KR100326497B1 - 열제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열교환기(20,25,27,29)는 작동유체와 외부환경간에 열을 교환하기 위한 구조물 및 작동유체(26)를 포함하고 있다. 이 구조물은 외부 환경에 노출된 외부면(28B)과 작동유체에 노출된 내부면(28A)을 갖춘 적어도 하나의 벽요소(28)를 포함하고 있어서 이 벽요소를 통한 전도성 열전달에 의해서 외부환경과 작동유체간에 열이 교환될 수있다. 본 발명의 장치는 또한 용기에 작동유체를 제공하기 위한 용기요소와, 작동유체와 외부환경 간에 등온 열교환을 제공하기 위해서 벽요소를 따라서 작동유체를 분배하기 위한 분배요소를 더 포함할 수있다. 본 발명의 일 실시예에서, 이 구조물은 관형의 2종 루멘구조물로 형성될 수있는데, 이러한 2중 루멘 구조물은 용기에 작동유체를 공급하는 내부루멘과 작동유체 및 외부환경 간에 열이 교환되는 외부 루멘을 갖추고 있다. 내부 튜브는 작동유체를 외부루멘에 일정하게 분배하는 다수의 구멍을 갖춘 다공성 구조물로 형성될 수있다.

Description

열 제어 장치
발명의 배경
본 발명은 열 제어 방법에 관한 것이며, 특히 고온의 전기적 화학 변환기 및 이와 결합된 열교환 유니트에 관한 것이다.
연료전지의 열처리를 위한 통상적인 방법은 연료 전지 조립체를 통해서 액체 또는 기체의 냉각제를 유동시키는 것이다. 냉각수가 주변 은도 장치용으로 종종 사용되고 있고 고온 연료 전지용으로 공기가 사용될 수있다.
예를들면, 연료전지의 산화에 적합한 공기가 마찬가지로 냉각제로도 사용된다. 통상적으로, 연료전지 작동온도 또는 그부근의 온도에서 연료전지 조립체에 유일된다. 냉각제는 연료전지를 통과해서 민감한 열용량에 의해서 열에너지를 흡수한다. 이러한 방법을 위해서 요구되는 냉각제의 체적 용량은 냉각 매체의 설계된 온도상승과 반비례 관계에 있다. 이러한 냉각 매체의 은도상승은 전해액의 진기적 화학 작동온도의 제한된 범위 또는 세라믹 성분을 가진 연료전지의 경우에는 열 응력과 관련된 제한에 의해서 결정된다.
냉각매체의 온도상승에 관한 앞서 언급한 제한은 전기화학 반응에 의해서 요구되는 전보다 훨씬더 많은 냉각제의 유량을 초래한다. 이러한 대량의 유량은 미리 가열되어 순환되어야 하기 때문에, 헌신된 반응물 열 처리 부시스템이 요구된다. 이러한 열관리 부시스템은 통상적으로 과도한 냉각제의 유동의 재생산 가열, 펌핑및 처리용의 설비를 포함하고 있다. 이러한 추가의 요소는 시스템의 총 비용을 상당히 증가시킨다.
예를들어서, 연료전지 반응물에 적합하고 100℃의 온도차에 의해서 작동하기에 적합한 방식이며 통상적인 열전달율이 500 Btu/hr.ft2(0.13 W/㎠)인 재생 열교환기를 고려한다. 또한, 냉각제가 과도하게 흐르지 많고 전지의 효율이 50%이며, 주위온도에서 작동하고 재생기의 열전달 표면적의 열관리가 연료전지 전해액의 표면적의 크기와 동일한 것으로 가정한다. 과도한 냉각제의 유량의 요구도가 연료전지 반응물의 유동에 필요한 수준의 10배라고 가정하면, 통상적인 접근을 위한 대표값 및 열교환 표면적은 작동 연료전지 표면적 보다 10배 더 크다. 열교한의 크기가 이처럼 크기 때문에, 소형이며 효율적인 열관리 시스템을 형성하기 위해서 열교환기와 전기적 화학변환기를 통합하기가 어렵다.
