように配置された第１貯蔵タンク９９４を含む。代表的な実施形態では、貯蔵タンク９９４は、第１導管９９８を通って水２３２を排出するように方向付けられている一方向バルブ９９６を含む。代表的な実施形態では、第２導管１００２は第１導管９９８と流体連通するように結合されており、器１００４の方向へ水２３２を排出するように方向付けられている。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は、ヒートパイプ２２０及びＰＣＭ２２２を含む。代表的な実施形態では、ヒートパイプ２２０は第１導管９９８に隣接及び／又は第１導管内へ延伸する。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は貯蔵タンク９９４に着脱可能に結合されている。追加的に、又は代替的に、熱伝導システムはＰＣＭ２２２に結合している加熱素子を含むことがある。代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層が熱エネルギー貯蔵モジュール９９２にほぼ外接する。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は容易移動可能で、重量は約１５キログラム（ｋｇ）未満である。より具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は約１０ｋｇ未満となることがある。さらに具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は約５ｋｇ未満となることがある。代替的には、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は、熱伝導システム９００が本明細書に記載されているように機能できるような任意の重量であってもよい。
操作中、熱２１４はＰＣＭ２２２内に保存され、熱エネルギー貯蔵モジュール９９２は貯蔵タンク９９４に結合されている。代表的な実施形態では、水２３２はバルブ９９６から排出され、第１導管９９８へ導かれる。代表的な実施形態では、水２３２の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、水２３２が第１導管９９８へ導かれるにつれて、ヒートパイプ２２０は熱２１４をＰＣＭ２２２から第１導管９９８へ導かれる水２３２の方向へ伝導する。代表的な実施形態では、温水２３２は第２導管１００２へ導かれ、器１００４の方向へ排出される。一実施形態では、水２３２は第２導管１００２から排出されるとき、少なくとも約９１℃となるように加熱されている。より具体的には、水２３２は少なくとも約９５℃になるように加熱されることがある。代替的には、水２３２は、コーヒー及び／又はお茶を入れることができる及び／又は水を沸騰させることができる任意の温度で排出されることがある。
図１０は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の熱エネルギー貯蔵モジュール１００６に保存される熱を活かすように使用される別の熱伝導システム１０００の概略図である。例えば、代表的な実施形態では、熱伝導システム１０００は、コーヒーメーカー及び／又は水加熱デバイス用に使用されてもよい。代表的な実施形態では、熱伝導システム１０００は、水２３２を保存するように配置された貯蔵タンク９９４を含む。代表的な実施形態では、貯蔵タンク９９４は、第１導管９９８を通って水２３２を排出するように方向付けられている一方向バルブ９９６を含む。代表的な実施形態では、第２導管１００２は第１導管９９８と流体連通するように結合されており、器８９８の方向へ水２３２を排出するように方向付けられている。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１００６は、ヒートパイプ１００８、ＰＣＭ２２２、及び加熱素子１０１０を含む。代表的な実施形態では、加熱素子１０１０は第１導管９９８に結合され、且つ第１導管９９８にほぼ外接している。代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するために、ＰＣＭ２２２は加熱素子１０１０にほぼ外接している。代表的な実施形態では、ヒートパイプ１００８はＰＣＭ２２２を通って貯蔵タンク９９４へ延伸する。代表的な実施形態では、ヒートパイプ５５４は該してヒートパイプ２２０に類似している。代替的には、ヒートパイプ５５４は他の任意の材料から製造されること及び／又は熱伝導システム５００が本明細書に記載されているように機能することを可能にする他の流体を含むことがあってもよい。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１００６は貯蔵タンク９９４に着脱可能に結合されている。代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層が熱エネルギー貯蔵モジュール１００６にほぼ外接する。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１００６は容易移動可能で、重量は約１５ｋｇ未満である。より具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１００６は約１０ｋｇ未満となることがある。さらに具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１００６は約５ｋｇ未満となることがある。代替的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１００６は、熱伝導システム１０００が本明細書に記載されているように機能できるような任意の重量であってもよい。
