JP5719296B2 - マイクロスケール熱または熱および質量移動システム - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/085,192号(名称「Thermally Activated Cooling System」、2008年7月31日出願)の米国特許法第119条第(e)項の優先権の利益を主張し、この出願は、その全体が本明細書に提示されるが如く参考として援用される。
本システムは、概して、マイクロスケールの熱移動システムまたは熱および質量移動システムに関し、より具体的には、複数のシムまたは層を備え、各シムは、熱および/または質量交換機能を果たす複数のマイクロチャネルを含む、単体(monolithic)または統合(integrated)のマイクロスケールの熱または熱および質量移動システムまたは装置に関する。
例えば、本発明は以下の項目も提供する。
(項目1)
統合熱および質量移動システムであって、
所定域の中において熱伝導材料から少なくとも部分的に製造される単体支持構造であって、該所定域は熱および質量移動システムの特定の実装の熱交換領域を画定する、単体支持構造と、
該支持構造の中に画定される複数の流体空隙であって、該複数の流体空隙は、(a)該特定の熱および質量移動システムの特定の構成要素において採用される作業流体、および(b)該特定の熱および質量移動システムの動作の結果として該支持構造の中または外へ熱エネルギーを伝えるために採用される、少なくとも1つの結合流体を含有する、複数の流体空隙と、
該支持構造の中に画定および含有される、1つ以上の一体化形成の熱交換領域であって、該熱交換領域は、該特定の熱および質量移動システムの特定の構成要素の熱移動機能を達成し、各熱交換領域は、(a)該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列であって、該マイクロチャネルの第1列は、該特定の熱および質量移動システムの構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、該特定の熱および質量移動システムの構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、作業流体の第1の流動を伝達する、マイクロチャネルの第1列と、(b)該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列であって、該マイクロチャネルの第2列は、該熱交換領域の該特定の熱移動機能に適切であるように、(a)該特定の熱および質量移動システムの構成要素と関連付けられた作業流体の第2の流動、または(b)結合流体の流動を伝達する、マイクロチャネルの第2列とを備える、熱交換領域と、
該熱交換領域の該特定の熱移動機能に対して適切であるように、該マイクロチャネルの第1列の中の該作業流体の第1の流動と、該マイクロチャネルの第2列の中の(a)該作業流体の第2の流動、または(b)該結合流体の流動のいずれかとの間で熱を伝導するように、該支持構造内で相互に熱的接触して配設される、該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列と、
流体結合手段であって、該特定の熱および質量移動システムの段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された流動を結合する、流体結合手段と
を備えており、
それにより、該システムは、該特定の熱および質量移動システムに対して適切であるように、該結合流体の熱的に変質された流動を介して、加熱または冷却機能を提供する、統合熱および質量移動システム。
(項目2)
上記システムは、熱ポンプであり、上記流体結合手段は、
該システムの中へ熱エネルギーを受容するための上記特定の熱および質量移動システムの初期段階を画定する熱交換領域を通して、加熱した結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
該特定の熱および質量移動システムの後続段階を画定する熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された第2の流動を結合するための第2の流体結合手段と、
該特定の熱および質量移動システムの段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱遮断流動を結合するための第3の流体結合手段と
を備えており、
それにより、該システムは、該特定の熱および質量移動システムに適切であるような、該結合流体の熱的に変質された第2の流動を介した加熱または冷却機能、および該結合流体の熱遮断流動を介した熱遮断機能を提供する、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目3)
上記単体支持構造は、複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する上記シムの開口部を有し、上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムを備える、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目4)
上記シムは、第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として配設され、
該第1の種類のシムは、上記特定の熱および質量移動システムの構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、
該第2の種類のシムは、該特定の熱および質量移動システムの構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、
該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、該特定の熱および質量移動システムの入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目3に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目5)
シムの多要素配列の複数の要素は、熱および質量移動システムの一部を形成する熱交換デバイスを備える、項目4に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目6)
シムの多要素配列の複数の要素は、熱および質量移動システムの一部を形成する熱および質量移動システム構成要素を備える、項目4に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目7)
シムの多要素配列の複数の要素は、次に熱および質量移動システムの一部を形成する、熱および質量移動システム構成要素の一部を形成する熱交換デバイスを備える、項目4に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目8)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、冷媒吸収体を備え、さらに、隣接する第2のシムの中の通路から、第1のシムの上記マイクロチャネルの中へ流れる蒸気を提供して、該第1のシムの該マイクロチャネルの中の吸収剤と混合するように、該第1のシム上の該マイクロチャネルの列に形成された複数の蒸気入口穴を備える、項目3に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目9)
上記流体空隙のうちの1つは、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、上記特定の構成要素に適切であるように、作業流体または結合流体の流動を方向付けるための、上記支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目3に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目10)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、該流体ヘッダ内の該積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、上記流体分配通路は、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、項目9に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目11)
上記流体ヘッダは、上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、略直角に位置付けられる、項目10に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目12)
上記マイクロスケールのくぼみは、上記マイクロチャネルを形成するよう上記くぼみを取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面に形成される、形状を備える、項目3に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目13)
上記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロットまたは溝である、切断される、フォトエッチングされる、化学的にエッチングされる、レーザエッチングされる、成形される、型打ちされる、粒子ブラストされる、または他の同様の過程によって作製される、項目3に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目14)
上記複数の積層シムは、単一構造を形成するように物理的に接合される、項目3に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目15)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目14に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目16)
上記熱および質量移動システムは、該熱および質量移動システムを達成する、複数の相互接続された機能的な熱および質量移動システム構成要素を備え、該特定の熱および質量移動システムの第1の構成要素の出口流体空隙は、該特定の熱および質量移動システムの第2の構成要素の入口流体空隙と直接結合される、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目17)
上記特定の熱および質量移動システムの第1の構成要素と該特定の熱および質量移動システムの第2の後続構成要素との間の機能的流体相互接続は、上記単体支持構造内で画定および含有される、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目18)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、多構成要素の熱および質量移動システムアセンブリの単一構成要素を備え、複数の上記単体支持構造は、該アセンブリを形成するように、外部流体結合部を介して接続される、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目19)
熱および質量移動システムの上記特定の実装は、吸収熱ポンプを備える、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目20)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、アンモニア−水混合物である、項目19に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目21)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、臭化リチウム−水混合物である、項目19に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目22)
上記特定の熱および質量移動システムの段階を通る上記結合流体の熱的に変質された流動は、該特定の熱および質量移動システムの最終段階を通る結合流体の流動を含み、該特定の熱および質量移動システムの熱遮断構成要素を画定する熱交換領域を通して熱遮断結合流体の流動を結合するための熱遮断流体結合手段をさらに備える、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目23)
上記特定の熱および質量移動システムの段階を通る上記結合流体の熱的に変質された流動は、該特定の熱および質量移動システムの中間熱遮断構成要素を含む、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目24)
上記マイクロチャネルの列は、上記熱交換領域の中で実質的に平行である、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目25)
上記特定の熱および質量移動システムの上記熱移動機能は、吸収体、溶解熱交換器、脱着器、精留器、凝縮器、回復冷媒熱交換器、蒸発器といった、熱および質量移動システムの構成要素のうちの1つ以上において提供される、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目26)
上記システムは、単一効用、二重効用、三重効用、発生器−吸収体−熱交換(GAX)サイクルを含む群の熱ポンプである、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目27)
上記入力熱エネルギーは、廃熱、太陽エネルギー、または一次燃料源のうちの1つ以上によって提供される、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目28)
上記廃熱は、自動車排出ガス、食品加工、金属製作、洗濯乾燥機、船舶用機関排出ガス、軍艦排出ガスから取得される、項目27に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目29)
上記結合流体は、上記システムの冷却された熱出力として、冷蔵流体媒体を含む、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目30)
上記結合流体は、上記システムからの加熱された熱出力として、上記システムから熱エネルギーを伝えるための加熱流体媒体を含む、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目31)
構成要素間で作業流体または結合流体を移動させるための1つ以上の流体ポンプをさらに備える、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目32)
