JP6737564B2 - Energy storage and thermal management using phase change materials with heat pipes and foils, foams or other porous media - Google Patents

Energy storage and thermal management using phase change materials with heat pipes and foils, foams or other porous media Download PDF

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Description

本開示は概して、相変化材料（ＰＣＭ）を使用してのエネルギー貯蔵に関する。 The present disclosure relates generally to energy storage using phase change materials (PCM).

ＰＣＭの溶融固化（別途行われる、又は同時に行われる溶融或いは固化を含む）は、熱エネルギーをＰＣＭに貯蔵し、その後ＰＣＭから抽出するために、若しくは様々な対象物を冷却し加熱するために、多様な用途に利用されうる。 Melt solidification of PCM (including separate or simultaneous melting or solidification) involves storing thermal energy in the PCM and then extracting from the PCM, or for cooling and heating various objects, It can be used for various purposes.

数ある中でも純ＰＣＭ及び共晶系ＰＣＭを含む相変化材料は、固有かつ既知の温度（又は温度範囲）で溶融し、硬化するものであり、冷却又は加熱されている対象物の温度を正確に制御する機会を提供する。更に、潜在エネルギーは、知覚可能エネルギーと比較してずっと高次のエネルギー密度で貯蔵されることが可能であり、その結果として、コスト削減、及び熱管理パッケージの軽量化のみならず小型化も実現できる。 Phase change materials, including pure PCM and eutectic PCM, among others, are those that melt and cure at a unique and known temperature (or temperature range) and accurately measure the temperature of an object being cooled or heated. Provides the opportunity to control. In addition, potential energy can be stored at much higher energy densities than perceptible energy, resulting in cost savings and thermal management package weight as well as weight reduction. it can.

潜熱熱エネルギー貯蔵の高次エネルギー密度は、限定する訳ではないが例としては、航空宇宙産業用途、電気車両の客室の温度制御を含む自動車産業用途、及び、自動車産業用途や航空宇宙産業用途での廃熱利用のような、スペースと重量が重要な状況において魅力的である。より具体的には、民間航空機内のギャレー及び廃熱貯蔵場所に関連した小規模システムに、或いは、集光型太陽熱発電所の敷地での大規模用途向けに見られるような、設備のサイズと重量の削減に適用される。残念なことに、かかる状況では一般的に、従前のＰＣＭの装置／材料、システム及び／又は方法の総合効率が阻害されている。 Higher energy densities of latent heat energy storage include, but are not limited to, aerospace applications, automotive applications including temperature control of passenger compartments of electric vehicles, and automotive and aerospace applications. It is attractive in situations where space and weight are important, such as waste heat utilization. More specifically, the size of the equipment, as found in smaller systems associated with galleys and waste heat storage sites on commercial aircraft, or for large-scale applications on the premises of concentrating solar power plants. Applied for weight reduction. Unfortunately, such situations generally impede the overall efficiency of previous PCM devices/materials, systems and/or methods.

従って、全体的な質量及び容積を保つ或いは低減させる一方で、熱容量を増大させる、ＰＣＭの装置／材料、システム及び／又は方法が求められている。 Therefore, there is a need for PCM devices/materials, systems and/or methods that increase or decrease heat capacity while maintaining or reducing overall mass and volume.

本出願は、２０１３年１月２４日提出の、「航空機用途向けの相変化材料、ヒートパイプ、及び燃料電池の利用」と題された、Ｆａｇｈｒｉ氏他に帰属する米国特許出願シリアル番号１３／３５７，２５４（米国公開特許公報番号２０１３／０１８９５９４）に関連しており、該出願の開示は、参照により全体が本書に組み込まれる。 This application is filed Jan. 24, 2013 and is entitled US Patent Application Serial No. 13/357 to Faghri et al. entitled "Use of Phase Change Materials, Heat Pipes, and Fuel Cells for Aircraft Applications." , 254 (U.S. Published Patent Publication No. 2013/0189594), the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

少なくとも１つの態様では、エネルギーを貯蔵する装置は、囲まれた室部を画定するハウジングと、室部内に配置され、熱伝導性金属材料から形成された箔と、室部の内部に配置された相変化材料、及び、相変化材料と熱連通し、ハウジングを貫通して延在する少なくとも１つのヒートパイプを備える。 In at least one aspect, an energy storage device includes a housing defining an enclosed chamber, a foil disposed within the chamber and formed from a thermally conductive metallic material, and disposed within the chamber. A phase change material and at least one heat pipe in thermal communication with the phase change material and extending through the housing.

別の一態様では、エネルギーを貯蔵する装置は、囲まれた室部を画定するハウジングと、室部の内部に配置された相変化泡状材料、及び、相変化材料と熱連通し、ハウジングを貫通して延在する少なくとも１つのヒートパイプを備える。 In another aspect, an energy storage device includes a housing defining an enclosed chamber, a phase change foam material disposed within the chamber, and in thermal communication with the phase change material, At least one heat pipe extends therethrough.

本書に記載された特性、機能及び利点は、本開示の様々な態様で独立に実現可能であり、又は、以下の記述及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、更に他の態様において組み合わせることも可能である。 The features, functions and advantages described herein may be implemented independently in various aspects of the disclosure, or combined in yet other aspects, where further details may be understood with reference to the following description and drawings. It is also possible.

本開示の教示による方法及びシステムの態様は、以下の図面を参照して、下記に詳細に記述される。 Aspects of methods and systems according to the teachings of the present disclosure are described in detail below with reference to the following drawings.

複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置の態様の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an aspect of an apparatus for storing energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置についての溶融速度を示すグラフである。6 is a graph showing melting rates for devices that store energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置についての固化速度を示すグラフである。6 is a graph showing solidification rates for devices that store energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置についての溶融速度を示すグラフである。6 is a graph showing melting rates for devices that store energy, according to aspects. 複数の態様による、エネルギーを貯蔵する装置についての固化速度を示すグラフである。6 is a graph showing solidification rates for devices that store energy, according to aspects.

様々な態様の具体的な特性は、一部の図面には示され、他の図面には示されないことがあるが、これは便宜的に行われているにすぎない。任意の図面の任意の特性は、他の任意の図面の任意の特性と組み合わせて参照され、かつ／又は特許請求されることがある。 Although specific features of various aspects may be shown in some drawings and not in others, this is done for convenience only. Any feature of any drawing may be referenced and/or claimed in combination with any feature of any other drawing.

