JP3176537U - High temperature graphite heat exchanger - Google Patents

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Abstract

【課題】熱伝達が均一で、効率的な熱交換システムを提供する。
【解決手段】表面を有する熱的要素１１４と、密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上で且つ厚さが約１０ｍｍより小さい一以上の黒鉛シートを有するヒートスプレッダ１１６と、黒鉛を含む基板１１８と、熱的要素の基板と反対の側に配置されたエネルギー収集パネル１１２とが設けられる。ヒートスプレッダは、第一表面及び第二表面を有し、ヒートスプレッダが熱的要素の表面の一部と熱伝達関係を有するよう、ヒートスプレッダが少なくとも部分的に前記熱的要素の周りを包み、基板は、基板がヒートスプレッダと熱伝達関係を有するようヒートスプレッダに対して配置されている。
【選択図】図１An efficient heat exchange system with uniform heat transfer is provided.
A thermal element having a surface, a heat spreader having one or more graphite sheets having a density of about 0.6 g / cc or more and a thickness of less than about 10 mm, a substrate 118 comprising graphite, And an energy collection panel 112 disposed on the opposite side of the target element from the substrate. The heat spreader has a first surface and a second surface, the heat spreader at least partially wraps around the thermal element such that the heat spreader has a heat transfer relationship with a portion of the surface of the thermal element, and the substrate comprises: The substrate is disposed relative to the heat spreader so as to have a heat transfer relationship with the heat spreader.
[Selection] Figure 1

Description

本考案は改善された高温熱交換装置に関し、特に太陽熱プロセスに使用される黒鉛エネルギー受容体であって太陽熱発電システムの構成要素としてより大きくより均一な熱交換を提供する黒鉛エネルギー受容体に関する。黒鉛熱交換装置には熱伝達流体を含む熱的要素が設けられ、これにより太陽熱を生成するために伝達流体に効率的な熱伝達を提供する。熱交換装置にはヒートスプレッダが設けられ、該ヒートスプレッダは熱的要素と熱的関係を有し、さらに熱的要素への熱伝達を改善するよう構成された膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有する。   The present invention relates to an improved high temperature heat exchange apparatus, and more particularly to a graphite energy receptor used in solar thermal processes that provides larger and more uniform heat exchange as a component of a solar power generation system. The graphite heat exchange device is provided with a thermal element that includes a heat transfer fluid, thereby providing efficient heat transfer to the transfer fluid to generate solar heat. The heat exchange apparatus is provided with a heat spreader, the heat spreader being in thermal relationship with the thermal element, and further comprising one or more sheets of compressed particles of expanded graphite configured to improve heat transfer to the thermal element Have

環境、燃料源の減少及びエネルギー効率性に対する関心が高まっていることから、太陽熱発電所は全世界的な注目を集めている。従来の太陽熱発電所は塔状の構造を有し、ヘリオスタットのフィールドによって太陽光が塔構造に設けられた太陽熱受容体に反射される。太陽熱受容体又は熱交換装置上に集められた太陽エネルギーによって、熱交換装置内の水素、ヘリウム、油又は融解塩などの流体が高温に加熱される。例えば、太陽熱発電塔において、約３００℃の「冷たい」融解塩が５６５℃に加熱され、その後タンクに送られて貯蔵される。   Solar power plants are gaining worldwide attention due to growing interest in the environment, reduced fuel sources and energy efficiency. A conventional solar thermal power plant has a tower-like structure, and sunlight is reflected by a field of the heliostat on a solar heat receptor provided in the tower structure. Solar energy collected on the solar heat receptor or heat exchanger heats a fluid such as hydrogen, helium, oil or molten salt in the heat exchanger to a high temperature. For example, in a solar power tower, a “cold” molten salt at about 300 ° C. is heated to 565 ° C. and then sent to a tank for storage.

発電するために、融解塩又はヘリウムなどの熱伝達流体が蒸気発生装置に送られ、従来のランキンサイクルタービン装置用の蒸気が生成され、これにより電力が生じる。熱伝達流体として油を用いる場合も同様のプロセスが採用される。太陽熱発電塔の効率を最大化するために発電プロセス全体の太陽エネルギー取得、貯蔵及び伝達を促進するために、黒鉛などの熱伝導性の高い材料を用いることが有益である。   In order to generate electricity, a heat transfer fluid, such as molten salt or helium, is sent to a steam generator to produce steam for a conventional Rankine cycle turbine system, which generates electrical power. A similar process is employed when oil is used as the heat transfer fluid. It is beneficial to use materials with high thermal conductivity, such as graphite, to facilitate solar energy acquisition, storage and transmission throughout the power generation process to maximize the efficiency of the solar power tower.

したがって、一以上の炭素及び黒鉛製品、特に例えば膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートなどの柔軟な黒鉛シートの異方性を利用することにより熱伝達流体を含む熱的要素に与えられる熱流束であって熱伝達の均一性を改善し環境エネルギーから得られる又は環境エネルギーに運ばれる熱流束を改善する熱交換装置即ち太陽熱受容体が所望される。理想的には、そのような太陽熱受容体は、高温及び温度サイクリングの両方に対して耐性があり、且つ太陽エネルギー利用度を最大限に高めると同時に対流及び放射に起因する熱損失を低減することが可能である。   Thus, the heat flux imparted to the thermal element including the heat transfer fluid by utilizing the anisotropy of one or more carbon and graphite products, especially flexible graphite sheets such as sheets of compressed graphite expanded graphite, for example. It is desirable to have a heat exchange device or solar receptor that improves heat transfer uniformity and improves the heat flux that is derived from or carried by the environmental energy. Ideally, such solar receivers are resistant to both high temperature and temperature cycling and maximize solar energy utilization while simultaneously reducing heat loss due to convection and radiation. Is possible.

本考案の一実施形態において、熱交換システムは、伝達流体を含む導管又は通路などの熱的要素とヒートスプレッダとを有し、前記ヒートスプレッダは膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートなどの柔軟な黒鉛シートを少なくとも一つ有している。   In one embodiment of the present invention, a heat exchange system includes a thermal element such as a conduit or passage containing a transfer fluid and a heat spreader, wherein the heat spreader includes a flexible graphite sheet such as a sheet made of compressed particles of expanded graphite. Have at least one.

本考案の別の実施形態において、熱伝達が生じるエネルギー収集パネルと熱的要素との間の熱流束を最大限にするためにヒートスプレッダが熱的要素と熱的に接触するよう構成されている。   In another embodiment of the present invention, a heat spreader is configured to be in thermal contact with the thermal element to maximize the heat flux between the energy collecting panel and the thermal element where heat transfer occurs.

さらに別の実施形態において、ヒートスプレッダはエネルギー収集パネルから熱的要素への熱流束を最大限にするために熱的要素の「下面」と接触するよう設けられている（下面とは加熱される表面に対して用いられ、つまり下面とはエネルギー源にさらされる表面と反対の表面を指す）。   In yet another embodiment, the heat spreader is provided in contact with the “lower surface” of the thermal element to maximize the heat flux from the energy collection panel to the thermal element (the lower surface is the surface to be heated). In other words, the lower surface refers to the surface opposite to the surface exposed to the energy source).

さらに別の実施形態において、熱的要素への熱流束を改善することにより熱的要素がさらに多くの熱エネルギーを吸収できるヒートスプレッダを提供する。   In yet another embodiment, a heat spreader is provided that allows the thermal element to absorb more thermal energy by improving the heat flux to the thermal element.

本考案のさらに別の実施形態において、ヒートスプレッダは密度が約０．６グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｃ）以上の膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有し、ヒートスプレッダは、熱的要素と熱伝達が生じる熱交換システムの表面、例えばエネルギー収集パネル、との両方と熱的に接触するよう配置されている。   In yet another embodiment of the present invention, the heat spreader has one or more sheets of compressed graphite expanded particles having a density of about 0.6 grams / cubic centimeter (g / cc) or greater, the heat spreader comprising: It is arranged to be in thermal contact with both the surface of the heat exchange system where heat transfer occurs, such as the energy collection panel.

別の実施形態において、ヒートスプレッダの密度は約１．１ｇ／ｃｃ以上、最も好ましくは約１．５ｇ／ｃｃ以上であり、及び／又は厚さが約１０ｍｍよりも小さい。   In another embodiment, the density of the heat spreader is about 1.1 g / cc or more, most preferably about 1.5 g / cc or more, and / or the thickness is less than about 10 mm.

さらに別の実施形態では、ヒートスプレッダは膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有し、該シートの主表面に平行な熱伝導率は約１４０ワット／メータ・ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上である。ヒートスプレッダは熱的要素と熱的に接触するよう配置され、太陽により加熱されるエネルギー収集パネルとも接触してもよい。   In yet another embodiment, the heat spreader has one or more sheets of compressed particles of expanded graphite, and the thermal conductivity parallel to the major surface of the sheet is about 140 Watts / meter Kelvin (W / m · K). That's it. The heat spreader is disposed in thermal contact with the thermal element and may also contact an energy collection panel that is heated by the sun.

本考案のさらに別の実施形態では、ヒートスプレッダの熱伝導率は約２００Ｗ／ｍ・Ｋであり、より好ましくは約３００Ｗ／ｍ・Ｋである。   In yet another embodiment of the present invention, the heat spreader has a thermal conductivity of about 200 W / m · K, more preferably about 300 W / m · K.

本考案の別の実施形態では、太陽熱発電システムの熱交換装置の（複数の）熱的要素がエネルギー収集パネルと人造黒鉛基板との間に形成された溝又は穴内に配置され、ヒートスプレッダがエネルギー収集パネルと人造黒鉛基板との間に配置される。   In another embodiment of the present invention, the thermal element (s) of the heat exchange device of the solar thermal power generation system are placed in a groove or hole formed between the energy collection panel and the artificial graphite substrate, and the heat spreader collects the energy. Arranged between the panel and the artificial graphite substrate.

熱交換装置のさらに別の実施形態では、ヒートスプレッダは第一部品と第二部品の二以上の部品を有する。ヒートスプレッダの第一部品は熱的要素と黒鉛基板との間に配置される。ヒートスプレッダの第二部品は別の場所に配置されてもよい。   In yet another embodiment of the heat exchange device, the heat spreader has two or more parts, a first part and a second part. The first part of the heat spreader is disposed between the thermal element and the graphite substrate. The second part of the heat spreader may be located elsewhere.

いくつかの実施形態において、黒鉛基板には熱的要素を収容する寸法の凹部が設けられている。ヒートスプレッダは基板と共同して基板スプレッダ凹部を形成してもよい。   In some embodiments, the graphite substrate is provided with a recess dimensioned to accommodate a thermal element. The heat spreader may form a substrate spreader recess in cooperation with the substrate.

他の実施形態では、熱交換システムは黒鉛の層を含み、熱的要素が層間に配置される。そのような実施形態は様々な黒鉛の層及び熱的要素と熱伝達関係を有するように配置されたヒートスプレッダを含んでもよい。   In other embodiments, the heat exchange system includes layers of graphite, and thermal elements are disposed between the layers. Such embodiments may include heat spreaders arranged to have a heat transfer relationship with various graphite layers and thermal elements.