上記単体支持構造は、上記支持構造内の種々の機能的構成要素に作業流体および結合流体を導入するため、および該支持構造内の種々の機能的構成要素の外へ作業流体および結合流体を輸送するためのポートを含む、1対のカバー板を備え、上記カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、マイクロチャネル、および他の構成要素構造を画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目33)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が逆流である、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目34)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が交差流である、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目35)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、吸収熱ポンプの冷媒精留器を備え、液体量を含有するためのトレイを形成し、反対方向への蒸気および液体の流動を可能にする、上記単体支持構造内に形成された複数の流体保持リブをさらに備え、該流体および蒸気は、該トレイによって含有される液体の表面にわたって直接質量接触し、結合流体または作業流体と熱的接触し、脱着器溶液流に加わるように、集合し、略下向きに上記精留器から退出する、液体の逆流を伴う、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目36)
上記特定の熱および質量移動システムは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、システム内のいくつかの領域中の流体の強制対流、およびシステムの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流を含む、吸収熱ポンプまたは多構成要素流体処理システムであり、通路内の逆流配設の中の上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を提供する、上記単体構造内に形成された通路をさらに備え、それにより、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目37)
統合熱および質量移動システムを作製するための方法であって、
熱伝導材料から少なくとも部分的に製造される単体支持構造を提供するステップと、
(a)特定の熱および質量移動システムの特定の構成要素の中において採用される作業流体、および(b)該特定の熱および質量移動システムの動作の結果として、該支持構造の中へまたは外へ熱エネルギーを伝えるために採用される少なくとも1つの結合流体を含有するための、該支持構造内に画定される複数の流体空隙を形成するステップと、
該特定の熱および質量移動システムの特定の構成要素の熱移動機能を達成するための、該支持構造内に含有される、1つ以上の一体化形成の熱交換領域を提供するステップであって、各熱交換領域は、(a)該特定の熱および質量移動システムの構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、該特定の熱および質量移動システムの構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、作業流体の第1の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列と、(b)該熱交換領域の該特定の熱移動機能に適切であるように、(a)該特定の熱および質量移動システムの構成要素と関連付けられた作業流体の第2の流動、または(b)結合流体の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列とを備える、ステップと、
該熱交換領域の該特定の熱移動機能に適切であるように、該マイクロチャネルの第1列の中の該作業流体の第1の流動と、該マイクロチャネルの第2列の中の(a)該作業流体の第2の流動または(b)該結合流体の流動との間において熱を伝導するように、該支持構造内で相互に熱的接触して配設される、該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列と、
該特定の熱および質量移動システムの段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された流動を結合するための流体結合手段を提供するステップと
を含み、
それにより、そのように作製されたシステムは、該特定の熱および質量移動システムに適切であるように、該結合流体の熱的に変質された流動を介して、加熱または冷却機能を提供する、方法。
(項目38)
上記システムは、熱ポンプであり、
該システムの中へ熱エネルギーを受容するための上記特定の熱および質量移動システムの初期段階を画定する熱交換領域を通して、加熱した結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段を提供するステップと、
該特定の熱および質量移動システムの後続段階を画定する熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された第2の流動を結合するための第2の流体結合手段を提供するステップと、
該特定の熱および質量移動システムの段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱遮断流動を結合するための第3の流体結合手段を提供するステップと
をさらに含み、
それにより、そのように作製されたシステムは、該特定の熱および質量移動システムに適切であるような、該結合流体の熱的に変質された第2の流動を介した、加熱または冷却機能、および該結合流体の熱遮断流動を介した熱遮断機能を提供する、項目37に記載の方法。
(項目39)
複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する上記シムの開口部を有し、上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムから、上記単体支持構造を形成するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目40)
第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として、上記シムを配設するステップをさらに含み、
該第1の種類のシムは、上記特定の熱および質量移動システムの構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、
該第2の種類のシムは、該特定の熱および質量移動システムの構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、
該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、該特定の熱および質量移動システムの入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目39に記載の方法。
(項目41)
シムの多要素配列の複数の要素は、熱および質量移動システムの一部を形成する熱交換デバイスを備える、項目40に記載の方法。
(項目42)
シムの多要素配列の複数の要素は、熱および質量移動システムの一部を形成する熱および質量移動システム構成要素を備える、項目40に記載の方法。
(項目43)
シムの多要素配列の複数の要素は、順に熱および質量移動システムの一部を形成する、熱および質量移動システム構成要素の一部を形成する熱交換デバイスを備える、項目40に記載の方法。
(項目44)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、冷媒吸収体を備え、さらに、隣接する第2のシムの中の通路から、第1のシムの上記マイクロチャネルの中へ流れる蒸気を提供して、上記第1のシムの上記マイクロチャネルの中の吸収剤と混合するように、上記第1のシム上の上記マイクロチャネルの列の中の複数の蒸気入口穴を提供するステップを含む、項目39に記載の方法。
(項目45)
上記流体空隙のうちの1つは、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、上記特定の構成要素に適切であるように、作業流体または結合流体の流動を方向付けるための、上記支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目39に記載の方法。
(項目46)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、上記流体ヘッダ内の上記積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、上記流体分配通路は、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、項目45に記載の方法。
(項目47)
上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、かつ略直角に、上記流体ヘッダを位置付けるステップをさらに含む、項目46に記載の方法。
(項目48)
上記マイクロチャネルを形成するよう上記くぼみを取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面上の形状で、上記マイクロスケールのくぼみを形成するステップをさらに含む、項目39に記載の方法。
(項目49)
上記マイクロスケールのくぼみは、スロットまたは溝の機械加工、切断、フォトエッチング、化学的エッチング、レーザエッチング、成形、型打ち、粒子ブラスト、または他の同様の過程によって形成される、項目39に記載の方法。
(項目50)
単一構造を形成するように、上記複数の積層シムを物理的に接合するステップをさらに含む、項目39に記載の方法。
(項目51)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目50に記載の方法。
(項目52)
上記熱および質量移動システムは、上記熱および質量移動システムを達成する、複数の相互接続された機能的な熱および質量移動システム構成要素を備え、上記特定の熱および質量移動システムの第1の構成要素の出口流体空隙を、上記特定の熱および質量移動システムの第2の構成要素の入口流体空隙と直接結合するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目53)
上記単体支持構造内で、上記特定の熱および質量移動システムの第1の構成要素と上記特定の熱および質量移動システムの第2の後続構成要素との間の機能的流体相互接続を画定し、含有するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目54)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、多構成要素の熱および質量移動システムアセンブリの単一構成要素を備え、上記アセンブリを形成するように、外部流体結合部を介して複数の上記単体支持構造を接続するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目55)
熱および質量移動システムの上記特定の実装は、吸収熱ポンプを備える、項目37に記載の方法。
(項目56)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、アンモニア−水混合物である、項目55に記載の方法。
(項目57)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、臭化リチウム−水混合物である、項目55に記載の方法。
(項目58)
上記特定の熱および質量移動システムの段階を通る上記結合流体の熱的に変質された流動は、上記特定の熱および質量移動システムの最終段階を通る結合流体の流動を含み、上記特定の熱および質量移動システムの熱遮断構成要素を画定する熱交換領域を通して、熱遮断結合流体の流動を結合するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目59)
上記特定の熱および質量移動システムの段階を通る上記結合流体の熱的に変質された流動は、上記特定の熱および質量移動システムの中間熱遮断構成要素を含む、項目37に記載の方法。
(項目60)
上記熱交換領域の中で実質的に平行となるように、上記マイクロチャネルの列を形成するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目61)
上記特定の熱および質量移動システムの上記熱移動機能は、吸収体、溶解熱交換器、脱着器、精留器、凝縮器、回復冷媒熱交換器、蒸発器といった、熱および質量移動システムの構成要素のうちの1つ以上において提供される、項目37に記載の方法。
(項目62)
上記システムは、単一効用、二重効用、三重効用、発生器−吸収体−熱交換(GAX)サイクルを含む群の熱ポンプである、項目37に記載の方法。
(項目63)
廃熱、太陽エネルギー、または一次燃料源のうちの1つ以上から、入力熱エネルギーを提供するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目64)
上記廃熱は、自動車排出ガス、化学処理、食品加工、金属製作、洗濯乾燥機、船舶用機関排出ガス、軍艦排出ガス、および他のそのような供給源から取得される、項目63に記載の方法。
(項目65)
上記結合流体は、上記システムの冷却された熱出力として、冷蔵流体媒体を含む、項目37に記載の方法。
(項目66)
上記結合流体は、上記システムからの加熱された熱出力として、上記システムから熱エネルギーを伝えるための加熱流体媒体を含む、項目37に記載の方法。
(項目67)
構成要素間で作業流体または結合流体を移動させるための1つ以上の流体ポンプを提供するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目68)
上記支持構造内の種々の機能的構成要素に作業流体および結合流体を導入するため、および上記支持構造内の種々の機能的構成要素の外へ作業流体および結合流体を輸送するためのポートを含む1対のカバー板内で、上記単体支持構造を載置するステップをさらに含み、上記カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、マイクロチャネル、および他の構成要素構造を画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目37に記載の方法。
(項目69)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動が、上記マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が逆流であることを配設するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目70)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、吸収熱ポンプの冷媒精留器を備え、液体量を含有するためのトレイを形成し、反対方向への蒸気および液体の流動を可能にする、上記単体支持構造内の複数の流体保持リブを形成するステップをさらに含み、上記流体および蒸気は、上記トレイによって含有される液体の表面にわたって直接質量接触し、かつ結合流体または作業流体と熱的接触し、脱着器溶液流に加わるように、集合し、略下向きに上記精留器から退出する、液体の逆流を伴う、項目37に記載の方法。