相変化材料の溶融速度及び／又は固化速度を増大させ、かつ／若しくは、高温表面又は低温表面と相変化材料の固液界面との温度差を減少させるために、ヒートパイプを、熱伝導率が高い発泡体及び／又は箔のような固形多孔性媒体並びに／或いは有効固形多孔性媒体とそれぞれ結合させる、エネルギー貯蔵装置の態様が本書に記述されている。熱性能の改善は、相変化材料が相変化する際の、高温（又は低温）の表面或いは機器と、相変化材料の固液界面との間の熱抵抗の低減によって実現する。 In order to increase the melting rate and/or the solidification rate of the phase change material and/or reduce the temperature difference between the hot or cold surface and the solid-liquid interface of the phase change material, the heat pipe has a thermal conductivity of Described herein are embodiments of energy storage devices that are associated with solid porous media such as high foam and/or foil and/or effective solid porous media, respectively. Improved thermal performance is achieved by reducing the thermal resistance between the hot (or cold) surface or device and the solid-liquid interface of the phase change material as the phase change material changes phase.

以下の記述には、様々な態様を徹底的に理解するための、多数の具体的詳細事項が記載されている。しかし当業者であれば、様々な態様が具体的な詳細事項なしで実行可能であることを理解するであろう。他の例では、特定の態様を不明瞭にすることがないよう、よく知られている方法、手続き、構成要素及び回路については、詳細に図解または記述していない。 In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the various aspects. However, one of ordinary skill in the art will appreciate that various aspects can be practiced without specific details. In other instances, well-known methods, procedures, components and circuits have not been illustrated or described in detail so as not to obscure the particular aspects.

図１〜１０は、複数の態様による、エネルギーを貯蔵するための装置の態様の概略図である。まず図１を参照するに、いくつかの態様では、エネルギーを貯蔵する装置１００は、囲まれた室部１２０を画定するハウジング１１０と、室部１２０内に配置され、熱伝導性金属材料から形成された箔１３０と、室部１２０の内部に配置された相変化材料１４０、及び、箔１３０並びに相変化材料１４０と熱連通し、ハウジングを貫通して延在する少なくとも１つのヒートパイプ又は熱サイホン１５０を備える。 1-10 are schematic views of aspects of an apparatus for storing energy, according to aspects. Referring initially to FIG. 1, in some aspects an energy storage device 100 includes a housing 110 defining an enclosed chamber 120, and disposed within the chamber 120 and formed from a thermally conductive metallic material. Foil 130 and a phase change material 140 disposed inside chamber 120, and at least one heat pipe or thermosyphon in thermal communication with foil 130 and phase change material 140 and extending through the housing. It comprises 150.

ハウジング１１０は、ＰＣＭの容積膨張を可能にする、硬性又は可堯性の任意の固形材料から形成可能である。いくつかの態様では、ハウジング１１０は、例えばプラスチックなどの適当な高分子材料から、円筒や直角プリズムのような三次元形状に形成される、断熱材料１１２から成る。他の態様では、ハウジング１１０は、電子冷却用途向けなどに用いられる銅１１２のような高熱伝導性の材料、又は、熱伝導性材料と断熱材料の任意の組み合わせから成る。ハウジング１１０の詳細な寸法及び材料は厳密に規定される訳ではなく、装置が適用される具体的な用途に大いに基づくものである。いくつかの実施例では、ハウジングは１インチから１２フィートまでの高さを有し、他の場合には、具体的な用途に応じて、０．５インチから５０フィートまでの半径を備える。 The housing 110 can be formed of any solid material that is rigid or flexible that allows the PCM to expand in volume. In some aspects, the housing 110 comprises an insulating material 112 formed from a suitable polymeric material, such as plastic, into a three-dimensional shape such as a cylinder or a right angle prism. In another aspect, the housing 110 is made of a highly thermally conductive material, such as copper 112, such as is used for electronic cooling applications, or any combination of thermally conductive and insulating materials. The detailed dimensions and materials of the housing 110 are not strictly defined and are largely based on the particular application to which the device is applied. In some embodiments, the housing has a height of 1 inch to 12 feet, and in other cases a radius of 0.5 inches to 50 feet, depending on the particular application.

いくつかの態様では、箔１３０は、０．０１７ミリから０．０２４ミリの厚みを有する、アルミニウムなどの金属製の、若しくは他の非金属性高熱伝導性箔から成り、相変化材料１４０は、図１１〜１４に提示された結果を生成する実験系のように、アルミニウム箔１３０の中に散在するｎ−オクタデカンから成る。室部の内部の箔の数及び相変化材料の種類は厳密に規定される訳ではなく、装置が適用される具体的な用途に大いに基づくものである。いくつかの実施例では、室部内の箔の数は、１００から５０００までの範囲に帰する。 In some aspects, the foil 130 comprises a metal such as aluminum or other non-metallic high thermal conductivity foil having a thickness of 0.017 mm to 0.024 mm, and the phase change material 140 comprises: It consists of n-octadecane interspersed in aluminum foil 130, such as the experimental system producing the results presented in FIGS. The number of foils and the type of phase change material inside the chamber are not strictly defined and are largely based on the specific application to which the device is applied. In some embodiments, the number of foils in the chamber is attributed to the range 100 to 5000.

いくつかの態様では、熱伝導性箔１３０は、室部１２０内で第１方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、第１方向とは異なる第２方向で、室部１２０の中へと延在する。図１に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に水平方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫くように垂直方向に延在する。他の態様では、熱伝導性箔１３０は、室部１２０内で第１方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、第１方向と実質的に同一の第２方向で、室部１２０を貫くように延在する。図２に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に垂直方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫くように、垂直方向に延在する。 In some aspects, the thermally conductive foil 130 is disposed within the chamber 120 in a first direction and the heat pipe 150 extends into the chamber 120 in a second direction that is different than the first direction. To do. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the heat conductive foil 130 is disposed horizontally within the chamber 120 and the heat pipe 150 extends vertically through the chamber 120. In another aspect, the thermally conductive foil 130 is disposed within the chamber 120 in a first direction and the heat pipe 150 penetrates the chamber 120 in a second direction substantially the same as the first direction. Extend. In the embodiment illustrated in FIG. 2, the heat conductive foil 130 is vertically disposed within the chamber 120, and the heat pipe 150 extends vertically through the chamber 120.

