JP7206245B2 - 相変化材料を使用する蓄熱式熱交換器構造 - Google Patents
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- 作動流体を収容するように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に置かれ、前記作動流体が前記ハウジング内にあるときに前記作動流体によって取り囲まれるように配置された複数のチャンバであり、各チャンバが、凍結時に膨張する相変化材料(PCM)を収容するように構成されている、複数のチャンバと
を有し、
各チャンバの壁が、前記作動流体と各チャンバ内の前記PCMとの間での熱エネルギーの輸送を可能にする高熱伝導率材料で形成され、
各チャンバの前記壁は、前記PCMが凍結時に膨張するにつれて変形して該チャンバの内部容積を増大させるように構成された複数の伸張可能なベローズを含み、前記複数のベローズは、前記複数のベローズを接続する前記チャンバの中心部分から半径方向外側に延在し、前記複数のベローズの各々が、前記中心部分から半径方向外側に延在し且つ該ベローズの外端で湾曲した端壁部分によって接続された、第1及び第2の平面壁部分を有し、
前記複数のベローズを接続する前記チャンバの前記中心部分の中心軸が、前記作動流体の移動方向に対して実質的に垂直な平面内を延在し、該平面内に、前記複数のチャンバのうちの少なくとも一部が、隣接するチャンバ間に空間を有して互いに離間して、並列に配置されている、
熱交換器。 - 複数の前記空間が接続されて、前記作動流体が前記ハウジングの全体及び各チャンバの周りを流れることを可能にし、
前記複数のチャンバは、各チャンバの前記中心部分の前記中心軸に垂直な断面で見て、スタガード格子状に配列されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記複数のベローズは、各チャンバの波形の壁を形成するように一列に配置されている、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記PCMは氷/水を有する、請求項1に記載の熱交換器。
- 各チャンバの前記壁は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅、又はインコネルのうちの少なくとも1つで形成されている、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記作動流体は、エチレングリコールと水との混合物を有する、請求項1に記載の熱交換器。
- 当該熱交換器は更に、
前記ハウジングの第1の壁内の注入口であり、前記作動流体を当該熱交換器内に受け入れるように構成された注入口と、
前記ハウジングの第2の壁内の排出口であり、前記作動流体が当該熱交換器から出て行くことを可能にするように構成された排出口と
を有し、
前記注入口及び前記排出口は、熱エネルギーマネジメントシステム内の作動流体ループに結合される、
請求項1に記載の熱交換器。 - 少なくとも1つの熱源と、
少なくとも1つのヒートシンクと、
前記少なくとも1つの熱源から熱エネルギーを受け取って前記少なくとも1つのヒートシンクに前記熱エネルギーを与えるように構成された熱交換器と
を有し、
前記熱交換器は、
作動流体を収容するように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に置かれ、前記作動流体が前記ハウジング内にあるときに前記作動流体によって取り囲まれるように配置された複数のチャンバであり、各チャンバが、凍結時に膨張する相変化材料(PCM)を収容するように構成されている、複数のチャンバと
を有し、
各チャンバの壁が、前記作動流体と各チャンバ内の前記PCMとの間での熱エネルギーの輸送を可能にする高熱伝導率材料で形成され、且つ
各チャンバの前記壁は、前記PCMが凍結時に膨張するにつれて変形して該チャンバの内部容積を増大させるように構成された複数の伸張可能なベローズを含み、前記複数のベローズは、前記複数のベローズを接続する前記チャンバの中心部分から半径方向外側に延在し、前記ベローズの各々が、前記中心部分から半径方向外側に延在し且つ該ベローズの外端で湾曲した端壁部分によって接続された、第1及び第2の平面壁部分を有し、
前記複数のベローズを接続する前記チャンバの前記中心部分の中心軸が、前記作動流体の移動方向に対して実質的に垂直な平面内を延在し、該平面内に、前記複数のチャンバのうちの少なくとも一部が、隣接するチャンバ間に空間を有して互いに離間して、並列に配置されている、
システム。 - 複数の前記空間が接続されて、前記作動流体が前記ハウジングの全体及び各チャンバの周りを流れることを可能にし、
前記複数のチャンバは、各チャンバの前記中心部分の前記中心軸に垂直な断面で見て、スタガード格子状に配列されている、
請求項8に記載のシステム。 - 前記複数のベローズは、各チャンバの波形の壁を形成するように一列に配置されている、請求項8に記載のシステム。
- 前記PCMは氷/水を有する、請求項8に記載のシステム。
- 各チャンバの前記壁は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅、又はインコネルのうちの少なくとも1つで形成されている、請求項8に記載のシステム。
- 前記作動流体は、エチレングリコールと水との混合物を有する、請求項8に記載のシステム。
- 前記熱交換器は更に、
前記ハウジングの第1の壁内の注入口であり、前記作動流体を前記熱交換器内に受け入れるように構成された注入口と、
前記ハウジングの第2の壁内の排出口であり、前記作動流体が前記熱交換器から出て行くことを可能にするように構成された排出口と
を有し、
前記注入口及び前記排出口は、当該システムの前記少なくとも1つの熱源に結合された作動流体ループに結合される、
請求項8に記載のシステム。 - 当該システムは、陸上、海上、空中、又は宇宙の乗り物内に配置される、請求項8に記載のシステム。
- 熱交換器のハウジングを通して作動流体を移動させることであり、前記ハウジングは複数のチャンバを収容しており、各チャンバは、凍結時に膨張する相変化材料(PCM)を収容している、移動させることと、
前記作動流体が前記複数のチャンバの各々の周りを移動するときに、前記PCMと前記作動流体との間で熱エネルギーを伝達させることと
を有し、
各チャンバの壁が、前記作動流体と各チャンバ内の前記PCMとの間での熱エネルギーの輸送を可能にする高熱伝導率材料で形成され、
各チャンバの前記壁は、前記PCMが凍結時に膨張するにつれて変形して該チャンバの内部容積を増大させるように構成された複数の伸張可能なベローズを含み、前記複数のベローズは、前記複数のベローズを接続する前記チャンバの中心部分から半径方向外側に延在し、前記複数のベローズの各々が、前記中心部分から半径方向外側に延在し且つ該ベローズの外端で湾曲した端壁部分によって接続された、第1及び第2の平面壁部分を有し、
前記複数のベローズを接続する前記チャンバの前記中心部分の中心軸が、前記作動流体の移動方向に対して実質的に垂直な平面内を延在し、該平面内に、前記複数のチャンバのうちの少なくとも一部が、隣接するチャンバ間に空間を有して互いに離間して、並列に配置されている、
方法。 - 複数の前記空間が接続されて、前記作動流体が前記ハウジングの全体及び各チャンバの周りを流れることを可能にし、
前記複数のチャンバは、各チャンバの前記中心部分の前記中心軸に垂直な断面で見て、スタガード格子状に配列されている、
請求項16に記載の方法。 - 前記複数のベローズは、各チャンバの波形の壁を形成するように一列に配置されている、請求項16に記載の方法。
- 前記PCMは氷/水を有する、請求項16に記載の方法。
- 各チャンバの前記壁は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅、又はインコネルのうちの少なくとも1つで形成されている、請求項16に記載の方法。
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