別の実施形態において、熱交換システムは熱伝達流体を内部に含む熱的通路が横切る黒鉛の層を有してもよい。この実施形態は、黒鉛及び熱的通路と熱伝達関係を有するよう配置されたヒートスプレッダを有する。   In another embodiment, the heat exchange system may have a layer of graphite traversed by a thermal passage containing a heat transfer fluid therein. This embodiment has a heat spreader arranged to have a heat transfer relationship with the graphite and thermal passages.

熱交換装置の各実施形態は太陽エネルギー受容体を有してもよい。   Each embodiment of the heat exchange device may have a solar energy receptor.

一実施形態において、熱交換システムは基板、好ましくは人造黒鉛で形成された基板を有してもよく、該基板には熱的要素を収容する寸法の凹部が設けられている。基板はヒートスプレッダの第二面に近接して配置され、これによりヒートスプレッダは熱的要素と基板との間に配置される。基板の熱伝導率は約１２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きい。さらに、いくつかの実施形態において、ヒートスプレッダは第一部品と第二部品の二つの部品を有する。ヒートスプレッダの第一部品は熱的要素と基板との間に配置される。特定の実施形態において、ヒートスプレッダの第二部品は凹部にわたって伸び、これによりヒートスプレッダの第二部品が凹部の位置で熱的要素とエネルギー収集パネルとの間に配置される。   In one embodiment, the heat exchange system may comprise a substrate, preferably a substrate made of artificial graphite, which is provided with a recess dimensioned to accommodate a thermal element. The substrate is positioned proximate to the second surface of the heat spreader so that the heat spreader is positioned between the thermal element and the substrate. The thermal conductivity of the substrate is greater than about 120 W / m · K. Further, in some embodiments, the heat spreader has two parts, a first part and a second part. The first part of the heat spreader is disposed between the thermal element and the substrate. In certain embodiments, the second part of the heat spreader extends over the recess, thereby placing the second part of the heat spreader between the thermal element and the energy collection panel at the location of the recess.

本考案の別の側面は、凹部が設けられた基板と、密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上で且つ厚さが約１０ｍｍよりも小さい膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有するヒートスプレッダと、が設けられた熱交換システムに関する。ヒートスプレッダが基板の凹部内に伸びることにより熱的要素を収容する寸法の基板／ヒートスプレッダ凹部を形成する。換言すれば、ヒートスプレッダは基板の凹部内に設けられ、したがってヒートスプレッダが基板の凹部内に置かれるようにヒートスプレッダによって凹部が形成され、これによりいわゆる基板／スプレッダ凹部が形成される。ヒートスプレッダは第一要素と第二要素の二つの要素から形成されてもよく、ヒートスプレッダの第一要素は基板と共同して基板スプレッダ凹部を形成する。   Another aspect of the present invention is a substrate having a recess, and a heat spreader having one or more sheets of compressed graphite particles having a density of about 0.6 g / cc or more and a thickness of less than about 10 mm. The present invention relates to a heat exchange system provided. The heat spreader extends into the recess in the substrate to form a substrate / heat spreader recess dimensioned to accommodate a thermal element. In other words, the heat spreader is provided in the recess of the substrate, and thus the recess is formed by the heat spreader so that the heat spreader is placed in the recess of the substrate, thereby forming a so-called substrate / spreader recess. The heat spreader may be formed from two elements, a first element and a second element, and the first element of the heat spreader cooperates with the substrate to form a substrate spreader recess.

別の側面において、本考案は、第一表面及び第二表面を有する構造要素と、第一表面及び第二表面が設けられた保護層と、前記構造要素の第二表面に隣接して設けられ、前記構造要素の第二表面の近くに配置された部分と前記構造要素から離れて配置された部分とを有する熱的要素と、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有するヒートスプレッダと、が設けられた熱交換システムに関する。ヒートスプレッダは構造要素の第二表面及び熱的要素の両方と熱伝達関係を有するよう配置される。さらにヒートスプレッダは構造要素の第二表面から離れで配置された熱的要素の部分と熱伝達関係を有するよう配置される。   In another aspect, the present invention provides a structural element having a first surface and a second surface, a protective layer provided with the first surface and the second surface, and adjacent to the second surface of the structural element. A thermal element having a portion disposed near the second surface of the structural element and a portion disposed away from the structural element, and a heat spreader having one or more sheets of compressed particles of expanded graphite; It is related with the heat exchange system provided. The heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with both the second surface of the structural element and the thermal element. Furthermore, the heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with a portion of the thermal element that is located away from the second surface of the structural element.

本考案の別の側面は、（ａ）第一表面及び第二表面を有する構造要素と、（ｂ）前記構造要素の第二表面に隣接して配置され、前記構造要素の第二表面の近くに配置された部分と前記構造要素から離れて配置された部分とを有する熱的要素と、（ｃ）膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有するヒートスプレッダと、が設けられた熱交換システムを提供する。ヒートスプレッダは構造要素の第二表面及び熱的要素の両方と熱伝達関係を有するよう配置される。さらにヒートスプレッダは構造要素の第二表面から離れで配置された熱的要素の部分と熱伝達関係を有するよう配置される。   Another aspect of the present invention includes: (a) a structural element having a first surface and a second surface; and (b) disposed adjacent to the second surface of the structural element and near the second surface of the structural element. A heat exchange system provided with a thermal element having a portion disposed in the space and a portion disposed away from the structural element, and (c) a heat spreader having one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite I will provide a. The heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with both the second surface of the structural element and the thermal element. Furthermore, the heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with a portion of the thermal element that is located away from the second surface of the structural element.

ヒートスプレッダの一実施形態において、ヒートスプレッダは膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有し、そのうちの一つのシートは熱的要素の全表面と熱伝達関係を有する。好ましくは、前記膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートの密度は約０．６ｇ／ｃｃ以上、より好ましくは約１．１ｇ／ｃｃ以上、又は１．５ｇ／ｃｃでもよい。さらに、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートの面内熱伝導率は約１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは２２０Ｗ／ｍ・Ｋであり、又は３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上でもよい。   In one embodiment of the heat spreader, the heat spreader has one or more sheets of compressed particles of expanded graphite, one of which has a heat transfer relationship with the entire surface of the thermal element. Preferably, the density of the one or more sheets of expanded graphite compressed particles may be about 0.6 g / cc or more, more preferably about 1.1 g / cc or more, or 1.5 g / cc. Further, the in-plane thermal conductivity of the one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite is about 140 W / m · K or more, more preferably 220 W / m · K, or 300 W / m · K or more. .

熱伝達システムには、ヒートスプレッダが基板と構造要素との間に配置されるよう構造要素の第二表面の近くに配置された基板が設けられ、該基板は熱伝導性が高く、該基板の面内方向熱伝導率は約１２０Ｗ／ｍ・Ｋより大きく、より好ましくは約１５０Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きい。   The heat transfer system is provided with a substrate disposed near the second surface of the structural element such that a heat spreader is disposed between the substrate and the structural element, the substrate being highly thermally conductive, the surface of the substrate The inward thermal conductivity is greater than about 120 W / m · K, more preferably greater than about 150 W / m · K.

熱交換装置の別の側面は、（ａ）第一表面及び第二表面を有する構造要素を有するエネルギー収集パネルと、（ｂ）前記構造要素の第一表面に隣接して配置され、前記構造要素の第一表面に近い部分と前記構造要素から離れた部分とを有する保護コーティングと、（ｃ）密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上で且つ面内熱伝導率が約１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートを少なくとも一つ有するヒートスプレッダと、が設けられた、太陽熱発電塔のための熱交換システムを提供する。ヒートスプレッダは構造要素の第二表面と熱伝達関係を有するよう配置され、さらにヒートスプレッダは熱的要素と熱伝達関係を有するよう配置される。   Another aspect of the heat exchange apparatus is (a) an energy collecting panel having a structural element having a first surface and a second surface, and (b) disposed adjacent to the first surface of the structural element, the structural element A protective coating having a portion close to the first surface and a portion away from the structural element; and (c) having a density of about 0.6 g / cc or more and an in-plane thermal conductivity of about 140 W / m · K or more. Provided is a heat exchange system for a solar power generation tower provided with a heat spreader having at least one sheet made of compressed particles of expanded graphite. The heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with the second surface of the structural element, and the heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with the thermal element.

上記の及びその他の実施形態は、以下の記載を読むことにより当業者にとって明らかとなるとともに、表面を有する熱的要素と柔軟な黒鉛ヒートスプレッダとを有する熱交換システムを提供することにより達成され、特に柔軟な黒鉛ヒートスプレッダは、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有し、密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上、好ましくは１．１ｇ／ｃｃ以上で且つ厚さが約１０ｍｍより小さく、さらに第一面と第二面を有する。また、前記ヒートスプレッダの第一面が前記熱的要素の表面の一部と熱伝達関係を有するように前記ヒートスプレッダが少なくとも部分的に前記熱的要素の周りを包むよう、前記ヒートスプレッダが熱的要素に対して配置される。   These and other embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the following description, and are achieved by providing a heat exchange system having a thermal element having a surface and a flexible graphite heat spreader, and in particular. The flexible graphite heat spreader has one or more sheets of compressed particles of expanded graphite, has a density of about 0.6 g / cc or more, preferably 1.1 g / cc or more and a thickness of less than about 10 mm, It has a first surface and a second surface. Also, the heat spreader is a thermal element such that the heat spreader at least partially wraps around the thermal element such that a first surface of the heat spreader has a heat transfer relationship with a portion of the surface of the thermal element. Placed against.

前述の一般的な記載及び後述の詳細な記載は、本考案の実施形態を説明するとともに、実用新案登録請求の範囲に記載される本考案の性質及び特徴を理解するための概要及び枠組みを提供することを意図している。添付の図面は本考案のさらなる理解のために用いられ、本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する。図面は本考案の様々な実施形態を描写し、本明細書の記載と併せて本考案の原理および動作を説明する。本考案の他の及びさらなる特徴並びに利点は、添付の図面を参照して本明細書を読むことにより当業者に直ぐに明らかとなる。   The foregoing general description and the following detailed description describe embodiments of the present invention and provide an overview and framework for understanding the nature and features of the present invention as described in the claims for utility model registration. Is intended to be. The accompanying drawings are used to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings depict various embodiments of the invention and together with the description serve to explain the principles and operation of the invention. Other and further features and advantages of the present invention will be readily apparent to one of ordinary skill in the art upon reading this specification with reference to the accompanying drawings.