いくつかの態様では、ヒートパイプ１５０は、例えば銅、アルミニウム、及び／又は鋼鉄から作られ、セ氏約０度から約２００度までの間で動作する作動流体１５２を含む。より具体的には、少なくともいくつかの態様では、作動流体は、セ氏約２５度から約２００度まで間で動作する。更により具体的には、少なくともいくつかの態様では、作動流体は、セ氏約２５度から約１６０度までの間で動作する。ヒートパイプ１５０内で使用される作動流体には、水及び／又はメタノールが含まれうるが、それらだけに限定される訳ではない。その上、少なくともいくつかの態様では、ヒートパイプ１５０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作られる、ウィック構造を含む。代替的には、ヒートパイプ１５０は、他の任意の材料から作られることがあり、かつ／若しくは、熱伝達システム１００が本書に記載されているように機能することを可能にする、他の任意の流体を含む可能性がある。例えば、少なくとも１つの態様では、ヒートパイプ１５０は、垂直方向に、重力補助的に配置される。更に、ヒートパイプ１５０が、熱伝導性発泡体１５４のような熱伝導性材料によって強化されることにより、ヒートパイプ１５０の熱伝導係数は増大し、流道流体による熱伝達も改善される。 In some aspects, the heat pipe 150 includes a working fluid 152 made from, for example, copper, aluminum, and/or steel and operating between about 0 degrees and about 200 degrees Celsius. More specifically, in at least some aspects, the working fluid operates between about 25 degrees Celsius and about 200 degrees Celsius. Even more specifically, in at least some aspects, the working fluid operates between about 25 degrees Celsius and about 160 degrees Celsius. Working fluids used in heat pipe 150 may include, but are not limited to, water and/or methanol. Moreover, in at least some aspects, the heat pipe 150 includes a wick structure, eg, made from sintered metal powder, metal fibers, and/or screen mesh. Alternatively, heat pipe 150 may be made from any other material and/or any other that enables heat transfer system 100 to function as described herein. Of fluids. For example, in at least one aspect, the heat pipes 150 are vertically gravity-assisted. Further, the heat pipe 150 is reinforced with a heat conductive material, such as the heat conductive foam 154, which increases the heat transfer coefficient of the heat pipe 150 and also improves heat transfer by the flow fluid.

稼働中、装置１００内の相変化材料１４０と、ヒートパイプ１５０に触れて流れ去る流体のような熱源又はヒートシンクとの間で、熱が交換される。例えば、ヒートパイプ１５０に触れて流れ去る流体の温度が相変化材料１４０よりも高い場合には、熱は流体から相変化材料１４０へと伝達されることになり、それによって、装置１００内にエネルギーが貯蔵される。対照的に、ヒートパイプ１５０に触れて流れ去る流体の温度が相変化材料１４０よりも低い場合には、熱は相変化材料１４０から流体へと伝達されることになり、それによって、装置１００からエネルギーが放出される。 During operation, heat is exchanged between the phase change material 140 in the device 100 and a heat source or heat sink, such as a fluid that flows away by touching the heat pipe 150. For example, if the temperature of the fluid leaving the heat pipe 150 is higher than that of the phase change material 140, heat will be transferred from the fluid to the phase change material 140, thereby energizing the device 100. Is stored. In contrast, if the temperature of the fluid flowing off the heat pipe 150 is lower than that of the phase change material 140, heat will be transferred from the phase change material 140 to the fluid, thereby causing the device 100 to exit. Energy is released.

図３〜４に図示する実施例では、ヒートパイプ１５０は、室部１２０及びハウジング１１０を貫通して延在する。図３に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に水平方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫通して垂直方向に延在する。図４に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に垂直方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫通して垂直方向に延在する。図３及び４の装置１００は、装置１００の両側で、流体の流れと熱交換を行うことを可能にする。いくつかの実施例では、装置の片側での流体の流れが、相変化材料１４０の溶融を目的とする加熱された流体である一方で、装置１００の別の側での流体の流れは、相変化材料の固化を目的とする冷却された流体であることもある。 In the embodiment illustrated in FIGS. 3-4, the heat pipe 150 extends through the chamber 120 and the housing 110. In the embodiment illustrated in FIG. 3, the heat conductive foil 130 is disposed horizontally in the chamber 120, and the heat pipe 150 extends vertically through the chamber 120. In the embodiment illustrated in FIG. 4, the heat conductive foil 130 is vertically disposed within the chamber 120, and the heat pipe 150 extends vertically through the chamber 120. The device 100 of FIGS. 3 and 4 allows fluid flow and heat exchange to occur on either side of the device 100. In some embodiments, the fluid flow on one side of the device is a heated fluid intended to melt the phase change material 140, while the fluid flow on the other side of the device 100 is It may also be a cooled fluid intended to solidify the changing material.

図５〜６に図示する実施例では、ヒートパイプは、室部１２０及びハウジング１１０を貫通して、水平方向に延在する。図５に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に水平方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫通して水平方向に延在する。図６に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に垂直方向に配置され、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫通して、水平方向に延在する。図５及び６の装置１００は、装置１００の両側で、流体の流れと熱交換を行うことを可能にする。ヒートパイプ１５０及び箔１３０は、水平と垂直のどちらの方向にも、又は、水平或いは垂直以外の方向に、配向されうることが認識されるであろう。例えば、ヒートパイプ１５０は、室部１２０を貫くように、斜めにも延在しうる。 In the embodiment illustrated in FIGS. 5-6, the heat pipe extends horizontally through the chamber 120 and the housing 110. In the embodiment illustrated in FIG. 5, the heat conductive foil 130 is horizontally arranged in the chamber 120, and the heat pipe 150 extends horizontally through the chamber 120. In the embodiment illustrated in FIG. 6, the heat conductive foil 130 is vertically arranged in the chamber 120, and the heat pipe 150 extends through the chamber 120 in the horizontal direction. The device 100 of FIGS. 5 and 6 allows fluid flow and heat exchange to occur on both sides of the device 100. It will be appreciated that heat pipe 150 and foil 130 may be oriented in either the horizontal or vertical direction, or in a direction other than horizontal or vertical. For example, the heat pipe 150 may extend diagonally so as to penetrate the chamber 120.