(項目71)
上記特定の熱および質量移動システムは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、システム内のいくつかの領域中の流体の強制対流、およびシステムの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流を含む、吸収熱ポンプまたは多構成要素流体処理システムであり、通路内の逆流配設の中の上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を可能にする、上記単体構造内の通路を提供するステップをさらに含み、
それにより、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、項目37に記載の方法。
(項目72)
熱または熱および質量移動システムにおいて使用するための統合単体熱交換デバイスであって、
熱および/または熱および質量移動システムの構成要素の熱交換領域を画定する所定域の中の熱伝導材料から、少なくとも部分的に製造される、単体支持構造と、
(a)熱または熱および質量移動システムの第1の構成要素において採用される第1の作業流体、および(b)該熱または熱および質量移動システムの第2の構成要素において採用される第2の作業流体であって、該支持構造の中へまたは外へ熱エネルギーを伝えるための作業流体を含有するための、該支持構造内に画定される複数の流体空隙と、
該熱または熱および質量移動システムの特定の構成要素の熱移動機能を達成するための、該支持構造内に画定および含有される、熱交換領域であって、
(a)該熱または熱および質量移動システムの第1の構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、該熱または熱および質量移動システムの該第1の構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、第1の作業流体の第1の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列と、
(b)該熱または熱および質量移動システムの第2の構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、該熱または熱および質量移動システムの該第2の構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、第2の作業流体の第2の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列とであって、該作業流体の第1の流動と該作業流体の第2の流動との間において熱を伝導するように、該支持構造内において相互に熱的接触して配設される、該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列を備える、熱交換領域と、
該特定の熱または熱および質量移動システムの該第1の構成要素と関連付けられた該流体空隙の中へおよび外へ、該第1の作業流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
第2の作業流体の熱的に変質された流動を提供するように、該特定の熱または熱および質量移動システムの該第2の構成要素と関連付けられた該流体空隙の中へおよび外へ、該第2の作業流体の第2の流動を結合するための第2の流体結合手段と
を備える、統合単体熱交換デバイス。
(項目73)
上記第1の作業流体は、上記デバイスの中へ熱エネルギーを結合するための結合流体であり、上記第2の作業流体は、該デバイスの外へ第2の作業流体の熱的に変質された流動を結合するための結合流体である、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目74)
上記第1の作業流体または上記第2の作業流体のうちの1つは、冷媒である、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目75)
上記単体支持構造は、複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する上記シムの開口部を有し、かつ上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムを備える、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目76)
上記シムは、第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として配設され、該第1の種類のシムは、熱または熱および質量移動システムの上記第1の構成要素の流体空隙間で第1の作業流体の第1の流動を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該第2の種類のシムは、該熱または熱および質量移動システムの上記第2の構成要素の流体空隙間で第1の作業流体の第2の流動を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、該熱または熱および質量移動システムの入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目75に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目77)
上記熱または熱および質量移動システムの上記構成要素は、冷媒吸収体を備え、隣接する第2のシムの中の通路から、第1のシムの上記マイクロチャネルの中へ流れる蒸気を提供して、該第1のシムの該マイクロチャネルの中の吸収剤と混合するように、該第1のシム上の該マイクロチャネルの列に形成された複数の蒸気入口穴をさらに備える、項目75に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目78)
上記流体空隙のうちの1つは、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、作業流体の流動を方向付けるための、上記支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目75に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目79)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、該流体ヘッダ内の該積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、上記流体分配通路は、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、項目78に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目80)
上記流体ヘッダは、上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、かつ略直角に位置付けられる、項目78に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目81)
上記マイクロスケールのくぼみは、上記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを
取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面に形成される、形状を備える、項目75に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目82)
上記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロットまたは溝である、切断される、フォトエッチングされる、化学的にエッチングされる、レーザエッチングされる、成形される、型打ちされる、粒子ブラストされる、または他の同様の過程によって作製される、項目75に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目83)
上記複数の積層シムは、単一構造を形成するように物理的に接合される、項目75に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目84)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目83に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目85)
上記熱または熱および質量移動システムは、複数の相互接続された機能的構成要素を備え、該熱または熱および質量移動システムの第1の構成要素の出口流体空隙は、上記単体構造内で該熱または熱および質量移動システムの第2の構成要素の入口流体空隙と直接結合される、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目86)
上記熱または熱および質量移動システムの第1の構成要素と上記熱または熱および質量移動システムの第2の後続構成要素との間の機能的流体相互接続は、上記単体支持構造内で画定および含有される、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目87)
上記熱または熱および質量移動システムの上記第1の構成要素は、多構成要素の熱または熱および質量移動システムアセンブリの単一構成要素を備え、複数の上記熱交換デバイスは、該アセンブリを形成するように、外部流体結合部を介して接続される、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目88)
上記熱または熱および質量移動システムは、吸収熱ポンプである、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目89)
上記吸収熱ポンプの上記第1の作業流体は、アンモニア−水混合物である、項目88に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目90)
上記吸収熱ポンプの上記第1の作業流体は、臭化リチウム−水混合物である、項目88に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目91)
上記マイクロチャネルの列は、上記熱交換領域の中で実質的に平行である、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目92)
上記デバイスは、吸収体、溶解熱交換器、脱着器、精留器、凝縮器、回復冷媒熱交換器、蒸発器といった、上記熱または熱および質量移動システムの構成要素のうちの1つ以上において利用される、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目93)
上記熱または熱および質量移動システムは、単一効用、二重効用、三重効用、発生器−吸収体−熱交換(GAX)サイクルを含む群の熱ポンプである、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目94)
上記作業流体のうちの1つは、構成要素として上記デバイスを含むシステムの熱出力として、上記デバイスの中へ熱エネルギーを伝えるための加熱流体媒体を含む、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目95)
上記入力熱エネルギーは、廃熱、太陽エネルギー、または一次燃料源のうちの1つ以上によって提供される、項目94に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目96)
上記作業流体のうちの1つは、構成要素として上記デバイスを含むシステムの冷却された熱出力として、冷蔵流体媒体を含む、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目97)
上記単体支持構造は、該支持構造に作業流体を導入するため、および該支持構造の外へ作業流体を輸送するためのポートを含む、1対のカバー板を備え、該カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、およびマイクロチャネルを画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目98)
上記支持構造内に画定され、該支持構造と一体である、上記熱または熱および質量移動システムの所定の構成要素の流体空隙の間の流体流動接続を備える、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目99)
上記支持構造の外部の流体ラインによる、上記特定の熱または熱および質量移動システムの所定の構成要素の流体空隙の間の流体流動接続をさらに備える、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目100)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が逆流である、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目101)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が交差流である、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目102)
上記デバイスは、吸収熱ポンプの冷媒精留器を備え、液体量を含有するためのトレイを形成し、蒸気および液体の反対方向への流動を可能にする、上記単体支持構造内に形成された複数の流体保持リブをさらに備え、上記流体および蒸気は、該トレイによって含有される液体の表面にわたって直接質量接触し、結合流体または作業流体と熱的接触し、脱着器溶液流に加わるように、集合し、略下向きに上記精留器から退出する、液体の逆流を伴う、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目103)
上記デバイスは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、システム内のいくつかの領域中の流体の強制対流、およびシステムの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流を含む、吸収熱ポンプまたは多構成要素流体処理システムの構成要素を備え、さらに、通路内の逆流配設の中の上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を提供する、上記単体構造内に形成された通路を備え、
それにより、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目104)
2成分、3成分、4成分、または同様の多成分流体等の、多構成要素流体を処理するためのシステムであって、
流体処理システムの熱交換領域を画定する所定域の中の熱伝導材料から、少なくとも部分的に製造される、単体支持構造と、