本考案に係る熱交換装置の一実施形態の斜視図である。It is a perspective view of one embodiment of a heat exchange device concerning the present invention. 図１の熱交換装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the heat exchange apparatus of FIG. 図２の熱交換装置の断面図である。It is sectional drawing of the heat exchange apparatus of FIG. 図３の熱交換装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the heat exchange apparatus of FIG. 本明細書に記載される種々の実施形態に基づく黒鉛熱交換装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a graphite heat exchange device according to various embodiments described herein. FIG. 本明細書に記載される種々の実施形態に基づく黒鉛熱交換装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a graphite heat exchange device according to various embodiments described herein. FIG. 本明細書に記載される種々の実施形態に基づく黒鉛熱交換装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a graphite heat exchange device according to various embodiments described herein. FIG. 本明細書に記載される種々の実施形態に基づく黒鉛熱交換装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a graphite heat exchange device according to various embodiments described herein. FIG. 本明細書に記載される種々の実施形態に基づく黒鉛熱交換装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a graphite heat exchange device according to various embodiments described herein. FIG. 黒鉛層の一実施形態の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of one embodiment of a graphite layer. ヒートスプレッダを含む黒鉛層の一実施形態の部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view of one embodiment of a graphite layer including a heat spreader. FIG. ヒートスプレッダ及び熱的通路を含む黒鉛層の一実施形態の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of one embodiment of a graphite layer including a heat spreader and a thermal passage. 熱交換装置に含まれる（複数の）黒鉛層の実施形態の展開部分断面図である。It is an expansion | deployment partial sectional view of embodiment of the graphite layer (s) contained in a heat exchange apparatus. ヒートスプレッダとともに熱交換装置に含まれる（複数の）黒鉛層の一実施形態の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of one Embodiment of the graphite layer (s) contained in a heat exchanger with a heat spreader. 熱交換装置に含まれ得る（複数の）オフセットされた黒鉛層の展開部分断面図である。FIG. 4 is a developed partial cross-sectional view of offset graphite layer (s) that may be included in a heat exchange device. ヒートスプレッダとともに熱交換装置に含まれ得るオフセットされた黒鉛層の一実施形態の部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of one embodiment of an offset graphite layer that can be included in a heat exchange device with a heat spreader.

上記したように、熱交換システムは、有利には、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートなどの一以上の柔軟な黒鉛シートと、黒鉛から構成されてもよいエネルギー収集パネルと、一実施形態においては人造黒鉛から構成されてもよい基板と、を有するように形成される。   As noted above, the heat exchange system advantageously includes one or more flexible graphite sheets, such as one or more sheets of compressed particles of expanded graphite, an energy collection panel that may be composed of graphite, and one implementation. And a substrate that may be made of artificial graphite.

本明細書は高温太陽熱交換システムの観点から記載されるものの、本明細書は、壁又は天井システム、抵抗システム及び床下固定システムなどの放射床暖房システム並びに本明細書に教示されるコンセプトが適用されるさまざまな冷却システムなどを含む他の種類の熱交換装置システムにも関連することは明らかである。   Although this specification is described in terms of a high temperature solar heat exchange system, this specification applies to radiant floor heating systems such as wall or ceiling systems, resistance systems and underfloor fixing systems and the concepts taught herein. Obviously, it also relates to other types of heat exchanger systems, including various cooling systems.

特定の実施形態における上記の膨張黒鉛の圧縮粒子、好ましい実施形態では天然黒鉛を用いて形成されたもの、を含むヒートスプレッダとは異なり、基板及びエネルギー収集パネルはアイソスタティック成形された特に微細粒子から作成された人造黒鉛、これは人工又は製造黒鉛とも呼ばれる、から構成されることが好ましい。いくつかの実施形態において人造黒鉛は押出し成形により形成されてもよい。基板及びエネルギー収集パネルの形成に用いられる黒鉛は天然物質として採鉱されるよりも炭素系材料から製造される。   Unlike heat spreaders, including compressed particles of expanded graphite as described above in certain embodiments, and in preferred embodiments formed using natural graphite, the substrate and energy collection panel are made from particularly static particles that are isostatically shaped. Preferably, it is composed of manufactured artificial graphite, which is also called artificial or manufactured graphite. In some embodiments, the artificial graphite may be formed by extrusion. The graphite used to form the substrate and energy collection panel is made from a carbon-based material rather than mined as a natural material.

上記したとおり、本開示は、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートなどの一以上の柔軟な黒鉛シートを含むヒートスプレッダが設けられた熱交換装置に関する。ヒートスプレッダの密度は約０．６ｇ／ｃｃ以上、より好ましくは１．１ｇ／ｃｃ以上、最も好ましくは１．５ｇ／ｃｃ以上である。実用的な観点から、黒鉛シートヒートスプレッダの密度の上限は約２．０ｇ／ｃｃである。ヒートスプレッダ（膨張黒鉛の圧縮粒子からなる複数のシートから構成されている場合も含む）の厚さは約１０ｍｍ以下、より好ましくは約２ｍｍ以下、最も好ましくは約１ｍｍ以下であるべきである。   As described above, the present disclosure relates to a heat exchange apparatus provided with a heat spreader including one or more flexible graphite sheets such as one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite. The density of the heat spreader is about 0.6 g / cc or more, more preferably 1.1 g / cc or more, and most preferably 1.5 g / cc or more. From a practical viewpoint, the upper limit of the density of the graphite sheet heat spreader is about 2.0 g / cc. The thickness of the heat spreader (including the case composed of a plurality of sheets made of expanded graphite compressed particles) should be about 10 mm or less, more preferably about 2 mm or less, and most preferably about 1 mm or less.

本開示の実用において、複数の黒鉛シートを重ねて単一物品としてヒートスプレッダとして用いてもよく、このように重ねたヒートスプレッダについても上記した密度及び厚さの要件を満たすべきである。膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートは、間に感圧又は熱活性接着剤などの適切な接着剤を用いて重ねることができる。選択された接着剤は、結合強度と厚さの最小化とが両立し、且つ必要な熱伝達が起こる使用温度において適切な結合を維持するものであるべきである。適切な接着剤は当業者に周知であり、アクリル樹脂及びフェノール樹脂を含む。   In practical use of the present disclosure, a plurality of graphite sheets may be stacked and used as a single article as a heat spreader, and the above-described heat spreader should also satisfy the above-described density and thickness requirements. Sheets made of compressed particles of expanded graphite can be stacked with a suitable adhesive such as a pressure sensitive or heat activated adhesive in between. The selected adhesive should be compatible with both bond strength and thickness minimization and maintain proper bonding at the use temperature at which the required heat transfer occurs. Suitable adhesives are well known to those skilled in the art and include acrylic resins and phenolic resins.

ヒートスプレッダを構成する（複数の）黒鉛シートのシート面に平行な熱伝導率（「面内熱伝導率」と呼ばれる）は、効果的な使用のためには約１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるべきである。より有利には（複数の）黒鉛シートの面に平行な熱伝導率は約２２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より有利には約３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。特定の実施形態において、ヒートスプレッダの面内熱伝導率は約５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。別の実施形態において、面内熱伝導率は約１５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。適切な黒鉛シートの一例は、オハイオ州パルマにあるＧｒａｆＴｅｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｉｎｃ．から市販されているｅＧｒａｆ（登録商標）材料である。   The thermal conductivity (referred to as “in-plane thermal conductivity”) of the graphite sheet (s) making up the heat spreader should be about 140 W / m · K or more for effective use. It is. More preferably, the thermal conductivity parallel to the surface of the graphite sheet (s) is about 220 W / m · K or more, more preferably about 300 W / m · K or more. In certain embodiments, the in-plane thermal conductivity of the heat spreader is about 500 W / m · K or higher. In another embodiment, the in-plane thermal conductivity may be about 1500 W / m · K or higher. An example of a suitable graphite sheet is GrafTech International Holdings Inc., located in Parma, Ohio. EGraf® material commercially available from

当然ながら、面内熱伝導率が大きいほどヒートスプレッダの熱拡散特性の効果が大きい。実用的な観点から、膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートの面内熱伝導率は約６００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であれば十分である。「シート面に平行な熱伝導率」及び「面内熱伝導率」の表現は、膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートが二つの主表面を有しこれがシート面を形成しているとしてみなされる。したがって、「シート面に平行な熱伝導率」及び「面内熱伝導率」とは、膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートの主表面に沿った熱伝導率を意味する。   Of course, the greater the in-plane thermal conductivity, the greater the effect of the heat spreader heat diffusion characteristics. From a practical viewpoint, it is sufficient that the in-plane thermal conductivity of the sheet made of compressed particles of expanded graphite is about 600 W / m · K or less. The expressions “thermal conductivity parallel to the sheet surface” and “in-plane thermal conductivity” are regarded as a sheet composed of compressed particles of expanded graphite having two main surfaces that form the sheet surface. Therefore, “the thermal conductivity parallel to the sheet surface” and “the in-plane thermal conductivity” mean the thermal conductivity along the main surface of the sheet composed of compressed particles of expanded graphite.

他の実施形態に基づくヒートスプレッダは、熱分解黒鉛又は熱分解黒鉛と天然黒鉛との複合物を含む黒鉛シートを有してもよく、該黒鉛シートの面内熱伝導率は６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、実際には１５００Ｗ／ｍ・Ｋという高い熱伝導率が得られる。特定の実施形態において、「熱分解黒鉛」は炭化高分子膜から形成された黒鉛材料を指す。例えば、いくつかの実施形態に基づく熱分解黒鉛の製造において、最初にポリイミド薄膜などの薄膜を切断して形を作った後に炭化段階で縮小させる。炭化中、薄膜から大量の一酸化炭素が発生し、その結果薄膜が大幅に縮小する。炭化は二段階工程で起こり、第一段階は第二段階よりも非常に低い温度で起こる。ポリイミド薄膜の炭化の第一段階中、重量損失は主にポリイミド薄膜のイミド部分のカルボニル基の切断が原因である。特に、第一段階の最後にエーテル酸素が失われると考えられる。炭化の第二段階において、薄膜のイミド基の分解中に窒素ガスが放出される。黒鉛化処理は、炭素原子の配列を変える温度での高温熱処理を含む。得られる熱分解黒鉛はシートの表面に垂直なＣ軸の好ましい結晶方位の割合が高く、したがって得られる熱分解黒鉛は非常に異方性が高い。実際、熱交換装置１００の任意の構造要素は、熱分解黒鉛又は熱分解黒鉛を含む複合黒鉛から構成されてもよい。   The heat spreader according to another embodiment may have a graphite sheet containing pyrolytic graphite or a composite of pyrolytic graphite and natural graphite, and the in-plane thermal conductivity of the graphite sheet is 600 W / m · K or more. In practice, a high thermal conductivity of 1500 W / m · K is obtained. In certain embodiments, “pyrolytic graphite” refers to a graphite material formed from a carbonized polymer film. For example, in the production of pyrolytic graphite according to some embodiments, a thin film, such as a polyimide thin film, is first cut to form and then reduced in the carbonization step. During carbonization, a large amount of carbon monoxide is generated from the thin film, resulting in a significant reduction in the thin film. Carbonization occurs in a two-stage process, with the first stage occurring at a much lower temperature than the second stage. During the first stage of carbonization of the polyimide thin film, the weight loss is mainly due to the cleavage of the carbonyl group of the imide portion of the polyimide thin film. In particular, it is believed that ether oxygen is lost at the end of the first stage. In the second stage of carbonization, nitrogen gas is released during the decomposition of the imide groups of the thin film. Graphitization includes high temperature heat treatment at a temperature that changes the arrangement of carbon atoms. The obtained pyrolytic graphite has a high proportion of the preferred crystal orientation of the C axis perpendicular to the surface of the sheet, and thus the obtained pyrolytic graphite is very anisotropic. In fact, any structural element of the heat exchange device 100 may be composed of pyrolytic graphite or composite graphite including pyrolytic graphite.