いくつかの態様では、装置１００は、装置の室部１２０の中へと、又は室部１２０を貫通して延在する、複数のヒートパイプ１５０を備える。図７に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に水平方向に配置され、２つのヒートパイプ１５０が室部１２０を貫通して垂直方向に延在すると同時に、１つのヒートパイプ１５０は、室部１２０の中へと延在している。図８に図示する実施例では、熱伝導性箔１３０は室部１２０内に垂直方向に配置され、２つのヒートパイプ１５０が室部１２０を貫通して垂直方向に延在すると同時に、１つのヒートパイプ１５０は、室部１２０の中へと延在している。図７及び８の装置１００は、装置１００の両側で、流体の流れと熱交換を行うことを可能にする。 In some aspects, the device 100 comprises a plurality of heat pipes 150 extending into or through the chamber 120 of the device. In the embodiment illustrated in FIG. 7, the heat conductive foil 130 is horizontally arranged in the chamber 120, and two heat pipes 150 extend vertically through the chamber 120 and at the same time, one heat pipe is formed. The pipe 150 extends into the chamber 120. In the embodiment shown in FIG. 8, the heat conductive foil 130 is vertically arranged in the chamber 120, and two heat pipes 150 extend vertically through the chamber 120 and at the same time, one heat pipe is formed. The pipe 150 extends into the chamber 120. The device 100 of FIGS. 7 and 8 allows for fluid flow and heat exchange on either side of the device 100.

いくつかの態様では、装置１００は、高熱伝導性発泡体に組み込まれた相変化材料を取り込む。図９〜１０に図示する実施例では、装置は、囲まれた室部１２０を画定するハウジング１１０と、室部の内部に配置された相変化材料と発泡体との複合物１４２、及び、相変化材料と発泡体との複合物と熱連通し、ハウジングを貫通して延在する少なくとも１つのヒートパイプ又は熱サイホン１５０を含む。例としては、相変化材料と発泡体との複合物１４２は、アルミニウム発泡体とパラフィンワックスから成る（すなわちパラフィンとアルミニウム発泡体との複合物である）。当業者は、図９及び１０の装置１００は、水平方向に、又は別の方向に配向されたヒートパイプ１５０と共に構成されることもありうると、認識するであろう。 In some aspects, the device 100 incorporates a phase change material incorporated into a high thermal conductivity foam. In the embodiment illustrated in FIGS. 9-10, the device comprises a housing 110 defining an enclosed chamber 120, a phase change material and foam composite 142 disposed within the chamber, and a phase. It includes at least one heat pipe or thermosyphon 150 that is in thermal communication with the composite of the variable material and foam and that extends through the housing. By way of example, phase change material and foam composite 142 comprises aluminum foam and paraffin wax (ie, a paraffin and aluminum foam composite). Those skilled in the art will recognize that the apparatus 100 of FIGS. 9 and 10 may be configured with the heat pipe 150 oriented horizontally or in another direction.

図１〜１０に図示する装置１００は、本書上記の参照により本願に組み込まれている米国公開特許公報番号２０１３／０１８９５９４に記載されている熱伝達システムのような、熱伝達システムに取り入れられることがある。 The apparatus 100 illustrated in FIGS. 1-10 may be incorporated into a heat transfer system, such as the heat transfer system described in US Published Patent Publication No. 2013/0189594, which is incorporated herein by reference above. is there.

図１１は、アルミニウム箔１３０とヒートパイプ１５０を備える装置１００についての、溶融速度及び容積液分を示すグラフである。変数ｆｌは、図１〜２に示す事例と同様に、熱水の流れによって下部から加熱される室部１２０に包含された、相変化材料１４０の容積液分を表している。変数Ｎは、室部１２０内の箔１３０の数を示す。本実験において使用されるアルミニウム箔の厚みは、ｔ１＝０．０１７ｍｍである。空隙率εは、総容積（ＰＣＭの容積と金属箔の容積との合計）に対する、相変化材料１４０によって占められる容積と定義される。相変化材料は長鎖炭化水素（例えばｎ−オクタデカン）であり、ＰＣＭ溶融温度を約３°Ｃ下回る温度で、当初は完全な固形体ｆｌ＝０である。ヒートパイプは銅であり、水で満たされている。 FIG. 11 is a graph showing the melting rate and the volumetric liquid content of the apparatus 100 including the aluminum foil 130 and the heat pipe 150. Variables f l, as in the case shown in Figures 1-2 were included in the chamber 120 to be heated from the bottom by the flow of hot water, represent a volume liquid fraction of the phase change material 140. The variable N indicates the number of foils 130 in the chamber 120. The thickness of the aluminum foil used in this experiment is t 1 =0.017 mm. The porosity ε is defined as the volume occupied by the phase change material 140 relative to the total volume (sum of PCM volume and metal foil volume). The phase change material is a long chain hydrocarbon (e.g. n- octadecane), a PCM melting temperature at about 3 ° C below the temperature, initially a complete solid body f l = 0. The heat pipe is copper and filled with water.

溶融結果は、（１）円筒形容器内に同心円を成すように配置された垂直の非中空銅製棒状材（Ｒｏｄ−ＰＣＭ）、（２）薄板状の普通アルミニウム製箔と共にある垂直の非中空銅製棒状材（Ｒｏｄ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ）（箔が占める容積は非常に少なく、名目上ＰＣＭによって占められる容積の１．４％に過ぎない。換言すると、空隙率ε＝９８．６％である。）（３）棒状材と外形寸法が全く同一であり水で満たされているが、箔と共にない、銅製ヒートパイプ（ＨＰ−ＰＣＭ）、及び、（４）ヒートパイプと箔（ＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ）（箔の容積率は同様に１．４％）について示されている。図１１は、箔の容積率が同様の場合に関して、ＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭの溶融速度がＲｏｄ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（ＨＰ−ＰＣＭと同様の溶融速度を明示している）の約３倍に達することを示す。 The melting results are (1) vertical non-hollow copper rods (Rod-PCM) arranged concentrically in a cylindrical container, (2) vertical non-hollow copper with thin aluminum foil. Rod-Foil-PCM (foil occupies a very small volume, nominally only 1.4% of the volume occupied by PCM; in other words, porosity ε=98.6%). (3) Copper heat pipe (HP-PCM), which has exactly the same external dimensions as the rod-shaped material and is filled with water, but not with a foil, and (4) Heat pipe and foil (HP-Foil-PCM). (Foil volume percentage is also 1.4%). FIG. 11 shows that the melting rate of HP-Foil-PCM reaches about 3 times that of Rod-Foil-PCM (demonstrating the same melting rate as HP-PCM) for the same volume fraction of foil. Indicates.