(a)該システム内で処理するための多構成要素作業流体、および(b)該多構成要素作業流体を処理するために該支持構造の中および外へ熱エネルギーを伝えるために採用される、結合流体を含有するための、該支持構造内に画定される複数の流体空隙と、
該流体処理システムの熱移動機能を達成するための、該支持構造内で画定および含有される、1つ以上の一体化形成の熱交換領域であって、各熱交換領域は、(a)該流体処理システムの第1の構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、該流体処理システムの該第1の構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、結合流体の第1の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列と、(b)該多構成要素流体の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列とを備える、熱交換領域と、
該結合流体の第1の流動と該多構成要素流体の流動との間で熱を伝導するように、該支持構造内で相互に熱的接触して配設される、該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列と、
該システムの中へ熱エネルギーを受容するための該流体処理システムの所定の段階を画定する熱交換領域を通して、該結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
該流体処理システムの該所定の段階を画定する該熱交換領域を通して、該多構成要素流体の熱的に変質された流動を結合するための第2の流体結合手段と
を備えており、
それにより、該システムは、該流体処理システムに適切であるように、該多構成要素流体の流動の処理を提供する、システム。
(項目105)
上記システムは、ボイラ、凝縮器、蒸留器、吸収体、脱着器、蒸発器、回復熱交換器、精留器を含む群のうちの1つにおいて、過程を達成するために利用される、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目106)
上記システムは、分画用デバイス、流体分離、精留、または剥離デバイスで利用される、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目107)
上記流体処理システムは、複数の段階を有する、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目108)
上記単体支持構造は、複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する該シムの開口部を有し、上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムを備える、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目109)
上記シムは、第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として配設され、該第1の種類のシムは、上記流体処理システムの構成要素の入口流体空隙と出口流体空隙との間で結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該第2の種類のシムは、該流体処理システムの該構成要素の流体空隙間で上記多構成要素流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、上記多構成要素流体処理システムの入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目108に記載の多構成要素流体処理システム。(項目110)
上記流体処理システムは、吸収体を備え、隣接する第2のシムの中の通路から、第1のシムの上記マイクロチャネルの中へ流れる蒸気を提供して、該第1のシムの該マイクロチャネルの中の多構成要素流体と混合するように、該第1のシム上の該マイクロチャネルの列に形成された複数の蒸気入口穴をさらに備える、項目108に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目111)
上記流体空隙のうちの1つは、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、適宜に、結合流体または多構成要素流体の流動を方向付けるための、上記支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目108に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目112)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、該流体ヘッダ内の該積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、流体分配通路を伴う、項目111に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目113)
上記流体ヘッダは、上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、かつ略直角に位置付けられる、項目112に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目114)
上記マイクロスケールのくぼみは、上記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面に形成される、形状を備える、項目108に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目115)
上記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロットまたは溝である、切断される、フォトエッチングされる、化学的にエッチングされる、レーザエッチングされる、成形される、型打ちされる、粒子ブラストされる、または別の同様の過程によって作製される、項目108に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目116)
上記複数の積層シムは、単一構造を形成するように物理的に接合される、項目108に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目117)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目116に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目118)
上記システムは、熱および質量移動システムを達成する、複数の相互接続された機能的構成要素のうちの1つを備え、該熱および質量移動システムの第1の構成要素の出口流体空隙は、該熱および質量移動システムの第2の構成要素の入口流体空隙と直接結合される、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目119)
上記熱および質量移動システムの第1の構成要素と該熱および質量移動システムの第2の後続構成要素との間の機能的流体相互接続は、上記単体支持構造内で画定および含有される、項目118に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目120)
上記熱および質量移動システムの上記構成要素は、多構成要素の熱および質量移動システムアセンブリの単一構成要素を備え、複数の上記単体支持構造は、該アセンブリを形成するように、外部流体結合部を介して接続される、項目118に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目121)
上記マイクロチャネルの列は、上記熱交換領域の中で実質的に平行である、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目122)
上記単体支持構造は、該支持構造内の種々の機能的構成要素に結合流体および多構成要素流体を導入するため、および該支持構造内の種々の機能的構成要素の外へ結合流体および多構成要素流体を輸送するためのポートを含む1対のカバー板を備え、該カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、マイクロチャネル、および他の構成要素構造を画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目123)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記結合流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の多構成要素流体の流動の方向に対して方向が逆流である、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目124)
冷媒精留器を備え、液体量を含有するためのトレイを形成し、反対方向への上記多構成要素の蒸気および液体の流動を可能にする、上記単体支持構造内に形成された複数の流体保持リブをさらに備え、上記流体および蒸気は、該トレイによって含有される液体の表面にわたって直接質量接触し、かつ上記結合流体と熱的接触し、脱着器溶液流に加わるように集合し、略下向きに該精留器から退出する、該多構成要素流体の液体の逆流を伴う、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目125)
上記システムは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、上記システム内のいくつかの領域中の流体の強制対流、および上記システムの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流を含む、吸収熱ポンプの構成要素であり、さらに、通路内の逆流配設の中の上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を提供する、上記単体構造内に形成された通路を備え、
それにより、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目126)
熱および質量移動システムであって、
熱および質量移動システムの特定の実装の特定の構成要素の熱交換領域を画定する所定域の中の熱伝導材料から、少なくとも部分的に各々製造される、複数の離散単体支持構造と、
(a)該特定の熱および質量移動システムの特定の構成要素で採用される作業流体、および(b)該特定の熱および質量移動システムの動作の結果として、該支持構造の中および外へ熱エネルギーを伝えるために採用される結合流体を含有するための、該離散支持構造の各々の内側に画定される複数の流体空隙と、
該特定の熱および質量移動システムの特定の構成要素の熱移動機能を達成するための、該離散支持構造の各々の内側で画定および含有される、1つ以上の一体化形成の熱交換領域であって、各熱交換領域は、(a)該特定の熱および質量移動システムの第1の構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、該特定の熱および質量移動システムの該第1の構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、作業流体の第1の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列と、(b)該熱交換領域の上記特定の熱移動機能に適切であるように、(a)作業流体の第2の流動、または(b)結合流体の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列とを備える、熱交換領域と、
該熱交換領域の該特定の熱移動機能に適切であるように、該作業流体の第1の流動と、(a)該作業流体の第2の流動または(b)該結合流体の流動との間において熱を伝導するように、該支持構造内に相互に熱的接触して配設される、該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列と、
該システムの中へ熱エネルギーを受容するための該特定の熱および質量移動システムの所定の段階を画定する熱交換領域を通して、結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
該特定の熱および質量移動システムの該所定の段階を画定する該熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された第2の流動を結合するための、少なくとも1つの第2の流体結合手段と
を備えており、
それにより、該離散支持構造の各々は、該特定の熱および質量移動システムの段階を達成するのに適切であるように、該結合流体の熱的に変質された第2の流動を介して加熱または冷却機能を提供する、熱および質量移動システム。
(項目127)
上記離散単体支持構造の各々は、上記複数の離散単体支持構造を含有する上部構造内に収納され、上記特定の熱および質量移動システムの特定の段階に適切であるように、結合流体または作業流体の流動を結合するために、該単体支持構造のうちの種々の構造の間に流体結合部をさらに備える、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目128)
上記上部構造配設は、上記離散単体支持構造のうちの種々の構造の間に熱的隔離を提供する、項目127に記載の熱および質量移動システム。
(項目129)
上記単体支持構造の各々は、複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する上記シムの開口部を有し、上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムを備える、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目130)
上記シムは、第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として配設され、該第1の種類のシムは、上記特定の熱および質量移動システムの構成要素の流体空隙間で作業流体または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該第2の種類のシムは、該特定の熱および質量移動システムの構成要素の流体空隙間で作業流体または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、該特定の熱および質量移動システムの入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目129に記載の熱および質量移動システム。
(項目131)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、冷媒吸収体を備え、さらに、隣接する第2のシムの中の通路から、第1のシムの上記マイクロチャネルの中へ流れる蒸気を提供して、該第1のシムの該マイクロチャネルの中の吸収剤と混合するように、該第1のシム上の該マイクロチャネルの列に形成された複数の蒸気入口穴を備える、項目129に記載の熱および質量移動システム。