同様に、熱交換装置は高温熱吸収プレート（エネルギー収集プレートとも呼ばれる）と基板とを有し、各々が人造黒鉛から構成されてもよい。一実施形態において、人造黒鉛は中粒の黒鉛でもよい。中粒の黒鉛とは本開示においてコークス粒子サイズが最大約１．０ｍｍ、より好ましくは約０．６ｍｍから約０．９ｍｍのものとして定義される。別の実施形態において、熱吸収プレート及び基板を形成する人造黒鉛はコークス粒子サイズが平均０．０２４ｍｍ以下の微細粒の黒鉛である。エネルギー収集パネル及び黒鉛基板を構成する人造黒鉛は、粒子の熱伝導率が約１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。さらに熱交換装置のいくつかの実施形態において、熱吸収プレート及び／又は基板は押出成形黒鉛を含んでもよく、これにより各々が異方性を有し、したがってヒートスプレッダに向けて熱を移動させて熱交換装置内における熱の効果的な伝達を促進する。   Similarly, the heat exchange device may include a high temperature heat absorbing plate (also called an energy collecting plate) and a substrate, each of which may be made of artificial graphite. In one embodiment, the artificial graphite may be medium-sized graphite. Medium grain graphite is defined in this disclosure as having a maximum coke particle size of about 1.0 mm, more preferably from about 0.6 mm to about 0.9 mm. In another embodiment, the artificial graphite forming the heat-absorbing plate and the substrate is fine-grained graphite having an average coke particle size of 0.024 mm or less. The artificial graphite constituting the energy collecting panel and the graphite substrate has a particle thermal conductivity of about 120 W / m · K or more. Further, in some embodiments of the heat exchange device, the heat absorbing plate and / or substrate may include extruded graphite, each having anisotropy, thus transferring heat toward the heat spreader to heat the heat. Facilitates effective transfer of heat within the exchange.

本考案の熱交換装置は主に太陽熱発電システムに関連して記載されているが、当然ながら、本明細書に記載された原理を他の同様の任意の熱交換システムに搭載された加熱又は冷却装置に応用することが可能である。   Although the heat exchange apparatus of the present invention has been described primarily in connection with solar thermal power generation systems, it should be understood that the principles described herein may be used for heating or cooling mounted on any other similar heat exchange system. It can be applied to a device.

図面を参照すると、図１は高温熱交換装置１００を概略的に示す。高温熱交換装置１００は、保護コーティング１１０が設けられたエネルギー収集パネル１１２を有し、熱交換装置１００が太陽光にさらされたときにこの保護コーティングを介して熱が吸収される。熱的要素１１４は、加熱若しくは冷却要素又は具体的な応用に依存して任意の熱伝達流体用通路であってもよく、熱収集パネル１１２と熱伝達関係を有する。熱伝達関係を有するとは、熱エネルギーが一つの部品から伝達された又は全体的に伝達されたことを意味する。   Referring to the drawings, FIG. 1 schematically illustrates a high temperature heat exchange apparatus 100. The high temperature heat exchange device 100 has an energy collection panel 112 provided with a protective coating 110, and heat is absorbed through the protective coating when the heat exchange device 100 is exposed to sunlight. The thermal element 114 may be a heating or cooling element or any heat transfer fluid passage depending on the specific application and has a heat transfer relationship with the heat collection panel 112. Having a heat transfer relationship means that thermal energy has been transferred from one component or transferred entirely.

以下、主に加熱要素としての熱的要素１１４について記載する。熱的要素１１４が冷却要素を含んでもよいことは明らかである。熱的要素１１４はより一般的には加熱又は冷却可能な熱伝達要素とも呼ばれる。熱交換装置１００において熱的要素１１４は周囲から加熱される。また熱的要素１１４は、熱交換装置１００のさまざまな他の構造特徴間の利用可能な空間として定義される、熱伝達流体を運ぶための凹部、空洞又は通路を有してもよい。   Hereinafter, the thermal element 114 as the heating element will be mainly described. Obviously, the thermal element 114 may include a cooling element. The thermal element 114 is more commonly referred to as a heat transfer element that can be heated or cooled. In the heat exchange device 100, the thermal element 114 is heated from the surroundings. The thermal element 114 may also have a recess, cavity or passage for carrying a heat transfer fluid, defined as an available space between various other structural features of the heat exchange device 100.

熱的要素１１４は、熱伝達流体又は気体を運ぶための導管又は管網を含む、しかしこれらに限定されない、任意の利用可能な種類の熱伝達要素でもよい。「熱伝達流体」とは、熱エネルギーの伝達に適した全ての流体、気体、ジェル及び／又は相変化媒体を含む。   The thermal element 114 may be any available type of heat transfer element, including but not limited to a conduit or tube network for carrying a heat transfer fluid or gas. “Heat transfer fluid” includes all fluids, gases, gels and / or phase change media suitable for transferring heat energy.

保護コーティング１１０は、太陽熱システムにおける使用に適した酸化保護に用いられる任意の従来材料でもよい。適切な熱的要素１１４及びパネル１１２について以下にさらに詳しく記載する。   The protective coating 110 may be any conventional material used for oxidation protection suitable for use in solar thermal systems. Suitable thermal elements 114 and panels 112 are described in further detail below.

膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有するヒートスプレッダ１１６は、エネルギー収集パネル１１２と熱伝達関係にあり、したがってエネルギー収集パネル１１２と熱的に係合する。「熱的に係合」とは、伝導性、対流又は放射の関係を含んでもよい（後者二つの関係に関する実施形態では以下に詳しく記載するようにヒートスプレッダ１１６がエネルギー収集パネル１１２と物理的に接触しなくともよい）。以下により詳しく記載される人造黒鉛基板１１８はエネルギー収集パネル１１２の下側に配置され、ヒートスプレッダ１１６が黒鉛基板１１８とエネルギー収集パネル１１２の間に配置される。   A heat spreader 116 having one or more sheets of compressed particles of expanded graphite is in heat transfer relationship with the energy collection panel 112 and is therefore in thermal engagement with the energy collection panel 112. “Thermal engagement” may include a conductive, convective or radiative relationship (in embodiments relating to the latter two relationships, the heat spreader 116 is in physical contact with the energy collection panel 112 as described in detail below. You do n’t have to). An artificial graphite substrate 118, described in more detail below, is disposed below the energy collection panel 112, and a heat spreader 116 is disposed between the graphite substrate 118 and the energy collection panel 112.

エネルギー収集パネル１１２は、ヒートスプレッダ１１６と直接係合する必要はなく、黒鉛又は他の材料からなる種々の層によりヒートスプレッダ１１６から分離して設けられてもよい。したがって、熱交換装置１００の一つの材料の層が別のものに重なると記載した場合、特に記載のない限り互いに物理的に接触してなくてもよい。実際には、熱交換装置１００の任意の構成要素は、互いに物理的に接触することなく互いに熱伝達関係又は熱交換関係を有してもよい。   The energy collection panel 112 need not directly engage the heat spreader 116 and may be provided separately from the heat spreader 116 by various layers of graphite or other materials. Therefore, when it is described that a layer of one material of the heat exchange device 100 overlaps another, it may not be in physical contact with each other unless otherwise specified. In practice, any component of the heat exchange device 100 may have a heat transfer relationship or a heat exchange relationship with each other without being in physical contact with each other.

エネルギー収集パネル１１２で太陽エネルギーの光熱転換が行われると、エネルギー収集パネル１１２は非常に高い温度まで加熱され、この高温により酸化が促進する。エネルギー収集パネル１１２の寿命を延ばすため、保護コーティング１１０を設けて酸化速度を低減させる。保護コーティング１１０は、黒鉛を酸化から保護することにより高温における黒鉛の使用寿命を増大させる石英又は石英と同等の性質の材料などの任意の従来の材料であってもよい。   When photothermal conversion of solar energy is performed at the energy collection panel 112, the energy collection panel 112 is heated to a very high temperature, and this high temperature promotes oxidation. In order to extend the life of the energy collection panel 112, a protective coating 110 is provided to reduce the oxidation rate. The protective coating 110 may be any conventional material, such as quartz or a quartz-like material that increases the useful life of graphite at high temperatures by protecting the graphite from oxidation.

ヒートスプレッダ１１６はさらに熱的要素１１４と熱伝達関係を有する。熱的要素１１４は、例えば従来の熱交換システムに典型的に用いられる伝達材料又は装置でもよい。例えば熱的要素１１４は電線要素又は融解塩又はヘリウムなどの熱伝達流体を運ぶための管網を有する種類のものでもよい。太陽熱発電塔におけるそのような管システムには通常チタニウム製又はステンレススチール管が用いられる。またそのようなシステムには耐腐食性を有する他の熱伝導性管材が用いられてもよい。   The heat spreader 116 further has a heat transfer relationship with the thermal element 114. The thermal element 114 may be, for example, a transfer material or device typically used in conventional heat exchange systems. For example, the thermal element 114 may be of the type having a wire network or a tube network for carrying a heat transfer fluid such as molten salt or helium. Such tube systems in solar power towers typically use titanium or stainless steel tubes. Such systems may also use other thermally conductive tubing that is resistant to corrosion.

熱的要素１１４の管組織は、太陽熱受容体を介してヘリウム又は別の相変化媒体又は熱移送不活性気体を移送可能な一連の不浸透性、半浸透性又は浸透性黒鉛管を含んでもよい。そのような黒鉛管は、一連の樹脂含浸を用いて不浸透性又は半浸透性に製造されてもよい。熱的要素１１４として黒鉛管を用いることにより、本考案に係る高温熱交換装置１００を構成するのに用いられるさまざまな材料のぞれぞれの熱膨張係数のミスマッチを軽減できる。   The tube structure of the thermal element 114 may include a series of impermeable, semi-permeable or permeable graphite tubes capable of transferring helium or another phase change medium or heat transfer inert gas via a solar heat receptor. . Such graphite tubes may be made impermeable or semi-permeable using a series of resin impregnations. By using a graphite tube as the thermal element 114, it is possible to reduce the mismatch of the thermal expansion coefficients of the various materials used to construct the high-temperature heat exchange apparatus 100 according to the present invention.

例えば一部の黒鉛管においてそうであるように、熱的要素１１４からなる管が不浸透性でない場合、浸透性又は半浸透性の管即ち浸透性又は半浸透性の熱的要素１１４からの気体損失を最小限にするために、熱交換装置１００にヘリウム又は他の熱伝達気体を用いて正の圧力がかけられる。また、熱的要素１１４は断面が全体的に丸形であるものの、長円形、正方形、四角形などの他の断面形状でもよい。   For example, as is the case with some graphite tubes, if the tube comprising the thermal element 114 is not impermeable, the gas from the permeable or semi-permeable tube, ie the permeable or semi-permeable thermal element 114 To minimize losses, positive pressure is applied to the heat exchange device 100 using helium or other heat transfer gas. In addition, the thermal element 114 has a round cross section as a whole, but may have other cross sectional shapes such as an oval, a square, and a quadrangle.