따라서, 특히 전기적 화학 에너지 시스템에 사용하기 위해서 보다 우수한 열 제어 시도가 필요하다. 특히, 전기적 화학 에너지 시스템의 작동을 보다 적절하게 제어하고 유지할 수 있는 개선된 열교환 시스템이 산업분야에서 주요하게 대두되고 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 열원과 흡열부간의 열교환을 위한 열관리 시스템 및 장치를 제공하려는 것이다. 등온 표면온도를 가진 열교환 구조물이 공지되어있다. 본 발명은 넓은 범위에서 작동 유체를 분배하기 위해서 가스 분배 구조물을 채용하고 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 본 발명의 열관리 시스템은 열원 및 흡열부 간의 열교환을 위한 가스 침투성 구조물 또는 매체를 포함하고 있다. 이러한 구조물은 외부 환경에 노출된 외부면과 내부 환경에 노출된 내부면을 갖추고 있어서 그사이에 열교환이 이루어질 수 있는 적어도 하나의 벽요소를 포함할 수있다. 예를들면, 본 발명은 종축을 따라서 연장된 적어도 하나의 동심원형 실린더를 포함하고 있는 관형 구조물로 실행될 수있다. 다른 방법으로, 실린더는 작동유체를 일정하게 분배하는 다수의 구멍을 갖춘 다공성 구조물로 형성될 수있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 이러한 구조물은 판사이에 배일된 다수의 통로 또는 공간을 갖춘 다중 판구조물로 형성될 수있다. 이러한 통로를 통해서 작동 유체가 판사이로 전달될 수있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 침투성의 내부 튜브구조물을 갖춘 2중 라멘(lamen)구조물이 제공되는데, 이러한 내부 튜브구조물에는 외부 라멘에 작동유체를 일정하게 분배하는 다수의 구멍이 형성되어 있으며, 여기서 작동유체와 외부 환경사이에 열교환이 이루어진다.
등온장치는 열원 또는 흡열부로 작동될 수 있다. 열원으로의 작동시에, 작동유체의 온도는 외부 환경의 온도보다 더 높다. 이와 반대로, 작동 유체의 온도가 외부 환경의 온도보다 낮을경우에는 이 장치가 흡열부로 기능한다.
본 발명은 다음에서 바람직한 실시예와 관련하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해서 본 발명에 다양한 변경 및 수정이 가해질 수있음이 이해되어야 할 것이다.
예를들면, 등온 열교환 표면을 이루기 위해서 앞서 언급한 구조물의 형상이 다양하게 제공될 수있다. 또한, 이 구조물을 원통형 또는 관형으로 도시했지만, 이러한 구조물은 정방형, 장방형 또는 다른 기하학적 형상으로 형성될 수있다.(여기에 사용된 "튜브" 및 "관형"의 용어는 작동매체용의 도관으로 적합한 적어도 하나의 내부 루멘과 종축을 가진 기다란 모양의 다양한 기하학적 구조물을 설명할 목적으로 의도되어 있다.) 특히, 열교환기 및 연료전지의 구성에서 당해업자라면 설계요소의 다양한 변환(예를들면, 전극 및 전해액의 형상, 가스 다기관, 요소의 크기 및 재료의 선택)이 가능함을 이해할 것이고 이는 여기에 설명된 명세서를 참조로 동일하게 이해되어야 한다.
제 1도는 본 발명에 따른 열 제어 시스템의 블록선도이다.
제 2도는 다공성 구조물을 채용한 온도처리용 장치의 횡단면도이다.
제 3도는 다수의 판을 채용한 다른 실시예의 온도처리장치의 횡단면도이다.
제 4도는 본 발명에 따른 등온 반응물 분배기를 가진 연료전지의 횡단면도이다.
제 5도는 본 발명에 따른 다른 장치의 횡단면도이다.