(項目132)
上記単体支持構造のうちの1つの中の流体空隙は、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、上記特定の構成要素に適切であるように、作業流体または結合流体の流動を方向付けるための、該支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目129に記載の熱および質量移動システム。
(項目133)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、該流体ヘッダ内の該積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、上記流体分配通路は、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、項目132に記載の熱および質量移動システム。
(項目134)
上記流体ヘッダは、上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、かつ略直角に位置付けられる、項目133に記載の熱および質量移動システム。
(項目135)
上記マイクロスケールのくぼみは、上記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面に形成される、形状を備える、項目129に記載の熱および質量移動システム。
(項目136)
上記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロットまたは溝である、切断される、フォトエッチングされる、化学的にエッチングされる、レーザエッチングされる、成形される、型打ちされる、粒子ブラストされる、または他の同様の過程によって作製される、項目129に記載の熱および質量移動システム。
(項目137)
上記複数の積層シムは、単一構造を形成するように物理的に接合される、項目129に記載の熱および質量移動システム。
(項目138)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目137に記載の熱および質量移動システム。
(項目139)
上記熱および質量移動システムは、該熱および質量移動システムを達成する、複数の相互接続された機能的な熱および質量移動システム構成要素を備え、
上記離散機能的構成要素のうちの1つは、上記単体支持構造のうちの1つを備え、
該単体支持構造の出口流体空隙は、該特定の熱および質量移動システムの第2の構成要素の入口流体空隙と直接結合される、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目140)
上記特定の熱および質量移動システムの第1の構成要素と該特定の熱および質量移動システムの第2の後続構成要素との間の機能的流体相互接続は、上記単体支持構造のうちの1つの内側で画定および含有される、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目141)
上記単体支持構造のうちの1つは、多構成要素の熱および質量移動システムアセンブリの単一構成要素を備え、複数の上記単体支持構造は、上記アセンブリを形成するように、外部流体結合部を介して接続される、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目142)
熱および質量移動システムの上記特定の実装は、吸収熱ポンプを備える、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目143)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、アンモニア−水混合物である、項目142に記載の熱および質量移動システム。
(項目144)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、臭化リチウム−水混合物である、項目142に記載の熱および質量移動システム。
(項目145)
上記特定の熱および質量移動システムの段階を通る上記結合流体の熱的に変質された流動は、該特定の熱および質量移動システムの最終段階を通る結合流体の流動を含み、該特定の熱および質量移動システムの熱遮断構成要素を画定する熱交換領域を通して、熱遮断結合流体の流動を結合するための熱遮断流体結合手段をさらに備える、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目146)
上記特定の熱および質量移動システムの段階を通る上記結合流体の熱的に変質された流動は、該特定の熱および質量移動システムの中間熱遮断構成要素を含む、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目147)
上記マイクロチャネルの列は、上記単体支持構造の上記熱交換領域の中で実質的に平行である、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目148)
上記特定の熱および質量移動システムの上記熱移動機能は、吸収体、溶解熱交換器、脱着器、精留器、凝縮器、回復冷媒熱交換器、蒸発器といった、熱および質量移動システムの構成要素のうちの1つ以上において提供される、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目149)
上記システムは、単一効用、二重効用、三重効用、発生器−吸収体−熱交換(GAX)サイクルを含む群の熱ポンプである、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目150)
上記入力熱エネルギーは、廃熱、太陽エネルギー、または一次燃料源のうちの1つ以上によって提供される、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目151)
上記廃熱は、自動車排出ガス、化学処理、食品加工、金属製作、洗濯乾燥機、船舶用機関排出ガス、軍艦排出ガス、および他の供給源から取得される、項目150に記載の熱および質量移動システム。
(項目152)
上記結合流体は、上記システムの冷却された熱出力として、冷蔵流体媒体を含む、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目153)
上記結合流体は、上記システムからの加熱された熱出力として、該システムから熱エネルギーを伝えるための加熱流体媒体を含む、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目154)
構成要素間で作業流体または結合流体を移動させるための1つ以上の流体ポンプをさらに備える、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目155)
上記単体支持構造は、上記支持構造内の種々の機能的構成要素に作業流体および結合流体を導入するため、および該支持構造内の種々の機能的構成要素の外へ作業流体および結合流体を輸送するためのポートを含む、1対のカバー板を備え、該カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、マイクロチャネル、および他の構成要素構造を画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目126に記載の熱および質量移動システム。(項目156)
単体支持構造内の上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が逆流である、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目157)
単体支持構造内の上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が交差流である、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目158)
上記特定の熱および質量移動システムの上記特定の構成要素は、吸収熱ポンプの冷媒精留器を備え、液体量を含有するためのトレイを形成し、蒸気および液体の反対方向への流動を可能にする、上記単体支持構造内に形成された複数の流体保持リブをさらに備え、上記流体および蒸気は、該トレイによって含有される液体の表面にわたって直接質量接触し、かつ結合流体または作業流体と熱的接触し、脱着器溶液流に加わるように、集合し、略下向きに該精留器から退出する、液体の逆流を伴う、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目159)
上記特定の熱および質量移動システムは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、システム内のいくつかの領域中の流体の強制対流、およびシステムの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流を含む、吸収熱ポンプまたは多構成要素流体処理システムであり、通路内の逆流配設の中の上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を提供する、上記単体構造内に形成された通路をさらに備え、
それにより、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目160)
多構成要素流体を伴う熱移動過程において使用するための吸収体であって、
吸収体の熱交換領域を画定する所定域の中の熱伝導材料から、少なくとも部分的に製造される、単体支持構造と、
(a)該多構成要素流体の液体単相または二相冷媒吸収性構成要素の希釈量、(b)該支持構造の中へまたは外へ熱エネルギーを伝えるために採用される結合流体、および(c
)該多構成要素流体の蒸気相構成要素を含有するための、該支持構造内に画定される複数の流体空隙と、
該吸収体の熱移動機能を達成するための、該支持構造内で画定および含有される、1つ以上の一体化形成の熱交換領域であって、各熱交換領域は、(a)該吸収体の入口流体空隙から、該吸収体の出口流体空隙の中へ、多構成要素流体の第1の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列と、(b)該結合流体用の入口流体空隙から出口流体空隙へ上記結合流体の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列とを備える、熱交換領域と、
該マイクロチャネルの第1列の中の該多構成要素流体の第1の流動と、該マイクロチャネルの第2列の中の上記結合流体の流動との間において熱を伝導するために、該支持構造内で相互に熱的接触して配設される、該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列と、
該多構成要素流体の蒸気相構成要素を含有する流体空隙に結合された通路から、該マイクロチャネルの第1列の中へ流れる蒸気を提供して、該マイクロチャネルの第1列の中を流れる該多構成要素流体の液体と混合するように、該マイクロチャネルの該第1列に形成された複数の蒸気入口穴と、
該吸収体の熱交換領域を通して、該結合流体の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
該吸収体の熱交換領域を通して、該多構成要素流体の流動を結合するための第2の流体結合手段と、
該多構成要素流体の液体の流動と流体連通している該通路の中へ、該多構成要素流体の蒸気の流動を結合するための第3の流体結合手段と
を備えており、
それにより、該吸収体は、該多構成要素流体への該蒸気の吸収を促進する、吸収体。
(項目161)
上記単体支持構造は、複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する該シムの開口部を有し、上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムを備える、項目160に記載の吸収体。
(項目162)
上記シムは、第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として配設され、該第1の種類のシムは、上記吸収体の流体空隙間で多構成要素流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該第2の種類のシムは、該吸収体の流体空隙間で結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、該吸収体の入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目161に記載の吸収体。
(項目163)
シムの多要素配列の複数の要素は、上記吸収体の一部を形成する熱交換デバイスを備える、項目162に記載の吸収体。
(項目164)
シムの多要素配列の複数の要素は、熱および質量移動システムの一部を形成する吸収体構成要素を備える、項目162に記載の吸収体。
(項目165)
上記流体空隙のうちの1つは、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、適宜に、多構成要素流体または結合流体の流動を方向付けるための、上記支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目161に記載の吸収体。
(項目166)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、該流体ヘッダ内の該積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、上記流体分配通路は、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、項目165に記載の吸収体。
(項目167)
上記流体ヘッダは、上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、かつ略直角に位置付けられる、項目166に記載の吸収体。
(項目168)
上記マイクロスケールのくぼみは、上記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面に形成される、形状を備える、項目161に記載の吸収体。
(項目169)
上記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロットまたは溝である、切断される、フォトエッチングされる、化学的にエッチングされる、レーザエッチングされる、成形される、型打ちされる、粒子ブラストされる、または他の同様の過程によって作製される、項目161に記載の吸収体。
(項目170)
上記複数の積層シムは、単一構造を形成するように物理的に接合される、項目161に記載の吸収体。
(項目171)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目170に記載の吸収体。
(項目172)
上記吸収体は、熱および質量移動システムを達成する、複数の相互接続された機能的な熱および質量移動システム構成要素のうちの1つであり、上記吸収体の出口流体空隙は、該熱および質量移動システムの後続構成要素の入口流体空隙と直接結合される、項目160に記載の吸収体。
