KR20130143007A - Articles and devices for thermal energy storage and methods thereof - Google Patents

Abstract

본 발명은 열에너지를 저장하기 위한 제품(2) 및 열 저장 장치(80)에 관한 것이다. 제품(2)은 금속 베이스 시트(12) 및 금속 커버 시트(14)를 포함하며, 이때 상기 금속 베이스 시트 및 금속 커버 시트는 밀봉되게 연결되어 하나 이상의 밀폐 공간(18)을 형성한다. 상기 제품(2)은 밀폐 공간(18) 내에 함유된 열에너지 저장 물질(16)을 포함한다. 밀폐 공간은 바람직하게는 실질적으로 물이 없거나, 또는 약 25 ℃의 온도에서, 밀폐 공간(18)의 전체 부피를 기준으로 약 1 부피% 이하의 농도로 액체 물을 포함한다. 상기 제품은 내구적이도록 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함한다: a) 밀폐 공간내 압력(36)은 열에너지 저장 물질의 온도가 약 25 ℃일 때 약 700 토르 이하이거나; b) 금속 커버 시트(14)는, 열 순환시 커버 시트에 최대 폰 미제스 응력을 감소시키기에 충분한 크기와 수를 갖는, 밀폐 공간 내로의 만입부, 밀폐 공간 밖으로의 돌출부, 또는 둘 다를 포함하는 하나 이상의 보강 특징부(34)를 포함하거나; c) 금속 커버 시트(14) 및/또는 금속 베이스 시트(12)는 하나 이상의 부피 팽창 특징부(62)를 포함하거나; 또는 d) 금속 커버 시트는 두께 t_c를 갖고 금속 베이스 시트는 두께 t_b를 가지며, 이때 t_c가 t_b보다 크다. 예를 들면, 상기 제품은 1,000 주기 동안 약 25 내지 약 240 ℃에서의 열 순환후에 누출되지 않는다.The present invention relates to a product (2) and a heat storage device (80) for storing thermal energy. The product 2 comprises a metal base sheet 12 and a metal cover sheet 14, wherein the metal base sheet and the metal cover sheet are hermetically connected to form one or more enclosed spaces 18. The product 2 comprises a thermal energy storage material 16 contained in an enclosed space 18. The enclosed space preferably comprises liquid water, substantially free of water, or at a temperature of about 25 ° C., at a concentration of about 1% by volume or less based on the total volume of the enclosed space 18. The article includes one or more of the following features to be durable: a) the pressure 36 in the enclosed space is about 700 Torr or less when the temperature of the thermal energy storage material is about 25 ° C; b) the metal cover sheet 14 comprises one indentation into the enclosed space, a protrusion out of the enclosed space, or both, having a size and number sufficient to reduce the maximum von Mises stress in the cover sheet during thermal cycling. Or more of the reinforcing features 34; c) metal cover sheet 14 and / or metal base sheet 12 include one or more volume expansion features 62; Or d) the metal cover sheet has a thickness t _c and the metal base sheet has a thickness t _b , where t _c is greater than t _b . For example, the product does not leak after thermal cycling at about 25 to about 240 ° C. for 1,000 cycles.

Description

열에너지 저장용 제품 및 장치 및 그 방법{ARTICLES AND DEVICES FOR THERMAL ENERGY STORAGE AND METHODS THEREOF}Products and apparatus for thermal energy storage and method thereof {ARTICLES AND DEVICES FOR THERMAL ENERGY STORAGE AND METHODS THEREOF}

본 발명은 열에너지 저장 물질을 사용한 열 에너지 저장, 및 효과적인 열 저장 및 효과적인 열 전달 둘 다를 가능하게 하기 위한 열에너지 저장 물질의 포장에 관한 것이다.
The present invention relates to thermal energy storage using thermal energy storage materials and to packaging of thermal energy storage materials to enable both effective heat storage and effective heat transfer.

우선권 주장Priority claim

본 발명은 미국 가출원 제 61/373,008 호(2010년 8월 12일 출원) 및 미국 특허출원 제 13/207,607 호(2011년 8월 11월 출원)를 우선권으로 주장하며, 상기 특허출원들의 내용을 본원에 전체로 참고로 인용한다.
The present invention claims priority to US Provisional Application No. 61 / 373,008, filed Aug. 12, 2010, and US Patent Application No. 13 / 207,607, filed Aug. 2011, to which reference is made herein. To quote as a whole.

산업분야에서는 일반적으로 폐열이 보다 적당한 때에 사용될 수 있도록 폐열을 효과적으로 포집하고 저장하기 위한 새로운 접근방법을 활발하게 찾아 왔다. 또한, 밀집 공간에 에너지 저장을 달성하고자 하는 바람은 단위 중량 및 단위 부피 당 고에너지 함량을 저장할 수 있는 새로운 물질의 개발을 요구한다. 혁신 기술의 잠재적 적용 분야로는 운송, 태양 에너지, 산업적 제조 공정 뿐 아니라 도시 및/또는 상업적 건물 난방이 포함된다.In general, industry has been actively seeking new approaches to effectively capture and store waste heat so that it can be used at a more appropriate time. In addition, the desire to achieve energy storage in dense spaces requires the development of new materials capable of storing high energy content per unit weight and unit volume. Potential applications of the innovative technology include urban and / or commercial building heating as well as transportation, solar energy and industrial manufacturing processes.

운송 산업과 관련하여, 내연 엔진이 비효율적으로 작동하는 것은 잘 알려져 있다. 상기 비효율성의 원인은 시스템으로부터 배기, 냉각, 복사열 및 기계 손실에 의해 손실된 열을 포함한다. 내연 엔진에 공급된 연료 에너지의 30% 이상이 엔진 배기가스에 의해 환경으로 손실되는 것으로 추정된다.In the context of the transport industry, it is well known that internal combustion engines operate inefficiently. Sources of inefficiency include heat lost from exhaust, cooling, radiant heat and mechanical losses from the system. It is estimated that more than 30% of the fuel energy supplied to the internal combustion engine is lost to the environment by the engine exhaust.

"냉시동(cold start)"시 내연 엔진은, 연소가 비-최적 온도에서 일어나고 내연 엔진은 냉각 윤활제의 고점도로 인한 마찰에 대해 초과 작업을 수행해야 하기 때문에, 실질적으로 더 낮은 효율로 작동하거나, 더 많은 배기가스를 발생하거나, 또는 둘 다이다. 상기 문제는 내연 엔진이 간헐적으로 작동하여 냉시동 상태를 지연시키고/시키거나 차량의 단일 작동 기간동안 냉시동 상태의 다중 발생을 야기하는 하이브리드 전기 차량의 경우에 훨씬 더 중요하다. 상기 문제를 해결하기 위해, 주문자 상표부착 생산자(original equipment manufacture)들은 폐열을 효과적으로 저장하고 방출할 수 있는 해결책을 찾고 있다. 기본 생각은 정상적 차량 작동시 폐열을 회수 및 저장한 후 상기 열을 나중에 방출 조절함으로써 냉시동 상태의 지속기간 및 빈도를 감소 또는 최소화시키고, 궁극적으로 내연 엔진 효율을 개선하거나, 배기가스를 감소시키거나 또는 둘 다를 가능케하는 것이다.Internal combustion engines at " cold start " operate at substantially lower efficiency, since combustion occurs at non-optimal temperatures and internal combustion engines must perform excess work against friction due to the high viscosity of the cooling lubricant, Generate more exhaust gas, or both. This problem is even more important for hybrid electric vehicles in which the internal combustion engine operates intermittently to delay cold start conditions and / or cause multiple occurrences of cold start conditions during a single operating period of the vehicle. To solve the problem, original equipment manufactures are looking for a solution that can effectively store and release waste heat. The basic idea is to reduce and minimize the duration and frequency of cold start, ultimately to improve internal combustion engine efficiency, reduce emissions by recovering and storing waste heat during normal vehicle operation and then releasing the heat later. Or both.

실용적인 해결책이 되기 위해, 열에너지 저장 시스템에 대한 에너지 밀도 및 화력 밀도 필요조건은 대단히 높다. 본 출원인은 이전에 1) "열에너지 저장 물질(Thermal Energy Storage Materials)"이란 발명의 명칭을 가지며 2009년 8월 27일자로 공개된 미국 특허출원 공개공보 제 2009-0211726 호(소우코자크(Soukhojak) 등); 2) "열 저장 장치(Heat Storage Devices)"란 발명의 명칭을 가지며 2009년 10월 8일자로 공개된 미국 특허출원 공개공보 제 2009-0250189 호(뱅크(Bank) 등); 3) "열에너지 저장 물질을 사용한 열 전달 시스템(Heat Transfer Systems Utilizing Thermal Energy Storage Materials)"이란 발명의 명칭을 가지며 2009년 12월 14일자로 출원된 PCT 출원 PCT/US09/67823 호; 및 4) "열에너지 저장(Thermal Energy Storage)"이란 발명의 명칭을 가지며 2010년 1월 29일자로 출원된 미국 가출원 제 61/299,565 호를 출원하였다. 이들 선행 출원들은 본원에 전체로 참고로 인용된다.To be a practical solution, the energy density and fire density requirements for thermal energy storage systems are very high. Applicant has previously filed 1) “Thermal Energy Storage Materials,” US Patent Application Publication No. 2009-0211726 (Soukhojak), published August 27, 2009. Etc); 2) US Patent Application Publication No. 2009-0250189 (Bank et al.), Entitled “Heat Storage Devices” and published October 8, 2009; 3) PCT Application PCT / US09 / 67823, entitled “Heat Transfer Systems Utilizing Thermal Energy Storage Materials,” filed December 14, 2009; And 4) US Provisional Application No. 61 / 299,565, filed Jan. 29, 2010 entitled “Thermal Energy Storage”. These prior applications are incorporated herein by reference in their entirety.

선행 기술에 열 저장 장치 및 배기열 회수 장치가 공지되어 있다. 그러나, 장기(예를 들면, 약 6 시간 이상) 열 저장 용량을 제공하기 위해, 이들은 일반적으로 큰 부피를 차지하고, 대용량의 열 전달 유체 펌핑을 필요로 하며, 수력 저항을 극복하기 위해 비교적 대형 펌프를 필요로 한다. 그러므로, 고에너지 밀도, 고전력 밀도, 긴 열 체류 시간, 가벼운 중량, 열 전달 유체 흐름에 대한 낮은 수력 저항 또는 이들의 임의의 조합의 새로운 조합을 제공할 수 있는 열 저장 시스템에 대한 요구가 존재한다.Heat storage devices and exhaust heat recovery devices are known in the prior art. However, to provide long term (eg, about 6 hours or more) heat storage capacity, they generally occupy large volumes, require large amounts of heat transfer fluid pumping, and require relatively large pumps to overcome hydraulic resistance. in need. Therefore, there is a need for a heat storage system that can provide new combinations of high energy density, high power density, long heat residence time, light weight, low hydraulic resistance to heat transfer fluid flow, or any combination thereof.

운송에서와 같이 경량의 시스템을 필요로 하는 용도를 위한 열에너지 저장 물질의 포장 문제는 견고한 포장과 경량의 포장 둘 다를 필요로 한다. 예를 들면, 포장이 대량의 열에너지 저장 물질을 함유하거나, 광범위한 온도에 걸쳐(이때 부피에 큰 변화가 일어날 수 있음) 열에너지 저장 물질을 함유하거나, 서로 밀봉된 다수의 셀 또는 캡슐에 열에너지 저장 물질을 함유하거나, 또는 이들의 임의의 조합이 가능할 수 있도록 포장은 내구성이어야 한다. 경량의 열에너지 저장 시스템에 대한 요구는 포장의 중량을 감소시키는 것을 필요로 할 수 있다.The problem of packaging thermal energy storage materials for applications requiring lightweight systems, such as in transportation, requires both rigid packaging and lightweight packaging. For example, a package may contain a large amount of thermal energy storage material, may contain a thermal energy storage material over a wide range of temperatures (a large change in volume may occur), or in a plurality of cells or capsules sealed together. The packaging must be durable so that it can contain, or any combination thereof. The need for a lightweight thermal energy storage system may require reducing the weight of the package.

예를 들면, 경량이거나, 고에너지 밀도를 가지거나, 고전력 밀도를 가지며; 내구성인(예를 들면, 캡슐이 약 400 ℃의 온도로 가열시에도 누출되지 않고; 캡슐이 약 25 내지 약 240 ℃의 온도에서 약 1,000 주기 이상동안 반복 가열시에도 누출되지 않거나; 또는 둘 다 가능하도록) 캡슐에 캡슐화된 열에너지 저장 물질에 대한 요구가 존재한다.
For example, it is lightweight, has a high energy density, or has a high power density; Durable (eg, the capsule does not leak upon heating to a temperature of about 400 ° C .; the capsule does not leak on repeated heating for more than about 1,000 cycles at a temperature of about 25 to about 240 ° C .; or both are possible There is a need for a thermal energy storage material encapsulated in a capsule.

본 발명의 한 양태는 베이스 시트(바람직하게는 금속 베이스 시트); 베이스 시트에 밀봉되게 연결되어, 1개, 2개 또는 그 이상의 밀폐 공간을 포함하는 캡슐 구조를 형성하는 커버 시트(바람직하게는 금속 커버 시트); 밀폐 공간내에 함유되고 약 150 ℃ 이상의 액상선(liquidus) 온도를 갖는 열에너지 저장 물질을 포함하는 제품으로서; 이때, 상기 밀폐 공간은 실질적으로 물을 함유하지 않거나, 또는 약 25 ℃의 온도에서, 밀폐 공간(18)의 전체 부피를 기준으로 약 1 부피% 이하의 농도로 액체 물을 포함하며; 상기 제품은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함하여, 약 25 내지 약 240 ℃에서 약 1,000 주기 동안 열 순환후에도 누출되지 않는다: a) 밀폐 공간내 압력은 열에너지 저장 물질의 온도가 약 25 ℃일 때 약 700 토르 이하의 진공이거나; b) 커버 시트는, 열 순환시 커버 시트에서 최대 폰 미제스 응력(von Mises stress)을 감소시키기에 충분한 크기 및 수를 갖는, 밀폐 공간 내로의 만입부, 밀폐 공간 밖으로의 돌출부, 또는 둘 다를 포함하는 하나 이상의 보강 특징부를 포함하거나; c) 베이스 시트 및/또는 커버 시트는 하나 이상의 부피 팽창 특징부를 포함하거나; 또는 d) 커버 시트는 두께 t_c를 가지고 베이스 시트는 두께 t_b를 가지며, 이때 t_c는 t_b보다 크다. 보강 특징부는, 밀폐 공간의 압력이 증가할 때(예를 들면, 열 팽창, 또는 열에너지 저장 물질의 용융으로 인해), 최대 폰 미제스 응력이 보강 특징부를 갖지 않고 동일 압력에 적용된 베이스 시트 및/또는 커버 시트에 비해 감소되도록, 베이스 시트 및 커버 시트내 응력을 재분포시키는 임의의 특징부(예를 들면, 만입부 또는 돌출부)일 수 있다. 제한하지 않고, 금속 커버 시트에 사용될 수 있는 보강 특징부의 예로는 딤플(dimple), 셰브론(chevron), 리브(rib) 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다.One aspect of the invention is a base sheet (preferably a metal base sheet); A cover sheet (preferably a metal cover sheet) which is hermetically connected to the base sheet and forms a capsule structure comprising one, two or more sealed spaces; An article comprising a thermal energy storage material contained within an enclosed space and having a liquidus temperature of at least about 150 ° C .; Wherein the enclosed space is substantially free of water or comprises liquid water at a temperature of about 25 ° C. at a concentration of about 1% by volume or less based on the total volume of the enclosed space 18; The product does not leak after thermal cycling for about 1,000 cycles at about 25 to about 240 ° C., including one or more of the following features: a) The pressure in the confined space is at a temperature of about 25 ° C. of the thermal energy storage material; A vacuum of about 700 Torr or less; b) the cover sheet comprises an indentation into the enclosed space, a protrusion out of the enclosed space, or both, having a size and number sufficient to reduce the maximum von Mises stress in the cover sheet upon thermal cycling. One or more reinforcing features; c) the base sheet and / or cover sheet comprise one or more volume expansion features; Or d) the cover sheet has a thickness t _c and the base sheet has a thickness t _b , where t _c is greater than t _b . The reinforcement feature is a base sheet and / or cover where the maximum von Mises stress is applied to the same pressure without the reinforcement feature when the pressure in the enclosed space increases (eg due to thermal expansion, or melting of the thermal energy storage material). It can be any feature (eg, indentation or protrusion) that redistributes stresses in the base sheet and cover sheet, so as to be reduced relative to the sheet. Without limitation, examples of reinforcing features that can be used in metal cover sheets include dimples, chevrons, ribs, or any combination thereof.

본 발명의 특히 바람직한 양태에서, 캡슐 구조는, 열 전달 유체가 하나 이상의 유체 통로를 통해 유동하도록 하기에 충분히 큰 하나 이상의 유체 통로를 가지며; 캡슐 구조가 열 전달 유체와 접촉할 때, 열에너지 전달 물질은 열 전달 유체로부터 격리된다.In a particularly preferred aspect of the invention, the capsule structure has one or more fluid passages large enough to allow the heat transfer fluid to flow through the one or more fluid passages; When the capsule structure is in contact with the heat transfer fluid, the heat energy transfer material is isolated from the heat transfer fluid.

본 발명의 또 다른 양태는 용기, 및 상기 용기 내의 2개 이상의 제품의 적층물(stack)을 포함하는 장치이다. 예를 들면, 상기 장치는 다수의 본원에 기술된 제품을 함유할 수 있다. 바람직하게, 각각의 제품은 유체 통로를 포함하며 열에너지 저장 물질을 함유한다. 바람직하게, 유체 통로를 갖는 제품은 그의 유체 통로들이 일반적으로, 바람직하게는 축방향으로 정렬되도록 적층된다.Another aspect of the invention is a device comprising a container and a stack of two or more products within the container. For example, the device may contain a number of products described herein. Preferably, each product includes a fluid passageway and contains a thermal energy storage material. Preferably, the article having a fluid passageway is stacked such that its fluid passageways are generally aligned, preferably axially.

본 발명의 또 다른 양태는, i) 베이스 시트에 1개, 2개 또는 그 이상의 트로프(trough)을 형성하고; ii) 1개, 2개 또는 그 이상의 트로프를 열에너지 저장 물질로 적어도 부분적으로 충전하고; iii) 제 1 금속 호일(예를 들면, 베이스 시트)을 제 2 금속 호일(예를 들면, 커버 시트)과 적어도 부분적으로 연결(예를 들면, 밀봉되게 연결)시켜 밀폐 공간을 형성시키는 것을 포함하는, 본원에 기술된 제품과 같은 제품의 제조 방법으로, 이때 상기 열에너지 저장 물질은 금속염을 포함하며 상기 금속염은 연결 단계동안 용융된 상태이다.Another aspect of the present invention provides a method for forming a trough comprising: i) forming one, two or more troughs in a base sheet; ii) at least partially fill one, two or more troughs with a thermal energy storage material; iii) at least partially connecting (eg sealingly connecting) the first metal foil (eg, base sheet) to the second metal foil (eg, cover sheet) to form an enclosed space. A method of making a product, such as a product described herein, wherein the thermal energy storage material comprises a metal salt and the metal salt is molten during the connecting step.