제 5A도는 제 4도의 장치의 횡단면도이다.
제 6도는 탐침형 등온 열교환기와 다수의 연료 전지 조립체를 채용한 열 제어 시스템의 간단한 등축도이다.
제 7도는 환형 등온 열교환기와 연료전지 조립체를 채용한 열 제어 시스템의다른 등축도이다.
제 1도에는 공기 및 연료의 반응물의 입력을 가진 열원(연료 전지조립체)(12)와, 작동 유체를 채용한 흡열부(20)를 포함하고 있는 열관리기(10)가 도시되어있다. 연료 전지 조립체(12)는 열교환기(20)쪽으로 열을 방사한다. (파형으로 도시됨)
연료 전지조립체(12)는 예를들면 1986년 12월 16일 Hsu가 출원한 미합중국 특허 제 4,629,537호에 공개된 한층의 전기적 화학 전지 유니트를 포함할 수있다. 전기적 화학전지 층의 전지 유니트는 전해액 또는 전극 샌드위치 및 중간판을 포함할 수있다. 중간판은 인접한 전해판 사이의 전기적 켜넥터로 작용하고 연료(16)와 산화물(14)가스 사이의 격벽으로 작용할 뿐만 아니라 전극 표면을 따라서 판의 외부 가장자리에 이르는 열 전도 경로를 제공한다. 최적의 작동을 위해서, 연료전지 조립체는 열교환기의 등온성에 맞도록 등온작동 층으로 설계되어야 한다. "전기 화학적 전지 유니트"라는 용어는 전해전지 모드(즉, 흡열부)와 연료전지 모드(즉, 열원)에서 버너로 작동할 수 있는 전기적 화학 변환기를 포괄하도록 의도된다.
열교환기(20)는 연료 전지 조립체(12)로부터의 열의 제거 또는 이에 대한 열에너지의 추가를 촉진하는데 적합하다. 열교환기(20)와 연료 전지(12) 사이의 열전달은 열복사에 좌우된다. 복사 열 결합은 고열의 플럭스를 형성할 수있다. 이것은 기계적 흡수를 제공하여서 열교환기 요소의 재료선택 및 설계의 제약을 완화 시킨다. 통상의 지식을 가진 자는 열교환기가 열전지와 접촉한 상태로 위치되며 이것과물리적인 일체형으로 형성될 수있어서 열복사 보다는 열전도에 의해서 열전달을 일으킬 수있다는 사실을 인식할 것이다.
열교환기(20)와 열전지(12)는 다양한 방식으로 배열될 수있다. 예를들면, 열교환기(12)는 1989년 8절 1일 출원된 미합중국 특허 제 4,853,100호에 공개된바와 같은 연료전지 조립체(12)와 깍지연결식으로 결합될 수있다. 이러한 열교환기는 작동 유체가 순환하여 밀폐사이클로 작동할 수있거나 또는 열전지의 소비된 반응물이 열교환 유체로 작용하여 개방 플레늄 모드에서 작동할 수있다.
제 2도에는 본 발명에 따른 등온 구조물(절교환기)이 도시되어 있다. 열교환기(27)는 외부환경 으로부터(예를들면, 인근의 연료전지로부터) 복사된 열을 수용하는 다공성 구조물(28)을 갖추고 있다. 작동 유체(26)는 내부 통로 또는 용기(34)로부터 유출되어서 매체의 외부면(28B)에 이를 때까지 방사상의 외부로 스며든다. 가열된 작동유체(26)를 골라서 이것을 에너지 시스템의 다른 부분으로 운반하기 위하여 외부 덕트가 제공될 수있다. 작동유체(26)의 유량의 축선방향 및 방위각의 일정함을 보장하기 위해서, 작동유체가 구조물(28)을 통해서 스며들때의 방사상의 압력 강하는 용기(34)를 통해서 유동할 때의 작동유체(26)의 입력보다 조금 더 높게 유지된다. 작동유체의 일정한 유동을 강화하기 위해서 내부 유동 분배튜브가 추가될 수있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기는 제 3도에 도시된 바와같이 다수의 판을 채용할 수있다. 열교환기(29)는 도시된 바와같이 각각의 상부위에 겹쳐진 일련의 판(42)을 포함할 수있다. 중심 유체통로 또는 용기(34)가 판(42)사이에 형성되어있음과 동시에, 이를 통해서 작동 유체를 유동시키도록 판사이에 공간이 제공되어있다. 작동유체(26)는 열교환기 판(42)을 연결하는 용기(34)를 통해서 흐른다. 판(42)은 도시된 바와같이 거의 원통형으로 형성될 수있거나, 또는 다른 형태의 기하학적 형상을 취할 수도있다.