操作中、水２３２はバルブ９９６から排出され、第１導管９９８へ導かれる。代表的な実施形態では、水２３２の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、熱２１４は加熱素子１０１０から第１導管９９８へ導かれる水２３２の方向へ伝導される。代表的な実施形態では、温水２３２は第２導管１００２へ導かれ、器１００４の方向へ排出される。加えて、代表的な実施形態では、加熱素子１０１０によって生成される熱２１４はＰＣＭ２２２内に保存されてもよい。代表的な実施形態では、加熱素子１０１０から周囲環境への熱損失の捕捉及び／又はヒートパイプ１００８による水への熱移動による捕捉した熱の再利用を促進するため、ヒートパイプ２１４はＰＣＭ２２２内に保存されている熱２１４を貯蔵タンク９９４内に保存されている水２３２の方向へ伝導する。
図１１は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２に保存される熱を活かすように使用される別の熱伝導システム１１００の概略図である。例えば、代表的な実施形態では、熱伝導システム１１００は、コーヒーメーカー及び／又は水加熱デバイス用に使用されてもよい。代表的な実施形態では、熱伝導システム１１００は、水２３２を保存するように配置された貯蔵タンク９９４を含む。代表的な実施形態では、貯蔵タンク９９４は、第１導管９９８を通って水２３２を排出するように方向付けられている一方向バルブ９９６を含む。代表的な実施形態では、加熱素子１０１０は第１導管９９８に結合され、且つ第１導管９９８にほぼ外接している。代表的な実施形態では、第２導管１００２は第１導管９９８と流体連通するように結合されており、器１００４の方向へ水２３２を排出するように方向付けられている。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は、ヒートパイプ１００８及びＰＣＭ２２２を含む。代表的な実施形態では、ヒートパイプ２２０はＰＣＭ２２２と貯蔵タンク９９４の間へ延伸する。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２が貯蔵タンク９９４から離れた場所で充填（すなわち、加熱）できるように、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は貯蔵タンク９９４に着脱可能に結合されている。一実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層が熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２にほぼ外接する。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は容易移動可能で、重量は約１５ｋｇ未満である。より具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は約１０ｋｇ未満となることがある。さらに具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は約５ｋｇ未満となることがある。代替的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は、熱伝導システム１１００が本明細書に記載されているように機能できるような任意の重量であってもよい。
操作中、熱２１４はＰＣＭ２２２内に保存され、熱エネルギー貯蔵モジュール１１１２は貯蔵タンク９９４に結合されている。代表的な実施形態では、水２３２の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、ヒートパイプ１００８はＰＣＭ２２２に保存されている熱２１４を貯蔵タンク９９４内に保存されている水２３２の方向へ伝導する。代表的な実施形態では、水２３２はバルブ９９６から排出され、第１導管９９８へ導かれる。代表的な実施形態では、水２３２の温度上昇（すなわち、加熱）及び／又は加熱素子１０１０での電力需要の低減を促進するため、加熱素子１０１０によって生成される熱２１４は、第１導管９９８に導かれる水２３２によって吸収される。代表的な実施形態では、温水２３２は第２導管１００２へ導かれ、器１００４の方向へ排出される。
図１２は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４に保存される熱を活かすように使用される別の熱伝導システム１２００の概略図である。例えば、代表的な実施形態では、熱伝導システム１２００は、コーヒーメーカー及び／又は水加熱デバイス用に使用されてもよい。代表的な実施形態では、熱伝導システム１２００は、水２３２を保存するように配置された貯蔵タンク９９４を含む。代表的な実施形態では、貯蔵タンク９９４は、第１導管９９８を通って水２３２を排出するように方向付けられている一方向バルブ９９６を含む。代表的な実施形態では、加熱素子１０１０は第１導管９９８に結合され、且つ第１導管９９８にほぼ外接している。代表的な実施形態では、第２導管１００２は第１導管９９８と流体連通するように結合されており、器１００４の方向へ水２３２を排出するように方向付けられている。
