KR20220015416A - 열 조절 시스템 - Google Patents

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KR20220015416A
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heat pump
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KR1020217041621A
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로렌스 모건 파울러
빅토리아 이. 에이치. 엘링턴
페터 마이어-락스후버
이반 폴레슈크
라이너 뵈르츠
랄프 슈미트
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고비 테크놀로지스 인크.
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Abstract

수착 열 펌프는, 가스를 생성하기 위해 유체를 증발시키도록 작업 유체를 포함하는 증발기, 수착 단계 동안 가스를 수착하기 위해 수착 재료를 포함하는 수착기, 증발기와 수착기를 연결하는 증기 경로, 및 그 경로를 통해 증발기와 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하고 그 경로를 통해 가스의 흐름을 허용, 중지 및 재시작하도록 선택적으로 동작 가능한 열 제어 유닛을 갖는다. 펌프는 온도 민감성 재료를 보관하는 격실과 함께 사용될 수 있다. 증발기는 격실 내부에 위치되고 수착기는 격실 외부에 위치될 수 있거나, 수착기는 격실 내부에 위치되고 증발기는 격실 외부에 위치될 수 있다. 펌프는 각각에 단열층이 있는 냉각 및 보온 격실들을 모두 포함하는 장치에 사용될 수 있다. 수착 재료가 수착된 후 펌프를 재사용하기 위한 방법이 개시되어 있다.

Description

열 조절 시스템
본 발명은 일반적으로 열 조절을 위한 시스템, 디바이스, 및 방법에 관한 것이다.
열 조절 시스템의 일례는 수착 열 펌프(sorption heat pump)이다. 수착 열 펌프는 작업 유체(working fluid)라고도 또한 알려진 작동 재료를 일 위치(증발기; evaporator)에서 증발시키고 그 작동 재료를 다른 위치(수착기; sorber)에 있는 수착 재료에 수착시킴으로써 열을 일 장소에서 다른 장소로 이동시키는 디바이스이다. 증발기 및 수착기는 증기 경로로 연결된다. 증발기에서 작업 유체 가스로의 작업 유체의 증발은 열 에너지의 입력을 요구하므로 이에 의해 증발기를 냉각시켜야 한다. 수착기에서 작동 재료의 수착은 열 에너지를 방출하여 이에 의해 수착기를 가열시켜야 한다.
도 1은 수착 열 펌프 시스템 및 상전이 재료 버퍼(phase change material buffer)의 개략도이다.
도 2는 수착 열 펌프 및 상전이 재료 버퍼를 사용하는 냉각 구성에서 열 조절 시스템을 갖는 온도 제어 컨테이너의 개략적인 단면도이다.
도 3은 수착 열 펌프 및 상전이 재료 버퍼를 사용하는 가열 구성에서 열 조절 시스템을 갖는 온도 제어 컨테이너의 개략적인 단면도이다.
도 4는 수착 열 펌프, 상전이 재료 버퍼, 및 열 파이프 히터를 사용하는 범용 구성의 열 조절 시스템을 갖는 온도 제어 컨테이너의 개략적인 단면도이다.
도 5는 외부에서 재충전가능한 수착 열 펌프 및 수착기와 접촉하는 상전이 재료 버퍼를 사용하는 냉각 구성에서 열 조절 시스템을 갖는 온도 제어 컨테이너의 개략적인 단면도이다.
도 6은 내부에서 재충전가능한 수착 열 펌프 및 수착기와 접촉하는 상전이 재료 버퍼를 사용하는 냉각 구성에서 열 조절 시스템을 갖는 온도 제어 컨테이너의 개략적인 단면도이다.
도 7은 수착 열 펌프 시스템 및 다중 상전이 재료 버퍼를 사용하는, 각각의 챔버가 상이한 온도인 2-챔버 온도 제어 컨테이너의 개략적인 단면도이다.
도 8은 수착 열 펌프의 컴포넌트들의 분해도이다.
도 9는 예시적인 열 제어 유닛의 도면이다.
도 10는 예시적인 열 제어 유닛의 개략도이다.
도 11은 증기 경로 커플러(vapor pathway coupler)의 일 예이다.
도 12a는 증기 경로가 개방된 상태로 도시된 예시적인 열 제어 유닛 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 12b는 증기 경로가 폐쇄된 상태로 도시된 도 12a의 예시적인 열 제어 유닛 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 12c는, 증기 경로가 개방된 상태로 도시된, 증기 경로 내에 배리어를 형성하는 내부 스토퍼를 사용하는 제2 예시적인 열 제어 유닛 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 12d는, 증기 경로가 폐쇄된 상태로 도시된, 증기 경로 내에 배리어를 형성하는 내부 스토퍼를 사용하는 도 12c의 제2 예시적인 열 제어 유닛 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 13a는 진공 단열 패널(vacuum insulation panel)로 형성된 예시적인 단열 컨테이너의 단면도이다.
도 13b는 진공 단열 패널로 형성된 다른 예시적인 단열 컨테이너의 단면도이다.
도 14는 수착 열 펌프, 상전이 재료 버퍼 및 열 파이프 히터를 사용하는 제1 예시적인 온도 제어 컨테이너의 열 성능 그래프이다.
도 15는 수착 열 펌프, 상전이 재료 버퍼 및 열 파이프 히터를 사용하는 제2 예시적인 온도 제어 컨테이너의 열 성능 그래프이다.
도 16은 수착 열 펌프, 상전이 재료 버퍼 및 열 파이프 히터를 사용하는 제3 예시적인 온도 제어 컨테이너의 열 성능 그래프이다.
도 17은 수착 열 펌프, 상전이 재료 버퍼 및 열 파이프 히터를 사용하는 제4 예시적인 온도 제어 컨테이너의 열 성능 그래프이다.
도 18은, 수착 열 펌프에 의해 하나의 챔버는 가열되고 하나의 챔버는 냉각되는, 도 7의 2개의 챔버 온도 제어 컨테이너의 프로토타입의 열 성능 그래프이다.
도 19a는 증기 경로를 개방하도록 작동되는 밸브와 함께 도시된 제3 예시적인 열 제어 유닛 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 19b는 증기 경로를 폐쇄하도록 작동되는 밸브와 함께 도시된 제3 예시적인 열 제어 유닛 밸브 메커니즘의 단면도이다.
본 발명의 특정 실시예들의 구체적인 세부사항들이 이러한 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 이하의 상세한 설명 및 도면에서 설명된다.
본 발명은 추가 실시예를 가질 수 있거나, 임의의 특정 설명된 실시예에 대해 설명된 하나 이상의 세부사항들 없이 실행될 수 있거나, 또는 다른 실시예에 대해 설명된 임의의 다른 세부사항과 함께 실행되는 하나의 특정 실시예에 대해 설명된 임의의 세부사항을 가질 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 그렇지 않은 것으로 달리 표시되지 않는 한, "a" 및 "an"은 "하나의", "적어도 하나의" 또는 "하나 이상의"를 의미하는 것으로 간주된다. 문맥에 의해 달리 요구되지 않으면, 본원에서 이용된 단수 용어는 복수를 포함할 것이고, 그리고 복수 용어는 단수를 포함할 것이다.
본 명세서 및 청구항 전체에 걸쳐, 문맥에서 달리 요구되지 않으면, 단어 “포함한다”, “포함하는” 등은 배타적 의미와는 대조적으로 포괄적 의미, 다시 말하면, “포함되지만 이들에 국한되지 않는”의 의미에서 해석되어야 한다. 단수 또는 복수를 사용하는 단어는 각각 복수 및 단수를 포함한다. 추가로, "여기에", "위", 및 "아래"라는 단어들 및 유사한 의미를 지닌 단어들은 본 명세서에 사용될 때 명세서에서 임의의 특정 부분이 아니라 전체로서 본 명세서를 참조해야 한다.
본 발명의 일 실시예는 수착 열 펌프 시스템, 및 일부 실시예에서는, 상전이 재료(PCM; phase change material) 버퍼를 사용하는 조절된 온도 또는 열 전달 속도를 유지할 수 있는 시스템이다. 일부 실시예에서, 수착 열 펌프 시스템은 밸브가 온도와 무관한 증기 흐름을 제어하기 위한 밸브(예를 들어, 온/오프 스위치)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 수착 열 펌프 시스템은 증기 흐름을 제어하기 위한 온도조절기(thermostat)를 가질 수 있으며, 여기서 온도조절기는 온도에 응답하여 증기 흐름을 제어한다.
전술한 바와 같이, 도 1에 도시된 수착 열 펌프 시스템(100)은 하나의 위치(증발기(120))에 있는 작동 재료를 증발시키고 그 작동 재료를 다른 위치(수착기(110))에 있는 수착 재료에 수착시킴으로써 열을 일 장소에서 다른 장소로 이동시키는 디바이스이다. 증발기(120) 및 수착기(110)는 증기 경로(130)로 연결된다. 증발기(120)에서 작동 재료의 증발은 열 에너지의 입력을 요구하며 이에 의해 증발기를 냉각시킨다. 수착기(110)에서 작동 재료의 수착은 열 에너지를 방출하며 이에 의해 수착기를 가열시킨다. 공지되어 있는 수많은 작업 재료/수착 쌍들이 존재한다. 예를 들어, 특히 효과적인 한 쌍의 재료는 작업 재료로서의 물과 수착 재료로서의 제올라이트이다. 이 물/제올라이트 쌍을 사용하여, 공기를 예를 들어, 10mbar 미만의 압력 수준으로 수착 열 펌프 외부로 배출시킴으로써 100와트 초과의 냉각 및 가열 속도가 달성될 수 있다. 그 후, 물은 더 낮은 압력으로 인해 낮은 온도에서 증발기 (120)에서 증발되고, 수착기(110)는 수증기를 흡착한다. 증발기(120) 내에서의 물의 정확한 증발 온도는 증발기(120) 내에서의 압력을 제어함으로써 제어될 수 있다. 압력은 증발기(120)와 수착기 (110) 사이에서 열 제어 유닛 (140)(예를 들어, 밸브 또는 온도조절기)에 의해 제어될 수 있는데, 이 열 제어 유닛은 증발기와 수착기 사이에서 증기 흐름의 속도를 제어한다. 마찬가지로, 수착기 내의 온도는 열 제어 유닛(140)에 의해 수착기로의 증기 흐름의 속도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 한 쪽에서 다른 쪽으로의 열 전달 속도가 시작, 중지 및 제어될 수 있다. 예를 들어, 열 제어 유닛(140)은 온도조절기에 의해 수착기의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 열 제어 유닛 (140)은 온/오프 밸브와 같이 온도와 무관한 방식으로 수착기의 온도를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 수착 열 펌프 시스템은 가역적(reversible)이거나 "충전가능"하다. 이는, 통상적으로 수착 재료를 가열함으로써, 작업 재료가 수착 재료로부터 탈착될 수 있음을 의미한다. 수착 재료의 가열은 예를 들어, 수착기를 오븐 또는 토스터와 같은 가전제품에 넣는 것과 같은 수많은 방식으로 달성될 수 있다. 다른 유형의 히터는 내부에서 수착기(110)를 가열하는 내장형 가열 시스템이다. 그 다음 작업 재료는 수착 재료로부터 탈착되어, 증발기, 또는 수착기와 증발기 사이의 격실(compartment)에서 응축된다. 그런 다음, 수착 열 펌프가 다시 사용될 수 있다. 수착 열 펌프 시스템은 "충전"된 다음 나중에 열 전달 시스템으로서 사용되기 전에 필요한 에너지 입력 없이 저장될 수 있다.
수착 열 펌프 시스템은 임의의 수의 증발기 섹션과 수착기 섹션으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 수착 열 펌프 시스템(100)은 증발기(120) 및 수착기 (110)의 2개의 섹션들로 구성된다. 이러한 2개의 섹션들은 증기에 의해 열이 전달되는 증기 경로(130)에 의해 결합(join)될 수 있다. 증기 경로는 증기가 통과하여 흐르도록 하거나 또는 증기의 흐름을 늦추거나 정지시키도록 하기 위해 가변적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있는 밸브 또는 다른 증기 제어 메커니즘과 같은 열 제어 유닛(140)을 가질 수 있다. 밸브가 개방되면, 증발기(120)에서 증기가 증발하고 수착기(110)에 수착 또는 흡착되어 증발기 섹션에서 수착기 섹션으로 열을 전달한다.