(項目173)
上記吸収体と熱および質量移動システムの別の構成要素との間の機能的流体相互接続は、上記単体支持構造内で画定および含有される、項目160に記載の吸収体。
(項目174)
上記吸収体は、多構成要素の熱および質量移動システムアセンブリの単一構成要素を備え、該熱および質量移動システムアセンブリの他の構成要素を備える、複数の上記単体支持構造は、上記アセンブリを形成するように、外部流体結合部を介して接続される、項目160に記載の吸収体。
(項目175)
上記吸収体は、吸収熱ポンプで利用される、項目160に記載の吸収体。
(項目176)
上記吸収熱ポンプの上記多構成要素流体は、アンモニア−水混合物である、項目175に記載の吸収体。
(項目177)
上記吸収熱ポンプの上記多構成要素流体は、臭化リチウム−水混合物である、項目175に記載の吸収体。
(項目178)
上記マイクロチャネルの列は、上記熱交換領域の中で実質的に平行である、項目160に記載の吸収体。
(項目179)
上記単体支持構造は、該支持構造内の領域に多構成要素流体および結合流体を導入するため、および該支持構造内の種々の機能的領域の外へ多構成要素流体および結合流体を輸送するためのポートを含む、1対のカバー板を備え、該カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、マイクロチャネル、および他の構成要素構造を画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目160に記載の吸収体。
(項目180)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記多構成要素流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の結合流体の流動の方向に対して方向が逆流である、項目160に記載の吸収体。
(項目181)
冷却モードで動作する統合単体単一効用吸収サイクル熱ポンプであって、
該熱ポンプの熱交換領域を画定する所定域の中の熱伝導材料から、少なくとも部分的に製造される、単体支持構造と、
該熱ポンプ用の熱源から高温結合流体を受容し、冷媒作業流体を蒸気に脱着させるための、該単体支持構造内に形成される脱着器/精留器構成要素と、
該脱着器/精留器から蒸気を受容するための凝縮器構成要素であって、該蒸気から熱を除去するための熱遮断媒体中温温水流体ラインに結合される、凝縮器であって、該冷媒蒸気を液体冷媒の流動に変換する、凝縮器と、
該凝縮器から該液体冷媒を受容し、該液体冷媒の流動を蒸発器に結合するための膨張弁と、
該液体冷媒の流動を蒸気に蒸発させ、それにより、蒸発器内に冷却機能を提供するための、該単体支持構造内に形成される蒸発器構成要素と、
該蒸発器から冷蔵結合流体の流動を提供するための、該蒸発器に結合される低温温水結合流体ラインと、
該蒸発器から該蒸気冷媒を受容し、液体冷媒の流動への該冷媒蒸気の吸収を達成するための、該単体支持構造内に形成される吸収体構成要素であって、後続の再加熱および再利用のために、該脱着器への吸収後に該液体冷媒を提供する、吸収体と
を備えており、
該脱着器/精留器、凝縮器、蒸発器、および吸収体構成要素の各々は、それぞれの構成要素の熱移動機能を達成するための、該支持構造内で画定および含有される、1つ以上の一体化形成の熱交換領域を備え、各熱交換領域は、(a)それぞれの構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、それぞれの該構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、作業流体の第1の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第1列と、(b)それぞれの構成要素の特定の熱移動機能のために、それぞれの構成要素と関連付けられた入口流体空隙から、それぞれの構成要素と関連付けられた出口流体空隙の中へ、適宜に、(a)作業流体の第2の流動、または(b)結合流体の流動を伝達するための、該熱伝導材料の中に画定されたマイクロチャネルの第2列とを備え、
該マイクロチャネルの第1列および該マイクロチャネルの第2列は、それぞれの構成要素の該熱移動機能に適切であるように、該マイクロチャネルの第1列の中の該作業流体の第1の流動と、該マイクロチャネルの第2列の中の(a)該作業流体の第2の流動または(b)該結合流体の流動との間で、熱を伝導するように、該支持構造内において相互に熱的接触して配設され、
それにより、外部利用のために、該低温温水結合流体によって冷却機能が提供される、吸収サイクル熱ポンプ。
(項目182)
上記凝縮器から退出する冷媒液体から熱を回復し、抽出した熱を別の構成要素に提供するための、上記単体支持構造内に形成される回復冷媒熱交換器をさらに備える、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目183)
上記脱着器/精留器構成要素から退出する作業流体から熱を回復し、抽出した熱を別の構成要素に提供するための、上記単体支持構造内に形成される回復溶解熱交換器をさらに備える、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目184)
上記システムの中へ熱エネルギーを受容するための上記脱着器/精留器の熱交換領域を通して、加熱した結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
上記蒸発器の熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された第2の流動を結合するための第2の流体結合手段と、
上記凝縮器および/または吸収体の熱交換領域を通して、結合流体の熱遮断流動を結合するための第3の流体結合手段と
をさらに備えており、
それにより、該システムは、該結合流体の熱的に変質された第2の流動を介した冷却機能、および該結合流体の熱遮断流動を介した熱遮断または加熱機能を提供する、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目185)
上記単体支持構造は、複数の積層平面熱伝導シムであって、上記流体空隙を画定する該シムの開口部を有し、上記マイクロチャネルの列を画定する該シムの表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有する、シムを備える、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目186)
上記シムは、第1の種類および第2の種類の複数のシムの対として配設され、該第1の種類のシムは、上記熱ポンプの構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該第2の種類のシムは、該熱ポンプの構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定し、該シムの対の各々は、該シムの多要素配列の所定の単一要素を備え、該多要素配列は、該熱ポンプの入力/出力熱的特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、項目185に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目187)
シムの多要素配列の複数の要素は、上記熱ポンプの一部を形成する熱交換デバイスを備える、項目186に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目188)
上記吸収体構成要素は、隣接する第2のシムの中の通路から、第1のシムの上記マイクロチャネルの中へ流れる蒸気を提供して、該第1のシムの該マイクロチャネルの中の吸収剤と混合するように、該第1のシム上の該マイクロチャネルの列に形成された複数の蒸気入口穴をさらに備える、項目185に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目189)
上記流体空隙のうちの1つは、マイクロチャネルの列の中へ流体を方向付ける流体分配通路の中へ、上記特定の構成要素に適切であるように、作業流体または結合流体の流動を方向付けるための、上記支持構造内に形成される流体ヘッダを備える、項目185に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目190)
上記流体ヘッダは、流体を受容するための開口部を画定する、上記積層シム内の領域と、該流体ヘッダ内の該積層シムによって画定される、流体空隙とを備え、上記流体分配通路は、複数のシムの対の中の1対のシムのうちの交互のシムの中で画定される、項目189に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目191)
上記流体ヘッダは、上記流体分配通路に結合された上記マイクロチャネルの列に近接し、かつ略直角に位置付けられる、項目189に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目192)
上記マイクロスケールのくぼみは、上記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを取り囲む、上記シムの対のうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面の中へ、熱エネルギーと同時に流体を伝導するための、1対の相補的シムのうちの第1のシムの頂面に形成される、形状を備える、項目185に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目193)
上記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロットまたは溝である、切断される、フォトエッチングされる、化学的にエッチングされる、レーザエッチングされる、成形される、型打ちされる、粒子ブラストされる、または他の同様の過程によって作製される、項目185に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目194)
上記複数の積層シムは、単一構造を形成するように物理的に接合される、項目185に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目195)
上記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、圧締を含む群から選択される、項目194に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目196)
上記熱ポンプの1つの構成要素の出口流体空隙は、該熱ポンプの第2の構成要素の入口流体空隙と直接結合される、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目197)
上記熱ポンプの第1の構成要素と該熱ポンプの第2の後続構成要素との間の機能的流体相互接続は、上記単体支持構造内で画定および含有される、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目198)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、アンモニア−水混合物である、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目199)
上記吸収熱ポンプの上記作業流体は、臭化リチウム−水混合物である、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目200)
上記マイクロチャネルの列は、上記熱交換領域の中で実質的に平行である、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目201)
上記入力熱エネルギーは、廃熱、太陽エネルギー、または一次燃料源のうちの1つ以上によって提供される、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目202)
上記廃熱は、自動車排出ガス、化学処理、食品加工、金属製作、洗濯乾燥機、船舶用機関排出ガス、軍艦排出ガス、および他のそのような供給源から取得される、項目201に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目203)
上記単体支持構造は、該支持構造内の種々の構成要素に作業流体および結合流体を導入するため、および該支持構造内の種々の構成要素の外へ作業流体および結合流体を輸送するためのポートを含む、1対のカバー板を備え、該カバー板は、上記流体空隙、熱交換領域、マイクロチャネル、および他の構成要素構造を画定する、平面接合シムのアセンブリを支持および収納する、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目204)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が逆流である、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目205)
上記冷媒脱着器/精留器はさらに、液体量を含有するためのトレイを形成し、蒸気および液体の反対方向への流動を可能にする、上記単体支持構造内に形成された複数の流体保持リブを備え、上記流体および蒸気は、該トレイによって含有される液体の表面にわたって直接質量接触し、かつ結合流体または作業流体と熱的接触し、脱着器溶液流に加わるように、集合し、略下向きに上記精留器から退出する、液体の逆流を伴う、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目206)
上記熱ポンプは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、該熱ポンプ内のいくつかの領域中の流体の強制対流、および該熱ポンプの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流を含み、通路内の逆流配設の中の上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を提供する、上記単体構造内に形成された通路をさらに備えており、
それにより、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、項目181に記載の吸収サイクル熱ポンプ。
(項目207)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が並行流または共流である、項目1に記載の統合熱および質量移動システム。
(項目208)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動が、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が並行流または共流であることを配設するステップをさらに含む、項目37に記載の方法。
(項目209)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が並行流または共流である、項目72に記載の統合単体熱交換デバイス。