본 발명의 또 다른 양태는 충분한 양의 열에너지를 본 발명의 제품에 전달시켜, 제품중 열에너지 저장 물질이 약 200 ℃ 이상의 온도로 가열되도록 하는 단계를 포함하는, 열 저장 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention is directed to a method of heat storage comprising delivering a sufficient amount of thermal energy to an article of the present invention such that the heat energy storage material in the article is heated to a temperature of about 200 ° C. or more.

본 발명의 제품, 장치, 시스템 및 방법들은 유리하게, 다량의 열에너지가 저장될 수 있도록 고농도의 열에너지 저장 물질을 함유할 수 있거나(예를 들면, 고에너지 밀도를 가질 수 있거나); 열이 열에너지 저장 물질 내로 및/또는 밖으로 신속히 전달될 수 있도록 열 전달 유체와 열에너지 저장 물질 함유 제품 사이에 높은 표면적을 가질 수 있거나(예를 들면, 바람직하게는 약 8 kW/L 보다 큰 고전력 밀도를 가질 수 있거나); 열이 상이한 영역들로 및/또는 상이한 영역들로부터 균일하게 전달되도록 유사하거나 동일한 수력 저항을 갖는 다수의 유로(flow path)를 가질 수 있거나; 이들이 용이하게 배열될 수 있도록 회전 대칭을 가지거나; 강하고 내구적인 구조를 가지거나; 치밀한 디자인, 경량 성분, 또는 둘 다를 필요로 하는 용도에 사용될 수 있도록 높은 열 저장 밀도를 가지거나; 열 전달 유체에 대한 펌핑 필요조건이 감소되도록 열 전달 유체 흐름에 대해 보다 낮은 수력 저항(예를 들면, 약 10 리터/분의 열 전달 유체 펌핑 속도에서 약 1.5 kPa 미만의 압력 강하)을 가지거나; 열 에너지 저장 물질을 포함하는 캡슐 구조를 약 400 ℃의 온도로 가열한 후 밀폐 공간으로부터 열에너지 저장 물질이 누출되지 않도록 충분히 강하거나; 열에너지 저장 물질을 갖는 캡슐 구조를 약 25 내지 약 240 ℃에서 약 1,000 주기 이상동안 반복 가열한 후 밀폐 공간으로부터 열에너지 저장 물질이 누출되지 않도록 충분히 내구적이거나; 또는 이들의 조합을 이룬다.
The products, devices, systems and methods of the present invention may advantageously contain high concentrations of thermal energy storage materials (eg, may have high energy density) such that large amounts of thermal energy can be stored; It may have a high surface area between the heat transfer fluid and the heat energy storage material-containing product (e.g., preferably has a high power density greater than about 8 kW / L) so that heat can be quickly transferred into and / or out of the heat energy storage material. May have); May have multiple flow paths with similar or identical hydraulic resistance such that heat is transferred uniformly to and / or from different regions; Have rotational symmetry such that they can be easily arranged; Have a strong and durable structure; Have a high heat storage density to be used for applications requiring compact designs, lightweight components, or both; Have a lower hydraulic resistance (eg, a pressure drop less than about 1.5 kPa at a heat transfer fluid pumping rate of about 10 liters / minute) so that the pumping requirements for the heat transfer fluid are reduced; The capsule structure comprising the thermal energy storage material is heated to a temperature of about 400 ° C. and is strong enough to prevent leakage of the thermal energy storage material from the enclosed space; The capsule structure having the heat energy storage material is sufficiently durable to prevent leakage of the heat energy storage material from the enclosed space after repeated heating at about 25 to about 240 ° C. for at least about 1,000 cycles; Or combinations thereof.

본 발명은 본 발명의 태양들의 비-제한 예로서 언급된 다수의 도면들과 관련하여 하기의 상세한 설명에서 더 기술되며, 도면에서 유사한 참조 숫자는 도면들의 여러 도 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 밀폐된 구획을 갖는 예시적 제품의 도면이다.
도 2a는 다수의 밀폐 공간을 포함하는 예시적 제품의 횡단면도이다.
도 2b는 제품에 사용될 수 있는 밀폐 공간을 갖는 단일 캡슐의 예시적 횡단면의 도면이다.
도 3은 제품에 사용될 수 있는 예시적 베이스 시트의 도면이다.
도 4a는 제품에 사용될 수 있는 셰브론을 갖는 예시적 커버 시트의 도면이다.
도 4b는 하나 이상의 캡슐을 갖는 제품에 사용될 수 있는 딤플을 갖는 커버 시트를 포함하는 예시적 캡슐의 도면이다.
도 4c는 제품에 사용될 수 있는 딤플을 포함하는 예시적 커버 시트의 한 부분의 도면이다.
도 4d는 제품에 사용될 수 있는 다수의 돌출부 및/또는 오목부(recess)와 같은 다수의 보강 특징부를 갖는 예시적 커버 시트의 도면이다.
도 5a는 구획이 밀봉되는 온도에서 밀폐 구획의 예시적 횡단면의 도면이다.
도 5b는 밀봉 온도 미만의 온도에서 밀폐 구획의 예시적 횡단면의 도면이다.
도 5c는 밀봉 온도보다 높은 온도에서의 밀폐 구획의 예시적 횡단면의 도면이다.
도 6a, 6b 및 6c는 리브(rib)를 갖도록 성형된 예시적 시트의 도면들이다.
도 7a 및 7b는 밀폐 공간의 부피를 증가시키는(예를 들면, 가열되고/되거나 용융될 때 열에너지 저장 물질의 부피 팽창을 수용하도록) 부피 팽창 특징부를 갖는 시트를 예시하는 도면들이다.
도 8은 열에너지 저장 물질을 함유하는 제품에 커버 시트가 사용되고 열에너지 저장 물질이 가열될 때 커버 시트의 두께와 커버 시트내 최대 폰 미제스 응력 사이의 관계를 나타내는 예시적 그래프이다.
도 9는 편평한 커버 시트 및 리브를 포함하는 커버 시트에 대해, 커버 시트의 두께와 커버 시트내 최대 예상 폰 미제스 응력 사이의 관계를 나타내는 예시적 그래프이다.
도 10은 편평한 커버 시트, 딤플을 포함하는 커버 시트, 셰브론을 포함하는 커버 시트 및 리브를 포함하는 커버 시트에 대해, 커버 시트의 두께와 커버 시트내 최대 예상 폰 미제스 응력 사이의 관계를 나타내는 예시적 그래프이다.
도 11은 리브를 포함하는 시트를 제조하는데 사용될 수 있는 툴링(tooling)의 일부분의 예시적 도면이다.
도 12는 제품의 예시적 적층물을 도시한 것이다.
도 13은 하나 이상의 밀폐 구획을 포함하는 제품의 베이스 시트의 표면을 도시한 것이다. 도 13은 밀폐 구획이 1차 밀봉부 및 하나 이상의 2차 밀봉부를 가질 수 있음을 예시한다.
도 14는 예시적 열 저장 장치의 도면이다.
도 15는 베이스 시트를 엠보싱하기 위한 예시적 툴링의 도면이다.
도 16은 노즐을 사용하여 열에너지 저장 물질로 충전되는 하나 이상의 공간을 포함하는 제품의 베이스 시트의 표면을 도시한 것이다.The present invention is further described in the following detailed description with reference to a number of figures referred to as non-limiting examples of aspects of the invention, wherein like reference numerals indicate similar parts throughout the several views of the figures.
1 is a view of an exemplary product having a closed compartment.
2A is a cross sectional view of an exemplary product including multiple enclosed spaces.
FIG. 2B is a diagram of an exemplary cross section of a single capsule having a closed space that can be used in an article. FIG.
3 is a diagram of an exemplary base sheet that may be used in a product.
4A is a diagram of an exemplary cover sheet having a chevron that can be used in an article.
4B is a diagram of an exemplary capsule including a cover sheet with dimples that can be used in an article having one or more capsules.
4C is a view of a portion of an exemplary cover sheet that includes dimples that may be used in an article.
FIG. 4D is a view of an exemplary cover sheet having a number of reinforcing features, such as a number of protrusions and / or recesses that may be used in an article. FIG.
5A is a diagram of an exemplary cross section of a hermetic compartment at the temperature at which the compartment is sealed.
5B is a diagram of an exemplary cross section of a hermetic compartment at a temperature below the sealing temperature.
5C is a diagram of an exemplary cross section of a hermetic compartment at a temperature above the sealing temperature.
6A, 6B and 6C are diagrams of example sheets molded to have ribs.
7A and 7B are illustrations illustrating sheets having volume expansion features that increase the volume of the enclosed space (eg, to accommodate volume expansion of the thermal energy storage material when heated and / or melted).
8 is an exemplary graph showing the relationship between the thickness of the cover sheet and the maximum von Mises stress in the cover sheet when the cover sheet is used in a product containing the heat energy storage material and the heat energy storage material is heated.
9 is an exemplary graph showing the relationship between the thickness of the cover sheet and the maximum expected von Mises stress in the cover sheet, for a cover sheet comprising a flat cover sheet and ribs.
10 is an exemplary diagram illustrating the relationship between the thickness of a cover sheet and the maximum expected von Mises stress in the cover sheet, for a flat cover sheet, a cover sheet with dimples, a cover sheet with chevrons, and a cover sheet with ribs. It is a graph.
11 is an exemplary view of a portion of tooling that may be used to make a sheet comprising a rib.
12 illustrates an exemplary stack of articles.
13 illustrates the surface of a base sheet of an article comprising one or more closure compartments. 13 illustrates that the closure compartment can have a primary seal and one or more secondary seals.
14 is a diagram of an exemplary heat storage device.
15 is a diagram of example tooling for embossing a base sheet.
FIG. 16 illustrates the surface of a base sheet of an article including one or more spaces filled with a thermal energy storage material using a nozzle.

하기의 상세한 설명에서, 본 발명의 특정 태양들을 바람직한 태양과 관련하여 기술한다. 그러나, 하기의 설명이 본 발명 기술의 특정 태양 또는 특정 용도에 특정되는 한, 하기 설명은 단지 예시적인 것이며 단지 예시적인 태양의 간결한 설명을 제공하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 본 발명은 하기에 기술된 특정 태양들로 제한되지 않고, 오히려 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 실제 범위내에 속하는 모든 대체물, 변형 및 등가물을 포함한다.In the following detailed description, certain aspects of the invention are described in terms of preferred embodiments. However, as long as the following description is specific to a particular aspect or particular use of the present technology, the following description is merely illustrative and is merely intended to provide a concise description of the exemplary aspect. Accordingly, the invention is not limited to the specific aspects described below, but rather the invention includes all alternatives, modifications and equivalents falling within the true scope of the appended claims.

본원의 교지내용으로부터 보여지듯이, 본 발명은 열에너지를 저장하고/하거나 저장된 열에너지를 유체에 전달하기 위한 특정한 제품, 장치, 시스템 및 방법을 제공한다. 예를 들면, 본 발명의 열에너지를 저장하기 위한 제품 및 장치는 열에너지를 저장하는데 보다 효과적이거나, 열에너지를 보다 균일하게 전달하는 것을 가능하게 하거나, 열 전달 유체의 보다 작은 압력 강하 하에 열에너지 전달을 가능하게 하거나, 이들의 임의의 조합을 가능하게 한다.As shown from the teachings herein, the present invention provides certain products, devices, systems and methods for storing thermal energy and / or delivering stored thermal energy to a fluid. For example, the products and devices for storing thermal energy of the present invention are more effective at storing thermal energy, or enable more evenly transfer of thermal energy, or enable the transfer of thermal energy under smaller pressure drops of the heat transfer fluid. Or any combination thereof.

본 발명의 다양한 양태는, 하나 이상의 밀폐 공간(즉, 캡슐), 및 열에너지 저장 물질이 캡슐 구조 밖으로 유동할 수 없거나 또는 그렇지 않으면 캡슐 구조로부터 제거될 수 없도록 캡슐 구조의 하나 이상의 밀폐 공간에 캡슐화된 하나 이상의 열에너지 저장 물질을 갖는 캡슐 구조를 포함하는 제품에 입각한다. 열에너지 저장 물질이 작동중 가열될 때, 부피는 열 팽창으로 인해, 열에너지 저장 물질의 액체 및 고체 상의 밀도 차이로 인해, 또는 둘 다로 인해 증가될 수 있다. 열에너지 저장 물질의 부피의 증가는 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 또는 심지어 약 20% 이상일 수 있다. 예를 들면, 리튬 니트레이트와 같은 금속염은 약 23 내지 약 300 ℃로 가열될 때 부피가 20% 이상 증가할 수 있다. 열에너지 저장 물질이 가열될 때 밀폐 공간내 압력이 증가할 수 있음을 인지할 것이다. 캡슐 구조는, 열에너지 저장 물질이 사용시 팽창될 때 누출되거나 파손되지 않도록 충분히 내구적이어야 한다. 캡슐 구조는 바람직하게는 열 전달 유체가 열에너지 저장 물질로부터 열을 효과적으로 제거하게 하는 기하구조를 갖는다. 제한하지 않고, 바람직한 캡슐 구조의 예로는 본원에 참고로 인용된, 2009년 10월 8일자로 공개된 소우코자크 등의 미국 특허출원 공개공보 제 2009/0250189 호 및 2010년 1월 29일자로 출원된 미국 가출원 제 61/299,565 호에 기술된 것들이 포함된다. 예를 들면, 캡슐 구조는, 유체(예를 들면, 열 전달 유체)가 유체 통로를 통해 유동할 수 있게 하도록 충분히 큰 하나 이상의 유체 통로를 포함하는 기하구조를 가질 수 있다. 열 에너지 저장 물질은, 열 전달 유체가 캡슐 구조와 접촉할 때 열에너지 저장 물질이 유체로부터 격리되도록 하나 이상의 밀폐 공간에 충분히 캡슐화될 수 있다.Various aspects of the present invention provide one or more enclosed spaces (ie, capsules) and one encapsulated in one or more enclosed spaces of the capsule structure such that thermal energy storage material cannot flow out of or otherwise be removed from the capsule structure. It is based on the product containing the capsule structure which has the above heat energy storage material. When the thermal energy storage material is heated in operation, the volume may increase due to thermal expansion, due to the difference in density of the liquid and solid phases of the thermal energy storage material, or both. The increase in volume of the thermal energy storage material may be at least about 5%, at least about 10%, at least about 15%, or even at least about 20%. For example, metal salts, such as lithium nitrate, may increase by 20% or more in volume when heated to about 23 to about 300 ° C. It will be appreciated that the pressure in the confined space may increase when the thermal energy storage material is heated. The capsule structure must be durable enough to prevent leakage or breakage as the thermal energy storage material expands in use. The capsule structure preferably has a geometry that allows the heat transfer fluid to effectively remove heat from the heat energy storage material. Without limitation, examples of preferred capsule structures are described in U.S. Patent Application Publication Nos. 2009/0250189 and January 29, 2010, published by Soukozak et al., Published October 8, 2009, which is incorporated herein by reference. US Provisional Application No. 61 / 299,565, which is incorporated herein by reference. For example, the capsule structure may have a geometry that includes one or more fluid passageways that are large enough to allow fluid (eg, heat transfer fluid) to flow through the fluid passageway. The thermal energy storage material may be sufficiently encapsulated in one or more confined spaces such that the thermal energy storage material is isolated from the fluid when the heat transfer fluid contacts the capsule structure.

열에너지 저장 물질의 온도가 약 25 ℃일 때 약 700 토르 이하의 진공인 밀폐 공간내 압력을 가지거나, 하나 이상의 보강 특징부(예를 들면, 하나 이상의 리브)를 포함하는 금속 베이스 시트를 사용하거나, 하나 이상의 보강 특징부(예를 들면, 하나 이상의 리브, 하나 이상의 딤플, 하나 이상의 셰브론 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 금속 커버 시트를 사용하거나, 베이스 시트의 두께보다 큰 두께를 갖는 커버 시트를 사용하거나, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 캡슐 구조의 내구성을 유리하게 개선시키는 다양한 접근방법들이 확인되었다.Use a metal base sheet having a pressure in a confined space that is a vacuum of about 700 Torr or less when the temperature of the thermal energy storage material is about 25 ° C., or comprising one or more reinforcing features (eg, one or more ribs), Use a metal cover sheet that includes one or more reinforcing features (eg, one or more ribs, one or more dimples, one or more chevrons, or any combination thereof), or use a cover sheet having a thickness greater than the thickness of the base sheet. Various approaches have been identified that advantageously improve the durability of the capsule structure, including using or any combination thereof.

약 25 ℃의 온도에서 밀폐 공간의 압력을 감소시킴으로써, 열에너지 저장 물질이 가열될 때 밀폐 공간의 압력도 또한 감소될 수 있다. 약 25 ℃의 온도에서 밀폐 공간의 압력은 임의의 편리한 수단을 사용하여 약 700 토르 이하로 감소될 수 있다. 예로서, 밀폐 공간내 열에너지 저장 물질이 냉각될 때 열에너지 저장 물질이 수축하고 밀폐 공간내 압력이 약 700 토르 미만으로 강하되도록 열에너지 저장 물질이 충분히 높은 연결 온도, T_j일 때, 커버 시트와 베이스 시트를 연결시켜 밀폐 공간을 형성할 수 있다. 상기 연결 온도는 열에너지 저장 물질의 액상선 온도 T_L,TESM보다 높을 수 있다. 바람직하게, 연결 온도 T_j는 약 T_{L , TESM} + 10 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 T_{L , TESM} + 20 ℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 약 T_{L , TESM} + 30 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 T_{L , TESM} + 40 ℃ 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 T_{L , TESM} + 50 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 T_{L , TESM} + 60 ℃ 이상이다. 예로서, T_j는 약 200 ℃ 이상, 바람직하게는 약 230 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 250 ℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 약 270 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 290 ℃ 이상이다. 베이스 시트 및 커버 시트가 연결될 때 열에너지 저장 물질의 온도는 약 700 ℃ 이하, 바람직하게는 약 500 ℃ 이하, 보다 더 바람직하게는 약 400 ℃ 이하일 수 있다.By reducing the pressure in the sealed space at a temperature of about 25 ° C., the pressure in the sealed space can also be reduced when the heat energy storage material is heated. At a temperature of about 25 ° C., the pressure in the confined space can be reduced to about 700 Torr or less using any convenient means. For example, the cover sheet and base sheet when the thermal energy storage material has a sufficiently high connection temperature, T _j such that the thermal energy storage material shrinks when the thermal energy storage material in the enclosed space cools and the pressure in the closed space drops below about 700 Torr. Can be connected to form a closed space. The connection temperature may be higher than the liquidus temperature T _{L, TESM} of the thermal energy storage material. Preferably, the connection temperature T _j is at least about T _{L , TESM} + 10 ° C., more preferably at least about T _{L , TESM} + 20 ° C., even more preferably at least about T _{L , TESM} + 30 ° C., more preferably Is at least about T _{L , TESM} + 40 ° C., even more preferably at least about T _{L , TESM} + 50 ° C., most preferably at least about T _{L , TESM} + 60 ° C. By way of example, T _j is at least about 200 ° C., preferably at least about 230 ° C., more preferably at least about 250 ° C., even more preferably at least about 270 ° C., most preferably at least about 290 ° C. The temperature of the thermal energy storage material when the base sheet and cover sheet are connected may be about 700 ° C. or less, preferably about 500 ° C. or less, even more preferably about 400 ° C. or less.