図１２は、アルミニウム箔１３０とヒートパイプ１５０を備える装置１００についての、固化速度及び容量液分を示すグラフである。図１２に示す実施例では、相変化材料１４０の溶融温度を約３°Ｃ上回る温度で、相変化材料１４０は、当初は完全な液体ｆｌ＝１．０である。箔と共にあるヒートパイプと相変化材料との組み合わせは、他の手法よりも大いに性能が優れている。 FIG. 12 is a graph showing the solidification rate and the liquid volume of the apparatus 100 including the aluminum foil 130 and the heat pipe 150. In the example shown in FIG. 12, at a temperature about 3° C. above the melting temperature of phase change material 140, phase change material 140 is initially a complete liquid f 1 =1.0. The combination of the heat pipe with the foil and the phase change material performs much better than other approaches.

図１３は、図９に図示する装置と相似の、アルミニウム発泡体１４２とヒートパイプ１５０を備える装置１００についての、溶融速度を示すグラフである。 FIG. 13 is a graph showing the melting rate for a device 100 with aluminum foam 142 and heat pipe 150, similar to the device shown in FIG.

金属発泡体の有孔密度ωは、１インチ当たりの孔数（ＰＰＩ）によって決まる。ＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭとＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭとの間で有効な比較を行うために、同様の空隙率（同様の金属容積）が比較される必要がある。図１３及び１４に示す実施例に関しては、溶融と固化の両方について同様の液分を獲得するよう、箔の厚みはｔ２＝０．０２４ｍｍとされた。 The perforated density ω of the metal foam is determined by the number of pores per inch (PPI). In order to make a valid comparison between HP-Foil-PCM and HP-Foam-PCM, similar porosity (similar metal volume) needs to be compared. For the examples shown in FIGS. 13 and 14, the foil thickness was t 2 =0.024 mm to obtain similar liquids for both melting and solidification.

図１３は、図１１に関連する条件と同様の条件下での溶融速度を示す。Ｎ＝６２、ｔ１、ε＝９８．６％である、ＨＰ−ＰＣＭ、Ｒｏｄ−ＰＣＭ及びＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭについての図１３及び１４のデータは、図１１及び１２で示したものと同様の事例であるが、ＰＣＭ容器内のヒートパイプ長に相違がある（図１１ではヒートパイプ長は９０ｍｍであるが、図１３及び１４では８０ｍｍである）。Ｎ＝６２、ｔ１、ε＝９８．６％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（黒丸）と、Ｎ＝１６２、ｔ２、ε＝９６．１％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（白丸）の比較により、空隙率を３％程度、若干減少させる（金属の容積を３％増加させる）ことによって、溶融速度が２倍になることが示されている。Ｎ＝１６２、ｔ２、ε＝９６．１％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（白丸）とω＝２０ＰＰＩ、ε＝９５．５％のＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭ（黒丸）との間で、空隙率に変化がない状態での第２の比較も行われている。この結果は、ほぼ同一の空隙率では、ＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭの事例と比較して、ＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭの溶融速度が速く（約２倍の値に）なることを示す。ＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭに関して、ω＝２０ＰＰＩ、ε＝９５．５％の事例（黒ダイヤ）が、Ｎ＝６２、ｔ１、ε＝９８．６％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（黒丸；より高い空隙率を有する）と同様の溶融速度を示していることには注目しうる。ω＝２０ＰＰＩ、ε＝８９．４％のＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭ（ハイフン）と、ω＝２０ＰＰＩ、ε＝９５．５％のＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭ（黒ダイヤ）との間の、有孔密度に変化がない状態での比較は、空隙率が低いほど溶融速度は速くなるという結論に至った、Ｎ＝６２、ｔ１、ε＝９８．６％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（黒丸）と、Ｎ＝１６２、ｔ２、ε＝９６．１％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（白丸）とを比較した結果に一致する。最後に、Ｎ＝１６２、ｔ２、ε＝９６．１％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（白丸）も、空隙率が高い（金属の質量が少ない）にもかかわらず、ω＝２０ＰＰＩ、ε＝８９．４％のＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭ（ハイフン）よりも性能が優れている。 FIG. 13 shows the melting rate under conditions similar to those associated with FIG. The data in FIGS. 13 and 14 for HP-PCM, Rod-PCM and HP-Foil-PCM with N=62, t 1, ε=98.6% are similar to those shown in FIGS. 11 and 12. As an example, there is a difference in the heat pipe length in the PCM container (in FIG. 11, the heat pipe length is 90 mm, but in FIGS. 13 and 14, it is 80 mm). By comparing HP-Foil-PCM (white circles) with N=62, t 1 and ε=98.6% with HP-Foil-PCM (white circles) with N=162, t 2 and ε=96.1%, It has been shown that by slightly reducing the porosity by about 3% (increasing the metal volume by 3%), the melting rate is doubled. N=162, t 2, ε=96.1% HP-Foil-PCM (white circle) and ω=20 PPI, ε=95.5% HP-Foam-PCM (black circle), the porosity was increased. A second comparison with no changes is also done. The results show that at nearly the same porosity, the melting rate of HP-Foil-PCM is faster (about twice the value) as compared to the case of HP-Foam-PCM. Regarding HP-Foam-PCM, the case of ω=20 PPI, ε=95.5% (black diamond) is N=62, t 1, ε=98.6% of HP-Foil-PCM (black circle; higher void). It is noteworthy that it has a similar melting rate to that of The hole density between HP-Foam-PCM (hyphen) of ω=20 PPI and ε=89.4% and HP-Foam-PCM (black diamond) of ω=20 PPI and ε=95.5%. Comparison with no change led to the conclusion that the lower the porosity, the faster the melting rate, HP-Foil-PCM (black circles) with N=62, t 1, ε=98.6% and N=62. = 162, t2 , ε = 96.1%, which is in agreement with the result of comparison with HP-Foil-PCM (open circles). Finally, HP-Foil-PCM (white circles) with N=162, t 2 and ε=96.1% also has ω=20 PPI, ε=89, despite the high porosity (small metal mass). Better than 0.4% HP-Foam-PCM (hyphen).