(項目210)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記結合流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の多構成要素流体の流動の方向に対して方向が交差流である、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目211)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記結合流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の多構成要素流体の流動の方向に対して方向が並行流または共流である、項目104に記載の多構成要素流体処理システム。
(項目212)
単体支持構造内の上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、上記マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が並行流または共流である、項目126に記載の熱および質量移動システム。
(項目213)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が交差流である、項目181に記載の吸収熱ポンプ。
(項目214)
上記マイクロチャネルの第1列の中の上記作業流体の流動は、該マイクロチャネルの第2列の中の流体の流動の方向に対して方向が並行流または共流である、項目181に記載の吸収熱ポンプ。
吸収剤:本明細書で説明されるような熱または熱および質量移動システム(例えば、吸収熱ポンプ)の熱および質量移動機能を果たすための作業流体または作業流体の一部分を含む、単独であるか、あるいはアンモニアまたは別の冷媒と組み合わせられた多構成要素形態である、材料または流体。実施例は、(アンモニア−水混合物中の)水、(臭化リチウム−水混合物中の)臭化リチウム、および他の同様の材料を含むが、それらに限定されない。
本開示の原理の理解を推進する目的で、図面に図示された実施形態を参照し、同実施形態を説明するために特定の用語を使用する。それでもなお、それにより、本開示の範囲の限定が意図されず、通常、本開示が関係する当業者に思い付くように、説明および例示された実施形態のあらゆる改変およびさらなる修正、ならびに本明細書で例示されるような本開示の原則のさらなる用途が検討されることが理解されるであろう。範囲の全ての限定は、請求項に従い、かつ請求項で表現されるように決定されるべきである。
説明されるように、本システムの実施形態は、概して、マイクロスケールの熱または熱および質量移動システムあるいは熱駆動サイクル装置を備える。より具体的には、例示的な実施形態は、回復溶解熱交換器、脱着器、精留器、凝縮器、回復冷媒熱交換器、蒸発器、吸収体、および他の同様の構成要素等の、離散的であるが統合した熱および質量移動システム構成要素を含む、単体でマイクロスケールの吸収加熱および/または冷却装置を備える。これらの離散構成要素の特定の構造および機能、ならびに本システムの例示的な実施形態(例えば、吸収熱ポンプ)によって表されるような構成要素間の動作接続は、以下でさらに詳細に説明される。
図8Aおよび8Bは、本装置10の実施形態による、回復溶解熱交換器800と関連付けられた、シムA102およびシムB104の複数部分の斜視図をそれぞれ示す。示されるように、希釈アンモニア水溶液は、ともに組み合わせられた複数のシム(図10Aおよび10Bと併せてより詳細に示され、説明される)によって形成される空隙802(本明細書では「積層空隙」とも呼ばれる)を通って、入口ヘッダにおいて装置(具体的には回復溶解熱交換器800)に進入する。以下で説明されるように、空隙802(およびシステム空隙)は、システム内の個々の熱および質量移動構成要素またはマイクロチャネルの中または外への流体流動を可能にし、また、特定のシムの中または外への流動も許容または制限する。
図11Aおよび11Bは、本装置10の実施形態による、脱着器1100および精留器1150と関連付けられた、シムA102およびシムB104の複数部分の斜視図をそれぞれ図示する。前述のように、脱着器1100に対する特徴、通路の配設等は、シムBと比較して、シムAについて同じである。同様に、精留器1150に対する特徴、通路の配設等は、シムBと比較して、シムAについて同じである。したがって、図11Aおよび11Bに示された実施形態の表現は同一である。しかしながら、理解および認識されるように、本システムの代替実施形態は、シムAおよびBの中のマイクロスケール特徴の配設が同じである必要がないように、(本明細書で説明される他の熱および質量移動構成要素と同様に)交互または逆流マイクロスケール通路を利用する。
図12Aおよび12Bは、本装置10の実施形態による、凝縮器1200と関連付けられた、シムA102およびシムB104の複数部分の斜視図をそれぞれ図示する。凝縮器の構造および幾何学形状は、図8Aおよび8Bと併せて以前に論議されている回復溶解熱交換器800と相対的に同様である。示された実施形態では、中温結合流体は、それぞれシムAおよびBの中の積層空隙1202a、1202bによって形成される入口ヘッダを通って、凝縮器1200に進入する。シムBの中の空隙1202bは、シムB上の複数のマイクロチャネル702の中への結合流体の分配流動を可能にする、通路1204につながる。結合流体は、これらのマイクロチャネル702を通過するにつれて、シムAの中のマイクロチャネルを通過する作業流体によって加熱される。次いで、加熱された結合流体は、それぞれシムAおよびB上の積層空隙1208a、1208bによって形成される出口ヘッダにつながる、シムB上の出口通路1206へと流れ、中温温水流体ライン(例えば、外気に結合される)に戻される。
図13Aおよび13Bは、本装置10の実施形態による、回復冷媒熱交換器1300と関連付けられた、シムA102およびシムB104の複数部分の斜視図をそれぞれ図示する。回復冷媒熱交換器の構造および幾何学形状は、図8Aおよび8Bと併せて以前に論議されている回復溶解熱交換器800と相対的に同様である。示された実施形態では、凝縮器1200からの高圧液体冷媒(すなわち、アンモニア)は、それぞれシムAおよびBの中の積層空隙1302a、1302bによって形成される入口ヘッダを通って、回復冷媒熱交換器に進入する。示されるように、シムBの中の空隙1302bは、シムB上の複数のマイクロチャネル702の中への液体冷媒の分配流動を可能にする、通路1304につながる。液体冷媒がシムB上のマイクロチャネルを通って流れるにつれて、液体冷媒は、シムAの中のマイクロチャネル702を通って同時に流れる低圧冷媒蒸気によって冷却される。後に、冷却された冷媒流体は、それぞれシムAおよびB上の積層空隙1308a、1308bによって形成される出口ヘッダにつながる、シムB上の出口通路1306へと流れる。
図14Aおよび14Bは、本装置10の実施形態による、蒸発器1400と関連付けられた、シムA102およびシムB104の複数部分の斜視図をそれぞれ図示する。蒸発器の構造および幾何学形状は、図12Aおよび12Bと併せて以前に論議されている凝縮器1200と相対的に同様である。示された実施形態では、低温結合流体は、それぞれシムAおよびBの中の積層空隙1402a、1402bによって形成される入口ヘッダを通って、蒸発器に進入する。シムBの中の空隙1402bは、シムB上の複数のマイクロチャネル702の中への液体冷媒の分配流動を可能にする、通路1404につながる。結合流体は、シムB上のマイクロチャネルを通って流れるにつれて、シムAの中のマイクロチャネル702を通って流れる(膨張弁534を介して回復冷媒熱交換器1300からの)アンモニア−水二相混合物によって冷却される。次いで、冷却された結合流体は、それぞれシムAおよびB上の積層空隙1408a、108bによって形成される出口ヘッダにつながる、シムB上の出口通路1406へと流れ、後に、空調空間を冷却するため、または他の同様の用途に使用される。
図15Aおよび15Bは、本装置10の実施形態による、吸収体1500と関連付けられた、シムA102およびシムB104の複数部分の斜視図をそれぞれ図示する。示された実施形態では、中温結合流体は、それぞれシムAおよびBの中の積層空隙1502a、1502bによって形成される入口ヘッダを通って、吸収体1500に進入する。シムBの中の空隙1502bは、シムB上の複数のマイクロチャネル702の中への結合流体の分配流動を可能にする、通路1504につながる。結合流体は、シムA上のマイクロチャネル702を通過する希釈アンモニア水溶液および冷媒蒸気との熱的接触を介して加熱される。次いで、加熱された結合流体は、それぞれシムAおよびB上の空隙1508a、1508bによって形成される出口ヘッダにつながる、シムB上の出口通路1506へと流れる。
図17は、例示的な吸収冷却および/または加熱システムと関連付けられた、離散熱および質量移動システム構成要素を備える、本システムのモジュール式実施形態を図示する。図17に示された離散熱および質量移動構成要素は、以前に論議されている好ましい単体装置と典型的に関連するものよりも大きい冷却および/または加熱容量を伴う、吸収熱ポンプ(および/または他の熱または熱および質量移動システム)のモジュール式で万能な組立を促進する、離散構成要素ごとの組立において、例示的な吸収熱ポンプを画定する。回復溶解熱交換器800、脱着器1100、精留器1150、凝縮器1200、回復冷媒熱交換器1300、蒸発器1400、および吸収体1500を備える、熱および質量移動構成要素は、システム組立のための1つのレイアウトに従って配設された個々の熱および/または質量交換器として示されている。概して、これらの熱および質量移動構成要素のうちの各々のシステム構造、特徴、および機能は、前述のものと同様である。例えば、図17に示された各構成要素は、複数のシムの対を含むが、各シムは、各々の構成要素の個々の熱および質量移動機能を果たすために必要なマイクロスケール特徴しか含まない。
以下の考察は、本明細書で説明される本システムの特定の例示的な実施形態の詳細に関する。具体的には、以下では、説明された例示的な実施形態および同実施形態を作製する方法と関連する、計算、製造過程、設計詳細、寸法、特徴配設、例示的な作業流体および結合流体、および他の同様な詳細が説明される。理解および認識されるように、以下で説明される具体的実施形態および用途は、本システムの一実施形態にすぎず、決して、本開示の範囲、または本明細書で説明される本発明およびシステムを限定することを目的としない。
例示的な装置を構築するために使用される製造技法は、複数のマイクロチャネル熱および質量移動構成要素または熱交換構成要素(すなわち、熱交換器)が、単一の単体構造で同時に製造されることを可能にするこの例示的な実施形態について、マイクロチャネル702が、最初に、湿式化学エッチング過程によって、ステンレス鋼シム102、104上に形成される。次いで、シムは、全体的な装置10を形成するように、ともに拡散接合される。交互パターンで、異なるマイクロチャネル構成を伴うシムを配置することによって、各熱および質量移動構成要素の流体流は、密接に熱的接触できるようになる。マイクロチャネル製造過程の一実施形態によるステップは、以下でさらに詳細に概説される。
図18は、本明細書で説明されるような例示的実施形態による、マイクロチャネル702を製造するための光化学エッチング過程の一実施形態と関連するステップを図示する。理解および認識されるように、他の過程および製造技法が、以前に説明されているようなマイクロチャネルを製造するために使用されてもよい。光化学エッチング過程は、表面上のあらゆる油、油脂、金属作業流体、または他の汚染物質を除去するように、ステンレス鋼シム102、104を清浄することから始まる。次いで、シムは、金属の表面上のあらゆる薄い酸化膜または酸化物を除去するように、塩酸で清浄される。
本明細書で説明される例示的な実施形態では、拡散接合過程を使用してシムが連結される。理解されるように、シムは、前述のような種々の実施形態による他の接合または組み合わせ過程を介して、組み合わせられてもよい。拡散接合過程は、シム102、104の清浄および点検から始まり、シム材料上にバリまたは異物がないことを確実にする。シムは、無電解ニッケルめっき処理において、ニッケルめっきで被覆される。ニッケルめっきは、拡散接合過程中に気密シールを作成するのに役立つように塗布される。
冷却モードで単一効用吸収サイクルを操作するための代表的な設計条件を選択することによって、例示的なシステムの熱力学的モデルを作成した。この項の全体を通して、参照を容易にするために、以前に提示された参照番号が、種々のシステム構成要素を識別するために使用される。具体的には、図5を参照すると、本システムの一実施形態による、内部熱および質量移動システム構成要素ならびに構成要素間の流体流動の概略機能図が参照される。主に、サイクル設計を可能にするように、外部熱源入力、所望の冷却、および周囲条件が確立される。37℃の代表的なヒートシンク(すなわち、熱遮断140)温度、800Wの火力入力(すなわち、熱源130)、および300Wの特定所望冷却150により、システム設計計算が開始される。既述のように、これらの選択されたパラメータは、純粋に例示的なシステム実施形態を説明する目的で選択され、決してシステムパラメータ、容量等を限定することを目的としない。
上記で説明されるように、説明された例示的実施形態によれば、各熱移動構成要素の必要なサイズ(全体的な熱移動伝導性、UA)が、サイクルモデルから決定される。各熱および質量移動構成要素の特定の流体チャネル構成(すなわち、マイクロチャネル、空隙、および分配通路)は、各個別構成要素の全体的な熱移動抵抗を推定することによって決定される。
図22は、本システムの実施形態による、熱および質量移動構成要素で使用されるヘッダ(例えば、回復溶解熱交換器800の中の積層空隙808a、808bによって作成されるヘッダ)の拡大平面図を示す。示された実施形態では、頸部領域2202内の流体分配通路(例えば、回復溶解熱交換器800の中の通路806)は、拡散接合過程中に接合圧力が積層シムを通して直接伝達されない領域を作成する。同様の領域が、ヘッダから熱交換器に進入する際にマイクロチャネル702より下側に存在する(例えば、回復溶解熱交換器の中の空隙810aからのマイクロチャネル入口)が、流体分配通路(例えば、806)は、概して、個々のマイクロチャネルよりもはるかに幅が広く、したがって、流体分配通路は、臨界接合点を表す。
前述のように、本システムの1つの例示的な実施形態は、マイクロスケールの単体吸収冷却および/または加熱システムを備える。以下の項は、住宅冷房に使用される従来の蒸気圧縮システムに対する、そのような吸収冷却および/または加熱システムの形態である本システムの説明された例示的実施形態の比較を提供する。この項はまた、本明細書で説明される例示的実施形態と関連する代表的なパラメータも提供する。理解および認識されるように、以下の考察は、例示目的のみで提供され、本開示の範囲、または本明細書で説明される発明およびシステムを限定することを決して目的としない。
Claims (30)
- 吸収を利用した単体熱および質量移動装置であって、
該装置は、
特定の構成要素の熱移動機能を達成するための複数の熱交換領域を有する熱および質量移動システムであって、該複数の熱交換領域は、吸収体、脱着器、凝縮器、および蒸発器を含む、熱および質量移動システムと、
該複数の熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された流動を結合するための流体結合手段と、