또 다른 예에서, 커버 시트 및 베이스 시트는, 밀폐 공간이 되는 영역에 진공이 적용되는 동안 연결될 수 있다. 사용되는 경우, 진공은, 베이스 시트와 커버 시트를 밀봉되게 연결시 밀폐 공간이 진공이 되도록 충분히 낮은 압력을 가져야 한다. 예를 들면, 약 700 토르 이하, 약 660 토르 이하, 약 600 토르 이하, 약 550 토르 이하, 약 500 토르 이하, 약 400 토르 이하 또는 약 300 토르 이하의 압력을 갖는 진공이 적용될 수 있다. 따라서, 전체 연결 과정은 진공 환경에서 수행될 수 있다. 커버 시트 및 베이스 시트는, 밀폐 공간이 되는 영역내 압력이 약 0.1 토르 이상, 바람직하게는 약 1.0 토르 이상, 보다 바람직하게는 약 10 토르 이상인 동안 연결될 수 있다. 더 낮은 압력도 또한 사용될 수 있다. 바람직하게, 베이스 시트와 커버 시트가 밀봉되게 연결될 때 열에너지 저장 물질은 승온인 사전설정된 밀봉 온도를 가져서, 제품을 약 25 ℃로 냉각시 밀폐 공간에 진공이 형성된다. 사전설정된 밀봉 온도는 열에너지 저장 물질의 밀도가 25 ℃에서의 밀도보다 낮은 임의의 온도일 수 있다. 바람직하게, 사전설정된 밀봉 온도는 열에너지 저장 물질의 액상선 온도보다 높다(예를 들면, 액상선 온도보다 약 10 ℃ 이상, 약 30 ℃ 이상 또는 약 60 ℃ 이상 더 높다). 사전설정된 밀봉 온도는 약 50 ℃ 이상, 약 100 ℃ 이상, 약 150 ℃ 이상, 약 200 ℃ 이상, 약 250 ℃ 이상 또는 약 300 ℃ 이상일 수 있다. 사전설정된 밀봉 온도는 바람직하게는 열에너지 저장 물질이 밀봉 과정동안 분해되지 않도록 충분히 낮다. 사전설정된 밀봉 온도는 약 500 ℃ 이하, 약 400 ℃ 이하 또는 약 350 ℃ 이하일 수 있다.In another example, the cover sheet and the base sheet can be connected while a vacuum is applied to the area to be a closed space. If used, the vacuum should have a pressure low enough so that the sealing space becomes a vacuum upon sealingly connecting the base sheet and the cover sheet. For example, a vacuum having a pressure of about 700 Torr or less, about 660 Torr or less, about 600 Torr or less, about 550 Torr or less, about 500 Torr or less, about 400 Torr or less or about 300 Torr or less may be applied. Thus, the entire connection process can be carried out in a vacuum environment. The cover sheet and the base sheet can be connected while the pressure in the area to be the enclosed space is at least about 0.1 Torr, preferably at least about 1.0 Torr, more preferably at least about 10 Torr. Lower pressures may also be used. Preferably, when the base sheet and the cover sheet are sealingly connected, the thermal energy storage material has a predetermined sealing temperature which is elevated, so that a vacuum is formed in the enclosed space upon cooling the product to about 25 ° C. The preset sealing temperature can be any temperature at which the density of the thermal energy storage material is lower than the density at 25 ° C. Preferably, the predetermined sealing temperature is higher than the liquidus temperature of the thermal energy storage material (eg, at least about 10 ° C, at least about 30 ° C or at least about 60 ° C higher than the liquidus temperature). The predetermined sealing temperature may be at least about 50 ° C, at least about 100 ° C, at least about 150 ° C, at least about 200 ° C, at least about 250 ° C or at least about 300 ° C. The preset sealing temperature is preferably low enough so that the thermal energy storage material does not decompose during the sealing process. The predetermined sealing temperature may be about 500 ° C. or less, about 400 ° C. or less or about 350 ° C. or less.

밀폐 공간내 열에너지 저장 물질이 약 25 ℃의 온도를 갖는 경우, 밀폐 공간은 바람직하게는 약 600 토르 이하, 보다 바람직하게는 약 500 토르 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 400 토르 이하, 가장 바람직하게는 약 300 토르 이하의 진공이다. 열에너지 저장 물질이 25 ℃일때 밀폐 공간내 압력에 대한 하한치는 제조성(manufacturability)을 기준으로 하며, 바람직하게는 약 0.1 토르 이상, 보다 바람직하게는 약 1 토르 이상, 가장 바람직하게는 약 10 토르 이상이다.If the thermal energy storage material in the confined space has a temperature of about 25 ° C., the confined space is preferably about 600 Torr or less, more preferably about 500 Torr or less, even more preferably about 400 Torr or less, most preferably About 300 Torr or less vacuum. The lower limit for the pressure in the confined space when the thermal energy storage material is 25 ° C. is based on manufacturability, preferably at least about 0.1 Torr, more preferably at least about 1 Torr, most preferably at least about 10 Torr to be.

캡슐 구조의 내구성은 베이스 시트, 커버 시트, 또는 둘 다에 하나 이상의 보강 특징부를 부가함으로써 증가될 수 있다. 보강 특징부는, 밀폐 공간의 압력이 증가할 때(예를 들면, 열 팽창, 또는 열에너지 저장 물질의 용융으로 인해), 최대 폰 미제스 응력이 보강 특징부를 갖지 않고 동일 압력에 적용된 베이스 시트 및/또는 커버 시트에 비해 감소되도록 베이스 시트 및 커버 시트내 응력을 재분포시키는 임의의 특징부일 수 있다. 보강 특징부는 시트중에 성형된 만입부 또는 돌출부일 수 있다. 따라서, 보강 특징부는 시트의 프로필에서의 변화일 수 있다. 보강 특징부는 최대 폰 미제스 응력이 감소되도록 밀폐 공간내 응력(예를 들면, 밀폐 공간을 가열할 때 수득된 응력)을 재분포시킴으로써 작용할 수 있다. 보강 특징부는 그 깊이(즉, 예를 들면, 보강 특징부로부터 먼 쪽의 영역에 비해, 프로필에서의 변화의 양), 그 길이, 그의 너비, 또는 이들의 임의의 조합으로 기술될 수 있다. 보강 특징부는 바람직하게는 약 0.1 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 0.2 mm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.3 mm 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.4 mm 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.5 mm 이상, 가장 바람직하게는 약 0.6 mm 이상의 깊이를 갖는다. 보강 특징부는 바람직하게는, 본원에 기술된 바와 같은 다수의 캡슐 구조를 패킹 또는 적층하는 효과가 크게 영향을 미치지 않도록 충분히 작은 깊이를 갖는다. 따라서, 보강 특징부는 바람직하게는 약 10 mm 이하, 보다 바람직하게는 약 5 mm 이하, 보다 더 바람직하게는 약 3 mm 이하, 가장 바람직하게는 약 2 mm 이하의 깊이를 갖는다. 제한하지 않고, 사용될 수 있는 보강 특징부의 예로는 리브, 딤플, 셰브론 등이 포함된다. 보강 특징부는 약 1 보다 크거나, 바람직하게는 약 2 이상, 보다 바람직하게는 약 4 이상, 가장 바람직하게는 약 10 이상의 길이 대 너비를 갖는 돌출부 또는 만입부, 예를 들면, 리브를 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 밀폐 공간의 영역내 베이스 시트 또는 커버 시트 중의 2개의 리브는 평행하거나, 직각을 이루거나 또는 예각을 이룰 수 있다. 보강 특징부는 일반적으로 딤플과 같이 원형 횡단면을 가질 수 있다. 보강 특징부는 한 방향으로 정렬된 다수의 보강 특징부 및 상이한 방향으로 정렬된 다수의 보강 특징부를 포함하는 반복 패턴, 예를 들면, 셰브론 패턴으로 배열될 수 있다. 보강 특징부는 바람직하게는 밀폐 공간을 함유하는 시트 영역상에 위치한다. 밀폐 공간을 함유하지 않는 시트 영역에 위치한 보강 특징부도 또한 존재할 수 있다.The durability of the capsule structure can be increased by adding one or more reinforcing features to the base sheet, cover sheet, or both. The reinforcement feature is a base sheet and / or cover where the maximum von Mises stress is applied to the same pressure without the reinforcement feature when the pressure in the enclosed space increases (eg due to thermal expansion, or melting of the thermal energy storage material). It can be any feature that redistributes the stresses in the base sheet and cover sheet to be reduced relative to the sheet. The reinforcing feature may be an indentation or protrusion formed in the sheet. Thus, the reinforcing feature can be a change in the profile of the sheet. The reinforcing feature can act by redistributing the stress in the closed space (eg, the stress obtained when heating the closed space) such that the maximum von Mises stress is reduced. The reinforcing feature may be described by its depth (ie, the amount of change in profile, for example, relative to the area farther from the reinforcing feature), its length, its width, or any combination thereof. The reinforcing features are preferably at least about 0.1 mm, more preferably at least about 0.2 mm, even more preferably at least about 0.3 mm, even more preferably at least about 0.4 mm, more preferably at least about 0.5 mm, most Preferably it has a depth of at least about 0.6 mm. The reinforcement features preferably have a depth that is small enough so that the effect of packing or stacking multiple capsule structures as described herein does not significantly affect. Thus, the reinforcement features preferably have a depth of about 10 mm or less, more preferably about 5 mm or less, even more preferably about 3 mm or less and most preferably about 2 mm or less. Without limitation, examples of reinforcing features that can be used include ribs, dimples, chevrons, and the like. The reinforcing features may comprise protrusions or indentations, such as ribs, having a length to width greater than about 1, preferably at least about 2, more preferably at least about 4, most preferably at least about 10. have. When used, two ribs in the base sheet or cover sheet in the region of the enclosed space may be parallel, at right angles or at an acute angle. Reinforcing features generally have a circular cross section, such as a dimple. The reinforcement features can be arranged in a repeating pattern, eg, a chevron pattern, comprising a plurality of reinforcement features aligned in one direction and a plurality of reinforcement features aligned in different directions. The reinforcement feature is preferably located on the seat area containing the enclosed space. Reinforcing features located in the seat area that do not contain a confined space may also be present.

보강 특징부(예를 들면, 커버 시트내 보강 특징부)는, 열에너지 저장 물질을 함유하고 250 ℃로 가열된 캡슐 구조의 최대 폰 미제스 응력이, 보강 특징부가 제거된 것을 제외하고 동일한 캡슐 구조(예를 들면, 일반적으로 편평하고 매끄러운 커버 시트와 같이, 상기 시트는 일반적으로 매끄러운 표면을 가지거나, 일반적으로 편평하거나, 또는 둘 다이다)의 폰 미제스 응력보다 낮도록 충분한 크기와 수를 가질 수 있다. 보강 특징부는 바람직하게는, 250 ℃에서 열에너지 저장 물질을 함유하는 캡슐 구조내 폰 미제스 응력이, 보강 특징부가 제거된 것을 제외하고 동일한 캡슐 구조(예를 들면, 상기 시트는 일반적으로 매끄러운 표면을 가지거나, 일반적으로 편평하거나, 또는 둘 다이다)의 폰 미제스 응력과 비교하여, 약 5% 이상, 보다 바람직하게는 약 10% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 15% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 20% 이상, 더욱 바람직하게는 약 30% 이상, 가장 바람직하게는 약 40% 이상 갑소되도록, 충분한 크기 및 수로 존재한다.Reinforcement features (e.g., reinforcement features in the cover sheet) may have the same capsule structure (e.g. For example, such as a generally flat and smooth cover sheet, the sheet may have a sufficient size and number to be lower than the von Mises stress of a generally smooth surface, generally flat, or both). The reinforcement features are preferably such that the von Mises stress in the capsule structure containing the thermal energy storage material at 250 ° C. has the same capsule structure (eg, the sheet generally has a smooth surface or , Generally flat, or both), at least about 5%, more preferably at least about 10%, even more preferably at least about 15%, even more preferably about 20% It is present in sufficient size and number so as to be at least%, more preferably at least about 30%, most preferably at least about 40%.

보강 특징부(선택적으로 하나 이상의 본원에 개시된 다른 특징부와 함께)는, 베이스 시트 및 커버 시트내 최대 폰 미제스 응력 S_{Max ,250} 대 250 ℃에서 금속(예를 들면, 커버 시트의 금속, 또는 베이스 시트와 커버 시트중 아래쪽)의 항복 응력 S_Y,250의 비가 바람직하게는 약 0.95 이하, 보다 바람직하게는 약 0.09 이하, 보다 더 바람직하게는 약 0.85 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.80 이하, 가장 바람직하게는 약 0.70 이하가 되도록, 열에너지 저장 물질을 함유하는 밀폐 공간내 최대 폰 미제스 응력을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.The reinforcing features (optionally in conjunction with one or more of the other features disclosed herein) may comprise a metal (eg, a metal of the cover sheet, or base) at a maximum von Mises stress S _{Max , 250} vs. 250 ° C. in the base sheet and cover sheet. sheet and the cover sheet of the bottom) of the yield stress S _Y, the ratio preferably from about 0.95 or less _{to 250,} more preferably about 0.09 or less, and still more preferably about 0.85 or less, even more preferably about 0.80 or less, and most It may be used to reduce the maximum von Mises stress in the enclosed space containing the thermal energy storage material, preferably to be about 0.70 or less.

캡슐 구조의 내구성은 하나 이상의 리브를 베이스 시트, 커버 시트 또는 둘 다에 부가함으로써 증가될 수 있다. 바람직하게, 베이스 시트, 커버 시트는, 캡슐 구조가 휠만큼 충분히 굴곡되지 않고 달리 휠만큼 충분히 변형되지 않도록 캡슐 구조에 충분한 강성을 제공하는 리브 구조(예를 들면, 충분한 수의 리브 및/또는 충분한 크기의 리브)를 포함한다.The durability of the capsule structure can be increased by adding one or more ribs to the base sheet, cover sheet or both. Preferably, the base sheet and cover sheet are rib structures (eg, sufficient number of ribs and / or sufficient sizes to provide sufficient rigidity to the capsule structure such that the capsule structure is not sufficiently curved as the wheel and otherwise not as sufficiently as the wheel). Ribs).

본원의 교지내용에 따라서, 베이스 시트가 일반적으로 커버 시트보다 더 강성인 구조, 예를 들면, 하나 이상의 트로프를 포함하는 구조를 가질 수 있음을 인지할 것이다. 유리하게, 베이스 시트의 두께는, 베이스 시트의 강성이 커버 시트의 강성과 더 근사하게 일치하도록 충분히 감소될 수 있다. 베이스 시트의 두께를 감소시킴으로써, 베이스 시트 및/또는 포장 물질의 부피가 감소될 수 있거나, 베이스 시트 및/또는 포장 물질의 중량이 감소될 수 있거나, 또는 둘 다일 수 있다. 따라서, 캡슐 구조 중량의 보다 높은 비율은 열에너지 저장 물질의 중량일 수 있다. 따라서, 베이스 시트는 t_b의 두께(예를 들면, 평균 두께)를 가질 수 있고, 커버 시트는 대략 t_c의 두께(예를 들면, 평균 두께)를 가질 수 있으며, 이때 t_c는 t_b보다 크다. t_c/t_b의 비는 바람직하게는 약 1.05 이상, 보다 바람직하게는 약 1.10 이상, 보다 더 바람직하게는 약 1.15 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.20 이상, 더욱 바람직하게는 약 1.25 이상, 한층 더 바람직하게는 약 1.30 이상, 가장 바람직하게는 약 1.35 이상이다. t_c와 t_b 사이의 차이는 바람직하게는 약 0.01 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 0.02 mm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.03 mm 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.035 mm 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.04 mm 이상, 가장 바람직하게는 약 0.05 mm 이상이다. t_c와 t_b 사이의 차이는 바람직하게는 약 1 mm 이하, 보다 바람직하게는 약 0.5 mm 이하, 가장 바람직하게는 약 0.25 mm 이하이다. 예로서, i) t_c/t_b의 비는 약 1.05 이상, 약 1.10 이상, 약 1.20 이상, 또는 약 1.30 이상일 수 있거나; ii) t_c/t_b 사이의 차이는 약 0.01 mm 이상, 약 0.02 mm 이상, 약 0.03 mm 이상, 또는 약 0.05 mm 이상일 수 있거나; 또는 (i)과 (ii) 둘 다일 수 있다.It will be appreciated that in accordance with the teachings herein, the base sheet may have a structure that is generally more rigid than the cover sheet, such as comprising one or more troughs. Advantageously, the thickness of the base sheet can be sufficiently reduced so that the rigidity of the base sheet more closely matches the rigidity of the cover sheet. By reducing the thickness of the base sheet, the volume of the base sheet and / or packaging material may be reduced, or the weight of the base sheet and / or packaging material may be reduced, or both. Thus, a higher proportion of the capsule structure weight may be the weight of the thermal energy storage material. Thus, the base sheet may have a thickness of t _b (eg, average thickness) and the cover sheet may have a thickness of about t _c (eg, average thickness), where t _c is greater than t _b Big. The ratio of t _c / t _b is preferably at least about 1.05, more preferably at least about 1.10, even more preferably at least about 1.15, even more preferably at least about 1.20, even more preferably at least about 1.25, even more. More preferably about 1.30 or more, most preferably about 1.35 or more. The difference between t _c and t _b is preferably at least about 0.01 mm, more preferably at least about 0.02 mm, even more preferably at least about 0.03 mm, even more preferably at least about 0.035 mm, even more preferably About 0.04 mm or more, most preferably about 0.05 mm or more. The difference between t _c and t _b is preferably about 1 mm or less, more preferably about 0.5 mm or less, and most preferably about 0.25 mm or less. By way of example, i) the ratio of t _c / t _b may be at least about 1.05, at least about 1.10, at least about 1.20, or at least about 1.30; ii) the difference between t _c / t _b can be at least about 0.01 mm, at least about 0.02 mm, at least about 0.03 mm, or at least about 0.05 mm; Or (i) and (ii).