PCM으로 알려져 있는 상전이 재료는 특정 온도 또는 온도 범위에서 상이 변화하는 재료이다. 기본적인 상전이 재료의 일례는 섭씨 0도(“℃”)에서 액체에서 고체로 변하는 물이다. 다양한 온도, 예를 들어, 5 ℃ 또는 80 ℃에서 상을 변화시키는 상전이 재료의 다른 유형이 존재한다. PCM의 주요 특성은 재료가 상전이 온도에서 상당한 양의 잠열을 갖는다는 것이다. 이는 PCM이 열 배터리 또는 버퍼로서의 역할을 할 수 있고 그 상전이 온도에서 열을 방출 또는 흡수할 수 있음을 의미한다. 이에 의해, PCM은 상이한 온도의 2개 이상의 영역 사이에서 열 버퍼로서의 역할을 할 수 있다.
일부 실시예에서, 수착 열 펌프 시스템(100) 및 PCM 버퍼(150)의 특성은 가열 또는 냉각 동안 임의의 외부 열 에너지 입력을 요구하지 않는 일체형의 상온에서 안정적인 열 조절 시스템을 생성하기 위해 결합된다. 시스템은, 임의의 외부 입력 없이, 외부 온도가 변하더라도 미리 결정된 온도 범위 내에서 격실을 유지하는 데 사용될 수 있다. 도 14 내지 도 17은 이러한 시스템의 프로토타입 온도 데이터를 도시한다. 도 14 내지 도 17에서, 원하는 페이로드 격실 온도는 2~8℃이다. 도 14에서, PCM 버퍼(150)가 제자리에 위치하지 않기 때문에, 외부 환경이 0℃미만인 경우 페이로드 격실은 2℃ 미만으로 떨어진다. 도 15에서, PCM 버퍼(150)와 증발기(120)가 함께 열 파이프 역할을 하여 페이로드 격실 (210)내에서 열을 분산시키기 때문에(예를 들어, 도 2의 격실 참조), 페이로드 격실은 외부 환경 온도가 0℃ 미만인 경우에도 4℃ 미만으로 떨어지지 않는다. 도 16에서, 외부 환경이 35℃인 경우에도 7℃ 이하로 유지된다. 도 17에서, 페이로드 격실(210)은 최저 -10℃ 및 최고 31℃의 주변 온도에서 2℃ 내지 8℃ 사이에 머문다.
일부 실시예에서, 수착 열 펌프와 상전이 재료를 결합하는 이러한 시스템은 격실 또는 아이템을 차갑게 또는 뜨겁게 유지하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 무언가를 차갑게 유지하기 위해, 수착 열 펌프 시스템의 증발기 측은 -15℃에 도달할 수 있다. 냉각 측 온도를 5℃에서 유지하려는 경우, PCM이 증발기로부터 5℃ 내지 -15℃ 사이에서 임의의 초과 에너지를 흡수하도록 5℃ PCM이 첨가될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명은 수착 열 펌프(100) 및 상전이 재료 PCM 버퍼(150)를 사용하여 온도를 조절할 수 있는 시스템이다. PCM 버퍼는 다수의 방식으로 사용될 수 있다. 하나의 옵션은, 열 펌프로부터 또는 열 펌프로 에너지를 흡수 및/또는 방출함으로써 격실의 원하는 내부 온도를 유지하는 것이다. 다른 옵션은, 외부 환경으로부터 또는 외부 환경으로 에너지를 흡수 및/또는 방출함으로써 원하는 내부 격실 온도를 유지하는 것이다.
도 2에서, 수착 열 펌프 시스템(100) 및 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 온도 제어 컨테이너(200)의 열 조절 시스템 내부로 통합된다. 도 2는 페이로드 격실(210)이 온도 제어 컨테이너(200)를 둘러싸는 주변 외부 온도보다 낮은 온도로 유지되는 시스템을 도시한다. 증발기(120) 및 상전이 재료 버퍼(150)는 둘 다 단열층(220) 내부에 위치된다. 바람직한 실시예는, 상전이 재료 버퍼(150)가 증발기(120)와 내측 페이로드 격실(210) 벽 사이에 위치되는 경우이다. 수착기(110)는 단열층(220) 외부에 위치된다. 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 높은 비에너지 밀도를 갖는다(예를 들어, 200~250J/g의 축열 용량을 가지고 5℃에서 상전이를 갖는 재료일 수 있다). 바람직한 실시예에서, 온도 제어 컨테이너(200)는 외부 카톤(outer carton) 내부에 위치될 수 있다. 이 경우, 외부 카톤은 수착기에서 환경으로 열 방출을 돕기 위해 수착기(110) 근처의 영역에서 통기되어야만 한다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 온도 제어 컨테이너 (200) 외부의 주변 환경 온도보다 더 따뜻한 온도로 유지되는 페이로드 격실(210) 온도를 갖는다. 이는 증발기(120) 및 수착기(110)의 배향을 변경함으로써 가능하다. 페이로드 격실(210)을 따뜻하게 유지하기 위해, 증발기 (120)는 단열층(220) 외부에 배치되고 수착기(110)는 단열층(220) 내부에 배치된다. 이는, 페이로드 격실(210) 외부로부터 페이로드 격실 (210) 내부로 열의 전달을 허용한다. 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 더 높은 온도에서 상당한 양의 에너지를 저장한다(예를 들어, 220J/g의 축열 용량을 갖는 80℃ 상전이 재료).
본 발명의 추가 실시예가 도 4에 도시된다. 이 실시예는 외부 주변 온도가 원하는 페이로드 격실 온도보다 높을 때 페이로드 격실(210)을 냉각하는 동시에 또한 외부 주변 온도가 원하는 페이로드 격실 온도 범위보다 낮을 때 페이로드 격실(210)을 가열하는 온도 제어 컨테이너(200)를 포함한다. 이는, 증발기(120) 및 상전이 재료 PCM 버퍼(150) 둘 다 단열층(220)의 내부에 위치되고 수착기(110)가 단열층(220) 외부에 위치됨으로써 달성될 수 있다. 냉각 모드에서, 수착 열 펌프 시스템(100)의 열 제어 유닛(140)은 증발기(120)에서 수착기 (110)로 전달되는 증기의 양(그리고, 이에 따라 냉각의 양)을, 예를 들어, 온도조절기에 의해 조절함으로써 페이로드 격실(210) 내부의 온도 범위를 유지하도록 설정된다. 외부 주변 온도가 원하는 페이로드 격실 온도 범위 미만으로 떨어지는 경우, 열 제어 유닛 (140)은 증기의 흐름을 차단하여 이에 의해 페이로드 격실(210) 내부에서 격실 외부로 증기를 통한 열의 전달을 효과적으로 차단한다. 그 다음 시스템은 수동 가열 모드에 진입한다. 수동 가열 모드에서, 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 동결되기 시작하여 잠열을 페이로드 격실(210) 내부로 방출한다. 그런 다음, 이 잠열은 PCM 버퍼가 완전히 동결될 때까지 페이로드 격실 온도를 원하는 범위 내로 유지시킨다. 매우 추운 주변 온도에서, 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 열 파이프 히터(160)와 같은 다른 열원으로 대체되거나 또는 증대될 수 있다. 열 파이프 효과가 열 파이프 히터(160)로부터의 열을 증발기(120) 전체에 분산시키도록, 열 파이프 히터(160)는 증발기(120)와 통합된다. 예를 들어, -10℃ 내지 35℃ 범위의 주변 온도에서 원하는 페이로드 격실 온도가 2~8℃인 경우, 주변 온도가 5℃ 이상일 때 수착 열 펌프 시스템을 사용하여 이 격실을 원하는 범위까지 냉각시킬 수 있다. 주변 온도가 5℃ 이하인 경우, 예를 들어, 4℃ 상전이 재료 PCM 버퍼가 사용되어 PCM 버퍼가 동결될 때까지 페이로드 격실 온도를 2~8℃의 원하는 범위까지 수동적으로 높일 수 있다. PCM 버퍼(150)가 동결되면, 열 제어 유닛(140)이 열 파이프 히터(160)를 활성화시켜 증발기(120)에 의한 열 파이프 효과를 통해 페이로드 격실(210)을 가열한다. 상전이 재료는 격실에서 동결 온도 이상을 유지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 모드 및 냉각 모드는 반전 및/또는 반복될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 추가 실시예를 단면도로 도시한다. 이러한 도면들에서, PCM 버퍼(150)는 수착기(110)와 열 접촉하고 있다. PCM 버퍼(150)는 수착기(110)의 온도를 조절하고 수착기(110)로부터 나오는 과도한 열로부터 사용자를 보호하기 위해 수착기(110)로부터 열을 흡수한다. 증발기(120)는 페이로드 격실(210) 내부에 위치되어 페이로드 격실(210)을 냉각시킨다. 증기 경로 (130)는 증발기 (120)로부터 수착기(110)로의 증기의 흐름을 허용한다. 열 제어 유닛(140)은 페이로드 격실 (210) 내부의 온도 범위에 도달하기 위해 증발기(120)로부터 수착기(110)로 증기의 흐름을 조절한다. 페이로드 격실(210) 및 증발기(120)는 진공 단열 보틀(vacuum insulated bottle)과 같은 컨테이너(200)에 의해 둘러싸여 있다. PCM 버퍼(150)의 양 및 온도 범위는 증발기 크기, 냉각될 재료의 양, 및 단열층(220)의 열 누출에 따라 계산된다. 도 6은 추가적인 컴포넌트인 수착 가열 코일(118)을 포함한다. 수착 가열 코일(118)은 수착 열 펌프를 재충전하기 위해 수착기(110)를 가열하는 데 사용된다.
본 발명의 일부 실시예는 압축기 시스템, 또는 다른 다양한 기존 시스템과 결합될 수 있다. 실시예는 휴대용 유닛의 온도를 제어하기 위한 배터리 없는 냉각 및 가열 시스템일 수 있지만, 본 발명을 압축기-기반 시스템(사용 중에 배터리 또는 전기를 필요로 함)과 결합하는 경우들이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 표준 압축기-기반 냉각 시스템 또는 다른 다양한 유형의 시스템에 대한 백업 시스템으로서 설명되는 본 발명을 원할 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 수착 열 펌프 시스템(100)은 시작 정지(또는 온/오프) 시스템 기능을 허용하는 열 제어 유닛(140)을 포함한다. 그 결과, 시스템은 다양한 주변 온도에서 사용할 준비가 된 상태로 저장될 수 있으며, 온도 조절 기능은 사용자가 원하는 대로 또는 제어 메커니즘에의해 설정된 대로 시작 또는 중지될 수 있다. 예를 들어, 온/오프 기능은 시간 또는 열 임계치(예컨대, 내부 또는 외부 온도 및/또는 압력 또는 이들의 조합)에 기초하여 트리거될 수 있다. 추가 예로서, 시스템은 예를 들어 냉각을 제공하기 위한 백업 시스템으로 설정된 양의 시간 이후에 시작될 수 있다.
온도 제어 시스템은, 일정 기간 시간 동안 온도 조절이 활성화된 후 일정 기간 시간 동안 온도 조절을 중지한 다음 임의의 외부 입력, 예컨대, 전기, 배터리, 얼음 또는 다른 새로운 상전이 재료를 필요로 하지 않고 온도 조절을 다시 시작할 수 있는 단일 "충전"으로 여러번 사용하도록 구성될 수 있다. 이는 여러 번 반복될 수 있다.
온도 제어 시스템은 또한 일회용 또는 "돌이킬 수 없는" 제어일 수 있어서, 유닛이 한 번 턴 온되면 전체 수명 동안 턴 온되어 유지되어야만 하고 (예를 들어, 기계, 전자, 또는 디지털 방식, 또는 이들의 조합을 통해)턴 오프될 수 없다. 이는 사용자가 이전에 디바이스가 턴 온되지 않았는지 확인하려는 변조 방지 시스템에서 유용할 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 온도 제어 컨테이너(200)의 벽으로부터 분리 불가능할 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 온도 제어 컨테이너(200)의 벽으로부터 분리 가능할 수 있다. 완전히 사용된 수착 열 펌프 시스템은 온도 제어 컨테이너로부터 제거될 수 있고 "충전된" 수착 열 펌프 시스템으로 교체될 수 있다.