제 3도의 실시예는 등온 연료전지의 구성에 특히 유용하다. 예를들면, 전지 유니트 사이에 적층 간격요소를 사용함으로써 반응물이 일정한 형태로 유동할 수있다.
제 4도는 본 발명에 따라서 등온 열원이 형성될 수 있는 방법을 도시하고 있다. 도시된 바와같이, 연료전지(70)는 각각 중간판(72) 및 전해액 또는 전극 샌드위치 구조물(74)를 포함하고 있는 일련의 적층식 유니트로 형성되어 있다. 샌드위치 구조물(74)은 제 1전극(76), 가스 투과성 전해질(78) 및 제 2전극(80)을 포함하고 있다. 각각의 유니트 사이에는 가스용의 통로(82A, 82B)가 형성되어 있다. 실(seal)(83)은 연로 및 산화가스의 유동이 샌드위치 구조물(74)의 맞은편으로 향하는 것을 보장한다. (적층 요소의 환형 성질로 인해서 가스가 공동부의 전체를 채우도록 원주형으로 순환한다.) 다른 실시예에서, 연료는 내부 도관을 통하여 전달될 수있고, 공기 또는 다른 산화물은 외부 환경으로 부터 전달될 수있다. 중간판의 연장 단부(80)는 열을 추출하는데 적합하므로, 따라서 열관리 작업을 지원한다. 이러한 시스템은 가스가 직립 반경방향으로 분배되는 하나의 작동모드에서 도시했지만, 그밖에 이러한 시스템은 마찬가지로 반대의 작동모드(즉, 방사상의 내부로)으로 작동될 수있음은 명확하다.
제 5도에는 제 1도에 도시된 시스템에 사용하기 위한 다른 실시예의 열교환기가 단면도로 도시되어 있다. 열교환기(20)는 도시된 바와 같이 바람직하게 축선방향으로 간격을 둔 3개의 관형 중심 구조물을 포항하고 있다. 내부 루멘(30)를 내부면(30A) 및 외부면(30B)사이에 연장되어 있는 다수의 통로(36)를 갖추고 있다. 슬리브 구조물(28)은 내부 튜브(30)을 둘러싸고 있고 내부면(28A) 및 외부면(28B)을 갖추고 있다. 슬리브(28)의 내부면(28A)은 내부튜브(30)의 외부면과 긴밀하게 접촉하고 있어서 횡방향 통로(36)와 다공성 슬리브(28)간에 유체가 소통된다. 횡방향 통로(36)는 서로간에 간격을 두고 있다.
외부 튜브(32) 또는 벽 요소가 슬리브(28) 및 내부 튜브(30)의 주변에 배열되어 있어서 거의 동축의 기하학적 형태를 이룬다. 외부 튜브(32)는 내부면(32A)과 외부면(32B)를 가지고 있다. 내부 튜브(30)의 내부 루멘은 제 5A도에 도시된 바와 같이 작동 유체(26)용의 용기에 적합한 기다란 중심 통로(34)를 형성하고 있다. 외부 튜브의 내부 면(32A)과 슬리브의 외부면(28B)사이의 내부 공간은 중심 통로(34)과 거의 평행한 기다란 제 2통로(38)를 형성하고 있다.