베이스 시트, 커버 시트 또는 둘 다는, 열에너지 저장 물질이 가열 및/또는 용융시 팽창할 때 밀폐 공간의 부피가 가역적으로 증가할 수 있도록 하나 이상의 부피 팽창 특징부를 가질 수 있다. 부피 팽창 특징부의 예로는 주름(wrinkle), 플리트(pleat), 회선(convolution), 접힘부(fold), 진동부(oscillation) 등이 포함된다. 예로서, 부피 팽창 특징부는 1개, 2개 또는 그 이상의 회선, 접힘부 또는 플리트를 포함할 수 있다. 바람직한 부피 팽창 특징부는 일반적으로 벨로우(bellow) 또는 아코디언 형태(비록 전형적으로 오리피스(orifice)는 없을지라도)를 가질 수 있다. 하나 이상의 딤플, 하나 이상의 셰브론, 또는 하나 이상의 리브와 같은 보강 특징부는 또한 부피 팽창 특징부로서 작용할 수 있다. 부피 팽창 특징부의 크기, 형태, 및 부피 팽창 특징부의 수는 밀폐 공간의 부피가 팽창될 수 있는 양에 영향을 미침을 인지할 것이다. 사용되는 경우, 부피 팽창 특징부는 밀폐 공간의 부피를 약 5% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 보다 바람직하게는 약 13% 이상, 가장 바람직하게는 약 15% 이상 증가시키기에 충분할 수 있다. 부피 팽창 특징부는, 열에너지 저장 물질이 약 25 ℃로부터 열에너지 저장 물질이 액체인 온도(예를 들면, 약 200 ℃, 약 240 ℃ 또는 약 250 ℃)로 가열될 때 밀폐 공간내 내부 압력이 약 35 kPa 이하(바람직하게는 약 20 kPa 이하, 보다 바람직하게는 약 10 kPa 이하) 만큼 증가하도록 밀폐 공간이 충분히 팽창되게 할 수 있다.The base sheet, cover sheet or both may have one or more volume expansion features such that the volume of the enclosed space can be reversibly increased when the thermal energy storage material expands upon heating and / or melting. Examples of volume expansion features include wrinkles, pleats, convolutions, folds, oscillations, and the like. By way of example, the volume expansion feature may include one, two or more convolutions, folds or pleats. Preferred volume expansion features may generally have a bellows or accordion form (though typically no orifices). Reinforcing features, such as one or more dimples, one or more chevrons, or one or more ribs, may also serve as volume expansion features. It will be appreciated that the size, shape, and number of volume expansion features of the volume expansion features affect the amount by which the volume of the enclosed space can be expanded. When used, the volume expansion feature may be sufficient to increase the volume of the enclosed space by at least about 5%, preferably at least about 10%, more preferably at least about 13%, most preferably at least about 15%. The volume expansion feature has an internal pressure of about 35 kPa when the thermal energy storage material is heated from about 25 ° C. to a temperature at which the thermal energy storage material is a liquid (eg, about 200 ° C., about 240 ° C. or about 250 ° C.). It is possible to allow the enclosed space to expand sufficiently to increase by less than or equal to (preferably about 20 kPa or less, more preferably about 10 kPa or less).

본 발명의 다른 양태는 다수의 제품을 포함하는 새로운 배열, 하나 이상의 제품을 포함하는 새로운 장치, 상기 제품을 제조하기 위한 새로운 방법, 및 하나 이상의 상기 제품을 사용하기 위한 새로운 방법을 포함한다. 상기 새로운 제품을 사용함으로써, 다량의 열에너지를 저장할 수 있거나, 열에너지를 열에너지 저장 물질내에 또는 그의 밖으로 신속히 전달할 수 있거나, 치밀할 수 있거나, 경량일 수 있거나, 열 전달 유체의 낮은 압력 강하를 가질 수 있거나 또는 이들의 임의의 조합일 수 있는 장치를 조립하는 것이 가능하다.Another aspect of the invention includes a new arrangement comprising a plurality of products, a new device comprising one or more products, a new method for manufacturing the product, and a new method for using one or more of the products. By using the new product, it is possible to store large amounts of heat energy, to transfer heat energy into or out of the heat energy storage material quickly, to be dense, lightweight or to have a low pressure drop of the heat transfer fluid Or it is possible to assemble a device which can be any combination of these.

캡슐 구조는 일반적으로 한 방향으로, 다른 방향으로의 치수보다 작은 치수를 갖는다. 제한하지 않고, 캡슐 구조의 예로는, 본원에 참고로 인용된, "열 저장 장치(Heat Storage Devices)"란 발명의 명칭을 가지며 2009년 2월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제 12/389,598 호 및 "열에너지 저장(Thermal Energy Sorage)"이란 발명의 명칭을 가지며 2010년 1월 29일자로 출원된 미국 가출원 제 61/299,565 호게 개시된 것들이 포함된다.The capsule structure generally has a dimension in one direction that is smaller than the dimension in the other direction. Without limitation, examples of capsule structures are described in US patent application Ser. No. 12 / 389,598, filed Feb. 20, 2009, entitled “Heat Storage Devices,” which is incorporated herein by reference. And US Provisional Application No. 61 / 299,565, filed Jan. 29, 2010, entitled “Thermal Energy Sorage”.

캡슐 구조 및/또는 제품의 형태는 포장 공간에 의해 한정될 수 있으며, 홀수로 성형될 수 있다. 상기 제품은, 상단면을 갖는 커버 시트(즉, 커버 시트) 및 일반적으로 대향되는, 바닥면을 갖는 베이스 시트를 포함할 수 있다. 커버 시트(예를 들면, 커버 시트의 상단면), 베이스 시트(예를 들면, 베이스 시트의 바닥면), 또는 둘 다는 일반적으로 편평하거나(또는 편평할 수 있는)(예를 들면, 일반적으로 평면상 표면을 가지거나), 일반적으로 아치형이거나, 또는 이들의 임의의 조합인 일부분을 가질 수 있다. 바람직하게, 베이스 시트 및/또는 베이스 시트의 바닥면은 일반적으로 아치형 부분을 포함하거나 또는 일반적으로 아치형이고, 제품의 상단면은 일반적으로 평면상이거나(예를 들면, 커버 시트는 일반적으로 편평하다), 또는 둘 다이다. 본 발명의 다양한 태양에서, 일반적으로 평면상 커버 시트는 하나 이상의 보강 특징부(예를 들면, 본원에 기술된 바와 같은 하나 이상의 리브, 딤플, 셰브론, 또는 다른 돌출부 또는 오목부) 및/또는 하나 이상의 부피 팽창 특징부를 포함할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 커버 시트는 또한 제 2의 베이스 시트에 의해 대체될 수 있다. 따라서, 캡슐 구조는 같거나 다른 2개의 베이스 시트에 의해 경계지어질 수 있다.The capsule structure and / or the shape of the product may be defined by the packaging space and may be molded in an odd number. The article may comprise a cover sheet having a top surface (ie, a cover sheet) and a base sheet having a bottom surface which is generally opposed. The cover sheet (e.g., top surface of the cover sheet), the base sheet (e.g., bottom surface of the base sheet), or both are generally flat (or can be flat) (e.g., generally flat Phases), generally arcuate, or any combination thereof. Preferably, the base sheet and / or the bottom surface of the base sheet generally comprise an arcuate portion or are generally arcuate and the top surface of the product is generally planar (eg, the cover sheet is generally flat). , Or both. In various aspects of the present invention, the planar cover sheet generally includes one or more reinforcing features (eg, one or more ribs, dimples, chevrons, or other protrusions or recesses as described herein) and / or one or more Volume expansion features. As described herein, the cover sheet can also be replaced by a second base sheet. Thus, the capsule structure can be bounded by two base sheets which are the same or different.

캡슐 구조는 하나 이상의 개구부, 예를 들면, 유체 통로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 캡슐 구조는 열 전달 유체와 같은 유체가 열에너지 저장 물질과 접촉하지 않고 제품을 통해 유동할 수 있도록 하나 이상의 유체 통로를 포함할 수 있다. 제한하지 않고, 캡슐 구조는 본원에 참고로 인용된, "열에너지 저장(Thermal Energy Storage)"이란 발명의 명칭을 갖고 2010년 1월 29일자로 출원된 미국 가출원 제 61/299,565 호의 단락 7-12, 28-43 및 54-67과 도 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7에 기술된 하나 이상의 특징부를 갖는 유체 통로를 포함할 수 있다.The capsule structure may include one or more openings, for example a fluid passage. For example, the capsule structure can include one or more fluid passageways such that a fluid, such as a heat transfer fluid, can flow through the product without contacting the thermal energy storage material. Without limitation, the capsule structure may be found in paragraphs 7-12 of US Provisional Application No. 61 / 299,565, filed Jan. 29, 2010, entitled “Thermal Energy Storage”, which is incorporated herein by reference. 28-43 and 54-67 and fluid passages having one or more features described in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7.

커버 시트 및 베이스 시트는 하나 이상의 개구부를 포함할 수 있다. 커버 시트 및 베이스 시트는, 커버 시트의 하나 이상의 개구부가 베이스 시트의 하나 이상의 개구부와 중첩되도록 배열될 수 있다. 따라서, 커버 시트 및 베이스 시트는 하나 이상의 상응하는 개구부를 가질 수 있다. 커버 시트는 커버 시트의 중심으로부터 가장 먼 영역들에 외주부(outer periphery)를 갖는다. 커버 시트는 커버 시트의 개구부 부근(바람직하게는 중심 부근)의 커버 시트의 영역에 하나 이상의 개구부 주변부를 가질 수 있다. 베이스 시트는 베이스 시트의 중심으로부터 먼 영역에 외주부를 가지며, 또한 베이스 시트의 개구부 부근(바람직하게는 중심 부근)에 개구부 주변부를 가질 수 있다. 커버 시트 및 베이스 시트는 각각, 그들 사이에 하나 이상의 밀폐 공간을 형성하기 위해, 시트들의 각각의 외주부를 따라 서로에 또는 하나 이상의 다른 선택적 하부-구조물(예를 들면, 외부 링)에 밀봉되게 부착될 수 있다. 커버 시트 및 베이스 시트는 각각, 그들 사이에 하나 이상의 밀폐 공간을 형성하기 위해, 시트들의 각각의 개구부 주변부를 따라 서로에 또는 하나 이상의 다른 선택적 하부-구조물(예를 들면, 내부 링)에 밀봉되게 부착될 수 있다. 바람직하게, 커버 시트 및 베이스 시트는 그들 각각의 외주부를 따라, 하나 이상의 그들 각각의 상응하는 개구부 주변부를 따라, 또는 둘 다를 따라 서로에게 밀봉되게 부착된다. 가장 바람직하게, 커버 시트 및 베이스 시트는 그들 각각의 외주부 및 하나 이상의 그들 각각의 상응하는 개구부 주변부 둘 다를 따라서 서로에게 밀봉되게 부착된다. 커버 시트 및 베이스 시트는 또한, 다수의 밀폐 공간이 형성되도록 하나 이상의 추가 영역(그의 주변부 이외의 다른)을 따라서 서로에게 또는 하나 이상의 다른 선택적 하부-구조물에 밀봉되게 부착될 수 있음을 인지할 것이다.The cover sheet and base sheet can include one or more openings. The cover sheet and the base sheet may be arranged such that one or more openings of the cover sheet overlap with one or more openings of the base sheet. Thus, the cover sheet and the base sheet can have one or more corresponding openings. The cover sheet has an outer periphery in the areas furthest from the center of the cover sheet. The cover sheet may have one or more opening perimeters in the area of the cover sheet near the opening of the cover sheet (preferably near the center). The base sheet may have an outer periphery in an area far from the center of the base sheet, and may have an opening periphery near the opening (preferably near the center) of the base sheet. The cover sheet and the base sheet may each be sealedly attached to one another or to one or more other optional sub-structures (eg, outer rings) along each circumference of the sheets to form one or more sealed spaces therebetween. Can be. The cover sheet and base sheet are each sealedly attached to one another or to one or more other optional sub-structures (eg, inner rings) along the periphery of each opening of the sheets to form one or more sealed spaces therebetween. Can be. Preferably, the cover sheet and the base sheet are hermetically attached to each other along their respective periphery, along one or more of their respective corresponding opening perimeters, or both along. Most preferably, the cover sheet and the base sheet are hermetically attached to each other along both their respective periphery and one or more of their respective opening periphery. It will be appreciated that the cover sheet and base sheet may also be hermetically attached to one another or to one or more other optional sub-structures along one or more additional regions (other than their periphery) such that a plurality of enclosed spaces are formed.

캡슐 구조는 선택적으로, 베이스 시트 및 커버 시트에 밀봉되게 부착될 때 하나 이상의 밀폐 공간을 형성하는 하나 이상의 하부-구조물을 포함할 수 있다. 제한하지 않고, 사용되는 경우, 하부-구조물은 본원에 참고로 인용된, 2010년 1월 29일자로 출원된 발명의 명칭 "열에너지 저장"의 미국 가출원 제 61/299,565 호에 기술된 특징부들 중 하나 또는 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 베이스 시트, 커버 시트 또는 둘 다는 하나 이상의 링, 예를 들면, 하나 이상의 내부 링, 하나 이상의 외부 링 또는 둘 다에 부착될 수 있다. 상기 하부구조물은, 사용되는 경우, 허니컴(honeycomb), 또는 본원에 참고로 인용된, 2009년 10월 8일자로 공개된, 뱅크(Bank) 등의 미국 특허출원 공개공보 제 2009-0250189 호의 단락 83에 기술된 바와 같은 다른 오픈 셀(open cell) 구조를 포함할 수 있다.The capsule structure may optionally include one or more sub-structures that form one or more sealed spaces when sealedly attached to the base sheet and the cover sheet. Without limitation, when used, the sub-structure is one of the features described in US Provisional Application No. 61 / 299,565, entitled "Thermal Energy Storage," filed Jan. 29, 2010, which is incorporated herein by reference. Or any combination. For example, the base sheet, cover sheet or both may be attached to one or more rings, for example one or more inner rings, one or more outer rings or both. The substructure, when used, is a honeycomb, or paragraph 83 of US Patent Application Publication No. 2009-0250189 to Bank et al., Published October 8, 2009, which is incorporated herein by reference. It may include other open cell structures as described in.

캡슐 구조의 두께는 제품의 상단면(예를 들면, 커버 시트의 상단면)과 제품의 바닥면(예를 들면, 베이스 시트의 바닥면) 사이의 평균 이격거리에 의해 한정된다. 제품은 열이 유체로부터 열에너지 저장 물질로 신속히 제공되고/되거나 열에너지 저장 물질로부터 유체로 신속히 제거될 수 있도록 충분히 얇은 기하구조를 가질 수 있다. 상기 제품은 제품의 길이 또는 직경 미만의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the capsule structure is defined by the average spacing between the top surface of the product (eg the top surface of the cover sheet) and the bottom surface of the product (eg the bottom surface of the base sheet). The article may have a geometry that is thin enough so that heat can be quickly provided from the fluid to the heat energy storage material and / or quickly removed from the heat energy storage material into the fluid. The article may have a thickness less than the length or diameter of the article.

예를 들면, 제품의 길이 또는 직경 대 제품의 두께의 비는 약 2 이상, 약 5 이상, 약 10 이상 또는 약 20 이상일 수 있다. 제한하지 않고, 제품의 길이 또는 직경 대 제품의 두께의 비는 약 1,000 이하, 바람직하게는 약 300 이하, 보다 바람직하게는 약 150 이하일 수 있다. 바람직하게, 제품의 두께는 약 80 mm 이하, 보다 바람직하게는 약 20 mm 이하, 보다 더 바람직하게는 약 10 mm 이하, 가장 바람직하게는 약 8 mm 이하이다. 제품의 두께는 바람직하게는 약 0.5 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 1 mm 이상이다.For example, the ratio of the length or diameter of the article to the thickness of the article may be at least about 2, at least about 5, at least about 10 or at least about 20. Without limitation, the ratio of the length or diameter of the product to the thickness of the product may be about 1,000 or less, preferably about 300 or less, more preferably about 150 or less. Preferably, the thickness of the article is about 80 mm or less, more preferably about 20 mm or less, even more preferably about 10 mm or less, most preferably about 8 mm or less. The thickness of the article is preferably at least about 0.5 mm, more preferably at least about 1 mm.

제품의 최장 치수(예를 들면, 제품의 길이 또는 직경)는 전형적으로, 제품이 큰 부피(예를 들면, 대용량의 열에너지 저장 물질을 함유하기 위해) 및 큰 표면적(예를 들면, 열에너지의 신속한 전달을 위해)을 둘 다 가질 수 있도록 제품의 두께보다 훨씬 더 크다. 제품의 최장 치수는 바람직하게는 약 30 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 50 mm 이상, 가장 바람직하게는 약 100 mm 이상이다. 최장 치수는 용도에 의해 한정되며, 특정 용도에서 열 저장, 열 전달 또는 둘 다에 대한 요구를 충족시키는 임의의 길이일 수 있다. 제품의 최장 치수는 전형적으로 약 2 m(즉, 2000 mm) 미만이지만, 약 2 m 이상의 최장 치수를 갖는 제품도 또한 사용될 수 있다.The longest dimension of the product (e.g., length or diameter of the product) typically means that the product has a large volume (e.g. to contain a large amount of thermal energy storage material) and a large surface area (e.g., rapid delivery of thermal energy). Much larger than the thickness of the product so that you can have both). The longest dimension of the article is preferably at least about 30 mm, more preferably at least about 50 mm and most preferably at least about 100 mm. The longest dimension is defined by the application and can be any length that meets the needs for heat storage, heat transfer, or both in a particular application. The longest dimension of the article is typically less than about 2 m (ie, 2000 mm), but articles with the longest dimension of about 2 m or more may also be used.

제품은 하나 이상의 측면을 가질 수 있다. 예를 들면, 제품은 하나 이상의 비평면상 측면을 가질 수 있다. 제품은 일반적으로 아치형이거나, 일반적으로 비평면상이거나, 일반적으로 연속되거나 또는 이들의 임의의 조합인 단일 측면을 가질 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 측면은 일반적으로, 제품이 제품의 평균 직경보다 단지 약간 더 큰 공동(cavity) 직경을 갖는 일반적으로 원통형 공동을 갖는 용기내에 배치될 수 있도록 제품의 중심으로부터 등거리에 있다. 공동 직경 대 제품의 평균 직경의 비가 낮은 경우, 제품이 공동의 대부분을 차지한다. 예를 들면, 제품의 최대 직경 대 제품의 평균 직경의 비는 약 1.8 미만, 바람직하게는 약 1.2 미만, 보다 바람직하게는 약 1.1 미만, 가장 바람직하게는 약 1.05 미만일 수 있다. 제품의 최대 직경 대 평균 직경의 비는 약 1.0 이상(예를 들면, 약 1.001 이상)임을 인지할 것이다.The product may have one or more sides. For example, the article may have one or more non-planar sides. The article may have a single side that is generally arcuate, generally non-planar, generally continuous, or any combination thereof. Preferably, one or more aspects are generally equidistant from the center of the product such that the product can be placed in a container having a generally cylindrical cavity having a cavity diameter that is only slightly larger than the average diameter of the product. If the ratio of the cavity diameter to the average diameter of the product is low, the product occupies most of the cavity. For example, the ratio of the maximum diameter of the product to the average diameter of the product may be less than about 1.8, preferably less than about 1.2, more preferably less than about 1.1, and most preferably less than about 1.05. It will be appreciated that the ratio of the maximum diameter to the average diameter of the product is at least about 1.0 (eg, at least about 1.001).