상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 증발기 내에서 "열 파이프(heat pipe)" 효과를 가능하게 하기 위해 증발기(120) 내부로 통합될 수 있다. 열 파이프는 증발과 응축의 지속적인 사이클을 통해 열을 이동시키는 디바이스이다. 열은 액체를 증발시키고, 그 결과로 생성된 증기는 냉각기 영역에서 응축되어 열을 방출한다. 이 사이클은 지속적으로 열을 더 따뜻한 영역에서 더 시원한 영역으로 매우 빠르게 이동시킨다. 이 열 파이프 효과는 증발기 전체에 걸쳐, 이에 따라 페이로드 격실(210) 전체에 걸쳐 유사한 온도를 유지하는 데 도움이 된다. 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 증발기(120)에 통합되거나 인접하거나 또는 그렇지 않으면 열적으로 연결될 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은, 예를 들어, 킬로그램 당 150 Watthour의 에너지 밀도를 달성하는 수착 재료로서 특수 맞춤 설계된 제습제(desiccant)를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 아직 개발되지 않은 제습제를 포함하여 다른 종류의 제습제와 함께 기능할 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)의 증발기(120)는 다양한 기하학적 형상으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 증발기는 임의의 수의 평면 측면들로 구성될 수 있다. 평면 측면들은 밀폐된 영역을 형성하도록 위치될 수 있다. 증발기는, 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만, 구리, 알루미늄, 열 파이프 및/또는 강제 대류(forced convection)를 사용하여 페이로드 격실(210)의 표면 영역의 다른 부분들에 열적으로 연결될 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)의 수착기(110)는 특별한 고온-충전 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 첫째, 수착 재료는 외부에서 가열 및 건조된다. 가열 도중에 도달한 온도 범위는 도 8의 수착 재료 또는 수착기 진공 배리어 재료(102)를 손상시키지 않고 특정 성능 요건들을 달성하는 데 최적화될 필요가 있다. 수착기 (110) 주위에서 사용되는 수착기 배리어 재료(102)는, 예를 들어, 알루미늄 또는 금속화된 배리어, 또는 스테인리스 스틸, 유리 및/또는 플라스틱을 포함하는 다층 포일을 포함하지만 이에 제한되지 않는 목록에 해당할 수 있다.
열 펌프(100)의 수착기(110)는 다양한 기하학적 형상으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 수착기는 다양한 치수의 원통형, 구형, 직사각형을 포함하지만 이에 제한하지 않는 목록으로부터의 형상일 수 있다. 수착기는 플라스틱, 상전이 재료, 금속, 또는 가스와 같은 다양한 다른 재료들에 열적으로 연결될 수 있다.
시스템의 추가적인 컴포넌트들은 최적의 성능을 달성하기 위해 특별한 방식으로 가열, 가스제거 및 세척될 수 있다.
수착 열 펌프(100) 시스템은 재충전가능할 수 있다. 수착기(110)는, 예를 들어, 가열 플레이트, 물 수조, 오일 수조, 뜨거운 공기 및/또는 가열 봉(heating rod)을 사용하여 가열될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 열원은 수착기 내부 또는 수착기 외부에 통합될 수 있다. 증발기 측면은, 임의의 냉각 방법, 예를 들어, 자연 대류, 강제 대류, 액체 수조, 공기 흐름, 냉각 플레이트, 냉각 핑거, 및/또는 냉각 스프레이를 사용하여 재충전 동안 냉각될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
열 제어 유닛(140)은 하나 이상의 여러 유형들일 수 있다. 예를 들어, 열 제어 유닛(140)은 작동 재료의 흐름을 제한하는 쌍안정 밸브로 구성될 수 있다. 열 제어 유닛은 온/오프 밸브로 구성될 수 있다. 열 제어 유닛은 체크 밸브, 다른 다양한 밸브, 또는 아직 개발되지 않은 밸브를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 열 제어 유닛은 또한 온도에 대해 민감할 수 있는데, 이 경우 온도조절기로서 설명된다. 이러한 온도조절기는 바이메탈 또는 모세관 컴포넌트 또는 압력 조절기 온도조절기와 같은(그러나, 이에 제한되지 않음) 여러 유형 중 하나일 수 있다.
페이로드 격실(210)은 VIP(vacuum insulation panel)들, 판지(cardboard), 발포체, 플라스틱, 유리섬유 단열재, 및/또는 진공 단열재와 같은(그러나, 이에 제한되지 않음) 임의의 단열 재료를 사용하여 단열될 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 또한 표준 온도를 유지하기 위해 단열재 외부에서(예를 들어, 설정 온도에서 신속한 온도 제어 공기 액세스를 위해 팬 앞에 위치된 냉각 유닛 추가장치) 사용될 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 진공 상태일 수 있다. 진공 상태인 경우, 활성 펌프를 통해 또는 시간이 경과함에 따라 진공을 유지하기 위한 진공 및 밀폐 밀봉을 통해 다양한 방식들로 진공이 유지될 수 있다.
PCM 버퍼(150)는 수착 열 펌프 시스템(100) 내부로 물리적으로 통합될 수 있거나, PCM 버퍼는 수착 열 펌프 시스템에 열적으로 연결될 수 있거나, 또는 PCM 버퍼는 수착 열 펌프 시스템과 분리되어 사실상 동일한 시스템의 일부일 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 주어진 온도 범위에서 냉각 또는 가열 또는 유지하는 데 사용될 수 있다.
증발 재료는 무독성인 물일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 증발 작동 재료는 또한 암모니아 및/또는 냉매, 및/또는 적절한 증기압을 갖는 기타 재료일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제습제는 바인더가 없는 제올라이트를 포함하는 제올라이트일 수 있지만, 제올라이트로 제한되지 않으며, 또한 제습제는 염화 칼슘 또는 실리카 또는 증발 작동 재료(들)를 수착하는 다른 재료일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
PCM 버퍼(150)는 액체 또는 고체 또는 겔, 또는 다른 상태의 재료(예컨대, 액정, 그러나 이에 제한되지 않음) 또는 이들의 조합일 수 있다. PCM 버퍼는 증발기(120), 수착기(110) 주위에 몰딩될 수 있고/있거나 페이로드 격실(210)의 가장자리 주위에 배치될 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 일회용으로 또는 재사용가능하게 구성될 수 있다. PCM 버퍼(150)는 일회용으로 또는 재사용가능하게 구성될 수 있다. 온도 제어 컨테이너(200)는 일회용으로 또는 재사용 가능하게 구성될 수 있다.
도 7은 서로 다른 온도들에서 2개의 페이로드 격실들(510 및 520)을 포함하도록 구성된 수착 열 펌프 시스템을 갖는 2-챔버 온도 제어 컨테이너(500)의 일 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 실시예에서, 페이로드 격실(510)은 수착기(540)에 의해 가온되고 페이로드 격실(520)은 증발기(530)에 의해 냉각된다. 보온(warm) PCM 버퍼(580)는 페이로드 격실 (510)의 온도를 제어하도록 돕고, 냉각(cool) PCM 버퍼(570)는 페이로드 격실(520)의 온도를 제어하도록 돕는다. 페이로드 격실(510)이 가열되는 동시에 페이로드 격실(520)은 냉각된다. 증기 경로 (550)는 열 제어 유닛(560)에 의해 제어되는 바와 같이 증발기(530)로부터 수착기(540)로 증기의 흐름을 허용한다. 페이로드 격실(510), 보온 PCM 버퍼 (580) 및 수착기(540)는 보온 단열층(590)에 의해 둘러싸여 있다. 페이로드 격실(520), 냉각 PCM 버퍼(570) 및 증발기(530)는 냉각 단열층(570)에 의해 둘러싸여 있다. 페이로드 격실(520 및 510)에서 원하는 온도 범위에 따라, PCM 버퍼들(570 및 580)이 개별적으로 또는 둘 다 제거될 수 있다. 증발기(530), 수착기(540), 증기 경로(550) 및 열 제어 유닛(560)을 포함하는 수착 열 펌프 시스템은 2-챔버 온도 제어 컨테이너(500) 외부에서 재충전을 위해 교체될 수 있거나 제자리에서 충전될 수 있다.
도 18은 수착 열 펌프 시스템을 갖는 도 7의 2-챔버 온도 제어 컨테이너(500)의 프로토타입으로부터의 예시적인 열 성능 데이터를 도시한다. 도 18에서, "뜨거운 측"은 수착기(540)를 나타내고 "차가운 측"은 증발기(530)를 나타낸다. 도 18은 20℃의 주변 외부 온도에서 50℃보다 높은 온도로 가온된 페이로드 격실(510) 및 10℃ 미만의 온도로 냉각된 페이로드 격실(520)을 도시한다.
온도 제어 컨테이너(200)의 특정 실시예의 이점은 사용 전에 상전이 재료의 임의 냉각 또는 가열의 필요 없이 온도를 조절하기 위해 즉시 사용할 준비가 된 디바이스를 갖는 능력이다.
이 시스템의 특정 실시예의 또 다른 이점은 수착 열 펌프 시스템 내의 증발 상전이 프로세스에서 가능한 더 큰 에너지 밀도가 주어지면 상전이 재료만을 사용하는 시스템보다 중량이 더 낮을 수 있다는 것이다.
이 시스템의 특정 실시예의 추가적인 이점은, 조합이 적절한 열 보호를 제공하기 때문에 사용 도중에 능동 가열 또는 냉각 시스템을 요구하지 않을 수 있다는 것이다. 이는, (능동 난방 시스템 또는 단순히 좋은 단열재에 비해) 추운 날씨 보호를 위해 특히 사실이다.
온도 제어 컨테이너(200)의 특정 실시예의 또 다른 이점은, 상전이 재료 PCM 버퍼(150)가 시스템과는 별도로 냉동 또는 냉장될 필요가 없어서 사용시에 물류가 더 용이하게 된다는 점이다. 전체 시스템은 다양한 실내 온도에 놓일 수 있으며, 수착 열 펌프 밸브가 개방되면 원하는 시스템 온도에 도달될 것이다. 이는 기존 시스템에서 현저하게 개선된 것이며, 그 중 다수는 배터리 또는 기타 수단으로부터의 전기 입력으로 구동되는 내장형 가열 또는 냉각을 요구한다. 또한, 다른 많은 시스템은 사용 직전에 외부 가열 또는 냉각이 필요하므로 상당한 물류 제약이 부가된다. 이 시스템의 특정 실시예는 현재 사용에서 일반적인 전술한 물류 제약을 모두 제거하는데: (1) 원하는 온도를 유지하기 위해 사용하는 동안 어떠한 외부 에너지 입력도 요구되지 않으며 (2) 시스템 사용 직전에 어떠한 능동 가열 또는 냉각 시스템도 요구되지 않는다.
수착 열 펌프 시스템 (100)의 특정 실시예의 추가 이점은 시스템이 작동 중일 때를 제어하기 위해 열 제어 유닛(140)을 사용한다는 것이다. 열 제어 유닛이 밸브를 개방하면 시스템은 능동 온도 조절 동작 상태이다. 그러나, 밸브는 동작 도중에 폐쇄되고 시스템의 남은 열 전력을 유지할 수 있다. 그후, 다시 필요할 때 임의의 외부 에너지 입력 없이 밸브가 재개방될 수 있다. 시스템의 전환 가능한 특성은 사용을 위한 추가적인 유연성을 제공하는 데 중요하다.
수착 열 펌프 시스템 (100)의 특정 실시예의 이점은 주변 온도가 원하는것 보다 높거나 원하는 것보다 낮은 경우 설정 온도 범위를 유지할 수 있다는 점이다.
수착 열 펌프 시스템(100)의 설계는, 예컨대, 도 8에 도시된 것과 같이 실질적으로 선형 방식일 수 있다. 이 실시예의 목적을 위해, 수착기 (110) 섹션은 좌측에 있고 증발기(120) 섹션은 우측에 있지만, 이들은 상이한 구성일 수도 있다. 열 제어 유닛 (140)은 중간에 있지만, 다른 실시예에서는 다른 곳에 위치될 수 있다. 수착기(110)와 증발기 (120) 의 폭은 서로 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 이 디자인은 재료에 따라 상이한 열역학적 특성을 가질 수 있는 하나 이상의 재료들로 구성된 외부 배리어 재료 (102) 층에 매입될 수 있으며; 여러 재료들의 배리어의 경우 서로 다를 수 있어서 시스템이 다른 영역의 열역학적 상호 작용을 제한하면서 특정 영역에 열 펌핑에 집중하도록 허용한다.
열 제어 유닛(140)은 증기가 흐르는 진공 영역을 지지하면서 증기의 흐름을 허용하는 튜브, 파이프 또는 기타 재료로 구성될 수 있다. 이 재료는 일축으로 단단한 격자 재료일 수 있다. 재료는 또한 2축 또는 3축 격자 재료일 수 있다.
열 제어 유닛(140)은 튜브를 끼워서(pinching) 외부에서 폐쇄될 수 있다. 튜브는 튜브와 제3 컴포넌트 사이에 제2 컴포넌트를 슬라이딩함으로써 조여 폐쇄될 수 있다. 열 제어 유닛의 튜브는 탭을 당김으로써 개방될 수 있다. 일부 실시예에서, 튜브는 밸브 및/또는 플러그를 사용하여 폐쇄될 수 있다. 탭은 실질적으로 직사각형 컴포넌트일 수 있으며; 그러나, 탭은 다른 실시예에 대해 다른 형상 및 구성을 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 튜브는 유연할 수 있지만 다른 실시예에서는 유연하지 않을 수 있으며 대안적인 폐쇄 방법을 활용할 수 있다.