図１４は、アルミニウム発泡体１４２又はアルミニウム箔１３０と、ヒートパイプ１５０を備える装置１００についての、固化速度を示すグラフである。ＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭとＨＰ−Ｆｏａｍ−ＰＣＭの全ての事例は、基本事例であるＲｏｄ−ＰＣＭ、並びにＨＰ−ＰＣＭの事例よりも、性能が優れている。溶融と固化の両方にとっての最適構成は、Ｎ＝１６２、ｔ２、ε＝９６．１％のＨＰ−Ｆｏｉｌ−ＰＣＭ（白丸）であり、溶融速度が（すなわち固化速度も）Ｒｏｄ−ＰＣＭの約１４（８）倍になっているが、このことは、たった３．９％の金属容積率を使用しての改善としては並外れている。 FIG. 14 is a graph showing the solidification rate for the apparatus 100 including the aluminum foam body 142 or the aluminum foil 130 and the heat pipe 150. All the cases of HP-Foil-PCM and HP-Foam-PCM outperform the basic cases of Rod-PCM and HP-PCM. The optimum configuration for both melting and solidification is HP-Foil-PCM (open circles) with N=162, t2 , ε=96.1%, with a melting rate (i.e. also solidification rate) of about Rod-PCM. 14(8) times, which is an extraordinary improvement using a metal volume fraction of only 3.9%.

ここまで、航空機環境内で熱を伝達し、貯蔵し、かつ／若しくは利用するための方法とシステムの例示的な態様、並びに、そのためにヒートパイプ１５０をＰＣＭ及び箔／発泡体と融合するという構想が、詳細に記載されている。方法、システム、及び記載されている構想は、本書に記載された具体的な態様に限定される訳ではなく、むしろ、システムの構成要素及び／又は方法のステップは、本書に記載された他の構成要素及び／又はステップから独立に、分離されて利用可能である。方法の各ステップ及び各コンポーネントは、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されてもよい。様々な態様の具体的な特性は、一部の図面には示され、他の図面には示されないことがあるが、これは便宜的に行われているにすぎない。図面の任意の特性は、他の任意の図面の任意の特性と組み合わせて参照され、かつ／又は特許請求されることがある。 Up to this point, exemplary aspects of methods and systems for transferring, storing, and/or utilizing heat within an aircraft environment, and the concept of fusing heat pipe 150 with PCM and foil/foam for that purpose. Are described in detail. The methods, systems, and concepts described are not limited to the specific aspects described herein, but rather to the system components and/or method steps described elsewhere herein. It can be used separately and independently of the components and/or steps. Each method step and each component may be used in combination with other method steps and/or components. Although specific features of various aspects may be shown in some drawings and not in others, this is done for convenience only. Any feature of a drawing may be referenced and/or claimed in combination with any feature of any other drawing.

ここに記載した説明では、最良のモードを含む態様を開示し、かつ任意の当業者による、任意又は機器やシステムの作成及び使用、並びに組み込まれた任意の方法の実施を含む、態様の実行を可能にするために、実施例を使用している。本開示の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって規定されており、当業者であれば想起される他の実施例も含みうる。かかる他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、或いは、それらが特許請求の範囲の文言とわずかしか違わない同等の構成要素を有する場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。 The description set forth herein discloses aspects that include the best mode and implementations of the aspects, including making and using any or any equipment or system, and performing any method, incorporated by any person skilled in the art. Examples are used to enable. The patentable scope of the disclosure is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other embodiments claim the claims if they have elements that do not differ from the wording of the claims or if they have equivalent elements that differ only slightly from the wording of the claims. Is intended to be within the range of.

また、本明細書及び特許請求の範囲において、「結合された」並びに「接続された」という語が、それらの派生語と共に使用されうる。具体的な態様では、「接続された」は２つ以上の要素が互いに直接、物理的に若しくは電気的に接触していることを示すために使用されうる。「結合された」は２つ以上の要素が直接、物理的に若しくは電気的に接触していることを意味しうる。しかし、「結合された」は２つ以上の要素が互いに直接的に接触していないが、なおかつ、互いに連携または相互作用することも、意味することがある。 Also, in this specification and in the claims, the words "coupled" and "connected" may be used with their derivatives. In a specific aspect, "connected" can be used to indicate that two or more elements are in direct, physical or electrical contact with each other. "Coupled" may mean that two or more elements are in direct, physical or electrical contact. However, "coupled" may also mean that two or more elements are not in direct contact with each other, but yet cooperate or interact with each other.

本明細書中の「一態様」又は「いくつかの態様」という言及は、態様に関連して記載される、具体的な特性、構造、又は特徴が、少なくとも一つの実行形態に含まれていることを意味する。本明細書のさまざまな箇所にある「一態様では」という語句は、必ずしも同一の態様について言及しているとは限らない。 References herein to "one aspect" or "some aspects" include the particular property, structure, or characteristic described in connection with the aspect in at least one implementation. Means that. The appearances of the phrase "in one aspect" in various places in the specification are not necessarily all referring to the same aspect.

さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。 Further, the present disclosure includes embodiments according to the following clauses.

条項１ エネルギーを貯蔵する装置（１００）であって、
囲まれた室部（１２０）を画定するハウジング（１１０）と、
熱伝導性材料から形成されて室部内に配置された箔（１３０）と、
室部の内部に配置された相変化材料（１４０）、及び、
相変化材料と熱連通し、ハウジングを貫通して延在する、少なくとも１つのヒートパイプ（１５０）を備える、装置（１００）。 Clause 1 A device (100) for storing energy, comprising:
A housing (110) defining an enclosed chamber (120);
A foil (130) formed of a heat conductive material and disposed in the chamber;
A phase change material (140) disposed inside the chamber, and
An apparatus (100) comprising at least one heat pipe (150) in thermal communication with a phase change material and extending through a housing.

条項２ ハウジング（１１０）は、断熱材料と熱伝導性材料のうち少なくとも１つから成る、条項１に記載の装置。 Clause 2 The apparatus of Clause 1, wherein the housing (110) comprises at least one of an insulating material and a thermally conductive material.

条項３ 相変化材料（１４０）は、箔（１３０）の中に散在する、条項１に記載の装置。 Clause 3 The device of clause 1, wherein the phase change material (140) is interspersed within the foil (130).

条項４ 箔（１３０）は、０．０１７ミリから０．０２４ミリまでの厚みを有するアルミニウム箔から成る、条項３に記載の装置。 Clause 4 The apparatus of clause 3, wherein the foil (130) comprises an aluminum foil having a thickness of 0.017 millimeters to 0.024 millimeters.

条項５ アルミニウム箔（１３０）は室部（１２０）内で第１方向に配置され、
ヒートパイプ（１５０）は、第１方向とは異なる第２方向で、室部を貫くように延在する、条項４に記載の装置。 Clause 5 The aluminum foil (130) is arranged in the chamber (120) in a first direction,
The apparatus of clause 4, wherein the heat pipe (150) extends through the chamber in a second direction different from the first direction.