代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は、貯蔵タンク９９４にほぼ外接するＰＣＭ２２２を含む。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４が貯蔵タンク９９４から離れた場所で充填（すなわち、加熱）できるように、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は貯蔵タンク９９４に着脱可能に結合されている。一実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層が熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４にほぼ外接する。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は容易移動可能で、重量は約１５ｋｇ未満である。より具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は約１０ｋｇ未満となることがある。さらに具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は約５ｋｇ未満となることがある。代替的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は、熱伝導システム１２００が本明細書に記載されているように機能できるような任意の重量であってもよい。
操作中、熱２１４はＰＣＭ２２２内に保存され、熱エネルギー貯蔵モジュール１２１４は貯蔵タンク９９４に結合されている。代表的な実施形態では、水２３２の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、ＰＣＭ２２２に保存されている熱２１４は貯蔵タンク９９４内に保存されている水２３２の方向へ伝導される。代表的な実施形態では、水２３２はバルブ９９６から排出され、第１導管９９８へ導かれる。代表的な実施形態では、水２３２の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、加熱素子１０１０によって生成される熱２１４は第１導管９９８へ導かれる水２３２によって吸収される。代表的な実施形態では、温水２３２は第２導管１００２へ導かれ、器１００４の方向へ排出される。
図１３は、航空機１００（図１に示す）の上及び／又は内部の熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６に保存される熱を活かすように使用される別の熱伝導システム１３００の概略図である。代表的な実施形態では、熱伝導システム１３００は、例えば、オーブン４４６（すなわち、外部負荷）を含む。代表的な実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６は、ＰＣＭ２２２、加熱素子１３１８、及びＰＣＭ２２２とオーブン４４６との間に延伸する複数のヒートパイプ１３２０を含む。代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するために、ＰＣＭ２２２はオーブン４４６にほぼ外接している。さらに、代表的な実施形態では、周囲環境への熱損失を効率的に抑制するため、少なくとも１つの絶縁層１３２２が熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６にほぼ外接する。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６はオーブン４４６に着脱可能に結合されている。一実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６は容易移動可能で、重量は約１５ｋｇ未満である。より具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６は約１０ｋｇ未満となることがある。さらに具体的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６は約５ｋｇ未満となることがある。代替的には、熱エネルギー貯蔵モジュール１３１６は、熱伝導システム１３００が本明細書に記載されているように機能できるような任意の重量であってもよい。
代表的な実施形態では、ＰＣＭ２２２とオーブン４４６との間の熱伝導の増加を促進するため、加熱素子１３１８及び／又はヒートパイプ１３２０は、ＰＣＭ２２２内の空間構成で配置される。代表的な実施形態では、ＰＣＭ２２２とオーブン４４６との間の熱伝導が上昇するように、ヒートパイプ１３２０の表面積増加を促進する複数のフィン１３２４を含む。代替的には、加熱素子１３１８及び／又はヒートパイプ１３２０は、熱伝導システム１３００が本明細書に記載されているように機能できるような、任意の構成で配置されてもよい。
操作中、熱２１４は加熱素子１３１８によって生成され、及び／又はＰＣＭ２２２内に保存される。例えば、一実施形態では、保存される熱は航空機１００が着陸しているときに生成されてもよい。代表的な実施形態では、オーブン４４６の温度を効率的に上昇させる（すなわち、加熱する）ため、ヒートパイプ１３２０はオーブン４４６の方向へ熱２１４を伝導する。
本明細書に記載されている実施形態は概して熱伝導システムに関し、より具体的には燃料電池モジュールによって生成される熱を利用する及び／又は熱エネルギー貯蔵モジュールに保存される熱を利用するための方法及びシステムに関する。本明細書に記載されている実施形態は、航空機の調理室で使用される燃料電池の効率を高め、及び／又は飛行中に航空機の操作に要求される電力の機内発電量を効率的に低減する。同様に、本明細書に記載されている実施形態は、エネルギー貯蔵、燃料電池の熱と電力の複合的な利用、及び燃料電池の熱の調理室什器負荷への効率的な伝導によって、調理室で使用される電力量の低減を促進する。