캡슐 구조의 대부분은, 제품이 비교적 대량의 열에너지 저장 물질을 함유할 수 있도록 캡슐화된 부피(즉, 하나 이상의 밀폐 공간의 부피)이다. 제품의 하나 이상의 밀폐 공간의 전체 부피는, 제품의 전체 부피를 기준으로, 바람직하게는 약 50 부피% 이상, 보다 바람직하게는 약 80 부피% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 85 부피% 이상, 가장 바람직하게는 약 90 부피% 이상이다. 제품의 하나 이상의 밀폐 공간의 전체 부피는 전형적으로 제품의 전체 부피를 기준으로 약 99.9 부피% 미만이다. 열에너지 저장 물질이 차지하지 않은 나머지 부피는 캡슐 구조, 공극 공간(예를 들면, 하나 이상의 가스를 함유하는), 열에너지 저장 물질과 캡슐 구조 사이에 열 전달을 개선하기 위한 하나 이상의 구조, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하거나, 또는 실질적으로 전부 이들로 이루어질 수 있다. 열에너지 저장 물질과 캡슐 구조 사이의 열 전달을 개선하기 위한 구조는 열에너지 저장 물질로부터 열 전달 유체로의 열류량을 증가시킬 수 있는 비교적 높은 열전도도를 갖는 물질(예를 들면, 열에너지 저장 물질에 비해)로 제조된 임의의 구조를 포함할 수 있다. 열류량을 개선하기에 바람직한 구조는 핀(fin), 와이어 메시(wire mesh), 밀폐 공간내로의 돌출부 등을 포함한다.Most of the capsule structure is a volume encapsulated (ie, the volume of one or more enclosed spaces) such that the product can contain a relatively large amount of thermal energy storage material. The total volume of the one or more enclosed spaces of the product is preferably at least about 50% by volume, more preferably at least about 80% by volume, even more preferably at least about 85% by volume, based on the total volume of the product. Preferably at least about 90% by volume. The total volume of at least one enclosed space of the article is typically less than about 99.9 volume percent based on the total volume of the article. The remaining volume that is not occupied by the thermal energy storage material may be encapsulated, void space (eg, containing one or more gases), one or more structures to improve heat transfer between the thermal energy storage material and the capsule structure, or any thereof. Combinations or substantially all of them. The structure for improving heat transfer between the heat energy storage material and the capsule structure is a material having a relatively high thermal conductivity (for example, as compared to the heat energy storage material) that can increase the amount of heat flow from the heat energy storage material to the heat transfer fluid. It may include any structure made. Preferred structures for improving the amount of heat flow include fins, wire meshes, projections into enclosed spaces, and the like.

상기 제품은 바람직하게는 다른 동일한 성형 제품, 또는 일반적으로 접합면(mating surface)을 갖는 다른 제품과 적층시키기에 용이하다. 예를 들면, 적층될 2개의 제품은, 적층될 때 2개의 제품이 서로 중첩되도록 일반적으로 접합면인 대향면을 가질 수 있다. 제품들이 용이하게 서로 중첩되도록 제품을 적층시키기 위한 한가지 접근방법은 높은 수준의 회전 대칭을 갖는 형태(예를 들면, 아치형 표면의 형태, 밀폐 공간의 형태, 또는 둘 다)를 선택하는 것임을 인지할 것이다. 회전 대칭은 적층 방향으로의 축(예를 들면, 캡슐 구조의 유체 통로를 통과하는 축)에 대한 것일 수 있다. 회전 대칭의 차수는 전형적으로 표면들이 서로 중첩될, 서로 적층되는 2개 표면 사이의 명확한 회전의 수를 기술한다. 제품, 베이스 시트(예를 들면, 베이스 시트의 아치형 표면) 또는 둘 다의 회전 대칭의 차수는 바람직하게는 2 이상, 보다 바람직하게는 3 이상, 보다 더 바람직하게는 5 이상, 가장 바람직하게는 7 이상이다.The article is preferably easy to laminate with other identical shaped articles or with other articles having a generally mating surface. For example, two articles to be laminated may have opposing faces, which are generally bonding surfaces, such that when laminated, the two articles overlap one another. It will be appreciated that one approach to stacking products so that they easily overlap one another is to choose a shape with a high degree of rotational symmetry (eg, the shape of an arcuate surface, the shape of a confined space, or both). . Rotational symmetry may be about an axis in the stacking direction (eg, an axis through the fluid passage of the capsule structure). The order of rotational symmetry typically describes the number of apparent rotations between two surfaces that are stacked on each other, where the surfaces will overlap one another. The degree of rotational symmetry of the article, the base sheet (eg the arcuate surface of the base sheet) or both is preferably at least 2, more preferably at least 3, even more preferably at least 5, most preferably at least 7 That's it.

제품은 바람직하게는 굴곡되기 어려운 캡슐 구조를 갖는다. 예를 들면, 캡슐 구조는 커버 시트와 베이스 시트가 횡단면의 길이(예를 들면, 캡슐 구조의 직경)의 대부분 또는 심지어 전체에 걸쳐 접촉하고 있는 횡단면이 없을 수도 있다. 회전 대칭의 차수가 짝수가 아니도록 캡슐의 배열을 선택하거나, 회전 대칭이 없도록 캡슐의 배열을 선택하거나, 모든 방사상 구획이 하나 이상의 밀폐 공간을 포함하도록 서로에게 대해 회전되는 캡슐의 2개 이상의 링(예를 들면, 동심 링)을 포함하는 캡슐의 배열을 선택하거나, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여, 확실하게 캡슐 구조가 굴곡되기 어렵게 하기 위해 사용될 수 있는 다양한 접근방법들이 있다. 굴곡에 저항하는 캡슐 제품을 제조하기 위해 다른 기하구조 및 다른 방법들을 사용할 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들면, 캡슐 구조용 물질은 일반적으로 강성이도록 선택될 수 있고, 상기 구조는 하나 이상의 리브를(예를 들면, 접선 방향으로) 포함할 수 있다.The product preferably has a capsule structure that is difficult to bend. For example, the capsule structure may not have a cross section where the cover sheet and the base sheet are in contact with most or even all of the length of the cross section (eg, the diameter of the capsule structure). Two or more rings of capsule that are rotated relative to each other such that the arrangement of capsules is selected so that the orders of rotational symmetry are not even, For example, there are a variety of approaches that can be used to ensure that the capsule structure is difficult to bend, including selecting an arrangement of capsules, including concentric rings), or any combination thereof. It will be appreciated that other geometries and other methods can be used to produce capsule products that resist bending. For example, the capsule structural material may be selected to be generally rigid and the structure may include one or more ribs (eg, in a tangential direction).

제품의 열에너지 저장 물질은 전부 단일 밀페 공간내에 존재할 수 있다. 제품의 열에너지 저장 물질은, 밀폐 공간이 본원에 기술된 개선점에도 불구하고 천공되거나 그렇지 않으면 누출되는 경우 열에너지 저장 물질의 일부만이 제거될 수 있도록, 선택적으로 다수의 밀폐 공간들 사이에 분배될 수 있다. 따라서, 제품중 밀폐 공간(예를 들면, 열에너지 저장 물질을 함유하는 밀폐 공간)의 수는 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상 또는 5 이상일 수 있다. 밀폐 공간의 수에 대한 상한치는 실제로 및 특정 용도에 대해 용도의 요구에 의해 한정된다. 그럼에도 불구하고, 제품중 밀폐 공간의 수는 전형적으로 1,000 미만이다. 그러나, 매우 대형 제품들은 1,000개 이상의 밀폐 공간을 가질 수 있다. 동일한 이유로, 임의의 단일 밀폐 구획에서 발견되는 열에너지 저장 물질의 부피 분획은, 제품내 열에너지 저장 물질의 전체 부피를 기준으로 약 100%, 약 55% 미만, 약 38% 미만, 약 29% 미만 또는 약 21% 미만일 수 있다. 전형적으로, 밀폐 공간은 제품내 열에너지 저장 물질의 0.1 부피% 이상을 포함한다. 그러나, 제품은 열에너지 저장 물질을 실질적으로 또는 완전히 함유하지 않는 하나 이상의 밀폐 공간을 포함할 수 있음을 인지할 것이다.The thermal energy storage materials of the product may all be in a single hermetic space. The thermal energy storage material of the article may optionally be distributed between multiple closed spaces such that only a portion of the thermal energy storage material may be removed if the sealed space is perforated or otherwise leaked despite the improvements described herein. Thus, the number of enclosed spaces (eg, enclosed spaces containing thermal energy storage materials) in the product may be at least one, at least two, at least three, at least four, or at least five. The upper limit on the number of enclosed spaces is defined by the requirements of the application for practical and specific applications. Nevertheless, the number of enclosed spaces in products is typically less than 1,000. However, very large products can have more than 1,000 confined spaces. For the same reason, the volume fraction of the thermal energy storage material found in any single closed compartment is about 100%, less than about 55%, less than about 38%, less than about 29% or about based on the total volume of heat energy storage material in the product. May be less than 21%. Typically, the enclosed space comprises at least 0.1 volume percent of the thermal energy storage material in the product. However, it will be appreciated that the product may include one or more enclosed spaces that are substantially or completely free of thermal energy storage materials.

밀폐 공간은 선택적으로, 본 발명의 제품의 효과적인 적층, 및 캡슐로 및/또는 캡슐로부터의 효과적인 에너지 전달을 촉진하는 패턴으로, 예를 들면, 각각 하나 이상의 밀폐 공간을 함유하는 최내측 링(예를 들면, 개구부 주변부에 가장 가까운 링) 및 최외측 링(예를 들면, 외주부에 가장 가까운 링)을 포함하여, 다수의 동심 링으로 배열될 수 있다. 한 링 중 밀폐 공간은 일반적으로 반복 패턴을 가질 수 있다. 예를 들면, 링 중의 각각의 밀폐 공간 또는 2, 3, 4개 이상의 밀폐 공간의 각 군은 일반적으로 동일한 형태 및 크기를 가질 수 있다. 각 링 중 밀폐 공간의 수는 같거나 다를 수 있다. 바람직하게, 최외측 링은 최내측 링보다 많은 밀폐 공간을 가지거나, 최외측 링의 밀폐 공간의 평균 길이는 최내측 링의 밀폐 공간의 편균 길이 미만(평균 길이를 개구부로부터 외주부로 방사상 방향으로 측정하는 경우)이거나, 또는 둘 다 가능하여서, 최외측 링과 최내측 링의 밀폐 공간들 사이의 부피 변화가 감소된다.The enclosed space is optionally in a pattern that facilitates effective stacking of the product of the present invention and / or effective energy transfer into and / or from the capsule, e.g. the innermost ring each containing one or more enclosed spaces (e.g. For example, it may be arranged in a plurality of concentric rings, including the ring closest to the opening periphery) and the outermost ring (eg, the ring closest to the outer periphery). The sealed space in one ring may generally have a repeating pattern. For example, each group of enclosed spaces or two, three, four or more enclosed spaces in a ring may generally have the same shape and size. The number of enclosed spaces in each ring can be the same or different. Preferably, the outermost ring has more hermetic space than the innermost ring, or the average length of the hermetic space of the outermost ring is less than the uniform length of the hermetic space of the innermost ring (measured in the radial direction from the opening to the outer circumference). Or both, the volume change between the closed spaces of the outermost and innermost rings is reduced.

이하에서 논의되는 바와 같이, 제품은 용기, 예를 들면, 일반적으로 원통형 공동을 갖는 용기에 배치될 수 있다. 바람직하게, 상기 공동은 제품의 최장 치수보다 치수가 단지 약간만 더 클 수 있다. 예를 들면, 용기의 공동의 직경은 제품의 캡슐 구조의 직경보다 단지 약간만 더 클 수 있다. 공동의 직경은 제품이 공동내에 삽입될 수 있도록 충분히 커야 한다. 제품(또는 제품의 적층물)이 용기에 배치되는 경우, 유체가 제품의 외주부와 용기의 내벽 사이로 유동할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 용기의 내부와 제품의 형태의 관계를 유체 유로를 형성하고 유지하도록 설계함으로써 달성될 수 있다. 상기 유체 유로를 형성하는 임의의 방법을 이용할 수 있다. 따라서, 열 전달 유체를 유동시키기 위한 공간이 형성되도록 제품은 선택적으로 그의 주변부를 따라 하나 이상의 만입부를 가질 수 있다(예를 들면, 커버 시트 및 베이스 시트는 그의 각각의 외주부를 따라 하나 이상의 상응하는 만입부를 가질 수 있다). 대안적으로 또는 추가로, 용기의 공동은 제품의 외주부와 용기의 표면 사이에 유체를 유동시키기 위한 하나 이상의 홈을 갖는 표면을 가질 수 있다. 또 다른 예로, 유체가 제품의 전체 외주부를 따라 유동할 수 있도록 제품의 직경은 공동의 내부 직경에 비해 충분히 작을 수 있다. 예를 들면, 제품은 하나 이상의 만입부를 가질 수 있거나, 또는 용기는 밀폐 공간의 최외측 링 중 각각의 밀폐 공간에 대해 하나 이상의 홈을 가질 수 있다. 만입부 또는 홈은 다각형, 아치형, 쐐기형 등과 같은 임의의 형태를 가질 수 있으나, 단, 열 전달 유체가 유동할 수 있도록 충분한 크기를 갖는다. 사용되는 경우, 만입부 및/또는 홈의 최소 치수는 전형적으로 약 0.1 mm 이상이다. 유체 유로를 형성하는 2가지 이상의 방법의 조합을 사용할 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들면, 공동내에 배치되는 경우 유체가 그의 전체 외주부를 따라 유동할 수 있도록 제품은 그의 외주부를 따라 하나 이상의 만입부를 가질 수 있으며 제품은 충분히 작은 직경을 가질 수 있다.As discussed below, the product may be placed in a container, for example a container having a generally cylindrical cavity. Preferably, the cavity may be only slightly larger in dimension than the longest dimension of the product. For example, the diameter of the cavity of the container may only be slightly larger than the diameter of the capsule structure of the product. The diameter of the cavity should be large enough so that the product can be inserted into the cavity. When a product (or stack of products) is placed in a container, it may be desirable for the fluid to flow between the outer periphery of the product and the inner wall of the container. This can be achieved by designing the relationship between the interior of the container and the form of the product to form and maintain a fluid flow path. Any method of forming the fluid flow path can be used. Thus, the article may optionally have one or more indentations along its periphery so that space is formed for flowing the heat transfer fluid (eg, the cover sheet and the base sheet have one or more corresponding indentations along their respective perimeters). May have wealth). Alternatively or additionally, the cavity of the container may have a surface with one or more grooves for flowing fluid between the outer periphery of the product and the surface of the container. As another example, the diameter of the product may be sufficiently small compared to the internal diameter of the cavity so that fluid can flow along the entire outer periphery of the product. For example, the product may have one or more indentations, or the container may have one or more grooves for each enclosed space of the outermost ring of the enclosed space. The indents or grooves may have any shape, such as polygonal, arcuate, wedge, or the like, provided they are large enough to allow the heat transfer fluid to flow. When used, the minimum dimensions of the indentations and / or grooves are typically at least about 0.1 mm. It will be appreciated that a combination of two or more methods of forming the fluid flow path can be used. For example, a product may have one or more indentations along its outer circumference and the product may have a sufficiently small diameter so that when placed in a cavity the fluid may flow along its entire outer circumference.

열에너지 저장 물질을 함유하기 위한 제품은, 액체를 유지하기에 적합한 하나 이상의 트로프를 포함하도록 성형된 베이스 시트를 포함한다. 베이스 시트는 하나 이상의 트로프가 열에너지 저장 물질로 충전되고, 일반적으로 편평한 커버 시트로 덮인 다음, 커버 시트에 연결되는(바람직하게는 열에너지 저장 물질이 적어도 부분적으로 용융 상태로 존재하는 동안) 공정에 사용될 수 있다. 베이스 시트는 선택적으로 하나 이상의 돌출부를 가질 수 있으므로, 제품이 일반적으로 베이스 시트와 접합되는 표면을 갖는 또 다른 제품과 적층될 때 2개의 제품은 단지 부분적으로만 중첩된다. 따라서, 하나 이상의 돌출부는, 유체(예를 들면, 열 전달 유체)가 접합면 사이로 유동할 수 있도록 일반적 접합면을 분리시키는 스페이서로 작용할 수 있다. 사용되는 경우, 돌출부는 바람직하게는, 하나 이상의 돌출부가 실질적으로 유체의 흐름을 방해하지 않도록 베이스 시트 표면의 단지 적은 부분만을 덮는다. 돌출부의 높이는 2개의 일반적 접합면 사이의 유로의 높이(예를 들면, 평균 높이)를 한정하도록 선택될 수 있다.Products for containing thermal energy storage materials include a base sheet shaped to include one or more troughs suitable for holding a liquid. The base sheet can be used in a process where one or more troughs are filled with a thermal energy storage material, generally covered with a flat cover sheet, and then connected to the cover sheet (preferably while the thermal energy storage material is at least partially molten). have. The base sheet can optionally have one or more protrusions, so that the two products only partially overlap when the product is laminated with another product that generally has a surface to be bonded to the base sheet. Thus, the one or more protrusions can act as spacers that separate the general bond surface such that fluid (eg, heat transfer fluid) can flow between the bond surfaces. When used, the protrusions preferably cover only a small portion of the base sheet surface such that the one or more protrusions do not substantially impede the flow of the fluid. The height of the protrusions may be selected to define the height (eg, average height) of the flow path between the two general joining surfaces.