条項６ アルミニウム箔（１３０）は室部（１２０）内で水平方向に配置され、かつ、
ヒートパイプ（１５０）は室部を貫くように垂直方向に延在し、若しくは、
アルミニウム箔（１３０）は室部（１２０）内で垂直方向に配置され、かつ、
ヒートパイプ（１５０）は室部を貫くように垂直方向に延在し、若しくは、
アルミニウム箔（１３０）は室部（１２０）内で水平方向に配置され、かつ、
ヒートパイプ（１５０）は室部を貫くように水平方向に延在し、若しくは、
アルミニウム箔（１３０）は室部（１２０）内で垂直方向に配置され、かつ、
ヒートパイプ（１５０）は室部を貫くように水平方向に延在する、条項４に記載の装置。 Clause 6 The aluminum foil (130) is arranged horizontally in the chamber (120) and
The heat pipe (150) extends vertically through the chamber, or
The aluminum foil (130) is arranged vertically in the chamber (120), and
The heat pipe (150) extends vertically through the chamber, or
The aluminum foil (130) is arranged horizontally in the chamber (120), and
The heat pipe (150) extends horizontally to penetrate the chamber, or
The aluminum foil (130) is arranged vertically in the chamber (120), and
The apparatus of clause 4, wherein the heat pipe (150) extends horizontally through the chamber.

条項７ ヒートパイプ（１５０）は、熱伝導性金属から成り、作動流体を備える、条項１から６のいずれか１項に記載の装置。 Clause 7 The apparatus of any one of clauses 1-6, wherein the heat pipe (150) comprises a thermally conductive metal and comprises a working fluid.

条項８ ヒートパイプ（１５０）は、高熱伝導性発泡体と、相変化材料と発泡体との複合物がある室部（１２０）の外部のフィンのうち、少なくとも１つを備える、条項１から７のいずれか１項に記載の装置。 Clause 8 The heat pipe (150) comprises at least one of the fins external to the chamber (120) where the high thermal conductivity foam and the composite of phase change material and foam are located. The apparatus according to claim 1.

条項９ エネルギーを貯蔵する装置であって、
囲まれた室部（１２０）を画定するハウジング（１１０）と、
室部の内部に配置された相変化材料と発泡体との複合物（１４２）、及び、
相変化材料と発泡体との複合物と熱連通し、ハウジングを貫通して延在する、少なくとも１つのヒートパイプ（１５０）を備える、装置。 Clause 9 A device for storing energy,
A housing (110) defining an enclosed chamber (120);
A composite of a phase change material and foam disposed inside the chamber (142), and
An apparatus comprising at least one heat pipe (150) in thermal communication with a composite of a phase change material and a foam and extending through a housing.

条項１０ ハウジング（１１０）は、断熱材料と熱伝導性材料のうち少なくとも１つから成る、条項９に記載の装置。 Clause 10 The apparatus of clause 9, wherein the housing (110) comprises at least one of an insulating material and a thermally conductive material.

条項１１ 相変化材料と発泡体のと複合物（１４２）は、アルミニウム発泡体から成る、条項９又は１０に記載の装置。 Clause 11 The device of clause 9 or 10, wherein the phase change material-foam composite (142) comprises aluminum foam.

条項１２ ヒートパイプ（１５０）は、熱伝導性金属から成り、作動流体（１５２）を備える、条項９から１１のいずれか１項に記載の装置。 Clause 12 The apparatus of any one of clauses 9 to 11, wherein the heat pipe (150) comprises a thermally conductive metal and comprises a working fluid (152).

条項１３ ヒートパイプ（１５０）は、高熱伝導性発泡体と、相変化材料と発泡体との複合物がある室部（１２０）の外部のフィンのうち、少なくとも１つを備える、条項９から１２のいずれか１項に記載の装置。 Clause 13 The heat pipe (150) comprises at least one of a high thermal conductivity foam and a fin external to the chamber (120) where the composite of phase change material and foam is located. The apparatus according to claim 1.

条項１４ ヒートパイプ（１５０）は室部（１２０）を貫くように垂直方向に延在し、或いは、
ヒートパイプ（１５０）は室部（１２０）を貫くように水平方向に延在する、条項９から１３のいずれか１項に記載の装置。 Clause 14 The heat pipe (150) extends vertically through the chamber (120), or
Apparatus according to any one of clauses 9 to 13, wherein the heat pipe (150) extends horizontally through the chamber (120).

態様は、構造的特性及び／又は方法論的行為に特有の文言で記述されているが、特許請求の対象は記述された特定の特性や行為に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、具体的な特性及び行為は、請求の対象を実施する形態のサンプルとして開示されている。 Although aspects have been described in language specific to structural characteristics and/or methodological acts, it is to be understood that the claimed subject matter is not necessarily limited to the particular characteristics or acts described. Rather, the specific features and acts are disclosed as sample forms of implementing the claimed subject matter.

１００ 装置
１１０ ハウジング
１１２ 断熱材料（又は銅）
１２０ 室部
１３０ 箔
１４０ 相変化材料
１５０ ヒートパイプ（又は熱サイホン）
１５２ 作動流体
１５４ 熱伝導性発泡体 100 device 110 housing 112 insulating material (or copper)
120 Chamber 130 Foil 140 Phase Change Material 150 Heat Pipe (or Thermo Siphon)
152 Working fluid 154 Thermally conductive foam

Claims (7)