ヒートスプレッダ１１６は、熱吸収性を向上させるために、つやのある上質な表面を有する即ち粒子サイズが小さな黒鉛を含んでもよい。表面の仕上げがより良いと、管の直径を小さくすることができるとともに熱伝達流体の速度がより速くなり、したがってヒートスプレッダ１００を通る熱の流れが全体的に向上する。   The heat spreader 116 may include graphite having a high quality surface with a gloss, that is, a small particle size, in order to improve heat absorption. A better surface finish can reduce the diameter of the tube and increase the speed of the heat transfer fluid, thus improving the overall heat flow through the heat spreader 100.

熱交換装置１００のいくつかの実施形態において、図１、３及び４−９に示すように、基板１１８は人造黒鉛材料を含んでもよい。人造黒鉛は例えば、ＧｒａｆＴｅｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｉｎｃ．が製造するＳＬＸ（登録商標）黒鉛のような高温の応用に優れる高強度の中粒黒鉛でもよい。基板１１８の面内方向の熱伝導性は、製造された場合又は人造黒鉛材料が用いられた場合、約１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは約１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるべきである。必須ではないが微細粒黒鉛を用いることが好ましい。そのようにして、黒鉛基板１１８は、エネルギー収集パネル１１２から熱的要素１１４へ可能な限り高い熱エネルギーを伝達するのを確保する手伝いをする。   In some embodiments of the heat exchange device 100, the substrate 118 may comprise an artificial graphite material, as shown in FIGS. 1, 3 and 4-9. Artificial graphite is, for example, GrafTech International Holdings Inc. It may be high-strength medium-sized graphite excellent in high-temperature applications, such as SLX (registered trademark) graphite manufactured by J. The thermal conductivity in the in-plane direction of the substrate 118 should be about 120 W / m · K or more, more preferably about 150 W / m · K or more when manufactured or when an artificial graphite material is used. Although not essential, it is preferable to use fine-grained graphite. As such, the graphite substrate 118 helps to ensure that the highest possible thermal energy is transferred from the energy collection panel 112 to the thermal element 114.

上記したように、ヒートスプレッダ１１６は、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有し、基板１１８とエネルギー収集パネル１１２の間に配置されてもよい。このような構成によりヒートスプレッダ１１６は熱的要素１１４とエネルギー収集パネル１１２の両方と熱伝達関係を有するので、ヒートスプレッダ１１６はエネルギー収集パネル１１２から熱的要素１１４へ又は熱的要素１１４からより均一に熱エネルギーを拡散（加熱又は冷却を介してもよい）する。   As described above, the heat spreader 116 may include one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite and may be disposed between the substrate 118 and the energy collection panel 112. With such a configuration, the heat spreader 116 has a heat transfer relationship with both the thermal element 114 and the energy collection panel 112, so that the heat spreader 116 heats more uniformly from the energy collection panel 112 to the thermal element 114 or from the thermal element 114. Spread energy (may be via heating or cooling).

最も有利には、ヒートスプレッダ１１６は熱的要素１１４の外表面全体と熱伝達関係を有する。しかしながら、別の実施形態では、ヒートスプレッダ１１６は、熱的要素１１４のエネルギー収集パネル１１２から最も遠い部分とも熱伝達関係にある。言い換えれば、図１−４に示す配置でみると、ヒートスプレッダ１１６は熱的要素１１４の周囲を少なくとも部分的に覆い、したがって熱的要素１１４の表面の少なくとも一部、好ましくは熱的要素１１４の全表面又は一部分と熱伝達関係にある（最も好ましくは実際に物理的に接触する）。   Most advantageously, the heat spreader 116 has a heat transfer relationship with the entire outer surface of the thermal element 114. However, in another embodiment, the heat spreader 116 is also in heat transfer relationship with the portion of the thermal element 114 furthest from the energy collection panel 112. In other words, when viewed in the arrangement shown in FIGS. 1-4, the heat spreader 116 at least partially covers the periphery of the thermal element 114 and thus at least a portion of the surface of the thermal element 114, preferably the entire thermal element 114. It is in heat transfer relationship with the surface or part (most preferably in actual physical contact).

このようにして、ヒートスプレッダ１１６は、熱的要素１１４のエネルギー収集パネル１１２と最も遠い（即ち最も物理的に離れた）熱伝達関係にある表面又は一部分からの熱エネルギー用の通路を提供し、これにより熱的要素１１４への熱の流れが向上する。さらに、ヒートスプレッダ１１６の柔軟性及び適合性によってエネルギー収集パネル１１２との熱伝達が向上し、このことは効率性の観点から重要な利点である。さらに、ヒートスプレッダ１１６は比較的均一な断面厚さ及び密度を有しているので、ヒートスプレッダ１１６の有利な物性はその全領域にわたって均一となる。   In this way, the heat spreader 116 provides a path for thermal energy from the surface or portion of the thermal element 114 that is in the farthest (ie most physically separated) heat transfer relationship with the energy collection panel 112 of the thermal element 114. This improves the flow of heat to the thermal element 114. Further, the flexibility and adaptability of the heat spreader 116 improves heat transfer with the energy collection panel 112, which is an important advantage from an efficiency standpoint. Further, since the heat spreader 116 has a relatively uniform cross-sectional thickness and density, the advantageous physical properties of the heat spreader 116 are uniform throughout its entire area.

図５に示す熱交換装置１００の一実施形態において、ヒートスプレッダ１１６の形成に用いられる膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートは柔軟性を有する。したがってヒートスプレッダ１１６は基板１１８とエネルギー収集パネル１１２の間に配置されるとともに熱的要素１１４の下に伸びる（「下」との表現はエネルギー収集パネル１１２から離れた方向を向く熱的要素１１４の部分を指す）。あるいは、ヒートスプレッダ１１６は、図２及び３に示すように、第一ヒートスプレッダ１１６ａ及び第二ヒートスプレッダ１１６ｂの二つの別々の部品であってもよい。第一ヒートスプレッダ１１６ａは、上記したように膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有し、基板１１８とエネルギー収集パネル１１２の間に配置されるが熱的要素１１４の下には伸びない。第一ヒートスプレッダ１１６ａは、図６に示すように熱的要素１１４が配置された領域内には伸びない。あるいは、第一ヒートスプレッダ１１６ａは熱的要素１１４の上表面を完全に横切って伸び、したがって熱的要素１１４の上部分との熱的な接触が良好となる。   In one embodiment of the heat exchange apparatus 100 shown in FIG. 5, the sheet made of compressed particles of expanded graphite used for forming the heat spreader 116 has flexibility. Accordingly, the heat spreader 116 is disposed between the substrate 118 and the energy collection panel 112 and extends below the thermal element 114 (the expression “down” refers to the portion of the thermal element 114 that faces away from the energy collection panel 112). ). Alternatively, the heat spreader 116 may be two separate parts, a first heat spreader 116a and a second heat spreader 116b, as shown in FIGS. The first heat spreader 116a has one or more sheets of expanded graphite compressed particles as described above and is disposed between the substrate 118 and the energy collection panel 112 but does not extend below the thermal element 114. The first heat spreader 116a does not extend into the region where the thermal element 114 is disposed as shown in FIG. Alternatively, the first heat spreader 116a extends completely across the upper surface of the thermal element 114, thus providing good thermal contact with the upper portion of the thermal element 114.

第二ヒートスプレッダ１１６ｂは分離した部品であり、熱的要素１１４と熱的に（有利には物理的に）接触するとともに熱的要素１１４の周囲又は表面、熱的要素１１４の下側部分及び側面部分を含む、を少なくとも部分的に包み、且つ図２及び３に示すように第一ヒートスプレッダ１１６ａと熱的に接触（最も好ましくは物理的に接触）する。第二ヒートスプレッダ１１６ｂは、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートから形成されてもよく、あるいはアルミニウムのような金属などの等方性材料などの他の材料から形成されてもよい。第二ヒートスプレッダ１１６ｂは第一ヒートスプレッダ１１６ａとは異なる密度でもよく、及び／又は第一ヒートスプレッダ１１６ａよりも低い面内伝導性を有していてもよい。いくつかの実施形態において、熱損失を低減するために第二ヒートスプレッダ１１６ｂの面内伝導性は第一ヒートスプレッダ１１６ａよりも低い。例えばいくつかの実施形態では、基板１１８への熱損失を最小化するために第二ヒートスプレッダ１１６ｂはいくらかの遮蔽を提供する。   The second heat spreader 116b is a separate part and is in thermal (preferably physical) contact with the thermal element 114 and around or the surface of the thermal element 114, the lower and side portions of the thermal element 114. And at least partially encasing and in thermal contact (most preferably physical contact) with the first heat spreader 116a as shown in FIGS. The second heat spreader 116b may be formed from one or more sheets of compressed particles of expanded graphite, or may be formed from other materials such as isotropic materials such as metals such as aluminum. The second heat spreader 116b may have a different density than the first heat spreader 116a and / or may have a lower in-plane conductivity than the first heat spreader 116a. In some embodiments, the in-plane conductivity of the second heat spreader 116b is lower than the first heat spreader 116a to reduce heat loss. For example, in some embodiments, the second heat spreader 116b provides some shielding to minimize heat loss to the substrate 118.

いくつかの配置では、有利には、第二ヒートスプレッダ１１６ｂを熱的要素１１４の側面のみを部分的に囲む（図示せず）ように配置し、熱的要素１１４を第二ヒートスプレッダ１１６ｂに設置及び／又は取り付けた後第一ヒートスプレッダ１１６ａに設置又は取り付ける。   In some arrangements, advantageously, the second heat spreader 116b is positioned to partially surround (not shown) only the sides of the thermal element 114, and the thermal element 114 is installed and / or on the second heat spreader 116b. Alternatively, it is installed or attached to the first heat spreader 116a after being attached.

さらに別の実施形態では、図８に示すように、第二ヒートスプレッダ１１６ｂと第一ヒートスプレッダ１１６ａの熱伝達関係（最も有利には実際に物理的に接触する）が維持されるよう、第二ヒートスプレッダ１１６ｂが熱的要素１１４を完全に囲む、あるいは第二ヒートスプレッダ１１６ｂが熱的要素１１４の周囲に伸びる。   In yet another embodiment, as shown in FIG. 8, the second heat spreader 116b is maintained such that the heat transfer relationship (most advantageously in physical contact) between the second heat spreader 116b and the first heat spreader 116a is maintained. Completely surrounds the thermal element 114 or a second heat spreader 116b extends around the thermal element 114.