베이스 시트는 또한 하나 이상의 부피 팽창 특징부 및/또는 하나 이상의 보강 특징부, 예를 들면, 베이스 시트를 강화시키는 기능을 하는 하나 이상의 리브, 하나 이상의 딤플, 하나 이상의 셰브론, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 놀랍게도, 열에너지 저장 물질을 함유하는 제품을 가열하는 경우, 베이스 시트의 트로프, 보강 특징부, 부피 팽창 특징부 또는 이들의 임의의 조합이 베이스 시트 상의 최대 응력을 감소시킬 수 있는 것으로 관찰되었다. 예를 들면, 베이스 시트 상의 최대 응력, 예를 들어, 최대 폰 미제스 응력은, 밀폐 공간내 열에너지 저장 물질이 가열되는 경우 베이스 시트와 동일 물질(예를 들면, 동일 금속)로 제조되고 동일한 두께를 갖는 편평한 커버 시트의 최대 폰 미제스 응력보다 작을 수 있다. 베이스 시트내 비교적 낮은 응력은, 보다 작은 두께(예를 들면, 커버 시트의 두께 미만의 두께)를 사용함으로써 제품의 중량을 감소시키고/시키거나 제품내 열에너지 저장 물질의 양을 증가시킬 기회를 제공할 수 있다.The base sheet may also contain one or more volume expansion features and / or one or more reinforcing features, such as one or more ribs, one or more dimples, one or more chevrons, or any combination thereof that functions to reinforce the base sheet. It may include. Surprisingly, it has been observed that when heating a product containing a thermal energy storage material, troughs, reinforcement features, volume expansion features, or any combination thereof, of the base sheet can reduce the maximum stress on the base sheet. For example, the maximum stress on the base sheet, for example the maximum von Mises stress, is made of the same material as the base sheet (eg, the same metal) and has the same thickness when the heat energy storage material in the enclosed space is heated. It may be less than the maximum von Mises stress of the flat cover sheet. The relatively low stress in the base sheet may provide an opportunity to reduce the weight of the product and / or increase the amount of thermal energy storage material in the product by using a smaller thickness (eg, less than the thickness of the cover sheet). Can be.

또한, 놀랍게도, 베이스 시트에 리브, 딤플 또는 셰브론과 같은 선택적인 보강 특징부를 부가시킴으로써 베이스 시트, 커버 시트 또는 둘 다의 두께가 더 감소될 수 있는 것으로 관찰되었다. 사용되는 경우, 보강 특징부는 바람직하게는, 시트(예를 들면, 베이스 시트 또는 커버 시트)의 최대 폰 미제스 응력이 바람직하게는 약 2% 이상, 보다 바람직하게는 약 5% 이상, 가장 바람직하게는 약 10% 이상 감소되도록 충분한 크기, 형태 및 수를 갖는다. 보강 특징부는 돌출부(즉, 밀폐 공간으로부터 멀리 뻗은)인 특징부, 오목부(즉, 밀폐 공간내로 들어간)인 특징부, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 보강 특징부는 약 0.2 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 0.4 mm 이상, 가장 바람직하게는 약 0.6 mm 이상의 깊이/높이만큼 돌출되거나 함몰된다. 바람직한 보강 특징부는 약 5 mm 이하, 보다 바람직하게는 약 3 mm 이하, 가장 바람직하게는 약 1 mm 이하의 깊이/높이만큼 돌출되거나 함몰된다.It has also been surprisingly observed that by adding optional reinforcing features such as ribs, dimples or chevrons to the base sheet, the thickness of the base sheet, cover sheet or both can be further reduced. When used, the reinforcement features preferably have a maximum von Mises stress of the sheet (eg base sheet or cover sheet) preferably at least about 2%, more preferably at least about 5%, most preferably It is of sufficient size, shape and number to be reduced by at least about 10%. The reinforcing features may include features that are protrusions (ie, extending away from the enclosed space), features that are recesses (ie, entered into the enclosed space), or both. Preferred reinforcement features protrude or dent by a depth / height of at least about 0.2 mm, more preferably at least about 0.4 mm, most preferably at least about 0.6 mm. Preferred reinforcement features protrude or dent by a depth / height of about 5 mm or less, more preferably about 3 mm or less, most preferably about 1 mm or less.

제품을 적층하는 경우, 이들은 2개의 인접한 제품들로부터의 커버 시트가 적어도 부분적으로 서로와 접촉하도록 배열될 수 있다. 2개의 커버 시트는, 이들이 우수한 열 연통 상태로 존재하고/하거나 공간이 낭비되지 않게 2개의 커버 시트 사이에 틈 또는 공간이 거의 없도록 큰 접촉 면적을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 커버 시트는 오목부 만을 포함할 수 있다. 두 커버 시트 사이의 우수한 접촉은 또한 일반적 접합면인 커버 시트를 가짐으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 커버 시트는 제 2 커버 시트의 하나 이상의 돌출부와 접합되는 하나 이상의 오목부를 가질 수 있고/있거나, 그 반대도 가능하다.When stacking articles, they can be arranged such that cover sheets from two adjacent articles are at least partially in contact with each other. It may be desirable for the two cover sheets to have a large contact area such that there is little gap or space between the two cover sheets so that they are in good thermal communication and / or no space is wasted. Thus, the cover sheet may include only recesses. Good contact between the two cover sheets can also be achieved by having a cover sheet which is a general bonding surface. For example, the first cover sheet may have one or more recesses joined to one or more protrusions of the second cover sheet and / or vice versa.

베이스 시트 및 커버 시트는, 열에너지 저장 물질을 포함하는 밀폐 공간이 형성되도록 부착된다. 베이스 시트 및 커버 시트의 부착은, 밀폐 공간이 임의의 다른 밀폐 공간으로부터 및/또는 제품 외부의 영역들로부터 격리되도록 하나 이상의(예를 들면, 모든) 밀폐 공간 주위에 1차 밀봉부를 포함할 수 있다. 베이스 시트와 커버 시트의 부착은 하나 이상의 2차 밀봉부, 예를 들면, 제품 외부의 영역으로부터 및/또는 1차 밀봉부가 파손된 경우 다른 밀폐 공간으로부터 밀폐 공간을 격리시키는 밀봉부를 포함할 수 있다.The base sheet and the cover sheet are attached to form an enclosed space containing a heat energy storage material. Attachment of the base sheet and cover sheet may include a primary seal around one or more (eg, all) sealed spaces such that the sealed space is isolated from any other sealed space and / or from areas outside the product. . Attachment of the base sheet and the cover sheet may comprise one or more secondary seals, for example seals that isolate the sealed space from an area outside the product and / or from another sealed space if the primary seal is broken.

제한하지 않고, 열 저장 장치에 바람직한 열 에너지 저장 물질은 비교적 고밀도의 열 에너지를 현열(sensible heat), 잠열, 또는 바람직하게는 둘 다로서 나타낼 수 있는 물질을 포함한다. 열 에너지 저장 물질은 바람직하게는 열 저장 장치의 작동 온도와 상용가능하다. 예를 들면, 열에너지 저장 물질은 바람직하게는 열 저장 장치의 보다 낮은 작동 온도에서 고체이거나, 열 저장 장치의 최대 작동 온도에서 적어도 부분적으로 액체(예를 들면, 완전히 액체)이거나, 장치의 최대 작동 온도에서 별로 파괴 또는 분해되지 않거나, 또는 이들의 임의의 조합이다. 열에너지 저장 물질은 바람직하게는, 약 1,000 시간 이상동안, 또는 심지어 약 10,000 시간 이상동안 장치의 최대 작동 온도로 가열시킬 때 별로 파괴 또는 분해되지 않는다.Without limitation, preferred thermal energy storage materials for thermal storage devices include materials that can represent relatively high density of thermal energy as sensible heat, latent heat, or preferably both. The heat energy storage material is preferably compatible with the operating temperature of the heat storage device. For example, the thermal energy storage material is preferably solid at the lower operating temperature of the heat storage device, at least partially liquid (eg, completely liquid) at the maximum operating temperature of the heat storage device, or the maximum operating temperature of the device. Not much destroyed or decomposed, or any combination thereof. The thermal energy storage material preferably does not destroy or decompose very much when heated to the maximum operating temperature of the device for at least about 1,000 hours or even at least about 10,000 hours.

열에너지 저장 물질은 고체에서 액체로의 전이 온도를 갖는 상전이 물질일 수 있다. 열에너지 저장 물질의 고체에서 액체로의 전이 온도는 액상선 온도, 용융 온도 또는 공융(eutectic) 온도일 수 있다. 열에너지 저장 물질이 적어도 부분적으로 또는 실질적으로 완전히 액체 상태로 존재하는 경우 목적 온도로 가열될 하나 이상의 물체를 가열하기 위해 충분한 에너지가 저장되도록 고체에서 액체로의 전이 온도는 충분히 높아야 한다. 열 전달 유체, 가열될 하나 이상의 물체, 또는 둘 다가 그것이 분해될 수 있는 온도까지 가열되지 않도록 고체에서 액체로의 전이 온도는 충분히 낮아야 한다. 따라서, 고체에서 액체로의 전이 온도의 목적 온도는 가열될 물체 및 열 전달 방법에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 저장된 열을 글리콜/물 열 저장 유체를 사용하여 엔진(예를 들면, 내연 엔진)으로 전달하는 용도에서, 최대 고체에서 액체로의 전이 온도는 열 전달 유체가 분해되는 온도일 수 있다. 또 다른 예로서, 열 전달 유체가 높은 분해 온도를 갖는 경우 저장된 열은 열 전달 유체를 사용하여 전지의 전기화학 셀로 전달될 수 있으며, 최대 고체에서 액체로의 온도는 전기화학 셀이 분해되거나 그렇지 않으면 파손되는 온도에 의해 결정될 수 있다. 고체에서 액체로의 전이 온도는 약 30 ℃ 이상, 바람직하게는 약 35 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 40 ℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 약 45 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 50 ℃ 이상일 수 있다. 열에너지 저장 물질은 약 400 ℃ 미만, 바람직하게는 약 350 ℃ 미만, 보다 바람직하게는 약 290 ℃ 미만, 보다 더 바람직하게는 약 250 ℃ 미만, 가장 바람직하게는 약 200 ℃ 미만의 고체에서 액체로의 전이 온도를 가질 수 있다. 용도에 따라서, 고체에서 액체로의 전이 온도는 약 30 내지 약 100 ℃, 약 50 내지 약 150 ℃, 약 100 내지 약 200 ℃, 약 150 내지 약 250 ℃, 약 175 내지 약 400 ℃, 약 200 내지 약 375 ℃, 약 225 내지 약 400 ℃, 또는 약 200 내지 약 300℃일 수 있음을 인지할 것이다.The thermal energy storage material may be a phase change material having a transition temperature from solid to liquid. The transition temperature from the solid to liquid of the thermal energy storage material may be liquidus temperature, melting temperature or eutectic temperature. If the thermal energy storage material is at least partially or substantially completely in the liquid state, the transition temperature from solid to liquid must be high enough so that enough energy is stored to heat one or more objects to be heated to the desired temperature. The transition temperature from solid to liquid must be low enough so that the heat transfer fluid, one or more objects to be heated, or both are not heated to a temperature at which they can decompose. Thus, the desired temperature of the transition temperature from solid to liquid can depend on the object to be heated and the heat transfer method. For example, in applications that transfer stored heat to an engine (eg, an internal combustion engine) using glycol / water heat storage fluids, the maximum solid to liquid transition temperature may be the temperature at which the heat transfer fluid decomposes. . As another example, if the heat transfer fluid has a high decomposition temperature, the stored heat can be transferred to the cell's electrochemical cell using the heat transfer fluid, and the maximum solid to liquid temperature is such that the electrochemical cell is degraded or otherwise Can be determined by the temperature at which it breaks. The transition temperature from solid to liquid may be at least about 30 ° C, preferably at least about 35 ° C, more preferably at least about 40 ° C, even more preferably at least about 45 ° C, most preferably at least about 50 ° C. . The thermal energy storage material is from solid to liquid below about 400 ° C., preferably below about 350 ° C., more preferably below about 290 ° C., even more preferably below about 250 ° C., and most preferably below about 200 ° C. It may have a transition temperature. Depending on the application, the transition temperature from solid to liquid is about 30 to about 100 ° C., about 50 to about 150 ° C., about 100 to about 200 ° C., about 150 to about 250 ° C., about 175 to about 400 ° C., about 200 to about It will be appreciated that it may be about 375 ° C, about 225 to about 400 ° C, or about 200 to about 300 ° C.

운송 관련 용도와 같은 일부 용도에서, 열에너지 물질이 작은 공간에 에너지를 효과적으로 저장하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 열에너지 저장 물질은 융합열(MJ/kg으로 나타냄)과 밀도(25 ℃에서 측정되고 kg/L로 나타냄)의 곱으로 정의되는, 높은 융합열 밀도(MJ/L의 단위로 나타냄)를 가질 수 있다. 열에너지 저장 물질은 약 0.1 MJ/L 이상, 바람직하게는 약 0.2 MJ/L 이상, 보다 바람직하게는 약 0.4 MJ/L 이상, 가장 바람직하게는 약 0.6 MJ/L 이상의 융합열 밀도를 가질 수 있다. 전형적으로, 열에너지 저장 물질은 약 5 MJ/L 미만의 융합열 밀도를 갖는다. 그러나, 보다 높은 융합열 밀도를 갖는 열에너지 저장 물질도 또한 사용할 수 있다.In some applications, such as transportation related applications, it may be desirable for thermal energy materials to efficiently store energy in small spaces. Thus, the thermal energy storage material has a high heat of fusion density (expressed in units of MJ / L), which is defined as the product of heat of fusion (expressed in MJ / kg) and density (measured at 25 ° C. and expressed in kg / L). Can be. The thermal energy storage material may have a fusion heat density of at least about 0.1 MJ / L, preferably at least about 0.2 MJ / L, more preferably at least about 0.4 MJ / L and most preferably at least about 0.6 MJ / L. Typically, the thermal energy storage material has a heat of fusion density of less than about 5 MJ / L. However, thermal energy storage materials with higher fusion heat densities can also be used.

운송 관련 용도와 같은 일부 용도에서, 열에너지 저장 물질은 경량인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 열에너지 저장 물질은 약 5 g/cm³ 미만, 바람직하게는 약 4 g/cm³ 미만, 보다 바람직하게는 약 3.5 g/cm³ 미만, 가장 바람직하게는 약 3 g/cm³ 미만의 밀도(약 25 ℃에서 측정)를 가질 수 있다. 밀도에 대한 하한치는 실현가능성이다. 열에너지 저장 물질은 약 0.6 g/cm³ 이상, 바람직하게는 약 1.2 g/cm³ 이상, 보다 바람직하게는 약 1.7 g/cm³ 이상의 밀도(약 25 ℃에서 측정)를 가질 수 있다.In some applications, such as transportation related applications, it may be desirable for the thermal energy storage material to be lightweight. For example, the thermal energy storage material is less than about 5 g / cm ³ , preferably less than about 4 g / cm ³ , more preferably less than about 3.5 g / cm ³ , most preferably less than about 3 g / cm ³ It can have a density of (measured at about 25 ℃). The lower limit on density is feasibility. The thermal energy storage material may have a density (measured at about 25 ° C.) of at least about 0.6 g / cm ³ , preferably at least about 1.2 g / cm ³ , more preferably at least about 1.7 g / cm ³ .

밀폐 공간은 임의의 당해분야에 공지된 열에너지 저장 물질을 함유할 수 있다. 열에너지 저장 물질 구획에 사용될 수 있는 열에너지 저장 물질의 예로는 둘 다 본원에 전체로 참고로 인용된 문헌 [Atul Sharma, V.V. Tyagi, C.R. Chen, D. Buddhi, "Review on thermal energy storage with phase change materials and applications", Renewable and Sustainable Energy Reviews 13, 318-345 (2009); and Belen Zalba, Jose Ma Marin, Luisa F. Cabeza, Haraid Mehling, "Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications", Applied Thermal Engineering 23, 251-283 (2003)]에 기술된 물질이 포함된다. 열 전달 장치에 사용될 수 있는 바람직한 열에너지 저장 물질의 다른 예로는 미국 특허출원 공개공보 제 2009/0211726 호(발명의 명칭 "열에너지 저장 물질(Thermal Energy Storage Materials)", 2009년 8월 27일 공개) 및 제 2009/0250189 호(발명의 명칭 "열 저장 장치(Heat Storage Devices)", 2009년 10월 8일 공개), 및 미국 가출원 제 61/299,565 호(발명의 명칭 "열에너지 저장", 2010년 1월 29일 출원)의 단락 54-63에 기술된 열에너지 저장 물질이 포함된다.The enclosed space can contain any thermal energy storage material known in the art. Examples of thermal energy storage materials that can be used in the thermal energy storage material compartment are both described in Atul Sharma, V.V. Tyagi, C. R. Chen, D. Buddhi, "Review on thermal energy storage with phase change materials and applications", Renewable and Sustainable Energy Reviews 13, 318-345 (2009); and Belen Zalba, Jose Ma Marin, Luisa F. Cabeza, Haraid Mehling, "Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications", Applied Thermal Engineering 23, 251-283 (2003). Substances are included. Other examples of preferred heat energy storage materials that can be used in heat transfer devices include U.S. Patent Application Publication No. 2009/0211726 (named "Thermal Energy Storage Materials", published August 27, 2009) and 2009/0250189 (named "Heat Storage Devices", published October 8, 2009), and US Provisional Application No. 61 / 299,565 (named "thermal energy storage", January 2010) Thermal energy storage materials described in paragraphs 54-63 of the 29 application).

열에너지 저장 물질은 전술한 바와 같은 고체에서 액체로의 전이 온도, 융합열 밀도, 또는 둘 다를 나타내는 유기 물질, 무기 물질, 또는 유기 및 무기 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 유기 화합물로는 파라핀 및 비-파라핀계 유기 물질, 예를 들면, 지방산이 포함된다. 사용될 수 있는 무기 물질로는 염 수화물 및 금속물이 포함된다. 열에너지 저장 물질은 일반적으로 단일 온도에서 고체에서 액체로의 전이를 갖는 화합물 또는 혼합물(예를 들면, 공융 혼합물)일 수 있다. 열에너지 저장 물질은 일련의 온도범위(예를 들면, 약 3 ℃ 이상, 또는 약 5 ℃ 이상의 범위)에 걸쳐 고체에서 액체로의 전이를 갖는 화합물 또는 혼합물일 수 있다.The thermal energy storage material may comprise an organic material, an inorganic material, or a mixture of organic and inorganic materials that exhibit a transition temperature from solid to liquid, heat of fusion density, or both, as described above. Organic compounds that can be used include paraffinic and non-paraffinic organic materials such as fatty acids. Inorganic materials that can be used include salt hydrates and metals. Thermal energy storage materials may generally be compounds or mixtures (eg eutectic mixtures) having a transition from solid to liquid at a single temperature. The thermal energy storage material may be a compound or mixture having a transition from solid to liquid over a series of temperature ranges (eg, at least about 3 ° C., or at least about 5 ° C.).

제한하지 않고, 열에너지 저장 물질로는 니트레이트, 니트라이트, 브로마이드, 클로라이드, 다른 할라이드, 설페이트, 설파이드, 포스페이트, 포스파이트, 하이드록사이드, 카복사이드, 브로메이트, 그의 혼합물 및 그의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 무기 염이 포함될 수 있다.Without limitation, the thermal energy storage materials include nitrate, nitrite, bromide, chloride, other halides, sulfates, sulfides, phosphates, phosphites, hydroxides, carboxylates, bromates, mixtures thereof and combinations thereof. One or more inorganic salts selected from may be included.