바람직하게, 내부 튜브(30)와 외부 튜브(32)는 급속 또는 세라믹과 같은 재료로 제조되어 있다. 다공성 슬리브(28)는 세라믹으로 형성될 수 있다. 슬리브(28)는 내부 루멘으로부터 외부 루멘 쪽으로 작동유체의 흐름을 분산시키는 데 적합하다.
제 5A도를 참조하면, 작동유체(26)는 기다한 중심통로(34)를 통해서 유동하는 데, 이 통로는 용기로 작용하며 종축(40)을 따라서 연장되어 있다. 작동유체(26)가 용기(34)를 통해서 흐를 때, 이 작동 유체는 횡방향 통로(36)를 통해서 향하게 된다. 슬리브(28)는 통로(36)를 통해서 흐르는 작동 유체(26)의 일부를 수용하도록 횡방향 통로(36)의 위에 놓여 있다. 작동 유체(26)는 다공성 슬래브(28)를 통해서 외부 루멘(38)내로 방사상의 외부로 스며드는데, 이 외부 루멘(38)에서 외부 열원, 예를들면 냉각을 필요로하는 연료 전지 조립체 또는 다른 종류의 시스템에 의해서 작동 유체가 가열된다. 외부 루멘(38)에 수용된 작동 유체(26)는 외부 튜브(32)의 내부면을 따라서 유동하며, 외부면(32B)으로부터 여기에 전달되는 열을 진도 흡수한다. 외부 튜브의 외부면(32B)은 열전지 조립체(12)와 직접 접촉하여 설치됨으로써, 또는 연료 전지(12)에 방사상으로 연결됨으로써 가열될 수있다. 외부 튜브(32)의 내부면(32A)을 따르는 작동유체(26)의 분배는 작동유체와 외부 환경간에 효율적인 열전달을 제공한다. 내부 튜브(30)를 따라서 횡방향 통로(36)를 선택적으로 분리함으로써 제 2통로(38)내에 수용된 작동유체(26)는 일정한 온도로 유지된다. 내부면(32A)을 따른 등온 작동유체(26)의 일정한 분배는 외부 튜브의 외부면(32B)을 따라서 등온 상태를 형성한다. 통로 및 간격의 크기는 외부 튜브(32) 및 내부 튜브(30)의 직경에 좌우된다.
앞서 언급한 설명에서 열교환기(25)는 흡열부로 작동한다. 당해업자는 열교환기(25)가 열원으로 작동할 수있다는 사실을 인식할 것이다. 예를 들면, 작동유체(26)는 냉각제 보다는 가열된 유체를 포함할 수있다. 가열된 유체가 용기(34)를 통해서 흐를 때, 외부 튜브의 외부면(32B)으로부터 외부환경쪽으로 열이 전달된다.
연료전지의 적층의 길이를 따라서 반응물을 일정하게 분배하는 유사한 구조물을 채용 함으로써 본 발명의 원리는 등온 연료전지( 및 다른 전기적 화학 변환기)를 형성하는데 응용할 수도 있다. 전체의 적층의 온도를 조절 할 수있고 바라는 경우에는 등온이 될 수있다.
제 6도에는 다수의 연료전지 적층(12)을 등온 열원으로 채용하고 있고 탑형 열교환기(52)를 등온 흡열부로 채용하고 있는 열관리장치(50)가 도시되어 있다. 탑형 열교환기(52)는 외부 케이스(54), 슬리브 구조물(28), 및 다수의 역 유동 통로(34,56)를 포함하고 있다. 열교환기(52)와 연료전지(12)의 조합은 앞서 언급한 미합중국 특허 제 4,853,110 호에 공개된 것과 유사한 깍지 끼움식 배열을 나타낸다. 열전도 매체(28)에는 중심통로(34)가 형성되어 있다. 슬리브(28)의 외부 주변부 둘레에는 용기(34)에 거의 평행하게 형성된 다수의 기다란 역유동 통로(56)가 제공되어 있다. 작동유체(26)는 용기(34)를 통해서 화살표 방향으로 유동한다. 작동 유체는 연료전지 적층(12)에 의해서 생성된 열에너지에 의해서 가열될 때 방사상의 외부로 스며든다. 작동유체(26)는 이 작동유체상의 외피에 의해서 가해진 수축력에 의해서 역 유동통로(56)에 모인다. 가열된 작동 유체(26)는 매체(28)의 주변부의 둘레에 일정하게 분배됨으로써 외피(54)에 거의 일정한 등은 표면을 형성한다.