別の実施形態では、基板１１８又はエネルギー収集パネル１１２は、一連の積み重ねられた熱伝導性の高い黒鉛プレートを有する。黒鉛プレートは、重ねられた天然黒鉛、例えば熱伝導性が５００Ｗ／ｍ・ＫであるＧｒａｆＴｅｃｈ（登録商標）ＳＳ５００、から構成されてもよい。あるいは一連の積み重ねられた人造黒鉛プレートを用いてもよい。理想的には、ヒートスプレッダ１００の表面から熱的要素１１４に熱を素早く移動させるために熱伝導性の高い黒鉛を用いて積み重ねられたプレートを形成する。   In another embodiment, the substrate 118 or energy collection panel 112 has a series of stacked high thermal conductivity graphite plates. The graphite plate may be composed of stacked natural graphite, for example, GrafTech® SS500 with a thermal conductivity of 500 W / m · K. Alternatively, a series of stacked artificial graphite plates may be used. Ideally, stacked plates are formed using highly thermally conductive graphite to quickly transfer heat from the surface of the heat spreader 100 to the thermal element 114.

さらに別の実施形態では、基板１１８又はエネルギー収集パネル１１２は、熱的受容体として作用する多孔質炭素又は伝導性黒鉛発泡体ブロックから構成される。いくつかの実施形態において、基板として用いられる黒鉛発泡体の熱伝導率は室温で約１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは約２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝達流体は多孔質の基板又は基板を横切る通路を通るように方向づけられる。基板を通る通路の向き及び数は、必要とされる受容体を通る圧力損失に依存する。気体の流れに対して垂直に配置される一連の導管は基板に組み入れられてもよく、これにより多効率が改善されるとともに基板を通る圧力損失が減少する。一実施形態では、導電性黒鉛発泡体ブロックは大気から遮断される。   In yet another embodiment, the substrate 118 or energy collection panel 112 is comprised of a porous carbon or conductive graphite foam block that acts as a thermal receiver. In some embodiments, the graphite foam used as the substrate has a thermal conductivity of about 120 W / m · K or more, preferably about 200 W / m · K or more at room temperature. The heat transfer fluid is directed through a porous substrate or a passage across the substrate. The orientation and number of passages through the substrate depends on the pressure drop through the receptor required. A series of conduits arranged perpendicular to the gas flow may be incorporated into the substrate, which improves multi-efficiency and reduces pressure loss through the substrate. In one embodiment, the conductive graphite foam block is shielded from the atmosphere.

エネルギー収集パネル１１２は、非多孔質炭素又は黒鉛ブロックを有してもよい。基板は、室温での熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上又は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の、アノードコークスから得られる安価な黒鉛から構成されてもよい。   The energy collection panel 112 may have non-porous carbon or graphite blocks. The substrate may be composed of inexpensive graphite obtained from anode coke having a thermal conductivity at room temperature of 100 W / m · K or higher or 150 W / m · K or higher.

熱交換装置１００において、ヒートスプレッダ１１６を使用してヒートスプレッダ１１６と加熱要素との熱的な接触をより増大させることによって、エネルギー収集パネル１１２から熱的要素１１４への熱の流れを大きく向上させることができる。したがって、加熱システムの加熱要素はより互いに近づけて配置でき、及び／又は管を通って流れる伝達流体の温度が高くなり、結果としてエネルギー効率を大幅に改善できる。   In the heat exchanging device 100, using the heat spreader 116 to further increase the thermal contact between the heat spreader 116 and the heating element can greatly improve the heat flow from the energy collection panel 112 to the thermal element 114. it can. Thus, the heating elements of the heating system can be placed closer together and / or the temperature of the transfer fluid flowing through the tube is increased, resulting in a significant improvement in energy efficiency.

熱交換装置１００の一実施形態において、図９に示すように、熱的要素１１４は一連の黒鉛加工ブロック１２０であってもよく、一連の黒鉛加工ブロック１２０はブロック１２０間に気体又は流体流路を作成するよう直接又は間接的に互いにセメントで固められる又は固定される。通路１２２が熱的要素１１４に相当する。一実施形態において、ヘリウムなどの熱伝達流体は制限されることなく通路１２２を通って流れて熱交換装置１００へ又は熱交換装置１００から熱を伝達する。図９において熱的要素１１４は黒鉛ブロック１２０間の通路１２２として定義される。   In one embodiment of the heat exchange apparatus 100, the thermal element 114 may be a series of graphite processing blocks 120, as shown in FIG. Are directly or indirectly cemented or fixed to each other. The passage 122 corresponds to the thermal element 114. In one embodiment, a heat transfer fluid such as helium flows through the passage 122 without restriction to transfer heat to or from the heat exchange device 100. In FIG. 9, the thermal element 114 is defined as a passage 122 between the graphite blocks 120.

いくつかの実施形態において、ブロック１２０の形成に使用される黒鉛を樹脂含浸してもよく、これによりブロックの浸透性が低下する。高温黒鉛セメントを用いて黒鉛ブロック１２０を互いにセメントで固めてもよい。さらに、熱交換装置１００全体にヘリウム又は別の熱伝達流体を用いて正の圧力を加えてもよく、これにより通路１２２からの気体損失が最小化される。熱交換装置１００を加圧することは、ブロック１２０及び通路１２２を形成する黒鉛が不浸透性でない場合に特に有益である。   In some embodiments, the graphite used to form the block 120 may be resin impregnated, thereby reducing the permeability of the block. The graphite blocks 120 may be cemented together using high temperature graphite cement. Further, positive pressure may be applied to the entire heat exchange device 100 using helium or another heat transfer fluid, thereby minimizing gas loss from the passage 122. Pressurizing the heat exchange device 100 is particularly beneficial when the graphite forming the block 120 and the passage 122 is not impermeable.

熱交換装置１００の一部に圧力をかける場合は熱伝達流体としてヘリウムがよく利用される。ヘリウムは熱容量が高いことから不活性気体として有用であるが、代替的に別の相変化媒体を用いて熱交換装置１００を加圧してもよい。   When pressure is applied to a part of the heat exchange device 100, helium is often used as a heat transfer fluid. Helium is useful as an inert gas because of its high heat capacity, but alternatively, the heat exchange device 100 may be pressurized using another phase change medium.

図１０−１２に示す別の実施形態において、熱的要素１１４は、黒鉛ブロックプレナムを形成するようカットされた一連の事前加工された通路１２６を有する一以上の黒鉛ブロック１２４から形成されてもよい。黒鉛ブロック１２４は「黒鉛の層」、「黒鉛のシート」又は「黒鉛の片」とも呼ばれる。図１０に示される事前加工された通路１２６は、一部の実施形態に基づく熱交換装置１００の熱的要素１１４に相当する。   In another embodiment shown in FIGS. 10-12, the thermal element 114 may be formed from one or more graphite blocks 124 having a series of pre-machined passageways 126 that are cut to form a graphite block plenum. . The graphite block 124 is also called “graphite layer”, “graphite sheet” or “graphite piece”. The pre-machined passage 126 shown in FIG. 10 corresponds to the thermal element 114 of the heat exchange device 100 according to some embodiments.

図１１に示すように、通路１２６即ち熱的要素１１４はヒートスプレッダ１１６として機能する黒鉛の層と一列に並んで配置されてもよい。実際には、熱的要素への熱伝達を改善するために、熱的要素と熱伝達関係を有する膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシート即ちヒートスプレッダ１１６と、通路１２６を、全体的又は部分的に一列に配置してもよい。   As shown in FIG. 11, the passages 126 or thermal elements 114 may be arranged in line with a layer of graphite that functions as a heat spreader 116. In practice, in order to improve heat transfer to the thermal element, one or more sheets or heat spreaders 116 of expanded graphite compressed particles having a heat transfer relationship with the thermal element and the passage 126 may be incorporated in whole or in part. Alternatively, they may be arranged in a line.

さらに、図１２に示すように、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートである熱的通路１１７が黒鉛ブロック１２４を横断する又は黒鉛ブロック１２４内に含まれる又は通路１２６間を通ってもよく、これにより通路１２６への均一で効率的な熱伝達が促進される。図１２は特定の配向に配置された熱的通路１１７を含む一実施形態を示すが、熱的通路１１７の配置は通路１２６の形状変動に基づいて異なってもよく、例えば通路１２６内を通るように配置されてもよい。   Further, as shown in FIG. 12, thermal passages 117, which are one or more sheets of compressed particles of expanded graphite, may traverse or be included in or between passages 126. This promotes uniform and efficient heat transfer to the passage 126. Although FIG. 12 shows one embodiment that includes thermal passages 117 arranged in a particular orientation, the placement of the thermal passages 117 may vary based on the shape variation of the passages 126, for example, through the passages 126. May be arranged.

熱的通路１１７は、熱伝導率が約５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、一部の実施形態では熱伝導率が約１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の人造又は天然黒鉛材料で構成されてもよい。黒鉛ブロックを含む熱交換装置１００の各実施形態を加圧することにより熱伝達を促進させて熱損失を防止してもよい。   The thermal passage 117 may be constructed of an artificial or natural graphite material having a thermal conductivity of about 50 W / m · K or more, and in some embodiments, a thermal conductivity of about 150 W / m · K or more. The heat transfer may be promoted by pressurizing each embodiment of the heat exchange device 100 including the graphite block to prevent heat loss.

図１３に示す別の実施形態において、熱的要素１１４を第一黒鉛ブロック１２８と第二黒鉛ブロック１３０とを結合することにより形成してもよく、第一黒鉛ブロック１２８と第二黒鉛ブロック１３０の各々が少なくとも一方から切り取られた半分溝を少なくとも一つ有する。一つの半分溝の形状は半円筒状でもよい。したがって、第一黒鉛ブロック１２８及び第二黒鉛ブロック１３０が互いに結合されると、図１４に示すように、二つのブロック１２８及び１３０は熱交換装置１００を通って流れるヘリウム又は他の熱伝達流体のための一連の通路１２２を形成する。これらブロックは互いにボルトで固定される又は高温黒鉛セメントを用いてセメントで固められる又は周知の手段を用いて結合されてもよい。結果として得られる熱的要素１１４に似た通路１２６は、任意の数の黒鉛ブロック１２８、１３０の間に定められる。   In another embodiment shown in FIG. 13, the thermal element 114 may be formed by joining the first graphite block 128 and the second graphite block 130. Each has at least one half groove cut from at least one. The shape of one half groove may be a semi-cylindrical shape. Thus, when the first graphite block 128 and the second graphite block 130 are coupled together, the two blocks 128 and 130 are made of helium or other heat transfer fluid flowing through the heat exchange device 100, as shown in FIG. A series of passages 122 are formed. These blocks may be bolted together or cemented using high temperature graphite cement or joined together using well known means. A resulting passage 126 similar to the resulting thermal element 114 is defined between any number of graphite blocks 128, 130.

保護層１１０と熱的要素１１４の間の熱的通路の長さを短くするために、黒鉛ブロック１２８、１３０の厚さを最小化してもよい。また、図１４に示すように、天然又は人造黒鉛から構成されるヒートスプレッダ１１６を用いて通路１２６の内側を覆ってもよく、これにより通路の各周囲で最大熱流量が確保される。ヒートスプレッダ１１６は、例えば膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有してもよい。ヒートスプレッダ１１６は、通路１２６を部分的又は完全に覆ってもよい。ヒートスプレッダ１１６は加熱することにより膨張してもよく、これにより収容される熱伝達流体の膨張が相殺される。   In order to shorten the length of the thermal path between the protective layer 110 and the thermal element 114, the thickness of the graphite blocks 128, 130 may be minimized. Further, as shown in FIG. 14, a heat spreader 116 made of natural or artificial graphite may be used to cover the inside of the passage 126, so that a maximum heat flow is ensured around each passage. The heat spreader 116 may include one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite, for example. The heat spreader 116 may partially or completely cover the passage 126. The heat spreader 116 may expand by heating, thereby canceling the expansion of the heat transfer fluid contained.