エネルギーを貯蔵する装置（１００）であって、
囲まれた室部（１２０）を画定するハウジング（１１０）と、
前記室部内に配置された熱伝導性材料から形成された箔（１３０）と、
前記室部の内部に配置された相変化材料（１４０）と、
前記相変化材料と熱連通し、前記ハウジングを貫通して延在する複数のヒートパイプ（１５０）と
を備え、
前記複数のヒートパイプ（１５０）のうちの第１のヒートパイプは、前記ハウジングの第１の壁部と平行に配置され、かつ、前記ハウジングの外側の第１の端部と、前記ハウジングの外側の、前記第１の端部と反対側の第２の端部を有し、
前記複数のヒートパイプ（１５０）のうちの第２のヒートパイプは、前記第１の壁部と反対側の前記ハウジングの第２の壁部と平行に配置され、かつ、前記ハウジングの外側の第３の端部と、前記ハウジングの外側の、前記第３の端部と反対側の第４の端部を有し、
前記複数のヒートパイプ（１５０）のうちの第３のヒートパイプは、前記第１のヒートパイプ及び第２のヒートパイプと平行に、かつ前記第１のヒートパイプと前記第２のヒートパイプとの間に配置され、前記ハウジング内に配置された第５の端部と前記ハウジングの外側の第６の端部と、を有する装置（１００）。 A device (100) for storing energy, comprising:
A housing (110) defining an enclosed chamber (120);
A foil (130) formed of a thermally conductive material disposed within the chamber,
A phase change material (140) disposed inside the chamber,
A plurality of heat pipes (150) in thermal communication with the phase change material and extending through the housing;
First heat pipe of the plurality of heat pipes (150), the arranged parallel to the first wall portion of the housing, and a first end portion of the outside of the housing, outside of the housing A second end opposite the first end,
A second heat pipe of the plurality of heat pipes (150) is disposed in parallel with a second wall portion of the housing opposite to the first wall portion, and is located outside the housing. 3 end and a fourth end on the outside of the housing opposite the third end,
A third heat pipe of the plurality of heat pipes (150) is parallel to the first heat pipe and the second heat pipe, and includes the first heat pipe and the second heat pipe. An apparatus (100) disposed between and having a fifth end disposed within the housing and a sixth outer end of the housing. 前記ハウジング（１１０）は、断熱材料と熱伝導性材料のうち少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の装置。 The housing (110) includes at least one of a heat insulating material and a heat conductive material,
The device according to claim 1. 前記相変化材料（１４０）は前記箔（１３０）の中に散在する、
請求項１に記載の装置。 The phase change material (140) is interspersed within the foil (130),
The device according to claim 1. 前記箔（１３０）は、０．０１７ミリメートルから０．０２４ミリメートルまでの厚みを有するアルミニウム箔から成る、請求項３に記載の装置。 The apparatus of claim 3, wherein the foil (130) comprises aluminum foil having a thickness of 0.017 millimeters to 0.024 millimeters. 前記アルミニウム箔（１３０）は前記室部（１２０）内で第１方向に配置され、
前記複数のヒートパイプ（１５０）は、前記第１方向とは異なる第２方向に、前記室部を貫くように延在する、
請求項４に記載の装置。 The aluminum foil (130) is arranged in the chamber (120) in a first direction,
The plurality of heat pipes (150) extend in a second direction different from the first direction so as to penetrate the chamber portion,
The device according to claim 4. 前記アルミニウム箔（１３０）は前記室部（１２０）内で水平方向に配置され、かつ、前記複数のヒートパイプ（１５０）は前記室部を貫くように垂直方向に延在するか、
前記アルミニウム箔（１３０）は前記室部（１２０）内で垂直方向に配置され、かつ、前記複数のヒートパイプ（１５０）は前記室部を貫くように垂直方向に延在するか、
前記アルミニウム箔（１３０）は前記室部（１２０）内で水平方向に配置され、かつ、前記複数のヒートパイプ（１５０）は前記室部を貫くように水平方向に延在するか、若しくは、
前記アルミニウム箔（１３０）は前記室部（１２０）内で垂直方向に配置され、かつ、前記複数のヒートパイプ（１５０）は前記室部を貫くように水平方向に延在する、
請求項４に記載の装置。 The aluminum foil (130) is arranged horizontally within the chamber (120), and the plurality of heat pipes (150) extend vertically through the chamber,
The aluminum foil (130) is disposed vertically within the chamber (120), and the plurality of heat pipes (150) extend vertically through the chamber.
The aluminum foil (130) is arranged horizontally within the chamber (120), and the plurality of heat pipes (150) extend horizontally through the chamber, or
The aluminum foil (130) is arranged vertically within the chamber (120), and the plurality of heat pipes (150) extend horizontally through the chamber.
The device according to claim 4. 前記複数のヒートパイプ（１５０）は、熱伝導性金属を含み、作動流体を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
The apparatus of any one of claims 1-6, wherein the plurality of heat pipes (150) comprises a thermally conductive metal and a working fluid.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10267569B2 (en) * 2016-08-01 2019-04-23 Raytheon Company Thermal storage heat exchanger structures employing phase change materials
CN107548268A (en) * 2017-09-01 2018-01-05 湖南轻创科技有限公司 A kind of radiator, computer, big data computer room
CN107764115B (en) * 2017-10-24 2024-03-01 天津大学 Bottom heat-release type solid-liquid phase change gravity heat pipe
CN108253682A (en) * 2018-01-12 2018-07-06 杨海宽 Refrigerating box, refrigerating system and Cold Chain Logistics method
CN108759538A (en) * 2018-08-16 2018-11-06 北京华厚能源科技有限公司 Phase change heat storage device and heat exchange device
CN112696962A (en) * 2020-12-31 2021-04-23 江苏启能新能源材料有限公司 Heat pipe type phase-change heat storage heat reservoir

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58123092A (en) * 1982-01-19 1983-07-22 Toshiba Corp Heat accumulating apparatus
JPS5929987A (en) * 1982-08-10 1984-02-17 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Heat exchanger
JPS61261388A (en) * 1985-05-15 1986-11-19 Nippon Denso Co Ltd Heat storing apparatus
JPH0762598B2 (en) * 1986-10-13 1995-07-05 株式会社フジクラ Direct contact heat storage device
JPH0276511U (en) * 1988-11-30 1990-06-12
JPH11270975A (en) * 1998-03-25 1999-10-05 Mitsubishi Electric Corp Heat-storing capsule
US20040118553A1 (en) * 2002-12-23 2004-06-24 Graftech, Inc. Flexible graphite thermal management devices
US20060147773A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-06 Steinshnider Jeremy D Heat and humidity exchanger
US20070012429A1 (en) * 2005-06-24 2007-01-18 Convergence Technologies, Inc. Heat Transfer Device
US8171984B2 (en) * 2006-02-01 2012-05-08 Sgl Carbon Ag Latent heat storage devices
US8092064B2 (en) * 2007-02-23 2012-01-10 Rambus International Ltd. Tiled illumination assembly and related methods
US7505269B1 (en) * 2007-10-11 2009-03-17 Valere Power Inc. Thermal energy storage transfer system
US20110284189A1 (en) * 2010-05-24 2011-11-24 Sumontro Sinha Reusable high temperature thermal protection system

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