航空機環境で熱を伝導、保存、及び／又は利用するための方法及びシステムの代表的な実施形態は、上に詳述されている。方法及びシステムは本明細書に記載されている具体的な実施形態に限定されることはなく、むしろ、システムのコンポーネント及び／又は方法のステップは、本明細書に記載されている他のコンポーネント及び／又は方法のステップから分離されて独立に使用可能である。各方法のステップ及び各コンポーネントはまた、他の方法のステップ及び／又はコンポーネントと組み合わせて使用可能である。各種の実施形態の具体的な特徴がある図面には示され、他の図面には示されないことがあるが、これは便宜上のためにすぎない。図面の任意の特徴は、他の任意の図面の機能との組み合わせによって、参照及び／又は特許請求されることがある。
本明細書は、最良の実施形態を含む本発明を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、ならびに任意の組み込まれる方法を実施することを含め、当業者が実施形態を実施し得るようにするために、例を用いる。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されており、当業者であれば想起される他の実施例も含みうる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字言語から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文字言語との有意でない相違を有する等価な構造要素を含んでいる場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。
１００ 航空機
１１０ 機体
１２０ 胴体
１３０ 翼
１４０ エンジン
２００ 熱伝導システム
２０２ 燃料電池モジュール
２０４ 燃料
２０６ 酸化剤
２０８ 電力
２１０ 水ポンプ
２１２ 水
２１４ 熱
２１６ 導管
２１８ 熱エネルギー貯蔵モジュール
２２０ ヒートパイプ
２２２ 相変化材料（ＰＣＭ）
２２４ 絶縁
２２６ 雑排水貯蔵タンク
２２８ シンク
２３０ 第２水システム
２３２ 飲料水
２３４ 飲料水貯蔵タンク
２３６ コーヒーメーカー
３００ 熱伝導システム
３４０ 飲料水貯蔵タンク
３４２ 第２水システム
３４４ 雑排水貯蔵タンク
４００ 熱伝導システム
４４６ オーブン
４５０ フィルタ
５００ 熱伝導システム
５５４ ヒートパイプ
５５６ 絶縁
５５８ バイポーラプレート
５６０ 燃料
５６２ 酸化剤
５６６ 貯蔵タンク
６００ 熱伝導システム
６７０ バイポーラプレート
６７２ 高圧水
７００ 航空機外殻
７７４ ヒートパイプ
７７６ 外気
８００ 熱伝導システム
８７８ ファン
８８０ 空気
８８２ 熱交換器
８８４ 第１チューブ
８８６ 第２チューブ
８８８ 第３チューブ
８９０ フィン
９００ 熱伝導システム
９９２ 熱エネルギー貯蔵モジュール
９９４ 貯蔵タンク
９９６ バルブ
９９８ 第１導管
１０００ 熱伝導システム
１００２ 第２導管
１００４ 器
１００６ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１００８ ヒートパイプ
１０１０ 加熱素子
１１００ 熱伝導システム
１１１２ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１２００ 熱伝導システム
１２１４ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１３００ 熱伝導システム
１３１６ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１３１８ 加熱素子
１３２０ ヒートパイプ
１３２２ 絶縁層
１３２４ フィン
１１０ 機体
１２０ 胴体
１３０ 翼
１４０ エンジン
２００ 熱伝導システム
２０２ 燃料電池モジュール
２０４ 燃料
２０６ 酸化剤
２０８ 電力
２１０ 水ポンプ
２１２ 水
２１４ 熱
２１６ 導管
２１８ 熱エネルギー貯蔵モジュール
２２０ ヒートパイプ
２２２ 相変化材料（ＰＣＭ）
２２４ 絶縁
２２６ 雑排水貯蔵タンク
２２８ シンク
２３０ 第２水システム
２３２ 飲料水
２３４ 飲料水貯蔵タンク
２３６ コーヒーメーカー
３００ 熱伝導システム
３４０ 飲料水貯蔵タンク
３４２ 第２水システム
３４４ 雑排水貯蔵タンク
４００ 熱伝導システム
４４６ オーブン
４５０ フィルタ
５００ 熱伝導システム
５５４ ヒートパイプ
５５６ 絶縁
５５８ バイポーラプレート
５６０ 燃料
５６２ 酸化剤
５６６ 貯蔵タンク
６００ 熱伝導システム
６７０ バイポーラプレート
６７２ 高圧水
７００ 航空機外殻
７７４ ヒートパイプ
７７６ 外気
８００ 熱伝導システム
８７８ ファン
８８０ 空気
８８２ 熱交換器
８８４ 第１チューブ
８８６ 第２チューブ
８８８ 第３チューブ
８９０ フィン
９００ 熱伝導システム
９９２ 熱エネルギー貯蔵モジュール
９９４ 貯蔵タンク
９９６ バルブ
９９８ 第１導管
１０００ 熱伝導システム
１００２ 第２導管
１００４ 器
１００６ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１００８ ヒートパイプ
１０１０ 加熱素子
１１００ 熱伝導システム
１１１２ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１２００ 熱伝導システム