通路１２６の寸法は、熱交換装置１００の熱伝達流体入口と熱伝達流体出口の間で増大してもよい。この通路の寸法の増大は、熱交換装置１００を通る熱伝達流体の通路に沿って増大する。熱伝達流体が熱交換装置１００を通って移動するにしたがって、通路１２６の寸法が増大する。通路の寸法の増大は熱交換装置を通る圧力損失の低減を助け、これにより例えば熱交換装置１００の通路１２６を通って移動する際にヘリウムなどの熱伝達流体が熱くなり膨張する。黒鉛の使用は、ヒートスプレッダ１００を通って移動する熱伝達流体のための安定した構造を高温においても提供する。   The dimensions of the passage 126 may increase between the heat transfer fluid inlet and the heat transfer fluid outlet of the heat exchange device 100. This increase in the size of the passage increases along the passage of the heat transfer fluid through the heat exchange device 100. As the heat transfer fluid moves through the heat exchange device 100, the dimensions of the passage 126 increase. Increasing the size of the passage helps to reduce the pressure loss through the heat exchanger, which causes the heat transfer fluid, such as helium, to become hot and expand as it travels through the passage 126 of the heat exchanger 100, for example. The use of graphite provides a stable structure for the heat transfer fluid moving through the heat spreader 100 even at high temperatures.

さらに、通路１２６の数はさまざまでもよい。例えば、少数のより大きな穴の代わりに多数のより小さな直径の通路を薄い黒鉛ブロックにわたって形成してもよい。より小さな穴はより多くの単位体積当たりの表面積を有し、これにより黒鉛から熱伝達流体への熱の流れが最大化される。より小さな穴の場合、圧力損失が増大するが、従来のモデリングを用いてブロックの本来の強度に対する穴数を最適化することができる。   Further, the number of passages 126 may vary. For example, a number of smaller diameter passages may be formed across a thin graphite block instead of a small number of larger holes. Smaller holes have more surface area per unit volume, which maximizes the heat flow from the graphite to the heat transfer fluid. For smaller holes, the pressure loss increases, but conventional modeling can be used to optimize the number of holes for the original strength of the block.

さらに、図１５に示すように、複数層の一連の通路１２６を用いて熱伝達を最大化してもよい。複数の黒鉛ブロック１２８及び１３０を重ねて通路１２６を形成することができ、積み重ねられたブロック１２８及び１３０により作成された通路１２６を互いにオフセットされた位置に配置することにより熱伝達をさらに促進することができる。通路１２６のオフセットに関係なく、各ブロック１２８及び１３０の端部は互いに一列に並び且つ同一面内に配置されてもよい。   Further, as shown in FIG. 15, a plurality of layers of a series of passages 126 may be used to maximize heat transfer. A plurality of graphite blocks 128 and 130 can be overlaid to form a passage 126, and the passage 126 created by the stacked blocks 128 and 130 can be further offset to each other to further promote heat transfer. Can do. Regardless of the offset of the passage 126, the ends of each block 128 and 130 may be aligned with each other and in the same plane.

図１６に示すように、通路１２６の種々の層を一列ごとに互いにオフセットしてもよく、これにより黒鉛厚さが最小化され、ヒートスプレッダ１００の外表面から熱的要素１４４即ち通路１２６への熱的通路が減少し、したがって熱伝達流体への熱的通路が減少する。ここで、再度、図１６に示すように、ヒートスプレッダ１１６は部分的又は完全に通路１２６を覆ってもよく、これにより温度勾配が最小化される。   As shown in FIG. 16, the various layers of the passage 126 may be offset from one another in a row, thereby minimizing the graphite thickness and heat from the outer surface of the heat spreader 100 to the thermal element 144 or passage 126. The number of thermal paths is reduced, and therefore the thermal path to the heat transfer fluid is reduced. Here again, as shown in FIG. 16, the heat spreader 116 may partially or completely cover the passageway 126, thereby minimizing the temperature gradient.

本出願に引用された全ての特許及び刊行物は本明細書に参照することにより盛り込まれる。   All patents and publications cited in this application are hereby incorporated by reference.

本明細書に記載された考案を様々な形に変更してもよいことは明白である。そのような修正及びバリーションの全ては任意の適切な組み合わせで実施されてもよい。そのような修正及びバリエーションは、本考案の精神及び範囲に含まれ、そして当業者に明らかとなる全てのそのような修正及びバリエーションは添付の実用新案登録請求の範囲に含まれる。   It will be apparent that the invention described herein may be modified in various forms. All such modifications and variations may be implemented in any suitable combination. Such modifications and variations are included in the spirit and scope of the present invention, and all such modifications and variations that will be apparent to those skilled in the art are included in the appended utility model registration claims.

Claims (15)

（ａ）表面を有する熱的要素と、（ｂ）密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上で且つ厚さが約１０ｍｍより小さい一以上の黒鉛シートを有するヒートスプレッダと、（ｃ）黒鉛を含む基板と、が設けられた熱交換システムであって、
前記ヒートスプレッダは、第一表面及び第二表面を有し、
前記ヒートスプレッダが前記熱的要素の表面の一部と熱伝達関係を有するよう、前記ヒートスプレッダが少なくとも部分的に前記熱的要素の周りを包み、
前記基板は、該基板が前記ヒートスプレッダと熱伝達関係を有するよう前記ヒートスプレッダに対して配置されている
ことを特徴とする熱交換システム。 (A) a thermal element having a surface; (b) a heat spreader having one or more graphite sheets having a density of about 0.6 g / cc or more and a thickness of less than about 10 mm; and (c) a substrate comprising graphite. A heat exchange system provided with
The heat spreader has a first surface and a second surface;
The heat spreader at least partially wraps around the thermal element such that the heat spreader has a heat transfer relationship with a portion of the surface of the thermal element;
The heat exchange system, wherein the substrate is arranged with respect to the heat spreader so that the substrate has a heat transfer relationship with the heat spreader. 前記基板には、前記熱的要素を収容する寸法を有する凹部が設けられ、
前記基板は、前記ヒートスプレッダが前記熱的要素と前記基板との間に配置されるよう前記ヒートスプレッダに隣接して配置され、
前記基板の熱伝導率が約１５０Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換システム。 The substrate is provided with a recess having dimensions to accommodate the thermal element;
The substrate is disposed adjacent to the heat spreader such that the heat spreader is disposed between the thermal element and the substrate;
The heat exchange system of claim 1, wherein the substrate has a thermal conductivity greater than about 150 W / m · K. 前記ヒートスプレッダが第一部品と第二部品の二つの部品を有し、前記ヒートスプレッダの前記第一部品は前記熱的要素と前記基板との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換システム。   The heat spreader has two parts, a first part and a second part, and the first part of the heat spreader is disposed between the thermal element and the substrate. 2. The heat exchange system according to 2. 前記熱交換システムにはエネルギー収集パネルが設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換システム。   The heat exchanging system according to any one of claims 1 to 3, wherein an energy collecting panel is provided in the heat exchanging system. 前記ヒートスプレッダが第一部品と第二部品の二つの部品を有し、前記ヒートスプレッダの前記第二部品が前記熱的要素とエネルギー収集パネルとの間に位置するよう、前記ヒートスプレッダの前記第二部品が前記凹部全体に伸びていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換システム。   The second part of the heat spreader has two parts, a first part and a second part, and the second part of the heat spreader is located between the thermal element and the energy collecting panel. The heat exchange system according to claim 2, wherein the heat exchange system extends over the entire recess. 前記黒鉛シートが、膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシート、黒鉛化ポリイミドからなる一以上のシート及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の熱交換システム。   6. The graphite sheet according to claim 1, wherein the graphite sheet is selected from the group consisting of one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite, one or more sheets made of graphitized polyimide, and combinations thereof. The heat exchange system according to one item. 前記熱交換システムには前記熱的要素の表面の一部と熱伝達関係にある表面を有する構造要素が設けられ、前記構造要素が一以上の人造黒鉛の層を有していることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の熱交換システム。   The heat exchange system is provided with a structural element having a surface in heat transfer relationship with a portion of the surface of the thermal element, the structural element having one or more layers of artificial graphite The heat exchange system according to any one of claims 1 to 6. 前記基板が一以上の人造黒鉛の層を有していることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の熱交換システム。   The heat exchange system according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate has one or more artificial graphite layers. 前記熱交換システムには第一表面及び第二表面を有する保護層が設けられ、前記保護層の第一表面がエネルギー源と前記熱的要素の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の熱交換システム。   The heat exchange system includes a protective layer having a first surface and a second surface, the first surface of the protective layer being disposed between an energy source and the thermal element. The heat exchange system as described in any one of 1-8. 前記熱交換システムが太陽エネルギー受容体を有していることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の熱交換システム。   The heat exchange system according to any one of claims 1 to 9, wherein the heat exchange system includes a solar energy receiver. （ａ）第一表面及び第二表面を有する黒鉛の第一層と、（ｂ）前記黒鉛の第一層の第二表面の下側に配置された黒鉛の第二層と、（ｃ）前記黒鉛の第一層と前記黒鉛の第二層との間に配置された熱的要素と、（ｄ）密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上で且つ面内熱伝導率が約１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートを有するヒートスプレッダと、が設けられた熱交換システムであって、
前記ヒートスプレッダは、前記黒鉛の第一層、前記黒鉛の第二層及び前記熱的要素と熱伝達関係を有するよう配置されている
ことを特徴とする熱交換システム。 (A) a first layer of graphite having a first surface and a second surface; (b) a second layer of graphite disposed below the second surface of the first layer of graphite; A thermal element disposed between the first layer of graphite and the second layer of graphite; and (d) a density of about 0.6 g / cc or more and an in-plane thermal conductivity of about 140 W / m · K. A heat spreader having one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite as described above,
The heat spreader, wherein the heat spreader is arranged to have a heat transfer relationship with the first layer of graphite, the second layer of graphite and the thermal element. 前記膨張黒鉛の圧縮粒子からなる一以上のシートの面内熱伝導率が約２２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換システム。   The heat exchange system according to claim 11, wherein the in-plane thermal conductivity of one or more sheets made of compressed particles of expanded graphite is about 220 W / m · K or more. 前記黒鉛の第一層の面内熱伝導率が約１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換システム。   The heat exchange system according to claim 11, wherein the in-plane thermal conductivity of the first layer of graphite is about 120 W / m · K or more. （ａ）一以上の黒鉛の層と、（ｂ）前記一以上の黒鉛の層を横切るよう設けられた、熱伝達流体を内部に収容する一以上の熱的通路と、（ｃ）密度が約０．６ｇ／ｃｃ以上で且つ面内熱伝導率が約１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の膨張黒鉛の圧縮粒子からなるシートを少なくとも一つ有するヒートスプレッダと、が設けられた熱交換システムであって、
前記ヒートスプレッダは、前記一以上の黒鉛の層及び前記熱的通路の両方と熱伝達関係を有するよう配置されている
ことを特徴とする熱交換システム。 (A) one or more layers of graphite; (b) one or more thermal passages disposed within the one or more layers of graphite and containing a heat transfer fluid therein; and (c) a density of about A heat spreader provided with at least one sheet composed of compressed particles of expanded graphite having an in-plane thermal conductivity of about 140 W / m · K or more and having an in-plane thermal conductivity of about 0.6 g / cc,
The heat spreader, wherein the heat spreader is disposed to have a heat transfer relationship with both the one or more graphite layers and the thermal passage. 前記熱交換システムには第一表面及び第二表面を有する保護層が設けられ、前記保護層の第一表面がエネルギー源と前記熱的要素との間に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の熱交換システム。   The heat exchange system is provided with a protective layer having a first surface and a second surface, the first surface of the protective layer being disposed between an energy source and the thermal element. Item 15. The heat exchange system according to Item 14.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015531469A (en) * 2012-09-17 2015-11-02 ウポノール イノベイション エービー Heat conduction plate especially for cooling or heating buildings
JP2016540950A (en) * 2013-11-18 2016-12-28 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Integrated tube-in-matrix heat exchanger