제 7도 에는 등온 열교환기(62)를 채용한 다른 실시예의 열제어 장치(60)가 도시되어 있다. 열교환기(62)는 도시된 바와같이 거의 환형으로 형성되어 있고, 연료전지 적층(12)을 둘러싸고 있다. 열교환기(62)는 외피(68) 및 내부 열전도매체(28)를 갖추고 있다. 이러한 매체(28)는 열교환기(62)의 내벽 및 외벽에 인접한 다수의 통로(64,66)를 갖추고 있다. 작동 유체(26)는 통로(64)를 통해서 흘러서 외부 통로(66)에 모인다.
열교환기의 내부 표면(62A)은 파형으로 도시된 바와같이 연료전지 적층(12)에 의해서 가열되거나 인접한 연료전지 적층(12) 또는 다른 종류의 열원과 직접 접촉 함으로써 가열된다. 따라서, 매체(28)가 가열되고 이것은 작동유체(26)에 차례대로 열을 공급한다.
작동유체(26)는 열교환기(62)의 외부 주변을 둘러싼 통로(64)의 한쪽 또는 양쪽 단부로부터 유입된다. 연료전지(12)에 의해서 생성된 열이 작동유체를 방사상의 내부로 스며들게 할 때 작동유체(26)가 역 유동통로(66)내에 모인다. 따라서, 냉각 유체는 동시 생성시스템 또는 다른방식의 다양한 응용에 사용하도록 열교환기(62)로부터 수송될 수있다.

Claims (33)

  1. 열 제어 시스템으로서,
    등온 표면 온도를 갖는 열 제어 장치를 포함하고 있고,
    상기 열 제어 장치가
    a) 가스투과성의 열전도매체와,
    b) 상기 열전도매체의 한 표면에 형성된 등온 경계부와 수직을 이루는 열구배를 상기 열전도매체내에 형성하기 위한 열구배 형성수단과, 그리고 c) 상기 등온 경계부가 형성된 상기 표면을 형성하기 위해서 상기 열전도매체를 통하여 상기 열구배의 방향을 따라서 유동하는 작동유체의 유동을 발생시키기 위한 수단을 갖추고 있는 열 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열구배 형성수단이 열원 또는 흡열부로서 작동할 수 있는 상기 열 제어 장치와 열적으로 관련된 전기화학적 변환기를 포함하고 있는 열 제어 시스템.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 적어도 하나의 흡열부, 열교환기 및 열교환 표면을 더 포함하고 있으며, 상기 열원 또는 흡열부와의 복사 또는 접촉에 의해서 상기 열전도매체로부터 열에너지가 전달되는 열 제어 시스템.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 열전도매체를 통과한 후에 상기 작동유체를 수용하도록 한정된 덕트를 더 포함하고 있는 열 제어 시스템.
  5. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 작동유체가 상기 열전도매체로부터 개방된 공간내로 유동하는 열 제어 시스템.
  6. 제 1항 또는 2항에 있어서, 가스투과성의 상기 열전도매체가 평평한 형태, 채널형, 주름형 또는 소용돌이중의 적어도 하나의 형상을 갖는 다수의 판을 포함하고 있고, 각각의 상기 판 사이에는 상기 작동유체가 상기 통로를 통해서 유동할 수 있는 통로가 형성되어 있는 열 제어 시스템.