열 제어 유닛(140)의 밸브(143)는 도 12a 및 12b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 또는 대안적으로 도 12c 및 12d에 개략적으로 도시된 바와 같이 설계될 수 있다. 도 12a 및 도 12b에서, 외부 액츄에이터(138)가 증기 경로(130)에 인접하게 위치된다. 도 12a는 증기가 증기 경로(130)를 통해 흐를 수 있게 하는 개방 위치에 있는 외부 액츄에이터(138)를 도시한다. 액츄에이터 (138)는 증기 흐름에 대한 증기 경로 (130)를 폐쇄하기 위해 회전된다. 도 12b는 폐쇄 위치에 있는 밸브(143)를 도시한다. 액츄에이터(138)는 사용자 또는 컨트롤러에 의해 반복적으로 개방 및 폐쇄되도록 설계된다. 외부 액츄에이터(138)는 진공 배리어 재료(102)의 외측에 위치된다. 다른 실시예는 밸브를 작동시키기 위한 스위치, 버튼 또는 풀링(pulling) 메커니즘을 수반할 수 있다.
도 12c 및 도 12d는 증기 경로(130) 내에 배리어를 형성하도록 위치할 수 있는 내부 스토퍼(136)가 놓여 있는 유연성 튜브로 구성된 증기 경로(130)를 도시한다. 내부 액츄에이터(136)는 진공 배리어 재료 (102)의 내측에 위치된다. 내부 스토퍼(136)는 외부로부터 적절한 위치에서 증기 경로(130)의 튜브 압착을 통해 개방 또는 폐쇄 위치에 위치될 수 있다. 도 12c에서 증기 경로는 개방 상태로 도시되고, 도 12d에서 증기 경로는 폐쇄 상태로 도시된다. 다른 실시예에서, 튜브는 대신 강성일 수 있거나 부분적으로만 유연성일 수 있으며 밸브 또는 다른 고정 수단에 의해 동작될 수 있다.
예로서 도 8에 도시된 수착 열 펌프 시스템(100)의 증발기 섹션에서, 수착 또는 위킹(wicking) 재료(122)의 위치 및 양은 사용자 및 환경의 요구에 기초하여 최적의 성능을 위해 최적화되어야만 한다. 이 재료의 양은, 일단 단열층 (220)의 내부에 배치되면 대략적으로는 증발기(120)의 하부(bottom)에 있을 수 있다. 이 재료의 양은, 일단 단열층(220)의 내부에 배치되면 대략적으로는 증발기(120)의 측면, 또는 상부(top)에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 이 재료는 온도 제어 컨테이너(200)의 측면과 부분적으로만 접촉할 수 있는 반면(도 8에는 도시되지 않음), 다른 실시예에서는 동일 평면이거나 완전히 접촉할 것이다.
수착 열 펌프 시스템 (100)의 수착기(110) 및 증발기(120)는 외부 배리어 재료(102)에 부착, 용접, 접착 또는 다른 방식으로 밀폐하여 밀봉될 수 있는 하나 이상의 커플러(들)(144)(도 9 참조)에 의해 연결될 수 있다. 그런 다음 이 스파우트 또는 커플러는 증발기(120)와 수착기(110) 사이의 제어된 단면만을 통한 증기 흐름을 허용할 수 있다. 이 커플러 부품의 예는 도 11에 도시된다.
온도 제어 컨테이너(200)는 2개의 측면과 상부 및 하부를 포함하는 임의의 수의 측면이 냉각된 단열 상자일 수 있다. 단열 상자에는 상부 및 하부가 아닌 4개의 측면들만 냉각되어 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨테이너의 모든 측면들은 디바이스의 배열에 기초하여 냉각될 수 있으며; 디바이스는 다양한 직육면체, 실린더, 프리즘 또는 다른 형상을 취하는 컨테이너를 포함하는 다양한 형상을 가지고 컨테이너 내부에서 기능할 수 있다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 도 8에 도시된 바와 같이 하나 이상의 배출 포트(126)를 통해 배출될 수 있다. 배출 포트(126)는 이를 통한 가스 및 증기 흐름을 허용하는 그리드 재료로 구성될 수 있다. 배출 포트(126)는 열 및/또는 압력 및/또는 접착제 및/또는 다른 밀봉 수단에 의해 밀봉될 수 있다.
페이로드 격실(210)을 실질적으로 둘러싸는 단열층(220)은 VIP(vacuum insulation panel)(222)로 단열될 수 있다. VIP(222)의 배열의 두 가지 예가 도 13a 및 도 13b에 도시되어 있다. VIP(222)는 페이로드 격실(210)에 대한 내부 접근이 상부의 덮개를 통해 또는 측면에 있는 도어를 통해 획득되도록 배열될 수 있다. 본 발명의 일부 예는 측면 또는 덮개/상부 중 하나에 통합되는 개구부 또는 도어를 통합할 수 있으며; 이러한 변형은 단열 비효율을 방지하기 위해 씰(seal)을 추가로 통합할 수 있다.
수착기(110)의 형상은 백(bag)으로 형성될 수 있다. 백은 단순한 양면(2-sided) 백일 수도 있고, 백은 2개 초과의 면을 가질 수 있다. 백은 레토르트 백(retort bag) 또는 거싯 백(gusseted bag)과 유사한 형상일 수 있다. 수착기(110) 섹션의 일부 예는 둥근 모서리 입방체 형상을 취하도록 형상화된 백과 같은 더 단단한 구조를 가질 수 있거나 모서리가 있는 3차원 형상을 유지하기에 충분히 단단한 구조일 수 있다.
진공 배리어 재료(102) 및 수착 열 펌프 시스템(100)의 설계는 단열층(220)을 가로질러 전달되는 열의 양을 최소화하면서 필요한 기능을 허용하도록 선택되어야 한다. 이는, 열전도율이 낮은 얇은 재료를 선택하고 단열층(220)을 가로지르는 재료의 양을 최소로 유지시키는 기계적 설계에 의해 수행될 수 있다. 특정 결과를 원할 경우, 대안적인 변형은 특정 컨테이너에 더욱 안전하게 끼워 맞춰지는 것과 같은 결과를 달성하거나 열전달을 지향시키기 위해 측면의 일부 또는 전부에서 단열층(220)의 두께를 변경할 수 있다. 이러한 하나의 진공 배리어 재료(102)는 알루미늄과 같이 적어도 하나의 층이 낮은 가스 전달률을 갖는 다른 재료의 층으로 만들어진 다층 라미네이트 재료, 및 전체 라미네이트에 강도를 추가하고 낮은 가스 누출률과 함께 재료를 밀봉할 수 있게 하는 추가 재료 층이다. 진공 배리어 재료(102)의 바람직한 일 실시예는 적어도 7 마이크로미터 두께의 알루미늄 층 및 섭씨 150도 이상의 용융 온도를 갖는 폴리프로필렌 또는 폴리아미드의 밀봉 층을 갖는 다층 라미네이트이다. 금속 또는 유리가 통상적으로 가장 낮은 가스 전달 속도를 가지지만, 금속이나 유리가 포함되어 있지 않더라도 헬륨 누출 속도가 초당 10-4 밀리바 리터 미만을 달성하는 임의의 재료가 적합하다.
본 발명의 일 실시예는 임의의 외부 입력 없이(어떠한 사전-동결 얼음, 사전-컨디셔닝 PCM, 배터리가 없는 전기도 사용되지 않아야만 함) 요구에 따라(on-demand) 독립적으로 온도 제어 공간을 제공할 수 있는 선반 안정 온도 제어 컨테이너(200)이다. 이는, 일정 기간 동안 설정 범위 내에서 컨테이너의 온도를 유지하는 본 발명의 열 조절 시스템을 사용하여 달성된다. 예를 들어, 온도 제어 컨테이너(200)는 30℃의 외부 주변 온도에서 적어도 96시간 동안 2~8℃의 온도에서 12 리터의 내부 부피 공간을 유지한다. 일부 실시예에서, 열 조절 시스템은 수착 열 펌프 시스템(100)을 포함하는, 일부 실시예에서는 상전이 재료 PCM 버퍼(150)를 포함하는 시스템이다. 열 조절 시스템은 또한 온도 제어 컨테이너(200)의 원하는 내부 온도 및 열 부하에 따라 열 조절 시스템에 의해 공급되는 냉각 및/또는 가열의 양을 제어하기 위해 열 조절 유닛(140)을 포함한다. 열 제어 유닛(140)은 수착 열 펌프 내부의 증기 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함한다.
온도 제어 컨테이너(200):
휴대용 컨테이너를 냉각하는 표준 방법은, 압축기, 열전기(thermoelectric) 디바이스 또는 얼음과 같은 상전이 재료를 사용하는 것을 포함한다. 이들 모두에는 특정 결점들을 갖는다: 압축기 및 열전기 디바이스는 플러그 또는 비교적 대형 배터리를 통해 거의 일정한 전기 공급을 요구함; 압축기는 비교적 시끄러움; 열전기 디바이스는 제한된 온도 범위에서만 효과적이어서 극도로 비효율적임; 상전이 재료는 사용 전에 사전 컨디셔닝 프로세스(즉, 동결)를 요구하며 용융을 피하기 위해 지속적으로 동결된 상태를 유지해야만 함.
온도 제어 컨테이너(200)의 본 발명의 바람직한 일 실시예는 이러한 모든 결점들을 피하는 휴대용 컨테이너이다. 이 컨테이너는 "사전 충전"되어 사용하기 전에 실온에서 보관될 수 있다. 냉각이 요구되는 경우, 열 제어 유닛(140)이 활성화되고 전기 또는 상전이 재료와 같은 임의 외부 입력들의 필요 없이 즉시 냉각이 시작된다. 바람직한 실시예는 거의 소음이 없고, 임의의 전기 입력 또는 대형 배터리를 요구하지 않고, 매우 넓은 온도 범위에 걸쳐 효과적이고, 상대적으로 효율적이고, 사용 직전에 임의의 사전 컨디셔닝 프로세스를 요구하지 않는다.
온도 제어 컨테이너(200)는 여러 통합 시스템으로 구성된다. 먼저, 단열 공간 페이로드 격실(210)이 2~8℃와 같은 설정 온도 범위로 냉각 및/또는 가열된다. 단열층(220)의 목적은 페이로드 격실(210) 안팎으로 이동하는 열의 양을 제한하는 것이다. 이 경우, VIP(vacuum insulated panel)(222)은 단열층(220)으로 사용되며; 그러나 단열재는 (진공 보틀 과 같은)진공 단열재, 발포 폴리스티렌, 발포 폴리프로필렌 또는 기타 단열 폼 또는 재료일 수 있다. 둘째, VIP 패널에 의해 형성된 단열층(220)은 판지 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있는 외부 카톤 내에 포함된다. 셋째, 열 제어 유닛(140)은 외부 온도와 페이로드 격실(210)의 원하는 온도 사이의 상대적인 차이에 따라 열을 이동, 생성 또는 흡수하도록 이용된다.
열 조절 시스템:
열 제어 시스템은 여러 통합 시스템으로 구성된다. 먼저, 수착 열 펌프 시스템(100)이 사용되어 외부 온도가 원하는 내부 온도보다 따뜻할 때 능동 냉각을 제공한다. 둘째, 외부 온도가 원하는 내부 온도보다 약간 낮거나 상대적으로 짧은 시간 동안 이보다 낮은 경우, 상전이 재료(PCM)를 포함하는 상전이 재료 PCM 버퍼(150)가 수착 열 펌프 시스템(100)과 함께 사용되어 페이로드 격실(210)의 온도를 원하는 특정 범위 내에서 수동적으로 유지시킨다. 셋째, 외부 온도가 원하는 내부 온도보다 현저히 낮거나 장기간 이보다 더 낮은 경우 상전이 재료 용량이 소진될 수 있는데, 이 경우 수착 열 펌프 시스템(100)과 함께 열 파이프 히터(160)가 사용되어 페이로드 격실(210)을 원하는 특정 온도로 유지시킨다. 넷째, 열 제어 유닛(140)은 페이로드 격실의 온도를 감지하고 페이로드 격실의 가열 및 냉각의 양을 조절하여 페이로드 객실을 원하는 특정 온도로 유지시킨다.