열에너지 저장 물질은 하나 이상의 제 1 금속 함유 물질, 및 보다 바람직하게는 하나 이상의 제 1 금속 함유 물질과 하나 이상의 제 2 금속 함유 물질의 혼합물을 포함할 수 있다(또는 필수적으로 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어질 수 있다). 제 1 금속 함유 물질, 제 2 금속 함유 물질, 또는 둘 다는 실질적으로 순수한 금속, 실질적으로 순수한 금속과 하나 이상의 추가 합금 성분(예를 들면, 하나 이상의 다른 금속)을 포함하는 것과 같은 합금, 금속간화합물(intermetallic), 금속 화합물(예를 들면, 염, 옥사이드 등), 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 바람직한 한 접근방법은 금속 화합물의 일부로서 하나 이상의 금속 함유 물질을 사용하는 것이며; 보다 바람직한 접근방법은 2개 이상의 금속 화합물의 혼합물을 사용하는 것이다. 예로서, 바람직한 금속 화합물은 옥사이드, 하이드록사이드, 질소와 산소를 포함하는 화합물(예를 들면, 니트레이트, 니트라이트, 또는 둘 다), 할라이드, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다. 3원, 4원 또는 다른 다중 성분 물질계도 또한 사용될 수 있다. 본원의 열에너지 저장 물질은 공융성을 나타내는 2개 이상의 물질의 혼합물일 수 있다.The thermal energy storage material may comprise (or consist essentially of or may consist of one or more first metal containing materials, and more preferably one or more first metal containing materials and one or more second metal containing materials. Can be made). An intermetallic compound, such as a first metal containing material, a second metal containing material, or both comprising a substantially pure metal, a substantially pure metal and one or more additional alloying components (eg, one or more other metals) (intermetallic), metal compounds (eg, salts, oxides, etc.), or any combination thereof. One preferred approach is to use one or more metal containing materials as part of the metal compound; A more preferred approach is to use a mixture of two or more metal compounds. By way of example, preferred metal compounds may be selected from oxides, hydroxides, compounds comprising nitrogen and oxygen (eg, nitrates, nitrites, or both), halides, or any combination thereof. Ternary, quaternary or other multicomponent material systems may also be used. The thermal energy storage material herein may be a mixture of two or more materials exhibiting eutectic.

제품의 하나 이상의 밀폐 공간내 열에너지 저장 물질의 부피는, 제품이 다량의 열에너지를 저장할 수 있도록 충분히 크다. 제품에 함유된 열에너지 저장 물질의 부피 대 하나 이상의 밀폐 공간의 총 부피의 비, 열에너지 저장 물질의 부피 대 제품의 총 부피의 비, 또는 둘 다(약 25 ℃의 온도에서, 또는 열에너지 저장 물질이 액체인 온도에서 측정된 부피)는 바람직하게는 약 0.5 이상, 보다 바람직하게는 약 0.7 이상, 가장 바람직하게는 약 0.9 이상이다. 제품에 함유된 열에너지 저장 물질의 부피 대 하나 이상의 밀폐 공간의 총 부피의 비, 열에너지 저장 물질의 부피 대 제품의 총 부피의 비, 또는 둘 다(약 25 ℃의 온도에서, 또는 열에너지 저장 물질이 액체인 온도에서 측정된 부피)는 전형적으로 약 1.0 미만, 보다 전형적으로는 약 0.995 미만이다.The volume of thermal energy storage material in one or more enclosed spaces of the product is large enough to allow the product to store large amounts of thermal energy. The ratio of the volume of thermal energy storage material contained in the product to the total volume of at least one enclosed space, the volume of the thermal energy storage material to the total volume of the product, or both (at a temperature of about 25 ° C., or if the thermal energy storage material is liquid Volume measured at phosphorus temperature) is preferably at least about 0.5, more preferably at least about 0.7 and most preferably at least about 0.9. The ratio of the volume of thermal energy storage material contained in the product to the total volume of at least one enclosed space, the volume of the thermal energy storage material to the total volume of the product, or both (at a temperature of about 25 ° C., or if the thermal energy storage material is liquid Volume measured at phosphorus temperature) is typically less than about 1.0, more typically less than about 0.995.

밀폐 공간은 공기, N₂와 같은 기체, 또는 He, Ar과 같은 불활성 기체 등을 함유하는 부피를 포함할 수 있으므로, 열에너지 저장 물질은 가열될 때 팽창될 수 있다. 예를 들면, 밀폐 공간은 약 25 ℃의 온도에서 열에너지 저장 물질을 함유하지 않는 영역을 가질 수 있으므로, 열에너지 저장 물질을 그의 액상선 온도 이상으로 가열시, 열에너지 저장 물질은 커버 시트 또는 베이스 시트에 구멍을 생성하지 않고 또는 하나 이상의 시트가 박리되는 것을 야기하지 않고 팽창될 수 있다. 25 ℃에서 열에너지 저장 물질을 함유하지 않는 밀폐 공간의 부피(예를 들면, 가스를 함유하는 밀폐 공간의 부피)는, 밀폐 공간의 전체 내부 부피를 기준으로, 약 0.5% 이상, 바람직하게는 약 1% 이상, 가장 바람직하게는 약 1.5% 이상일 수 있다.Since the enclosed space may comprise a volume containing air, a gas such as N ₂ , or an inert gas such as He, Ar, or the like, the thermal energy storage material may expand when heated. For example, the enclosed space may have an area that does not contain a heat energy storage material at a temperature of about 25 ° C., so that when the heat energy storage material is heated above its liquidus temperature, the heat energy storage material may be perforated in the cover sheet or base sheet. It can be expanded without producing or causing one or more sheets to peel off. The volume of the enclosed space containing no thermal energy storage material at 25 ° C. (eg the volume of the enclosed space containing gas) is at least about 0.5% based on the total internal volume of the enclosed space, preferably about 1 At least%, most preferably at least about 1.5%.

열에너지 저장 물질, 밀폐 공간 또는 둘 다는, 밀폐 공간내 압력이 별로 증가하지 않도록, 제품이 열을 저장하기 위해 사용되는 경우 증발 또는 승화되는 물질을 실질적으로 함유하지 않거나 또는 완전히 함유하지 않을 수 있다. 예를 들면, 열에너지 저장 물질, 밀폐 공간 또는 둘 다는 약 25 내지 약 100 ℃, 바람직하게는 약 25 내지 약 150 ℃, 보다 바람직하게는 약 25 내지 약 200 ℃, 가장 바람직하게는 약 25 내지 약 300 ℃의 온도에서 증발 또는 승화되는 물질을 실질적으로 함유하지 않을 수 있다. 따라서, 열에너지 저장 물질, 밀폐 공간 또는 둘 다는 실질적으로 물을 함유하지 않을 수 있다. 열에너지를 저장하기 위해 약 100 ℃ 이상의 온도를 사용하는 용도에서, 밀폐 공간은 물을 실질적으로 함유하지 않거나 또는 완전히 함유하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 존재하는 경우, 밀폐 공간중 물의 농도는 약 5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 1 중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 약 0.2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 약 0.1 중량% 이하일 수 있다.The thermal energy storage material, enclosed space, or both, may be substantially free or completely free of materials that evaporate or sublime when the product is used to store heat so that the pressure in the enclosed space does not increase significantly. For example, the thermal energy storage material, enclosed space, or both may be from about 25 to about 100 ° C, preferably from about 25 to about 150 ° C, more preferably from about 25 to about 200 ° C, most preferably from about 25 to about 300 It may be substantially free of substances that evaporate or sublime at a temperature of < RTI ID = 0.0 > Thus, the thermal energy storage material, enclosed space or both may be substantially free of water. In applications where a temperature of about 100 ° C. or higher is used to store thermal energy, it may be desirable for the confined space to be substantially free or completely free of water. If present, the concentration of water in the enclosed space may be about 5% by weight or less, more preferably about 1% by weight or less, even more preferably about 0.2% by weight or less and most preferably about 0.1% by weight or less.

도 1은 캡슐 구조를 갖는 제품(2)의 일부를 예시한 도면이다. 상기 제품의 베이스 시트(12)의 외면(바닥면)의 일부가 도 1에 도시되어 있다. 제품은 다수의 캡슐(10)을 포함한다. 도 1에 도시되어 있듯이, 캡슐(10)은 주기적 배열(11)로 배치될 수 있다. 베이스 시트는 하나 이상의 트로프(8), 예를 들면, 베이스 시트를 커버 시트에 부착 전에 및/또는 부착 중에 열에너지 저장 물질을 유지하기 위해 사용될 수 있는 트로프를 가질 수 있다. 베이스 시트는 또한 립(lip) 영역(6)을 포함한다. 립 영역은 베이스 시트를 커버 시트에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 립 영역은 베이스 시트와 커버 시트가 부착될 때 열에너지 저장 물질로 덮이지 않는 영역일 수 있다.1 illustrates a portion of a product 2 having a capsule structure. A portion of the outer surface (bottom surface) of the base sheet 12 of the product is shown in FIG. 1. The product includes a number of capsules 10. As shown in FIG. 1, the capsule 10 may be arranged in a periodic arrangement 11. The base sheet may have one or more troughs 8, for example a trough that may be used to hold the thermal energy storage material prior to and / or during attachment of the base sheet to the cover sheet. The base sheet also includes a lip region 6. The lip region can be used to attach the base sheet to the cover sheet. Thus, the lip region may be a region that is not covered with a thermal energy storage material when the base sheet and the cover sheet are attached.

도 2a는 하나 이상의 밀폐 공간(18)을 포함하는 예시적인 캡슐 구조(2)의 횡단면도이다. 도 2b는 하나의 캡슐(10)을 갖는 캡슐 구조 또는 다수의 캡슐(10)을 갖는 캡슐 구조(2)의 일부분과 같은 단일 캡슐의 횡단면도이다. 도 2a 및 2b에 예시된 바와 같이, 캡슐(10)은 열에너지 저장 물질(16)을 함유하는 밀폐 공간(18), 및 선택적으로, 틈(20) 또는 일반적으로 열에너지 저장 물질이 없는 다른 공간일 수 있다. 제품은 하나 이상의 1차 밀봉부(22), 예를 들면, 밀폐 공간(18)을 제품(24) 외부의 영역으로부터, 다른 밀폐 공간으로부터, 또는 둘 다로부터 격리시키는 밀봉부를 포함할 수 있다. 제품은 1차 밀봉부(22)가 파손되는 경우 밀폐 공간을 격리시킬 수 있는 하나 이상의 2차 밀봉부(22')를 포함할 수 있다. 도 2a 및 2b에 예시된 바와 같이, 밀폐 공간(18)은 립 영역(6) 주위의 베이스 시트(12)를 커버 시트(14)(예를 들면, 일반적으로 편평한 커버 시트)에 부착시킴으로써 형성될 수 있다. 베이스 시트는 또한 트로프 영역(8)을 포함할 수 있다. 베이스 시트의 두께(13)는 트로프(8')에 의한 베이스 시트의 강화로 인해 감소(예를 들면, 커버 시트의 두께(15)에 비해)될 수 있다. 밀봉부(예를 들면, 1차 밀봉부(11), 2차 밀봉부(22'), 또는 둘 다)는 베이스 시트 및 커버 시트를 용접시켜, 예를 들면, 레이저 용접시켜 형성될 수 있다.2A is a cross-sectional view of an exemplary capsule structure 2 comprising one or more enclosed spaces 18. 2B is a cross-sectional view of a single capsule, such as a capsule structure with one capsule 10 or a portion of a capsule structure 2 with multiple capsules 10. As illustrated in FIGS. 2A and 2B, the capsule 10 may be an enclosed space 18 containing a thermal energy storage material 16, and optionally, a gap 20 or other space that is generally free of thermal energy storage material. have. The article may include one or more primary seals 22, for example, a seal that isolates the enclosed space 18 from an area outside the article 24, from another enclosed space, or both. The article may include one or more secondary seals 22 'that may isolate the enclosed space if the primary seal 22 breaks. As illustrated in FIGS. 2A and 2B, the enclosed space 18 may be formed by attaching the base sheet 12 around the lip region 6 to the cover sheet 14 (eg, a generally flat cover sheet). Can be. The base sheet may also include the trough region 8. The thickness 13 of the base sheet can be reduced (eg, compared to the thickness 15 of the cover sheet) due to the strengthening of the base sheet by the trough 8 ′. The seal (eg, primary seal 11, secondary seal 22 ′, or both) can be formed by welding the base sheet and cover sheet, for example by laser welding.

하나 이상의 밀폐 공간은, 금속 커버 시트와 금속 베이스 시트를 1개, 2개 또는 그 이상의 용접부 하에 연결시킴으로써 제조될 수 있으며, 이때 상기 용접부는 하나 이상의 밀폐 공간을 완전히 둘러싼다. 개개 밀폐 공간은 단일 연속 용접부 또는 다수의 용접부들을 이용하여 제조될 수 있다. 다수의 용접부는 연속적 둘레를 형성할 수 있다. 다수의 용접부는 불연속적일 수 있다. 예를 들면, 개개의 밀폐 공간은 외주를 따라 하나의 용접부 및 내주를 따라 제 2의 용접부를 가질 수 있다.One or more sealed spaces can be made by connecting the metal cover sheet and the metal base sheet under one, two or more welds, wherein the welds completely surround one or more sealed spaces. Individual enclosed spaces can be manufactured using a single continuous weld or multiple welds. Multiple welds can form a continuous perimeter. Many welds may be discontinuous. For example, each enclosed space may have one weld along the outer circumference and a second weld along the inner circumference.

도 3은 다수의 밀폐 공간을 갖는 제품(2)에 사용될 수 있는 성형 시트(40)(예를 들면, 베이스 시트(12))의 일부분의 도식적 도면이다. 성형 시트는 시트 중심 부근에 개구부(46)(예를 들면, 일반적으로 원형 개구부)를 가질 수 있다. 도 3은 성형 시트(40)의 단지 약 1/4 및 따라서 개구부(46)의 단지 1/4 만을 도시하고 있다. 도 3은 성형 시트(40)의 바닥면(41)을 도시하고 있다. 성형 시트는 다수의 트로프 영역(8) 및 다수의 립 영역(6)을 갖는다. 트로프 영역은 바람직하게는 열에너지 저장 물질을 함유할 수 있는 트로프(55)를 제공한다. 트로프 영역(8)은 트로프의 다수의 링(50, 50', 50")들로 배열될 수 있다. 예시된 바와 같이, 성형 시트는 또한 트로프의 최내측 링(50) 및 트로프의 최외측 링(50')을 가질 수 있다. 성형 시트는 또한 트로프의 최내측 및 최외측 링(50, 50') 사이에 하나 이상의 추가의 트로프 링(50")을 가질 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 링 중의 트로프의 일부 또는 전부, 또는 심지어 다른 링들 중의 트로프의 일부 또는 전부는 대략 동일한 형태, 대략 동일한 부피를 가질 수 있거나, 실질적으로 일치하거나, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 트로프들의 최내측 링 중 트로프의 수는 트로프들의 최외측 링 중 트로프의 수보다 많거나, 그보다 적거나 또는 그와 동일할 수 있다. 바람직하게, 성형 시트(40)의 최내측 링 중 트로프의 수는 도 6에 예시된 바와 같이, 최외측 링 중 트로프의 수보다 적다. 트로프 영역(8)의 일부, 또는 바람직하게는 전부는 트로프 영역 주위에 립 영역(6)을 갖는다. 따라서, 트로프 영역(8)은 립 영역(6) 만큼 다른 트로프 영역들과 이격될 수 있다. 성형 시트(40)는 외주부(45), 내주부(47), 또는 둘 다를 가질 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 성형 시트는 외주부(45) 부근에 하나 이상의 만입부(51)를 가질 수 있다. 하나 이상의 만입부는 외주부(45)를 따라 유동채널 또는 유로에 사용될 수 있다. 바람직하게, 성형 시트(40)의 바닥면의 외주는 일반적으로 원형(선택적인 하나 이상의 만입부(51) 제외)을 갖는다. 도 3에 예시된 바와 같이, 외주부(45), 내주부(47), 및 바람직하게 둘 다는 립 영역(6)일 수 있다.3 is a schematic view of a portion of a forming sheet 40 (eg, base sheet 12) that may be used in a product 2 having multiple enclosed spaces. The molded sheet may have an opening 46 (eg, generally a circular opening) near the sheet center. 3 shows only about one quarter of the forming sheet 40 and thus only one quarter of the opening 46. 3 shows the bottom surface 41 of the molded sheet 40. The molded sheet has a plurality of trough regions 8 and a plurality of lip regions 6. The trough region preferably provides a trough 55 that may contain a thermal energy storage material. The trough region 8 may be arranged with a plurality of rings 50, 50 ', 50 "of the trough. As illustrated, the forming sheet may also have the innermost ring 50 of the trough and the outermost ring of the trough. 50 '. The molded sheet may also have one or more additional trough rings 50 "between the innermost and outermost rings 50, 50' of the trough. As illustrated in FIG. 3, some or all of the troughs in the ring, or even some or all of the troughs in the other rings, may have approximately the same shape, approximately the same volume, substantially match, or any combination thereof. Can be. The number of troughs in the innermost ring of troughs may be more than, less than, or the same as the number of troughs in the outermost ring of troughs. Preferably, the number of troughs in the innermost ring of the forming sheet 40 is less than the number of troughs in the outermost ring, as illustrated in FIG. 6. Some or preferably all of the trough region 8 has a lip region 6 around the trough region. Thus, the trough region 8 may be spaced apart from other trough regions by the lip region 6. The molded sheet 40 may have an outer circumferential portion 45, an inner circumferential portion 47, or both. As illustrated in FIG. 3, the molded sheet may have one or more indentations 51 near the outer periphery 45. One or more indentations may be used in the flow channel or flow path along the outer periphery 45. Preferably, the outer circumference of the bottom surface of the molded sheet 40 generally has a circle (except for optional one or more indentations 51). As illustrated in FIG. 3, the outer circumferential portion 45, the inner circumferential portion 47, and preferably both may be lip regions 6.