１２１４ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１３００ 熱伝導システム
１３１６ 熱エネルギー貯蔵モジュール
１３１８ 加熱素子
１３２０ ヒートパイプ
１３２２ 絶縁層
１３２４ フィン
Claims (12)
- 熱伝導システムを操作する方法であって、
燃料電池モジュール（２０２）によって生成される熱（２１４）を、相変化材料（２２２）を含む熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）の方向へ伝導するステップと、
前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記熱（２１４）を前記熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）に保存するステップと、
前記熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）の温度制御を促進するため、前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される水（２１２）を前記熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）に導くステップと
を含む方法。 - 貯水タンク（２２６）内に前記燃料電池モジュールによって生成される前記水（２１２）を保存するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される電力（２０８）を使用して動作する水ポンプ（２１０）を使用して、前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記水（２１２）を導管へ導くステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記熱（２１４）を伝導するステップは、前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される熱を複数のヒートパイプ（２２０）を介して吸収するステップをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される水（２１２）を導くステップは、前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記水（２１２）を外部負荷（２２８）の方向へ導くステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水の飲料品質を効率的に高めるため、前記燃料電池によって生成される前記水（２１２）をろ過するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 熱（２１４）及び水（２１２）を生成するように構成された燃料電池モジュール（２０２）と、
前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記熱（２１４）を保存するように構成された熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）であって、相変化材料（２２２）を含む熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）と、
前記熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）に前記燃料電池モジュールを結合する導管であって、前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記水（２１２）を前記熱エネルギー貯蔵モジュール（２１８）へ導くように構成されている導管と
を含む、熱伝導システム。 - 前記導管と結合された貯水タンク（２２６）であって、前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記水を保存するように構成された貯水タンク（２２６）をさらに含む、請求項７に記載の熱伝導システム。
- 前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される電力（２０８）で動作するように構成されている水ポンプ（２１０）をさらに含み、前記燃料ポンプ（２１０）は前記燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記水（２１２）を前記導管に導くように構成されている、請求項７又は８に記載の熱伝導システム。
- 前記燃料電池モジュール（２１８）に結合された複数のヒートパイプ（２２０）をさらに含み、前記ヒートパイプ（２２０）は燃料電池モジュール（２０２）によって生成される前記熱（２１４）を吸収するように配置されている、請求項７〜９のいずれか一項に記載の熱伝導システム。
- 前記燃料電池モジュールが少なくとも１つのプレートを含み、前記複数のヒートパイプは前記少なくとも１つのプレートを通って延伸する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱伝導システム。
- 前記燃料電池モジュールによって生成される前記水を受取るように構成された外部負荷をさらに含み、前記熱エネルギー貯蔵モジュールが着脱可能に前記外部負荷に結合されている、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の熱伝導システム。
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