수착 열 펌프 시스템(100)은 증발기 (120) 및 수착기(110)로 구성된 시스템이다. 수착기(110)는 페이로드 격실(210) 외부에 위치되고, 증발기(120)는 페이로드 격실(210) 내부에 위치된다. 수착기 및 증발기는 증기에 의해 열이 전달되는 증기 경로(130)에 의해 결합된다. 증기 경로 단면은 열 제어 유닛(140)에 의해 제어되며, 이는 증기가 통과하도록 허용하거나 또는 증기의 흐름을 늦추거나 정지하도록 허용하기 위해 밸브를 가변적으로 개방 및 폐쇄할 수 있게 한다. 밸브가 개방되면, 증기는 증발기(120)에서 증발하고 수착기(110)에 수착 또는 흡착되어 증발기에서 수착기로 열을 전달한다.
수착 열 펌프 시스템(100)의 구성:
도 8은 수착 열 펌프(100)의 일 실시예의 내부 컴포넌트를 도시한다. 수착 열 펌프 시스템(100)은 제올라이트(112)를 수착기(110)의 수착 재료로 사용하고 물을 작동 재료로 사용한다. 바람직한 실시예에서, 수착 재료는 단순히 수착기에서 배리어 재료(102)의 내부에 위치된다. 추가 실시예에서, 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 수착기는 카트리지가 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖는다. 수착 열 펌프 시스템(100)은, 1-10 밀리바의 진공 레벨이 생성되고 배리어 재료로 만들어진 포일 배리어(102) 외피 내부에 유지될 수 있도록 높은 가스 배리어 특성을 갖는 배리어 재료의 외피로 만들어진 다층 포일 배리어(102)로 완전히 둘러싸여 있다. 제올라이트(112)는 수착기(110)에 봉입된다. 도관은 증발기(120)로부터 수착기(110)로 수증기의 흐름을 허용하기 위해 수착기(110)와 증발기 (120) 사이에서 연장되는 증기 경로(130)를 포함한다. 증발기 내부에는 다양한 재료의 여러 층이 있다. 위킹 재료(122)는 전체 증발기 주위에 액체 상태의 물을 유지하고 분배하는 데 사용된다. 반강성 채널 재료(124)가 사용되어 수증기가 자유롭게 흐를 수 있는 위킹 재료(122)와 포일 배리어(102) 사이에 채널을 생성한다. 증발기 표면에 열을 가하면 액체 상태의 물이 증발한다. 생성된 수증기는 채널 재료(124)를 통해 수착기(110)를 향해 흐르고, 결국 수증기 경로(130)를 통해, 물이 제올라이트(112)와 결합하는 수착기(110) 내부로 흐른다. 수증기는 증발기(120)로부터 수착기(110)로 열을 이동시킨다. 제올라이트(112)는 밀폐된 환경에서 수증기를 효과적으로 제거하여 증발기에서 더 많은 액체 상태의 물이 증발하고 냉각 프로세스를 계속할 수 있도록 허용한다. 도 8에서, 수착기(110), 증발기(120), 증기 채널(130) 및 열 제어 유닛 (140)은 모두 진공 배리어 재료(102)의 내측에 있다. 증발기(120), 수착기(110), 증기 채널(130) 및 열 제어 유닛(140)은 실질적으로 별도의 진공 배리어 재료로 둘러싸여 있을 수 있다. 열 제어 유닛(140)은 진공 배리어 재료(102)의 부분적으로는 내측에 그리고 부분적으로 외측에 있을 수 있다. 열 제어 유닛(140)은 일부 실시예에서는 진공 배리어 재료(102)의 완전하게 외측에 있을 수 있다.
증기 경로(130)의 단면 크기는 열 펌프에 의해 전달되는 원하는 양의 열에 의존한다. 0.01 내지 10 제곱센티미터 사이의 단면 증기 경로(130) 크기는 0.1와트 내지 200와트 사이의 열전달 속도를 달성할 것이다. 바람직한 실시예는 0.1 내지 5 제곱센티미터 사이의 단면 증기 경로 크기를 갖는다. 증기 경로(130)의 단면 형상은 또한 과도한 열전달을 최소화할 수 있다. 바람직한 실시예는 0.01 내지 2 센티미터 사이의 1차원에서 최대 크기의 증기 경로(130)를 갖는다.
수착 재료가 제올라이트이고 작업 유체가 물인 실시예에서, 물에 대한 제올라이트의 비율은 수착 열 펌프(100)의 정확한 기능에 영향을 미친다. 탈착된 제올라이트 1kg당 물 100~500g의 비율이 바람직하고, 열전달 및 전체 시스템 질량 개선을 위해 탈착된 제올라이트 1kg당 물 150~350g의 비율이 바람직하다. 제올라이트(112)의 크기 및 형상은 또한 수착기(110) 내의 개선된 증기 흐름에 영향을 미친다. 제올라이트 과립 직경은 0.5 내지 12 밀리미터가 바람직하고, 직경은 2.5 내지 5.0 밀리미터가 바람직하다.
상전이 재료 PCM 버퍼(150):
일부 실시예에서, 수착 열 펌프(100) 및 PCM 버퍼(150)의 특성은 페이로드 격실(210)을 냉각 및 가열할 수 있는 통합 시스템을 생성하도록 결합된다. 냉각은 전술한 바와 같이 수착 열 펌프 시스템 (100)에 의해 제공된다. 가열은 PCM 버퍼(150)에 의해 제공된다. 이는, 단열층(220)과 증발기(120) 사이에 수착 열 펌프 시스템의 증발기(120)와 열 접촉하는 PCM 버퍼(150) 층을 배치함으로써 달성된다. PCM 버퍼(150)의 층은 높은 가스 배리어 특성을 갖는 진공된 포일 배리어 재료(102) 외피에 둘러싸여 있다.
외부 온도가 원하는 내부 온도보다 낮으면, 페이로드 격실(210) 외부로 열이 유출된다. 일반적으로, 그 다음 페이로드 격실 온도는 감소할 것이다. 열 펌프 증발기(120)와 협력하여 작용하는 PCM 버퍼(150)의 층은 이러한 온도 감소를 저지하고 느리게 한다. 열 유출은 상전이 온도에 도달할 때까지 PCM 버퍼 (150)의 온도를 감소시킨다. 그런 다음, PCM은 상이 변화(동결)함에 따라 잠열을 방출하여 일정 기간 동안 페이로드 격실(210)의 온도 감소를 저지하고 늦춘다. 열 제어 유닛(140)은 냉각이 바람직하지 않을 때 증발기(120)로부터 수착기(110)로의 증기의 흐름을 정지시킨다. 그 다음 열 펌프 증발기 (120)는 PCM 버퍼(150)의 층과 협력하여 열 파이프로서 작용하여 페이로드 격실(210) 주위에 PCM 잠열을 분배한다. 그러지 않으면, PCM 버퍼 층으로부터 이격된 페이로드 격실 영역의 온도가 계속해서 떨어질 것이다. PCM이 완전히 변경된 상을 가지면, 페이로드 격실의 온도는 계속해서 떨어진다.
도 2에서, 수착 열 펌프 시스템(100) 및 상전이 재료 PCM 버퍼(150) 컴포넌트는 열 버퍼로서 작용하는 상전이 재료와 결합된다. 도 2는 내부 페이로드 격실 (210)이 그 격실을 둘러싸는 주변 온도보다 낮은 온도로 유지되는 시스템을 도시한다. 증발기(120) 및 상전이 재료 PCM 버퍼(150)는 모두 서로 열 접촉하는 페이로드 격실 (210) 내부에 위치된다. 수착기(110)는 페이로드 격실(210) 외부에 위치된다. 상전이 재료는 높은 비에너지 밀도를 갖는다(예를 들어, 200~250J/g의 축열 용량을 가지고 5℃에서 상전이를 갖는 재료일 수 있다).
능동형 가열 유닛:
외부 온도가 -10°C 내지 35°C 사이를 유지하는 대부분의 사용 시나리오의 경우, PCM 버퍼(150)를 사용하는 수착 열 펌프 시스템(100)이면 충분하다. 예를 들어, 산업 표준 ISTA 7D 겨울 테스트 프로파일이 달성될 수 있다. 일부 시나리오에서, 외부 온도는 -10°C보다 낮아지거나 ISTA 7D 겨울 온도 프로파일보다 더 오래 그보다 더 낮게 유지될 수 있다. 이 경우, 추가적인 열원이 요구된다. 도 4는 열 펌프 증발기(120)와 열 접촉하는 열 파이프 히터(160)의 형태로 열원을 추가한 것을 도시한다. 열 파이프 히터(160) 열원은 전기 저항성 열원, 또는 화학적 열원, 또는 열전기 열원일 수 있다. PCM 버퍼(150)의 층이 완전히 동결되면, 열 제어 유닛(140)은 추가적인 열을 제공하기 위해 파이프 히터를 턴 온한다. 이 추가적인 열은 열 파이프 역할을 하는 열 펌프 증발기(120)에 의해 페이로드 격실(210) 주위로 전달된다.
열 제어 유닛(140):
열 제어 유닛(140)은 페이로드 격실(210)의 온도를 모니터링하고, 이를 원하는 온도와 비교하여, 원하는 온도에 도달하고 유지하기 위해 냉각 및 가열 속도를 조정한다. 열 제어 유닛(140)은 수착 열 펌프 시스템(100)에서 증발기(120)로부터 수착기(110)로의 수증기의 유속을 제어하기 위한 디바이스를 포함한다. 증기 흐름 제어의 두 가지 예가 도 9 및 도 10에 도시된다. 도 9에서, 밸브(143)는 증기 경로 (130)를 통한 증기의 움직임을 시작 및 정지하기 위해 사용자 또는 컨트롤러에 의해 개폐된다. 밸브(143)는 도 8에 도시된 진공 배리어 재료(102)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 증기의 움직임 속도와 이에 따른 온도는 증기 경로(130)에 부착된 기계적 온도 조절기(141)에 의해 제어된다. 기계적 온도 조절기(141) 내부에는 바이메탈 코일(142)이 있으며, 이 코일은 온도 변화에 응답하여 형상을 변경하고 증기 경로(130)의 오리피스(orifice)를 개폐한다. 기계적 온도 조절기(141)는 증발기(120)와 열 접촉한다. 바이메탈(142)은, 페이로드 격실(210) 온도가 원하는 설정점보다 낮을 때 증기 경로 (130)를 폐쇄하고, 페이로드 격실(210)의 온도가 원하는 설정점보다 높을 때 증기 경로(130)를 개방하도록 위치된다. 증기 경로(130)는 커플러(144)에 의해 배리어(102)의 재료에 밀봉된다. 기계적 온도 조절기(141) 반대편에 있는 증기 경로(130)의 끝부분에는 수착기 채널(145)이 있다. 수착기 채널(145)은 증기를 수착기 (110) 내부의 제올라이트(112)로 분배한다.
도 10은 예시적인 열 제어 유닛(140)의 제2 예에 대한 개략도를 도시한다. 컨트롤러(146)는 온도 센서(149)를 통해 페이로드 격실(210) 내부의 온도를 측정한다. 컨트롤러(146)는 온도 센서(149)에 응답하여 밸브(148)를 개폐하도록 기어모터 (147)에 신호를 보낸다. 밸브(148)는 증기 경로(130)를 (부분적으로 또는 완전히) 개방 또는 폐쇄하도록 위치된다.
도 19a 및 도 19b는 예시적인 밸브(148)의 단면을 도시한다. 도 19a는 개방 위치에 있는 밸브(148)를 도시하고, 도 19b는 폐쇄 위치에 있는 밸브 (148)를 도시한다. 증기 경로(130)는 배리어 재료 (102)에 의해 둘러싸여 있다. 밀봉 배리어 재료(132)는 밸브(148)가 닫힐 때 증기 경로(130)를 가로질러 내부 밀봉을 완성하는 배리어 재료(102)의 대향 내측 측면들에 대해 각 단부에서 밀봉된다. 밀봉 배리어 (132)의 한 측면에는 안정화 플레이트 (134)가 있고 다른 측면에는 밀봉 가스켓(135)이 있다. 바람직한 실시예에서, 밀봉 핀(133)은 일반적으로 대기압에 의해 밀봉 가스켓(135)에 대해 폐쇄되어 밀봉된다. 추가적인 실시예에서, 밀봉 핀은 일반적으로 정상 개방 위치에 있고 폐쇄 위치로 이동할 수 있다. 밀봉 핀(133)은 사용자에 의해 또는 기어 모터(147)와 같은 액츄에이터에 의해 이동할 수 있다. 밀봉 핀(133)이 개방 위치에 있을 때, 증기는 증기 경로(130)를 통해 흐른다. 밀봉 핀(133)은 증기 경로(130)를 통한 특정 증기 흐름이 특정 범위 내에서 페이로드 격실(210)의 온도를 유지하도록 허용하기 위해 부분적으로 또는 완전히 개방 및 폐쇄된다.