ポートを含む1対のカバー板であって、該ポートは、作業流体および該結合流体を機能的構成要素内に導入することと、該作業流体および該結合流体を該機能的構成要素の外に輸送することとを行うためのものである、1対のカバー板と
を備え、
該複数の熱交換領域は、複数のシムの複数の列のマイクロチャネルによって画定され、該シムは、積層平面熱伝導シムであって、
各シムは、
複数の流体空隙を画定する開口部を備え、
該複数の流体空隙は、
該作業流体と、
該熱および質量移動システム内にまたは該熱および質量移動システム外に熱エネルギーを伝えるための該結合流体と
を収容し、
該複数の列のマイクロチャネルは、該複数のシム上のマイクロスケールのくぼみによって形成され、
該複数の列のマイクロチャネルは、
第1列のマイクロチャネルであって、該第1列のマイクロチャネルは、該熱および質量移動システムの該特定の構成要素に関連付けられる入口流体空隙から、該熱および質量移動システムの該特定の構成要素に関連付けられた出口流体空隙内への該作業流体の第1の流動を伝達するためのものである、第1列のマイクロチャネルと、
第2列のマイクロチャネルであって、該第2列のマイクロチャネルは、該熱および質量移動システムの該特定の構成要素に関連付けられた該作業流体の第2の流動または該熱交換領域の該熱移動機能のための該結合流体の流動を伝達するためのものであり、該第2列のマイクロチャネルは、該第1列のマイクロチャネルと熱的に接触することにより、該第1列のマイクロチャネル内の該作業流体の該第1の流動と、該作業流体の該第2の流動または該少なくとも1つの熱交換領域の該熱移動機能に対する該第2列のマイクロチャネル内の該結合流体の流動のいずれかとの間で熱を伝導する、第2列のマイクロチャネルと
を備え、
該シムのうちの少なくとも1つは、該吸収体、該脱着器、該凝縮器、および該蒸発器の一部分を形成し、
該システムは、該結合流体の該熱的に変質された流動を介して、加熱機能または冷却機能あるいは質量移動機能を提供する、装置。 - 前記システムは、熱ポンプとして動作するように構成され、
前記流体結合手段は、
前記熱および質量移動システム内への熱エネルギーを受容するための該システムの初期段階熱交換領域を通して、加熱された結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
該熱および質量移動システムの後続段階熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された第2の流動を結合するための第2の流体結合手段と、
該熱および質量移動システムの段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱遮断流動を結合するための第3の流体結合手段と
を備える、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。 - 前記複数のシムは、第1の種類および第2の種類の複数の対のシムとして配設され、該複数のシムは対にされたときに、前記熱および質量移動システムの前記特定の構成要素の流体空隙間で作業流体および/または結合流体を伝達するためのマイクロチャネルを画定する、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記複数の対のシムの各々は、前記熱および質量移動システムの入力/出力熱特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する該シムの多要素アレイの所定の単一の要素を含む、請求項3に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記熱および質量移動システムの前記特定の構成要素は、冷媒吸収体を含み、第1のシム上の前記マイクロチャネルの列に形成された複数の蒸気入口穴は、隣接する第2のシムにおける通路から該第1のシムの該マイクロチャネル内へ流れる蒸気を提供し、そして該第1のシムの該マイクロチャネル内で吸収体と混合する、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記複数の流体空隙のうちの1つが流体ヘッダを含み、該流体ヘッダは、前記特定の構成要素に対する作業流体または結合流体の流動を流体分配通路内に方向付けるためのものであり、該流体分配通路は、該流体をマイクロチャネルの列内に方向付ける、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記マイクロスケールのくぼみは、前記複数のシムのうちの1つの第1のシムの頂面に形成された形状を含み、該形状は、前記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを取り囲む、該複数のシムのうちの隣接する第2のシムの対応する隣接底面に沿って流体を、そして、該対応する隣接底面内に熱エネルギーを、伝導するためのものである、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記マイクロスケールのくぼみは、機械加工された溝、切断された溝、フォトエッチングされた溝、化学的にエッチングされた溝、レーザエッチングされた溝、成形された溝、型打ちされた溝、および粒子ブラストされた溝、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記複数の積層シムおよび1対のカバー板は、単一構造を形成するように物理的に接合される、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記物理的接合は、拡散接合、接着、ろう付け、溶接、および圧締からなる群から選択される方法によって行われる、請求項9に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記熱および質量移動システムの特定の実装が吸収熱ポンプを含み、該吸収熱ポンプの前記作業流体は、アンモニア−水混合物および臭化リチウム−水混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記熱ポンプは、半効用、単一効用、二重効用、三重効用、または発生器−吸収体−熱交換(GAX)サイクルであるように構成される、請求項11に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記機能的構成要素間で前記作業流体または前記結合流体を移動させるための1つ以上の流体ポンプをさらに備える、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記第1列のマイクロチャネル内の前記作業流体の流動は、前記第2列のマイクロチャネル内の流体の流動の方向に対して方向が実質的に逆流、並行流、共流または交差流である、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記熱および質量移動システムの前記特定の構成要素は、吸収熱ポンプの冷媒精留器を備え、該特定の構成要素は、単体支持構造内に形成された複数の流体保持リブをさらに備え、該複数の流体保持リブは、ある量の液体を収容するためのトレイを形成し、蒸気および液体の反対方向への流動を可能にし、該流体および蒸気は、該トレイによって収容される液体の表面にわたって直接質量接触し、そして結合流体または作業流体と熱的に接触し、液体の還流が集合し、ほぼ下向きに該精留器から退出して、脱着器溶液の流動に加わる、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記熱および質量移動システムは、吸収熱ポンプまたは多構成要素流体処理システムであり、該吸収熱ポンプまたは多構成要素流体処理システムは、相変化中の所望の液体または蒸気温度、種の濃度、および種の濃度勾配が達成されるように、該システム内のいくつかの領域中の流体の強制対流と、該システムの他の領域中の流体の重力/浮力駆動流とを含み、単体構造内に形成された通路をさらに備え、該通路は、該通路内の逆流配設中に上向きの蒸気流と併せて、下向きの液体流を準備し、蒸気の沸騰または脱着および/またはより高い冷媒蒸気純度を推進する条件が達成される、請求項1に記載の単体熱および質量移動装置。
- 熱および質量移動システムにおいて使用するように構成された、吸収を利用した単体熱および質量移動装置であって、
該装置は、
ポートを含む1対のカバー板であって、該ポートは、作業流体および結合流体を支持構造内の複数の機能的構成要素内に導入することを行うためのものであり、該複数の機能的構成要素は、該カバー板間にあり、そして吸収体、脱着器、凝縮器、蒸発器、精留器、および回復熱交換器のうちの少なくとも2つを含む、1対のカバー板と、
複数のシムの対であって、該複数のシムの対は、該吸収体、該脱着器、該凝縮器、該蒸発器、該精留器、および該回復熱交換器のうちの少なくとも2つを画定し、
複数の流体空隙を画定する複数の開口部を備え、該シムの対の表面に形成されたマイクロスケールのくぼみを有し、該マイクロスケールのくぼみは、第1列のマイクロチャネルと第2列のマイクロチャネルとを少なくとも画定する、複数のシムの対と、
該熱および質量移動装置の段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された流動を結合するための流体結合手段と
を備え、
該複数のシムの対のうちの少なくとも1つは、該吸収体、該脱着器、該凝縮器、該蒸発器、該精留器、および該回復熱交換器のうちの少なくとも2つの一部分を形成する、装置。 - 前記複数の流体空隙は、前記作業流体と、前記支持構造内にまたは該支持構造外に熱エネルギーを伝えるために利用された前記結合流体とを収容し、該複数の空隙は、統合的に形成された1つ以上の熱交換領域を画定し、該熱交換領域は、該支持構造内に画定および収容され、前記熱および質量移動システムの前記複数の機能的構成要素のうちの少なくとも1つの熱移動機能を達成するためのものである、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 各熱交換領域は、
熱伝導材料内に画定された第1列のマイクロチャネルであって、該第1列のマイクロチャネルは、特定の熱および質量移動システムの前記複数の機能的構成要素の第1の機能的構成要素に関連付けられた入口流体空隙から、該熱および質量移動システムの該複数の機能的構成要素の第2の機能的構成要素に関連付けられた出口流体空隙内に前記作業流体の第1の流動を伝達するためのものである、第1列のマイクロチャネルと、
該熱伝導材料内に画定された第2列のマイクロチャネルであって、該第2列のマイクロチャネルは、該熱および質量移動システムの該複数の機能的構成要素の該第1の機能的構成要素に関連付けられた作業流体の第2の流動または該熱交換領域の特定の熱移動機能のための該結合流体の流動を伝達するためのものである、第2列のマイクロチャネルと
を備える、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。 - 前記第1列のマイクロチャネルと前記第2列のマイクロチャネルとは、前記支持構造内で互いに熱的に接触して配設されており、その結果、該第1列のマイクロチャネル内の作業流体の前記第1の流動と、作業流体の前記第2の流動または該第2列のマイクロチャネル内の結合流体の前記流動との間で熱を伝導する、請求項19に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記第1列のマイクロチャネル内の前記作業流体の流動は、前記第2列のマイクロチャネル内の流体の流動の方向に対して方向が実質的に逆流、並行流、共流または交差流である、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記システムが熱ポンプであり、
前記流体結合手段は、
前記熱および質量移動システム内への熱エネルギーを受容するための該熱および質量移動システムの初期段階を画定する熱交換領域を通して、加熱された結合流体の第1の流動を結合するための第1の流体結合手段と、
該熱および質量移動システムの後続段階を画定する熱交換領域を通して、結合流体の熱的に変質された第2の流動を結合するための第2の流体結合手段と、
該熱および質量移動システムの段階の熱交換領域を通して、結合流体の熱遮断流動を結合するための第3の流体結合手段と
を備え、該システムは、該熱および質量移動システムに対する結合流体の該熱的に変質された第2の流動を介する加熱機能または冷却機能と、結合流体の該熱遮断流動を介した熱遮断機能とを提供する、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。 - 前記複数の対のシムの各々は、該シムの多要素アレイの所定の単一の要素を含み、該多要素アレイは、前記熱および質量移動システムの入力/出力熱特性および流体流動特徴によって決定される寸法を有する、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記複数の流体空隙のうちの1つは、前記支持構造内に形成された流体ヘッダを含み、該流体ヘッダは、作業流体または結合流体の流動を流体分配通路内に方向付けるためのものであり、該流体分配通路は、該流体をマイクロチャネルの列内に方向付ける、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記流体ヘッダは、前記複数のシムの対内の領域を含み、該領域は、
流体を受容するための開口部と、
該流体ヘッダ内の該複数のシムの対によって画定された流体空隙と、
該複数のシムの対内の該シムの少なくとも1つの交互になったシム内に画定された流体分配通路と
を画定する、請求項24に記載の単体熱および質量移動装置。 - 前記マイクロスケールのくぼみは、前記複数のシムの対のうちの1つの対におけるシムのうちの1つの第1のシムの頂面に形成された形状を含み、該形状は、前記マイクロチャネルを形成するように該くぼみを取り囲む、隣接する第2のシムの対応する隣接底面に沿って流体を、そして、該対応する隣接底面内に熱エネルギーを、伝導するためのものである、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記マイクロスケールのくぼみは、機械加工されたスロット、機械加工された溝、切断された溝、フォトエッチングされた溝、化学的にエッチングされた溝、レーザエッチングされた溝、成形された溝、型打ちされた溝、および粒子ブラストされた溝、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記作業流体は、アンモニア−水混合物および臭化リチウム−水混合物からなる群から選択される、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記システムが熱ポンプであり、該熱ポンプは、半効用、単一効用、二重効用、三重効用、および発生器−吸収体−熱交換(GAX)サイクルから成る群より選択される動作のために構成される、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
- 前記構成要素間で前記作業流体または前記結合流体を移動させるための1つ以上の流体ポンプをさらに備える、請求項17に記載の単体熱および質量移動装置。
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