  7. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 등온 경계부는 일정하거나 가변적인 적어도 하나의 단면을 구성하는 열 제어 시스템.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 작동유체가 각각 분기되어 유동하는 연료 및 산화물의 유동을 포함하는 열 제어 시스템.
  9. 제 2항에 있어서, 상기 전기화학적 변환기가 버너로서 작동하고, 가열된 상기 작동유체는 연료가스를 포함하며, 상기 작동유체가 상기 열전도 매체내로 유입될 때 연소가 발생하는 열 제어 시스템.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 전기화학적 변환기가 고체 전해액 연료전지, 용해된 탄산염 연료전지, 인산 연료전지, 양성자 교환막 연료전지, 및 알칼리 연료전지를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 열 제어 시스템.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 작동유체의 유동은 보조 환형 유동분배 튜브에 의해서 축선방향 및 방위각으로 일정하게 분배되고, 상기 환형 유동분배 튜브는 전기 절연기이며 상기 열 제어 장치로 유입되거나 또는 상기 열 제어 장치로부터 유출되는 상기 작동유체에 의해서 초래되는 축선방향의 압력강하보다 더 큰 반경 방향의 압력강하를 상기 열전도매체내에 또는 상기 열전도매체를 통해 도입하는 열 제어 시스템.
  12. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 등온 경계부는 한정유동 덕트 또는 열 교환표면과 접촉하며 배열된 적어도 하나의 채널형, 물결형 및 소용돌이형 표면을 구성하고 있는 열 제어 시스템.
  13. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작동유체는 상기 가스투과성의 열전도매체와 경계를 이루는 2개의 동축면 사이에서 상기 열전도매체를 통하여 적어도 부분적으로 반경 방향으로 유동하는 열 제어 시스템.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 작동유체가 상기 가스투과성의 열전도매체로부터 반경 방향으로 외향되어 유동하거나 또는 상기 열전도매체와 관련하여 내향되어 유동하는 열 제어 시스템.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 시스템을 둘러싸는 원통형 열전도 외피를 더 포함하고 있고, 상기 원통형 열전도 외피는 상기 열제어 장치에 대해서 동축으로 배열되어 있고 열적으로 전도되는 내부 표면을 갖추도록 배치되어 있는 열 제어 시스템.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열원으로부터 열에너지를 추출하기 위해서 복사열원의 주변부에 배열되어 있는 열 제어 시스템.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열원으로부터 열에너지를 추출하기 위해서 열원을 둘러싸고 있는 열 제어 시스템.
  18. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 가스 투과성의 열전도 매체가 평평한 형태, 채널형, 물결형 또는 소용돌이형 중의 적어도 하나의 형상을 갖는 다수의 판을 포함하고 있고, 상기 다수의 판사이에 상기 작동유체가 상기 통로를 통해서 유동할수 있는 통로가 형성되어 있는 열 제어 시스템.
  19. 제 2항에 있어서, 상기 열전도매체판이 상기 전기화학적 변환기의 중간판과 연속되어 있는 열 제어 시스템.
  20. 제 2항에 있어서, 상기 열 제어 장치가 상기 전기화학적 변환기내로 유입되는 산화물 또는 연료를 예열하기 위한 수단을 더 포함하는 열 제어 세스템.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 열전도매체판이 열 개질 촉매로 피복되어 있는 열 제어 시스템.
  22. 제 19항에 있어서, 상기 열전도매체판이 상기 전기화학적 변환기의 중간판의 외부 주변부와 연속되어 있는 열 제어 시스템.
  23. 제 1항에 있어서, 상기 열 제어 장치와 열적으로 일체식으로된 전기화학적 변환기를 더 포함하고 있고, 상기 전기화학적 변환기가 열교환기, 열교환 표면 및 다른 하나의 열원중의 적어도 하나로부터 열에너지를 수용하도록 열원으로 작동할수 있는 열 제어 시스템.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 열에너지는 적어도 하나의 연소, 태양열 에너지농축, 핵 분열 및 핵융합공정을 일련의 열제조 방법으로부터 입수할 수 있는 열 제어 시스템.