열 제어 유닛(140)은 전술한 바와 같이 온도에 수동적으로 영향을 미치는 PCM 버퍼 (150)의 층과 상호작용하지 않는다. 열 제어 유닛(140)은 페이로드 격실(210)의 원하는 온도에 도달하기 위해 필요에 따라 열 파이프 히터(160)를 턴 온 및 턴 오프한다.
열 조절 시스템의 재사용 방법:
일부 수착 열 펌프는 가역적(reversible)이거나 재컨디셔닝가능(reconditionable)하거나 "충전가능(chargeable)"하다. 이는, 작업 재료가 통상적으로 압력과 온도에 의해 수착 재료에서 탈착될 수 있음을 의미한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 수착 열 펌프 시스템(100)을 반전시키는(reversing) 수단은 수착 열 펌프 시스템 자체에 내장되어 있지 않은데, 이는 제품에 추가적인 비용, 중량 및 공간을 부가할 것이기 때문이다. 그 대신, 제어된 "재충전" 설비에서 수착 열 펌프 시스템을 반전, 재컨디셔닝 또는 재충전하는 방법이 제공된다.
사용 후 열 조절 시스템 또는 수착 열 펌프 시스템은 충전 설비로 반환된다. 수착기(110)의 수착 재료 및 증발기(120)의 작업 재료는 배리어 재료(102)로부터 제거된다. 수착 재료는 다른 용도를 위해 재료를 준비하기 위해 프로세싱되거나 재컨디셔닝되거나 탈착된다. 그런 다음, 탈착된 수착 재료 및 작업 재료는 새로운 배리어 재료 외피로 교체된다. 그런 다음, 수착 열 펌프 시스템(100)은 다른 사용을 위해 준비된다.
본 개시내용의 실시예는 이하의 조항들을 고려하여 설명될 수 있다:
1. 수착 열 펌프로서,
작업 유체(working fluid)를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하는, 수착 열 펌프.
2. 조항 1에 있어서, 주변 압력에서 요구된 온도와 비교하여 감소된 온도에서 상기 작업 유체의 증발을 촉진하도록 내부에 감소된 압력을 제공하기 위해 상기 수착기 및 상기 증발기에 대해 위치된 진공 배리어 재료를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
3. 조항 2에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 다층 라미네이트 재료인, 수착 열 펌프.
4. 조항 2 또는 조항 3에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 또한 상기 증기 경로에 대해 위치되는, 수착 열 펌프.
5. 조항 4에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 다층 라미네이트 재료인, 수착 열 펌프.
6. 조항 2 내지 조항 5 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 진공 배리어 재료의 내측에 위치되는, 수착 열 펌프.
7. 조항 2 내지 조항 6 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 진공 배리어 재료의 외측에 위치되는, 수착 열 펌프.
8. 조항 2 내지 조항 7 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 부분적으로는 상기 진공 배리어 재료의 내측에 그리고 부분적으로는 상기 진공 배리어 재료의 외측에 위치되는, 수착 열 펌프.
9. 조항 2 내지 조항 8 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 작업 유체는 물이고, 상기 감소된 압력은 10mbar 절대 압력 이하인, 수착 열 펌프.
10. 조항 2 내지 조항 9 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 적어도 7 마이크로미터 두께의 알루미늄 층 및 섭씨 150도 이상의 용융 온도를 갖는 폴리프로필렌 또는 폴리아미드의 밀봉 층을 갖는 다층 라미네이트 재료인, 수착 열 펌프.
11. 조항 1 내지 조항 10 중 어느 한 조항에 있어서, 주변 압력에 요구된 온도와 비교하여 감소된 온도에서 상기 작업 유체의 증발을 촉진시키도록 그 내부에 감소된 압력을 제공하기 위해 상기 수착기, 상기 증발기, 및 상기 증기 경로에 대해 위치된 진공 배리어 재료를 더 포함하고, 상기 진공 배리어 재료는 다층 라미네이트 재료이고 제1, 제2, 및 제3 다층 라미네이트 재료 부분들을 포함하며, 상기 열 제어 유닛은 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이에서 증기 흐름의 속도를 제어하도록 동작 가능한 상기 제1, 상기 제2, 및 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분들, 밀봉 가스킷, 및 밀봉 핀으로 만들어진 증기 제어 밸브를 포함하며, 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분은 제1 말단 부분 및 제2 말단 부분을 갖고, 상기 제1 말단 부분은 상기 제1 다층 라미네이트 재료 부분과 밀봉된 맞물림 상태에 있고, 상기 제2 말단 부분은 상기 제2 다층 라미네이트 재료 부분과 밀봉된 맞물림 상태에 있어 내부 배리어를 정의하고, 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분은 안정적인 밀봉 표면을 생성하기 위해 상기 밀봉 가스킷과 함께 위치되고, 상기 밀봉 핀은 상기 제1 다층 라미네이트 재료 부분 또는 상기 제2 다층 라미네이트 재료 부분을 통해서가 아닌 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분을 통해 관통하고, 상기 밀봉 핀은 상기 밀봉 가스킷에 근접하게 위치되어 있고, 상기 밀봉 핀은 대기압에 의해 상기 밀봉 표면을 향해 이동 가능한, 수착 열 펌프.
12. 조항 11에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 제1 다층 라미네이트 재료 부분 및 상기 제2 다층 라미네이트 재료 부분의 외측에 그리고 상기 밀봉 핀에 근접하게 위치된 기어모터(gearmotor)를 더 포함하고, 상기 기어모터는 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 개방하는 것 및 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 것 중 적어도 하나로 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
13. 조항 12에 있어서, 상기 기어모터는, 상기 밀봉 핀을 누르고 상기 진공 배리어 재료를 변형시킴으로써, 그리고 상기 밀봉 핀을 누르지 않으면서 상기 증기 제어 밸브를 폐쇄시킴으로써 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
14. 조항 12 또는 조항 13항에 있어서, 상기 기어모터는 컨트롤러에 의해 제어되는, 수착 열 펌프.
15. 조항 1 내지 조항 14 중 어느 한 조항에 있어서, 주변 압력에 요구된 온도와 비교하여 감소된 온도에서 상기 작업 유체의 증발을 촉진시키도록 그 내부에 감소된 압력을 제공하기 위해 상기 수착기에 대해 위치된 제1 진공 배리어, 상기 증발기에 대해 위치된 제2 진공 배리어, 및 상기 증기 경로에 대해 위치된 제3 진공 배리어를 더 포함하고, 상기 1 진공 배리어, 상기 제2 진공 배리어, 및 상기 제3 진공 배리어는 다층 라미네이트 재료이고, 상기 열 제어 유닛은 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이에서 증기 흐름의 속도를 제어하도록 동작 가능한 상기 제1, 상기 제2, 및 상기 제3 진공 배리어들, 밀봉 가스킷, 및 밀봉 핀으로 만들어진 증기 제어 밸브를 포함하고, 상기 제3 진공 배리어는 제1 말단 부분 및 제2 말단 부분을 갖고, 상기 제1 말단 부분은 상기 제1 진공 배리어와 밀봉된 맞물림 상태에 있고, 상기 제2 말단 부분은 상기 제2 진공 배리어와 밀봉된 맞물림 상태에 있어 내부 배리어를 정의하고, 상기 제3 진공 배리어는 안정적인 밀봉 표면을 생성하기 위해 상기 밀봉 가스킷과 함께 위치되고, 상기 밀봉 핀은 상기 제1 진공 배리어 또는 상기 제2 진공 배리어를 통해서가 아닌 상기 제3 진공 배리어를 통해 관통하고, 상기 밀봉 핀은 상기 밀봉 가스킷에 근접하게 위치되어 있고, 상기 밀봉 핀은 대기압에 의해 상기 밀봉 표면을 향해 이동 가능한, 수착 열 펌프.
16. 조항 15에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 제1 진공 배리어 및 상기 제2 진공 배리어의 외측에 그리고 상기 밀봉 핀에 근접하게 위치된 기어모터(gearmotor)를 더 포함하고, 상기 기어모터는 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 개방하는 것 및 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 것 중 적어도 하나로 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
17. 조항 16에 있어서, 상기 기어모터는, 상기 밀봉 핀을 누르고 상기 제1, 제2, 및 제3 진공 배리어들 중 적어도 하나를 변형시킴으로써, 그리고 상기 밀봉 핀을 누르지 않으면서 상기 증기 제어 밸브를 폐쇄시킴으로써 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
18. 조항 16 또는 조항 17항에 있어서, 상기 기어모터는 컨트롤러에 의해 제어되는, 수착 열 펌프.
19. 조항 1 내지 조항 18 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 증발기 내에서 열을 분배하기 위한 열 파이프 효과를 생성하기 위해 상기 증발기와 열 접촉하도록 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
20. 조항 1 내지 조항 19 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 증기 경로는 0.01 내지 10.0 제곱센티미터의 단면 크기를 갖는, 수착 열 펌프.
21. 조항 1 내지 조항 20 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 증기 경로는 0.1 내지 5.0 제곱센티미터의 단면 크기를 갖는, 수착 열 펌프.
22. 조항 1 내지 조항 21 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 증기 경로는 0.01 내지 2.0 센티미터의 1차원에서의 최대 크기를 갖는, 수착 열 펌프.
23. 조항 1 내지 조항 22 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 작업 유체는 물이며, 물 대 제올라이트의 비율은 건식 제올라이트 킬로그램당 물 100~500g인, 수착 열 펌프.
24. 조항 1 내지 조항 23 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 작업 유체는 물이며, 물 대 제올라이트의 비율은 건식 제올라이트 킬로그램당 물 150~350g인, 수착 열 펌프.
25. 조항 1 내지 조항 24 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 제올라이트 과립의 크기는 직경이 0.5 내지 12.0 밀리미터인, 수착 열 펌프.
26. 조항 1 내지 조항 25 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 제올라이트 과립의 크기는 직경이 1.5 내지 8.0 밀리미터인, 수착 열 펌프.
27. 조항 1 내지 조항 26 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 제올라이트 과립의 크기는 직경이 2.5 내지 3.5 밀리미터인, 수착 열 펌프.
28. 조항 1 내지 조항 27 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
29. 조항 1 내지 조항 28 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 수착 열 펌프.
30. 조항 29에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 수착 열 펌프.
31. 수착 열 펌프로서,
작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하는, 수착 열 펌프.
32. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
수착 열 펌프를 포함하고,
상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
상기 격실은, 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 증발기는 상기 격실 내부에 위치되고, 상기 수착기는 상기 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
33. 조항 32에 있어서, 상기 증발기 내에서 열을 분배하기 위한 열 파이프 효과를 생성하기 위해 상기 증발기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
34. 조항 33에 있어서, 상기 격실은 격실 벽 및 상기 증발기와 상기 격실 벽 사이에 상기 상전이 재료 버퍼를 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
35. 조항 33 또는 조항 34에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
36. 조항 32 내지 조항 35 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
37. 조항 32 내지 조항 36 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 격실에 대해 위치된 단열층을 더 포함하고, 상기 수착기는 상기 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
38. 조항 37에 있어서, 상기 증발기 내에서 열을 분배하기 위한 열 파이프 효과를 생성하기 위해 상기 증발기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
39. 조항 38에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
40. 조항 37 내지 조항 39 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
41. 조항 32 내지 조항 40 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
42. 조항 32 내지 조항 41 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 격실 외부의 상기 수착기와 열 접촉하는 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
43. 조항 32 내지 조항 42 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 온도 제어 컨테이너.
44. 조항 43에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 온도 제어 컨테이너.
45. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
수착 열 펌프를 포함하고,
상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
상기 격실은, 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 증발기는 상기 격실 내부에 위치되고, 상기 수착기는 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
46. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
수착 열 펌프를 포함하고,
상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
상기 격실은 상기 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 수착기는 상기 격실 내부에 위치되고 상기 증발기는 상기 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
47. 조항 46에 있어서, 상기 격실의 온도를 조절하기 위해 상기 수착기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
48. 조항 46 또는 조항 47에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
49. 조항 46 내지 조항 48 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 격실에 대해 위치된 단열층을 더 포함하고, 상기 증발기는 상기 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
50. 조항 49에 있어서, 상기 격실의 온도를 조절하기 위해 상기 수착기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
51. 조항 46 내지 조항 50 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 온도 제어 컨테이너.
52. 조항 51에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 온도 제어 컨테이너.
53. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
수착 열 펌프를 포함하고,
상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
상기 격실은 상기 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 수착기는 상기 격실 내부에 위치되고 상기 증발기는 상기 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
54. 온도 제어 장치로서,
수착 열 펌프를 포함하고,
상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고;
상기 냉각 격실 내부에는 상기 증발기가 위치되고;
상기 보온 격실 내부에는 상기 수착기가 위치되고;
상기 냉각 격실 단열층은 상기 냉각 격실 및 상기 증발기에 대해 위치하며, 상기 보온 격실 및 상기 수착기는 상기 냉각 격실 단열층의 외측에 위치하고; 그리고
상기 보온 격실 단열층은 상기 보온 격실 및 상기 수착기에 대해 위치되며, 상기 냉각 격실 및 상기 증발기는 상기 보온 격실 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 장치.
55. 조항 54에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하도록 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 장치.
56. 조항 54 또는 조항 55에 있어서, 상기 수착기와 열 접촉하도록 위치된 수착기 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
57. 조항 56에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하도록 위치된 증발기 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
58. 조항 54 내지 조항 57 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
59. 조항 54 내지 조항 58 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 온도 제어 유닛.
60. 조항 59에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 온도 제어 유닛.
61. 온도 제어 장치로서,
수착 열 펌프를 포함하고,
상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고;
상기 냉각 격실 내부에는 상기 증발기가 위치되고;
상기 보온 격실 내부에는 상기 수착기가 위치되고;
상기 냉각 격실 단열층은 상기 냉각 격실 및 상기 증발기에 대해 위치하며, 상기 보온 격실 및 상기 수착기는 상기 냉각 격실 단열층의 외측에 위치하고; 그리고
상기 보온 격실 단열층은 상기 보온 격실 및 상기 수착기에 대해 위치되며, 상기 냉각 격실 및 상기 증발기는 상기 보온 격실 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 장치.
62. 수착 열 펌프를 재사용하는 방법으로서, 상기 수착 열 펌프는 작업 유체를 포함하는 증발기- 상기 작업 유체는 상기 증발기에서 작업 유체 가스로 증발함 -, 수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위해 수착 재료를 포함하는 수착기, 상기 증발기와 상기 수착기를 연결하는 증기 경로, 및 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치된 열 제어 유닛을 갖고;
사용자에게 상기 수착 열 펌프를 제공하는 단계;
상기 사용자가 상기 수착기 내의 상기 수착 재료를 적어도 부분적으로 수착하기 위해 상기 수착 열 펌프를 동작시킨 후, 상기 수착 열 펌프를 다시 수용하는 단계;
상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계; 및
상기 사용자 또는 다른 사용자에게 상기 재컨디셔닝된 수착 열 펌프를 제공하는 단계를 포함하는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
63. 조항 62에 있어서, 상기 수착 재료는 상기 수착기로부터 탈착 가능하고, 상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계는 상기 수착기로부터 적어도 부분적으로 수착된 수착 재료의 제거, 그 다음 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 상기 수착기 내부에 배치함으로써 달성되는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
64. 조항 62 또는 조항 63에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하고, 상기 수착 재료를 재컨디셔닝하는 단계는 상기 카트리지 수용기로부터 적어도 부분적으로 수착 재료가 수착된 카트리지를 제거한 다음, 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 갖는 카트리지를 상기 카트리지 수용기에 위치시킴으로써 달성되는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
65. 온도 제어 컨테이너를 재사용하는 방법으로서, 상기 온도 제어 컨테이너는 수착 열 펌프 및 온도 민감성 재료를 저장하기 위한 격실을 갖고, 상기 수착 열 펌프는 작업 유체를 포함하는 증발기 - 상기 작업 유체는 상기 증발기에서 작업 유체 가스로 증발함 -, 수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기, 상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로, 및 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치된 열 제어 유닛을 갖고;
사용자가 사용할 준비가 된 온도 제어 컨테이너를 상기 사용자에게 제공하는 단계;
상기 사용자가 상기 수착기 내의 상기 수착 재료를 적어도 부분적으로 수착하기 위해 상기 수착 열 펌프를 동작시킨 후, 상기 적어도 부분적으로 수착된 수착 재료와 함께 상기 온도 제어 컨테이너를 다시 수용하는 단계;
상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계; 및
상기 사용자 또는 다른 사용자에게 상기 재컨디셔닝된 수착 열 펌프와 함께 상기 온도 제어 컨테이너를 제공하는 단계를 포함하는, 온도 제어 컨테이너를 재사용하는 방법.
66. 조항 65에 있어서, 상기 수착 재료는 상기 수착기로부터 탈착 가능하고, 상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계는 상기 수착기로부터 적어도 부분적으로 수착된 수착 재료의 제거, 그 다음 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 상기 수착기 내부에 배치함으로써 달성되는, 온도 제어 컨테이너를 재사용하는 방법.
67. 조항 65 또는 조항 66에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하고, 상기 수착 재료를 재충전하는 단계는 상기 카트리지 수용기로부터 적어도 부분적으로 수착 재료가 수착된 카트리지를 제거한 다음, 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 갖는 카트리지를 상기 카트리지 수용기에 위치시킴으로써 달성되는, 온도 제어 컨테이너를 재사용하는 방법.
앞서 설명된 실시예들은 상이한 다른 컴포넌트들 내에 포함되거나, 상이한 다른 컴포넌트들과 연결되는 상이한 컴포넌트들을 도시한다. 그러한 도시된 아키텍처들은 단지 예시적인 것이고, 사실상 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처들이 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트들의 임의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 이런 이유로, 특정한 기능을 달성하도록 조합된 본 발명에서의 두 개의 임의 컴포넌트들은 아키텍처들 또는 중간 컴포넌트들과 관계없이, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관되는" 것으로 보여질 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관되는 임의의 두 개의 컴포넌트들은 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로에, "작동가능하게 연결되는", 또는 "작동가능하게 결합되는" 것으로 간주될 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 명세서의 교시에 비추어, 본 발명을 벗어나지 않고, 그 광범위한 측면에서, 변경 및 수정이 이루어질 수 있으며, 따라서, 첨부된 청구범위가 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 바와 같은 그와 같은 수정 및 변형 모두를 그 범위 내에 포함한다는 것이 이 기술 분야의 당업자에게 명백한 것이다. 더 나아가, 본 발명은 단지 첨부된 청구항들에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 발명, 및 특히 첨부된 청구항들(예를 들어, 첨부된 청구항들의 본체부들)에서 사용되는 용어들이 일반적으로 "개방형" 용어들로 의도되어야 한다(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "그에 제한되지는 않으나 포함하는"으로 해석되어야 하고, 용어 "가지는"은 "적어도 가지는"으로 해석되어야 하며, 용어 "포함한다"는 "그에 제한되지는 않으나 포함한다"로 해석되어야 하는 등이다.)는 것이 해당 기술분야 내 통상의 기술자들에 의해 이해될 것이다. 특정한 수의 도입된 청구항 나열이 의도되면, 그러한 의도는 청구항에서 명백하게 나열될 것이고, 그러한 나열의 부재 시 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것이 해당 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 더 이해될 것이다. 예를 들면, 이해를 돕기 위해 다음 첨부된 청구항들은 청구항 나열들을 도입하는 데 "적어도 하나" 및 "하나 이상" 도입 구들의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 구들의 사용은 부정 관사들 "한" 또는 "하나"에 의한 청구항 나열의 도입이, 동일한 청구항이 도입구들 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "한" 또는 "하나"와 같은 부정 관사들을 포함할 때에도(예를 들어, "한" 및/또는 "하나"는 통상적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하도록 해석되어야 한다); 마찬가지로 청구항 나열들을 도입하는데 사용되는 부정 관사들의 사용에 대해 유효할 때에도, 그러한 도입된 청구항 나열을 포함하는 임의의 특정한 청구항을 단지 하나의 그러한 나열을 포함하는 발명들로 제한하는 것을 나타내도록 구성되어서는 안 된다. 또한, 특정한 수의 도입된 청구항 나열이 명백하게 나열되더라도, 해당 기술분야의 통상의 기술자들은 그러한 나열이 통상적으로 적어도 나열된 수를 의미하도록 해석되어야 한다(예를 들어, 다른 한정어들 없는, "두 개의 나열들"의 기본 나열은 통상적으로 적어도 두 개의 나열들, 또는 둘 이상의 나열들을 의미한다).
따라서, 발명은 첨부된 청구범위에 의한 경우를 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (67)

  1. 수착 열 펌프로서,
    작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하는, 수착 열 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 주변 압력에서 요구된 온도와 비교하여 감소된 온도에서 상기 작업 유체의 증발을 촉진하도록 내부에 감소된 압력을 제공하기 위해 상기 수착기 및 상기 증발기에 대해 위치된 진공 배리어 재료를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 다층 라미네이트 재료인, 수착 열 펌프.
  4. 제2항에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 또한 상기 증기 경로에 대해 위치되는, 수착 열 펌프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 다층 라미네이트 재료인, 수착 열 펌프.
  6. 제2항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 진공 배리어 재료의 내측에 위치되는, 수착 열 펌프.
  7. 제2항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 진공 배리어 재료의 외측에 위치되는, 수착 열 펌프.
  8. 제2항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 부분적으로는 상기 진공 배리어 재료의 내측에 그리고 부분적으로는 상기 진공 배리어 재료의 외측에 위치되는, 수착 열 펌프.
  9. 제2항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 작업 유체는 물이고, 상기 감소된 압력은 10mbar 절대 압력 이하인, 수착 열 펌프.
  10. 제2항에 있어서, 상기 진공 배리어 재료는 적어도 7 마이크로미터 두께의 알루미늄 층 및 섭씨 150도 이상의 용융 온도를 갖는 폴리프로필렌 또는 폴리아미드의 밀봉 층을 갖는 다층 라미네이트 재료인, 수착 열 펌프.
  11. 제1항에 있어서, 주변 압력에 요구된 온도와 비교하여 감소된 온도에서 상기 작업 유체의 증발을 촉진시키도록 그 내부에 감소된 압력을 제공하기 위해 상기 수착기, 상기 증발기, 및 상기 증기 경로에 대해 위치된 진공 배리어 재료를 더 포함하고, 상기 진공 배리어 재료는 다층 라미네이트 재료이고 제1, 제2, 및 제3 다층 라미네이트 재료 부분들을 포함하며, 상기 열 제어 유닛은 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이에서 증기 흐름의 속도를 제어하도록 동작 가능한 상기 제1, 상기 제2, 및 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분들, 밀봉 가스킷, 및 밀봉 핀으로 만들어진 증기 제어 밸브를 포함하며, 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분은 제1 말단 부분 및 제2 말단 부분을 갖고, 상기 제1 말단 부분은 상기 제1 다층 라미네이트 재료 부분과 밀봉된 맞물림 상태에 있고, 상기 제2 말단 부분은 상기 제2 다층 라미네이트 재료 부분과 밀봉된 맞물림 상태에 있어 내부 배리어를 정의하고, 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분은 안정적인 밀봉 표면을 생성하기 위해 상기 밀봉 가스킷과 함께 위치되고, 상기 밀봉 핀은 상기 제1 다층 라미네이트 재료 부분 또는 상기 제2 다층 라미네이트 재료 부분을 통해서가 아닌 상기 제3 다층 라미네이트 재료 부분을 통해 관통하고, 상기 밀봉 핀은 상기 밀봉 가스킷에 근접하게 위치되어 있고, 상기 밀봉 핀은 대기압에 의해 상기 밀봉 표면을 향해 이동 가능한, 수착 열 펌프.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 제1 다층 라미네이트 재료 부분 및 상기 제2 다층 라미네이트 재료 부분의 외측에 그리고 상기 밀봉 핀에 근접하게 위치된 기어모터(gearmotor)를 더 포함하고, 상기 기어모터는 상기 밀봉 핀을 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 개방하는 것 및 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 것 중 적어도 하나로 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기어모터는, 상기 밀봉 핀을 누르고 상기 진공 배리어 재료를 변형시킴으로써, 그리고 상기 밀봉 핀을 누르지 않으면서 상기 증기 제어 밸브를 폐쇄시킴으로써 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
  14. 제12항에 있어서, 상기 기어모터는 컨트롤러에 의해 제어되는, 수착 열 펌프.