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090101306A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Reis Bradley E Heat Exchanger System
PL2519783T3 (en) * 2009-12-31 2017-10-31 Sgl Carbon Se Device for tempering a chamber
US9404665B1 (en) * 2010-08-30 2016-08-02 Khart Panels LLC Radiant panel system having increased efficiency
WO2012103484A2 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Graftech International Holdings Inc. Thermal bridge for led luminaires
WO2012106601A2 (en) 2011-02-04 2012-08-09 Lockheed Martin Corporation Radial-flow heat exchanger with foam heat exchange fins
EP2671039B1 (en) * 2011-02-04 2019-07-31 Lockheed Martin Corporation Heat exchanger with foam fins
WO2012106605A2 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 Lockheed Martin Corporation Staged graphite foam heat exchangers
HUE036371T2 (en) * 2011-07-06 2018-07-30 Inotech Kunststofftechnik Gmbh Combo solar module
ES2417079B1 (en) * 2011-08-01 2014-09-22 Carlos GALDÓN CABRERA SOLAR RADIATION RECEIVER
US9343784B2 (en) 2011-08-14 2016-05-17 Graftech International Holdings Inc. Battery pack assembly having thermal transfer sheets and heat sink
KR20130065173A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 현대자동차주식회사 Heat exchanger for vehicle
KR20130065174A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 현대자동차주식회사 Heat exchanger for vehicle
KR20130064936A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 현대자동차주식회사 Heat exchanger for vehicle
WO2013101737A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Graftech International Holdings Inc. Battery heat exchanger
WO2013131142A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Graphite Energy N.V. Solar and renewable/waste energy powered turbine with two stage heating and graphite body heat exchanger
US20130276777A1 (en) * 2012-04-20 2013-10-24 Bradley E. Reis Solar Absorber
WO2013181712A1 (en) * 2012-06-08 2013-12-12 Graphite Energy N.V Solar energy receiver
GB2503494A (en) * 2012-06-29 2014-01-01 Bae Systems Plc Heat exchanger comprising a fibre reinforced polymer composite
WO2014055045A1 (en) * 2012-10-03 2014-04-10 Technická Univerzita V Košiciach Flow profile with debossed boundaries
US20140146477A1 (en) * 2012-11-28 2014-05-29 Illinois Tool Works Inc. Hybrid sheet materials and methods of producing same
US20150096719A1 (en) * 2013-10-04 2015-04-09 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Apparatus for Dissipating Heat
TWI542851B (en) * 2013-12-11 2016-07-21 Heat transfer catalytic heat dissipation method
WO2015149124A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Graphite Energy N.V. Use of stored heat energy in a combined cycle gas turbine power generating system
US20160187013A1 (en) * 2014-12-29 2016-06-30 Hy-Save Limited Air Conditioning with Thermal Storage
US9874412B2 (en) * 2015-02-08 2018-01-23 Ronald Keith Cummins Reinforced cross drilled block
US20160262284A1 (en) * 2015-03-03 2016-09-08 Asia Vital Components (China) Co., Ltd. Cold plate structure
CN107289810B (en) * 2017-07-20 2024-03-22 天津宝坻紫荆科技有限公司 Heat exchange plate for plate-type heat exchange type graphene electric heater
US9989271B1 (en) 2017-08-14 2018-06-05 Calvin Becker Air conditioning with thermal storage
DE102017118977A1 (en) 2017-08-18 2019-02-21 Ullrich Buff Heat exchanger element and method for its production
US10556482B2 (en) * 2017-09-15 2020-02-11 GM Global Technology Operations LLC Vascular structures and methods for thermal control
ES2735303B2 (en) * 2018-06-15 2020-12-28 Univ Madrid Carlos Iii OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER
US11592145B2 (en) 2019-01-10 2023-02-28 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser light source and laser projection device
US11570411B2 (en) * 2019-01-10 2023-01-31 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser light source and laser projection device
US11639830B2 (en) * 2019-04-10 2023-05-02 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Heat exchanger module and methods of using thereof
US11320206B2 (en) 2019-10-04 2022-05-03 Hamilton Sundstrand Corporation Pressure vessel with barrier layer
US11519655B2 (en) 2020-07-31 2022-12-06 Photon Vault, Llc Thermal energy storage and retrieval systems and methods
US11428476B2 (en) 2020-09-04 2022-08-30 Photon Vault, Llc Thermal energy storage and retrieval system
US20220146151A1 (en) * 2020-11-09 2022-05-12 Photon Vault, Llc Multi-temperature heat collection system
EP4304849A1 (en) * 2021-03-10 2024-01-17 Battelle Memorial Institute Composites, systems and methods of making the same
KR102542478B1 (en) 2021-05-28 2023-06-14 주식회사 카본가람 Method of pfa impregnation for block type graphite heat exchanger
US11952920B2 (en) * 2021-07-08 2024-04-09 Guy James Daniel Energy recovery system and methods of use
CN114353345B (en) * 2022-01-13 2023-06-02 南京工业大学 Ultra-supercritical tower type solar heat absorber
WO2023250461A2 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Battelle Memorial Institute Thermal protection systems having ceramic coatings optionally with metal carbide coatings
WO2024050211A1 (en) * 2022-08-29 2024-03-07 Photon Vault, Llc Thermal energy storage and retrieval system

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2663551A (en) * 1949-08-16 1953-12-22 Heat X Changer Co Inc Plate cooler
US3129703A (en) * 1959-04-16 1964-04-21 Harry Zvi Tabor Surfaces for collectors of solar radiation
GB991581A (en) * 1962-03-21 1965-05-12 High Temperature Materials Inc Expanded pyrolytic graphite and process for producing the same
US4026272A (en) * 1975-06-13 1977-05-31 Bottum Edward W Solar collector
US4074706A (en) * 1975-07-30 1978-02-21 Enthone, Incorporated Solar collector having selective film of improved stability to liquid water condensate
US4088120A (en) * 1976-09-02 1978-05-09 Suntec Systems, Inc. Solar concentrator-collector
US4284072A (en) * 1978-10-26 1981-08-18 Occidental Research Corp. Solar collectors with solar panels having a particulate ferro-alloy surface
US4459976A (en) * 1981-01-15 1984-07-17 Speros Philip C Heat exchanger or solar collector
US4895713A (en) * 1987-08-31 1990-01-23 Union Carbide Corporation Intercalation of graphite
JPH05134067A (en) * 1991-11-14 1993-05-28 Toshiba Corp Manufacture of heat-receiving plate having cooling structure
US5902762A (en) * 1997-04-04 1999-05-11 Ucar Carbon Technology Corporation Flexible graphite composite
EP2248645A1 (en) * 1999-04-07 2010-11-10 GrafTech International Holdings Inc. Flexible graphite article and method of manufacture
US6269864B1 (en) * 2000-02-18 2001-08-07 Intel Corporation Parallel-plate/pin-fin hybrid copper heat sink for cooling high-powered microprocessors
US6482520B1 (en) * 2000-02-25 2002-11-19 Jing Wen Tzeng Thermal management system
US8382004B2 (en) * 2001-04-04 2013-02-26 Graftech International Holdings Inc. Flexible graphite flooring heat spreader
US7166912B2 (en) * 2001-04-05 2007-01-23 Advanced Energy Technology Inc. Isolated thermal interface
US6673289B2 (en) * 2001-05-30 2004-01-06 Advanced Energy Technology Inc. Manufacture of materials from graphite particles
US20040026525A1 (en) * 2002-05-20 2004-02-12 Joachim Fiedrich In radiant wall and ceiling hydronic room heating or cooling systems, using tubing that is fed hot or cold water, the tubing is embedded in gypsum or cement wallboard in intimate thermal contact therewith so that the wallboard heats or cools the room
US8584738B2 (en) * 2002-06-14 2013-11-19 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for extracting heat from a device
DE10341255B4 (en) * 2003-09-04 2005-06-16 Sgl Carbon Ag Heat conducting plates made of expanded graphite and process for their preparation
US7276273B2 (en) * 2003-10-14 2007-10-02 Advanced Energy Technology Inc. Heat spreader for display device
US7292441B2 (en) * 2003-11-25 2007-11-06 Advanced Energy Technology Inc. Thermal solution for portable electronic devices
US6982874B2 (en) * 2003-11-25 2006-01-03 Advanced Energy Technology Inc. Thermal solution for electronic devices
EP1688684A1 (en) * 2005-01-12 2006-08-09 Sgl Carbon Ag Absorber part for a solarthermical flat type collector
US7306847B2 (en) * 2005-01-28 2007-12-11 Graftech International Holdings Inc. Heat spreader for display device
US7385819B1 (en) * 2005-06-27 2008-06-10 Graftech International Holdings Inc. Display device
US7365988B2 (en) * 2005-11-04 2008-04-29 Graftech International Holdings Inc. Cycling LED heat spreader
US20070158050A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Julian Norley Microchannel heat sink manufactured from graphite materials
US7420810B2 (en) * 2006-09-12 2008-09-02 Graftech International Holdings, Inc. Base heat spreader with fins
US20080086965A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-17 Metz Timothy W Composite structural panel
US7939747B2 (en) * 2007-04-06 2011-05-10 Bradley Owen Stimson Solar heating method and apparatus
US20090101306A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Reis Bradley E Heat Exchanger System

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015531469A (en) * 2012-09-17 2015-11-02 ウポノール イノベイション エービー Heat conduction plate especially for cooling or heating buildings
JP2016540950A (en) * 2013-11-18 2016-12-28 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Integrated tube-in-matrix heat exchanger
US11300368B2 (en) 2013-11-18 2022-04-12 General Electric Company Monolithic tube-in matrix heat exchanger

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