  25. 제 1, 2, 11, 23항 중 어느 한항에 있어서, 상기 열전도매체의 주위에 배열되어서 상기 열전도매체와 긴밀하게 접촉하는 관형 구조물을 더 포함하고 있고, 상기 관형 구조물은 상기 작동유체가 상기 관형 구조물로부터 유출되기전에 상기 열전도매체를 통과하는 작동유체를 모으고 상기 열전도매체를 통해 상기 작동유체의 유동 유동을 분배시키도록 하는 구조로 되어 있는 열 제어 시스템.
  26. 제 1, 2, 11, 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도 매체와 긴밀하게 접촉하여서 그것의 주위에 배열된 환형 구조물을 더 포함하고 있고, 상기 환형 구조물은 상기 작동유체가 상기 열 제어 장치로 유입되거나 또는 상기 열전도 제어 장치로부터 유출될 때 상기 작동유체를 분배하도록 하는 구조로 되어 있는 열 제어 시스템.
  27. 에너지 제어 시스템으로서,
    진기화학적 변환기와, 그리고 작동유체를 외부 환경으로 분배하는 망상 조직의 구멍을 갖는 벽 엘레먼트의 개방 플리넘을 구비한 열 제어 장치를 포함하고 있으며, 상기 열 제어 장치는 상기 전기화학적 변환기와 열적으로 일체식으로 되어 있으며 등온 표면 온도를 가지며,
    상기 열 제어 장치는,
    a) 작동유체와 외부 환경사이에서 열을 교환하도록 하는 구조물로서, 상기외부 환경에 노출된 외부 표면과 상기 작동유체에 노출된 내부 표면을 갖춘 적어도 하나의 벽 엘레먼트를 구비하여 상기 환경과 상기 작동유체사이에서 열이 교환될수 있도록 되어 있는 구조물과,
    b) 상기 작동유체의 저장조를 포함하도록 상기 구조물에 연결되어 있는 저장조 수단과, 그리고
    c) 등온 열 교환을 제공하도록 상기 벽 엘레먼트를 따라 상기 작동유체를 분배하는 분배 수단을 포함하는 에너지 제어 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 구조물이 관형 구조물이고, 상기 벽 엘레먼트가 상기 환경으로부터 상기 열전도매체를 분리하는 외부 튜브벽인 에너지 제어 시스템.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 구조물이 상기 작동유체를 위한 저장조를 형성하는 내부 루멘을 갖춘 이중 루멘 구조물인 에너지 제어 시스템,
  30. 제 27항에 있어서, 상기 분배 수단이 상기 작동유체를 외부 루멘으로 분배하도록 하는 내부관을 따라 축방향으로 이격되어 있는 다수의 통로 또는 구멍들을 갖춘 구조물을 포함하고 있고, 상기 외부 루멘에서 열이 상기 작동유체와 상기 외부 환경사이에서 교환되는 에너지 제어 시스템.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 내부 수단이 상기 통로로부터 상기 판들사이에서 이격되어있는 다중판 구조물을 포함하고 있는 에너지 제어시스템.
  32. 제 27항에 있어서, 상기 열 제어 장치가 열원이고 상기 작동유체가 가열된 유체이거나 또는 상기 열 제어 장치가 흡열체이고, 상기 작동유체가 냉각제인 에너지 제어 시스템.
  33. 제 27항에 있어서,
    상기 작동유체용 저장조를 제공하는 외부 루멘 표면을 갖춘 내부관을 구비한 이중 루멘 관 구조물과, 그리고
    상기 작동유체를 상기 외부 루멘으로 균일하게 분배하도록 상기 내부관 주변에 공축으로 배치된 다공성 슬리브 구조물을 더 포함하고 있으며,
    상기 외부 루멘이 상기 작동유체와 상기 외부 환경사이에서 열교환되는 외부 관벽과 유체 소통되는 에너지 제어 시스템.
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