  15. 제1항에 있어서, 주변 압력에 요구된 온도와 비교하여 감소된 온도에서 상기 작업 유체의 증발을 촉진시키도록 그 내부에 감소된 압력을 제공하기 위해 상기 수착기에 대해 위치된 제1 진공 배리어, 상기 증발기에 대해 위치된 제2 진공 배리어, 및 상기 증기 경로에 대해 위치된 제3 진공 배리어를 더 포함하고, 상기 제1 진공 배리어, 상기 제2 진공 배리어, 및 상기 제3 진공 배리어는 다층 라미네이트 재료이고, 상기 열 제어 유닛은 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이에서 증기 흐름의 속도를 제어하도록 동작 가능한 상기 제1, 상기 제2, 및 상기 제3 진공 배리어들, 밀봉 가스킷, 및 밀봉 핀으로 만들어진 증기 제어 밸브를 포함하고, 상기 제3 진공 배리어는 제1 말단 부분 및 제2 말단 부분을 갖고, 상기 제1 말단 부분은 상기 제1 진공 배리어와 밀봉된 맞물림 상태에 있고, 상기 제2 말단 부분은 상기 제2 진공 배리어와 밀봉된 맞물림 상태에 있어 내부 배리어를 정의하고, 상기 제3 진공 배리어는 안정적인 밀봉 표면을 생성하기 위해 상기 밀봉 가스킷과 함께 위치되고, 상기 밀봉 핀은 상기 제1 진공 배리어 또는 상기 제2 진공 배리어를 통해서가 아닌 상기 제3 진공 배리어를 통해 관통하고, 상기 밀봉 핀은 상기 밀봉 가스킷에 근접하게 위치되어 있고, 상기 밀봉 핀은 대기압에 의해 상기 밀봉 표면을 향해 이동 가능한, 수착 열 펌프.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열 제어 유닛은 상기 제1 진공 배리어 및 상기 제2 진공 배리어의 외측에 그리고 상기 밀봉 핀에 근접하게 위치된 기어모터를 더 포함하고, 상기 기어모터는 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 개방하는 것 및 상기 증기 제어 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 것 중 적어도 하나로 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기어모터는, 상기 밀봉 핀을 누르고 상기 제1, 제2, 및 제3 진공 배리어들 중 적어도 하나를 변형시킴으로써, 그리고 상기 밀봉 핀을 누르지 않으면서 상기 증기 제어 밸브를 폐쇄시킴으로써 상기 밀봉 핀을 이동시키도록 동작 가능한, 수착 열 펌프.
  18. 제16항에 있어서, 상기 기어모터는 컨트롤러에 의해 제어되는, 수착 열 펌프.
  19. 제1항에 있어서, 상기 증발기 내에서 열을 분배하기 위한 열 파이프 효과를 생성하기 위해 상기 증발기와 열 접촉하여 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
  20. 제1항에 있어서, 상기 증기 경로는 0.01 내지 10.0 제곱센티미터의 단면 크기를 갖는, 수착 열 펌프.
  21. 제1항에 있어서, 상기 증기 경로는 0.1 내지 5.0 제곱센티미터의 단면 크기를 갖는, 수착 열 펌프.
  22. 제1항에 있어서, 상기 증기 경로는 .01 내지 2.0 센티미터의 1차원에서 최대 크기를 갖는, 수착 열 펌프.
  23. 제1항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 작업 유체는 물이며, 물 대 제올라이트의 비율은 건식 제올라이트 킬로그램당 물 100~500g인, 수착 열 펌프.
  24. 제1항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 상기 작업 유체는 물이며, 물 대 제올라이트의 비율은 건식 제올라이트 킬로그램당 물 150~350g인, 수착 열 펌프.
  25. 제1항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 제올라이트 과립의 크기는 직경이 0.5 내지 12.0 밀리미터인, 수착 열 펌프.
  26. 제1항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 제올라이트 과립의 크기는 직경이 1.5 내지 8.0 밀리미터인, 수착 열 펌프.
  27. 제1항에 있어서, 상기 수착 재료는 제올라이트이고, 제올라이트 과립의 크기는 직경이 2.5 내지 3.5 밀리미터인, 수착 열 펌프.
  28. 제1항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
  29. 제1항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 수착 열 펌프.
  30. 제29항에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 수착 열 펌프.
  31. 수착 열 펌프로서,
    작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하는, 수착 열 펌프.
  32. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
    수착 열 펌프를 포함하고,
    상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
    상기 격실은, 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 증발기는 상기 격실 내부에 위치되고, 상기 수착기는 상기 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
  33. 제32항에 있어서, 상기 증발기 내에서 열을 분배하기 위한 열 파이프 효과를 생성하기 위해 상기 증발기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
  34. 제33항에 있어서, 상기 격실은 격실 벽 및 상기 증발기와 상기 격실 벽 사이에 상기 상전이 재료 버퍼를 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
  35. 제33항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
  36. 제32항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
  37. 제32항에 있어서, 상기 격실에 대해 위치된 단열층을 더 포함하고, 상기 수착기는 상기 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
  38. 제37항에 있어서, 상기 증발기 내에서 열을 분배하기 위한 열 파이프 효과를 생성하기 위해 상기 증발기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
  39. 제38항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
  40. 제37항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 격실 내부에 있는, 온도 제어 컨테이너.
  41. 제32항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
  42. 제32항에 있어서, 상기 격실 외부의 상기 수착기와 열 접촉하는 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
  43. 제32항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 온도 제어 컨테이너.
  44. 제43항에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 온도 제어 컨테이너.
  45. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
    수착 열 펌프를 포함하고,
    상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
    상기 격실은, 상기 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 증발기는 상기 격실 내부에 위치되고, 상기 수착기는 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
  46. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
    수착 열 펌프를 포함하고,
    상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
    상기 격실은 상기 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 수착기는 상기 격실 내부에 위치되고 상기 증발기는 상기 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
  47. 제46항에 있어서, 상기 격실의 온도를 조절하기 위해 상기 수착기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
  48. 제46항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 수착 열 펌프.
  49. 제46항에 있어서, 상기 격실에 대해 위치된 단열층을 더 포함하고, 상기 증발기는 상기 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
  50. 제49항에 있어서, 상기 격실의 온도를 조절하기 위해 상기 수착기와 열 접촉하는 상기 격실 내부에 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 컨테이너.
  51. 제46항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 온도 제어 컨테이너.
  52. 제51항에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 온도 제어 컨테이너.
  53. 온도 민감성 재료의 온도를 유지하기 위한 온도 제어 컨테이너로서,
    수착 열 펌프를 포함하고,
    상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고; 그리고
    상기 격실은 상기 온도 민감성 재료를 저장하도록 구조화되고, 상기 수착기는 상기 격실 내부에 위치되고 상기 증발기는 상기 격실 외부에 위치되는, 온도 제어 컨테이너.
  54. 온도 제어 장치로서,
    수착 열 펌프를 포함하고,
    상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하도록 구조화되고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하도록 구조화된 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고;
    상기 냉각 격실 내부에는 상기 증발기가 위치되고;
    상기 보온 격실 내부에는 상기 수착기가 위치되고;
    상기 냉각 격실 단열층은 상기 냉각 격실 및 상기 증발기에 대해 위치하며, 상기 보온 격실 및 상기 수착기는 상기 냉각 격실 단열층의 외측에 위치하고; 그리고
    상기 보온 격실 단열층은 상기 보온 격실 및 상기 수착기에 대해 위치되며, 상기 냉각 격실 및 상기 증발기는 상기 보온 격실 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 장치.
  55. 제54항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하도록 위치된 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
  56. 제54항에 있어서, 상기 수착기와 열 접촉하도록 위치된 수착기 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
  57. 제56항에 있어서, 상기 증발기와 열 접촉하도록 위치된 증발기 상전이 재료 버퍼를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
  58. 제54항에 있어서, 상기 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 수착 재료로부터 상기 작업 유체를 탈착시키도록 상기 수착기와 열 접촉하는 히터를 더 포함하는, 온도 제어 유닛.
  59. 제54항에 있어서, 상기 수착기는 그 내부에 상기 수착 재료를 탈착 가능하게 보유하고, 수착된 수착 재료의 제거 및 탈착된 수착 재료로의 교체를 허용하도록 구조화되는, 온도 제어 유닛.
  60. 제59항에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에서 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하는, 온도 제어 유닛.
  61. 온도 제어 장치로서,
    수착 열 펌프를 포함하고,
    상기 수착 열 펌프는, 작업 유체를 포함하고, 증발기 내에 작업 유체 가스를 생성하기 위해 상기 작업 유체를 증발시키도록 동작 가능한 상기 증발기;
    수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기;
    상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로; 및
    상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치되고 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 허용하도록 선택적으로 동작 가능하여, 다음으로 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스의 흐름을 중지하고 상기 흐름을 중지한 후 상기 증기 경로를 통한 작업 유체 가스 흐름의 재개를 허용하는 열 제어 유닛을 포함하고;
    상기 냉각 격실 내부에는 상기 증발기가 위치되고;
    상기 보온 격실 내부에는 상기 수착기가 위치되고;
    상기 냉각 격실 단열층은 상기 냉각 격실 및 상기 증발기에 대해 위치하며, 상기 보온 격실 및 상기 수착기는 상기 냉각 격실 단열층의 외측에 위치하고; 그리고
    상기 보온 격실 단열층은 상기 보온 격실 및 상기 수착기에 대해 위치되며, 상기 냉각 격실 및 상기 증발기는 상기 보온 격실 단열층의 외측에 위치되는, 온도 제어 장치.
  62. 수착 열 펌프를 재사용하는 방법으로서, 상기 수착 열 펌프는 작업 유체를 포함하는 증발기- 상기 작업 유체는 상기 증발기에서 작업 유체 가스로 증발함 -, 수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위해 수착 재료를 포함하는 수착기, 상기 증발기와 상기 수착기를 연결하는 증기 경로, 및 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치된 열 제어 유닛을 갖고;
    사용자에게 상기 수착 열 펌프를 제공하는 단계;
    상기 사용자가 상기 수착기 내의 상기 수착 재료를 적어도 부분적으로 수착하기 위해 상기 수착 열 펌프를 동작시킨 후, 상기 수착 열 펌프를 다시 수용하는 단계;
    상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계; 및
    상기 사용자 또는 다른 사용자에게 상기 재컨디셔닝된 수착 열 펌프를 제공하는 단계를 포함하는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
  63. 제62항에 있어서, 상기 수착 재료는 상기 수착기로부터 탈착 가능하고, 상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계는 상기 수착기로부터 적어도 부분적으로 수착된 수착 재료의 제거, 그 다음 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 상기 수착기 내부에 배치함으로써 달성되는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
  64. 제62항에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하고, 상기 수착 재료를 재컨디셔닝하는 단계는 상기 카트리지 수용기로부터 적어도 부분적으로 수착 재료가 수착된 카트리지를 제거한 다음, 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 갖는 카트리지를 상기 카트리지 수용기에 위치시킴으로써 달성되는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
  65. 온도 제어 컨테이너를 재사용하는 방법으로서, 상기 온도 제어 컨테이너는 수착 열 펌프 및 온도 민감성 재료를 저장하기 위한 격실을 갖고, 상기 수착 열 펌프는 작업 유체를 포함하는 증발기 - 상기 작업 유체는 상기 증발기에서 작업 유체 가스로 증발함 -, 수착 단계 동안 상기 작업 유체 가스를 수착하기 위한 수착 재료를 포함하는 수착기, 상기 증발기 및 상기 수착기를 연결하는 증기 경로, 및 상기 증기 경로를 통해 상기 증발기와 상기 수착기 사이의 증기 흐름 속도를 제어하도록 위치된 열 제어 유닛을 갖고;
    사용자가 사용할 준비가 된 온도 제어 컨테이너를 상기 사용자에게 제공하는 단계;
    상기 사용자가 상기 수착기 내의 상기 수착 재료를 적어도 부분적으로 수착하기 위해 상기 수착 열 펌프를 동작시킨 후, 상기 적어도 부분적으로 수착된 수착 재료와 함께 상기 온도 제어 컨테이너를 다시 수용하는 단계;
    상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계; 및
    상기 사용자 또는 다른 사용자에게 상기 재컨디셔닝된 수착 열 펌프와 함께 상기 온도 제어 컨테이너를 제공하는 단계를 포함하는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
  66. 제65항에 있어서, 상기 수착 재료는 상기 수착기로부터 탈착 가능하고, 상기 수착 열 펌프를 재컨디셔닝하는 단계는 상기 수착기로부터 적어도 부분적으로 수착된 수착 재료의 제거, 그 다음 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 상기 수착기 내부에 배치함으로써 달성되는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
  67. 제65항에 있어서, 상기 수착 재료는 탈착 가능한 카트리지 내부에 포함되고, 상기 수착기는 상기 카트리지가 그 내부에 탈착 가능하게 위치될 수 있는 카트리지 수용기를 갖고, 수착 단계 동안 상기 수착기가 상기 작업 유체 가스를 수착함에 따라 상기 카트리지는 내부에 상기 수착 재료를 보유하고, 상기 수착 재료를 재충전하는 단계는 상기 카트리지 수용기로부터 적어도 부분적으로 수착 재료가 수착된 카트리지를 제거한 다음, 적어도 실질적으로 탈착된 수착 재료를 갖는 카트리지를 상기 카트리지 수용기에 위치시킴으로써 달성되는, 수착 열 펌프를 재사용하는 방법.
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