도 4a는 셰브론(30)을 갖는 커버 시트(14)의 일부를 예시한 것이다. 도 4a에서의 치수(예를 들면, x, y, z 또는 그의 임의의 조합)는 mm의 단위일 수 있다. 셰브론(30)은 약 3 mm 이상의 주기성(periodicity)(하나 이상의 방향으로), 약 50 mm 이하의 주기성, 또는 둘 다를 가질 수 있다. 개개 밀폐 공간 위의 커버 시트의 일부가 다수의 셰브론(30)을 가지도록 셰브론의 주기성은 충분히 작을 수 있다. 예를 들면, 단일 밀폐 공간 위의 커버 시트(14)의 영역 위의 셰브론(30)의 수는 약 2 이상, 약 5 이상, 약 10 이상, 약 20 이상 또는 약 30 이상일 수 있다. 셰브론(30)은 약 5 mm의 주기성을 가질 수 있다. 셰브론(30)은 약 0.2 mm 이상의 깊이, 약 4 mm 이하의 깊이, 또는 둘 다를 가질 수 있다. 예를 들면, 셰브론(30)은 약 1 mm의 깊이를 가질 수 있다. 더 높거나 낮은 주기성 및/또는 더 크거나 작은 깊이를 갖는 셰브론도 또한 사용될 수 있음을 인지할 것이다. 도 4a에서의 치수(예를 들면, x, y, z 또는 그의 임의의 조합)는 같거나 다른 임의의 단위일 수 있거나, 또는 mm의 단위일 수 있다. 셰브론은 밀폐 공간을 덮는 커버 시트의 일부분에 존재하거나, 밀폐 공간으로부터 멀리 있는 커버 시트의 한 영역에 존재하거나, 또는 둘 다일 수 있다. 셰브론은 베이스 시트, 커버 시트 또는 둘 다에 사용될 수 있음을 인지할 것이다.4A illustrates a portion of cover sheet 14 having chevron 30. The dimensions in FIG. 4A (eg, x, y, z or any combination thereof) may be in units of mm. Chevron 30 may have a periodicity (in one or more directions) of about 3 mm or more, a periodicity of about 50 mm or less, or both. The periodicity of the chevron may be small enough so that a portion of the cover sheet above the individual enclosed space has a plurality of chevrons 30. For example, the number of chevrons 30 on the area of the cover sheet 14 over a single enclosed space may be about 2 or more, about 5 or more, about 10 or more, about 20 or more or about 30 or more. Chevron 30 may have a periodicity of about 5 mm. Chevron 30 may have a depth of about 0.2 mm or more, a depth of about 4 mm or less, or both. For example, the chevron 30 may have a depth of about 1 mm. It will be appreciated that chevrons with higher or lower periodicity and / or larger or smaller depths may also be used. The dimensions in FIG. 4A (eg, x, y, z or any combination thereof) may be the same or different arbitrary units, or may be units of mm. The chevron may be in a portion of the cover sheet covering the enclosed space, in an area of the cover sheet remote from the enclosed space, or both. It will be appreciated that the chevron can be used for the base sheet, cover sheet or both.

도 4b는 딤플(32)을 포함하는 커버 시트(14)를 갖는 예시적 캡슐(10)의 개략도이다. 도 4c는 도 4b에 예시된 캡슐과 같이, 단일 캡슐위의 커버 시트(14) 부분의 상면도이다. 도 4b 및 4c에 예시된 바와 같이, 커버 시트(14)는 하나 이상의 딤플, 및 특히 하나 이상의 함몰 딤플(33)을 포함할 수 있다. 딤플(32)은 임의의 배열로 존재할 수 있다. 예를 들면, 딤플은 벽돌담 패턴을 가질 수 있으므로, 딤플의 인접한 열들이 이동된다. 딤플은 바람직하게는 약 1 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 2 mm 이상, 가장 바람직하게는 약 3 mm 이상의 주기성을 갖는다. 딤플의 주기성은 바람직하게는 약 30 mm 이하, 보다 바람직하게는 약 15 mm 이하, 가장 바람직하게는 약 10 mm 이하이다. 딤플의 주기성은, 개개 밀폐 공간 상의 커버 시트 부분이 다수의 딤플(32)을 갖도록 충분히 작을 수 있다. 예를 들면, 단일 밀폐 공간 위의 커버 시트(14) 영역 상의 딤플(32)의 수는 약 2 이상, 약 5 이상, 약 10 이상, 약 20 이상 또는 약 30 이상일 수 있다. 딤플은 바람직하게는 약 0.1 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 0.2 mm 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.3 mm 이상, 더욱 바람직하게는 약 0.5 mm 이상, 가장 바람직하게는 약 0.5 mm 이상의 깊이를 갖는다. 딤플은 바람직하게는 약 3 mm 이하, 보다 바람직하게는 약 2 mm 이하, 가장 바람직하게는 약 1 mm 이하의 깊이를 갖는다. 더 높거나 낮은 주기성 및/또는 더 크거나 작은 깊이를 갖는 딤플도 또한 사용할 수 있음을 인지할 것이다. 딤플(32)은 밀폐 공간을 덮고 있는 커버 시트의 부분에, 밀폐 공간으로부터 멀리 있는 커버 시트의 영역에, 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 딤플은 베이스 시트, 커버 시트, 또는 둘 다에 사용될 수 있음을 인지할 것이다.4B is a schematic diagram of an exemplary capsule 10 having a cover sheet 14 that includes dimples 32. 4C is a top view of a portion of the cover sheet 14 over a single capsule, such as the capsule illustrated in FIG. 4B. As illustrated in FIGS. 4B and 4C, the cover sheet 14 may comprise one or more dimples, and in particular one or more recessed dimples 33. Dimples 32 may be present in any arrangement. For example, the dimples may have a brick wall pattern, so that adjacent rows of dimples are moved. The dimples preferably have a periodicity of at least about 1 mm, more preferably at least about 2 mm and most preferably at least about 3 mm. The periodicity of the dimples is preferably about 30 mm or less, more preferably about 15 mm or less, and most preferably about 10 mm or less. The periodicity of the dimples may be small enough so that the cover sheet portions on the individual sealed spaces have a plurality of dimples 32. For example, the number of dimples 32 on the cover sheet 14 area over a single enclosed space may be at least about 2, at least about 5, at least about 10, at least about 20 or at least about 30. The dimples preferably have a depth of at least about 0.1 mm, more preferably at least about 0.2 mm, even more preferably at least about 0.3 mm, more preferably at least about 0.5 mm, most preferably at least about 0.5 mm. The dimples preferably have a depth of about 3 mm or less, more preferably about 2 mm or less and most preferably about 1 mm or less. It will be appreciated that dimples with higher or lower periodicity and / or larger or smaller depths may also be used. Dimples 32 may be present in the portion of the cover sheet covering the enclosed space, in the area of the cover sheet remote from the enclosed space, or both. It will be appreciated that the dimples can be used for the base sheet, cover sheet, or both.

도 4d는 보강 특징부를 포함하는 시트(예를 들면, 커버 시트(14))의 일부의 예시적인 상면도를 나타낸 것이다. 보강 특징부(34)는 일반적으로 불규칙 패턴으로 배열될 수 있다. 도 4d에 예시된 바와 같이, 보강 특징부(34)는 상이한 형태, 상이한 크기, 또는 둘 다를 가질 수 있다. 보강 특징부의 주기성은, 개개 밀폐 공간 상의 커버 시트(14) 부분이 다수의 보강 특징부(34)를 갖도록 충분히 작을 수 있다. 예를 들면, 단일 밀폐 공간 위의 커버 시트(14)의 영역상의 보강 특징부(34)의 수는 약 2 이상, 약 5 이상, 약 10 이상, 약 20 이상, 또는 약 30 이상일 수 있다.4D shows an exemplary top view of a portion of a sheet (eg, cover sheet 14) that includes reinforcing features. Reinforcing features 34 may generally be arranged in an irregular pattern. As illustrated in FIG. 4D, the reinforcement features 34 may have different shapes, different sizes, or both. The periodicity of the reinforcement features can be small enough so that the portion of the cover sheet 14 on the individual enclosed space has a number of reinforcement features 34. For example, the number of reinforcing features 34 on the area of the cover sheet 14 over a single enclosed space may be at least about 2, at least about 5, at least about 10, at least about 20, or at least about 30.

도 5a, 5b 및 5c는 상이한 온도에서 밀봉된, 상이한 온도에서의 밀폐 공간 (18', 18"') 내의 압력(36, 36', 36")을 예시한 것이다. 도 5a에 예시된 바와 같이, 밀봉 온도에서, 밀폐 공간(18', 18")의 내부 압력(36) 및 외부 압력(38)은 대략 같을 수 있다. 도 5b에 예시된 바와 같이, 밀폐 공간(18') 내부의 압력(36')은 밀폐 공간(18')이 저온에서 밀봉되고 제품(2)이 보다 고온으로 가열될 때 외부 압력(38)보다 높을 수 있다. 도 5b에 예시된 바와 같이, 온도가 밀봉 온도보다 높은 경우, 압력차로 인해 커버 시트(14) 상에 순수 외향력(net outward force)(35)이 존재할 수 있다. 도 5c는 밀폐 공간(18") 내부의 압력(36")이 고온에서 밀봉한 다음 감온시킨 경우의 외부 압력(38)보다 낮을 수 있음을 예시한 것이다. 도 5b에 예시된 바와 같이, 온도가 밀봉 온도보다 낮은 경우, 압력차로 인해 커버 시트(14) 상에 순수 내향력(net inward force)(35)이 존재할 수 있다.5A, 5B and 5C illustrate pressures 36, 36 ′, 36 ″ in sealed spaces 18 ′, 18 ′ ′ at different temperatures, sealed at different temperatures. As illustrated in Fig. 5A, at the sealing temperature, the internal pressure 36 and the external pressure 38 of the enclosed spaces 18 ', 18 "may be approximately the same. As illustrated in Fig. 5B, the enclosed space ( The pressure 36 'inside 18' may be higher than the external pressure 38 when the enclosed space 18 'is sealed at a low temperature and the product 2 is heated to a higher temperature, as illustrated in Figure 5b. If the temperature is higher than the sealing temperature, there may be a net outward force 35 on the cover sheet 14 due to the pressure difference. Figure 5c shows the pressure 36 "inside the enclosed space 18". ) May be lower than the external pressure 38 when sealed at high temperature and then reduced in temperature, as illustrated in Fig. 5B, when the temperature is lower than the sealing temperature, due to the pressure difference on the cover sheet 14 There may be a net inward force 35.

도 6a, 6b 및 6c는 돌출부 및 오목부를 포함하는 리브 구조(39)를 포함하는 시트(예를 들면, 커버 시트)의 예시적인 예를 도시한 것이다. 도 6a는 단일 캡슐에 대한 시트 영역의 지형도이다. 도 6b는 도 6a의 다수의 특징을 포함하는 시트의 일부분의 사진이다. 도 6c는 시트를 포함하는 밀폐 공간이 가열될 때 시트상의 힘에 대한 구조적 특징의 영향을 예시한 것이다. 도 6에 예시된 바와 같이, 리브는 밀폐 공간 주위의 상부 시트 영역으로 한정될 수 있다. 예를 들면, 커버 시트는 커버 시트가 베이스 시트에 부착되는 영역에 리브 또는 다른 보강 특징부가 없는 립 영역을 가질 수 있다.6A, 6B, and 6C show illustrative examples of sheets (eg, cover sheets) that include rib structures 39 that include protrusions and recesses. 6A is a topographic view of the seat area for a single capsule. FIG. 6B is a photograph of a portion of a sheet that includes multiple features of FIG. 6A. 6C illustrates the influence of structural features on the force on the sheet when the enclosed space comprising the sheet is heated. As illustrated in FIG. 6, the ribs may be defined by a top sheet area around the enclosed space. For example, the cover sheet may have a lip area without ribs or other reinforcing features in the area where the cover sheet is attached to the base sheet.

도 7a 및 7b는 밀폐 공간이 밀폐 공간내 열에너지 저장 물질이 팽창할 때 부피가 증가할 수 있고 열에너지 저장 물질이 수축할 때 부피가 감소할 수 있도록 부피 팽창 특징부(62)를 포함하는 시트(60)(예를 들면, 베이스 시트(12))를 예시하고 있다. 도 8A는 부피 팽창 특징부(62)를 갖는 베이스 시트(12)의 일부분의 도식이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 부피 팽창 특징부(62)는 하나 이상의 주름, 예를 들면, 하나 이상의 회선(64)을 포함할 수 있다. 부피 팽창 특징부는 벨로우를 포함할 수 있다. 도 7a는 베이스 시트(12)내 부피 팽창 특징부(62)를 예시하고 있다. 그러나, 베이스 시트(12), 커버 시트(14) 또는 둘 다는 하나 이상의 부피 팽창 특징부(62)를 포함할 수 있음을 인지할 것이다. 부피 팽창 특징부는 시트가 밀폐 공간내로 가역적으로 수축되게 함으로써 작용할 수 있다. 도 7b는 부피 팽창 특징부(62)를 갖는 시트(60), 커버 시트(14) 및 열에너지 저장 물질(16)을 포함하는 캡슐(10)의 일부분의 예시적 횡단면도이다. 열에너지 저장 물질(16)은 1차 밀봉부(22), 및 바람직하게는 2차 밀봉부(22')로 밀봉된 밀폐 공간(18) 내에 존재할 수 있다.7A and 7B show a sheet 60 including volume expansion features 62 such that the enclosed space can increase in volume as the thermal energy storage material expands in the enclosed space and decrease in volume as the thermal energy storage material shrinks. (For example, the base sheet 12) is illustrated. 8A is a schematic of a portion of base sheet 12 having volume expansion features 62. As shown in FIG. 7A, the volume expansion feature 62 may include one or more corrugations, eg, one or more convolutions 64. The volume expansion feature can include a bellows. 7A illustrates volume expansion feature 62 in base sheet 12. However, it will be appreciated that the base sheet 12, cover sheet 14, or both may include one or more volume expansion features 62. The volume expansion feature can act by causing the sheet to reversibly shrink into a closed space. FIG. 7B is an exemplary cross sectional view of a portion of the capsule 10 including the seat 60, the cover sheet 14, and the thermal energy storage material 16 having the volume expansion features 62. The thermal energy storage material 16 may be present in the enclosed space 18 sealed by the primary seal 22, and preferably the secondary seal 22 ′.

도 8은 커버 시트(15)의 두께의 함수로서, 캡슐(10)이 약 250 ℃로 가열될 때 커버 시트내 예상 피크 폰 미제스 응력 사이의 예시적 관계를 나타낸 것이다. 도 8은 또한 커버 시트를 제조하는데 사용된 금속의 항복 응력을 나타내고 있다. 작은 두께에서, 피크 폰 미제스 응력은 금속의 항복 응력보다 높으며, 커버 시트는 휘어지거나 균열이 생길 수 있다. 더 큰 두께에서는, 피크 폰 미제스 응력은 금속의 항복 응력보다 낮고 커버 시트는 휘어지거나 파손되지 않는다. 도 9는 일반적으로 편평한 커버 시트 및 도 6에 도시된 리브 구조를 갖는 커버 시트에 대해 커버 시트(15)의 두께의 함수로서, 캡슐이 약 250 ℃로 가열될 때 커버 시트내 예상 피크 폰 미제스 응력 사이의 예시적 관계를 나타낸 것이다. 커버 시트의 휘어짐을 방지하기 위해 필요한 커버 시트의 두께는 리브 구조가 사용될 때 감소될 수 있다. 따라서, 도 6의 리브 구조는 경량이거나 보다 대량의 열에너지 저장 물질을 함유하거나 또는 둘 다인 제품 및 열 저장 장치를 가능하게 할 수 있다.8 shows an exemplary relationship between the expected peak von Mises stress in the cover sheet when the capsule 10 is heated to about 250 ° C. as a function of the thickness of the cover sheet 15. 8 also shows the yield stress of the metal used to make the cover sheet. At small thicknesses, the peak von Mises stress is higher than the yield stress of the metal, and the cover sheet may bend or crack. At larger thicknesses, the peak von Mises stress is lower than the yield stress of the metal and the cover sheet does not bend or break. FIG. 9 is a function of the thickness of the cover sheet 15 for a generally flat cover sheet and a cover sheet having a rib structure shown in FIG. 6, the expected peak von Mises stress in the cover sheet when the capsule is heated to about 250 ° C. FIG. An exemplary relationship between the two is shown. The thickness of the cover sheet necessary to prevent the cover sheet from bending can be reduced when the rib structure is used. Thus, the rib structure of FIG. 6 may enable products and heat storage devices that are lightweight, contain larger amounts of heat energy storage materials, or both.

도 10은 일반적으로 편평한 커버 시트, 및 도 6에 도시된 리브 구조, 도 4a의 셰브론 구조 및 도 4b의 딤플 패턴을 갖는 커버 시트에 대해 커버 시트의 두께의 함수로서, 캡슐이 약 250 ℃로 가열될 때 커버 시트내 예상 피크 폰 미제스 응력 사이의 예시적 관계를 나타낸 것이다. 커버 시트의 휘어짐을 방지하기 위해 필요한 커버 시트의 두께는 상이한 보강 구조가 사용될 때 감소될 수 있다. 따라서, 도 4a, 4b 및 6의 구조는 경량이거나 보다 대량의 열에너지 저장 물질을 함유하거나 또는 둘 다인 제품 및 열 저장 장치를 가능하게 할 수 있다.FIG. 10 is generally a function of the thickness of the cover sheet for a flat cover sheet and a cover sheet having the rib structure shown in FIG. 6, the chevron structure of FIG. 4A and the dimple pattern of FIG. 4B, wherein the capsule is heated to about 250 ° C. FIG. An example relationship between the expected peak von Mises stress in the cover sheet is shown. The thickness of the cover sheet necessary to prevent the cover sheet from bending can be reduced when different reinforcing structures are used. Thus, the structures of FIGS. 4A, 4B and 6 may enable products and heat storage devices that are lightweight, contain larger amounts of heat energy storage materials, or both.

도 11은 하나 이상의 보강 특징부, 예를 들면, 하나 이상의 리브를 갖는 시트(예를 들면, 커버 시트(14))를 제조하는데 사용될 수 있는 툴링(61)의 일부분을 예시한 것이다. 상기 툴링은 엠보싱 공정에 사용될 수 있다. 엠보싱 공정은 연속 공정 또는 배치 공정일 수 있음을 인지할 것이다.FIG. 11 illustrates a portion of tooling 61 that can be used to manufacture a sheet having one or more reinforcing features, such as one or more ribs (eg, cover sheet 14). The tooling can be used in an embossing process. It will be appreciated that the embossing process may be a continuous process or a batch process.

열에너지 저장 물질을 함유하는 제품은 바람직하게는 다른 동일한 제품과, 또는 일반적으로 접합면(예를 들면, 일반적으로 접합 베이스 시트)을 갖는 제 2의 제품과 적층될 수 있다. 상기 제품은, 열 전달 유체가 축방향 층들 사이로 유동할 수 있도록 인접 축방향 층들 사이의 공간과 축방향 층에 적층될 수 있다. 축방향 층은 일반적으로 1개, 2개 또는 그 이상의 제품을 함유한다. 축방향 층(예를 들면, 각각의 축방향 층)은 바람직하게는 1 또는 2개의 제품을 함유한다. 예를 들면, 축방향 층은 베이스 표면 또는 커버 표면과 같은 표면상에 접촉하고 있는 2개의 제품을 가질 수 있으므로, 유체는 일반적으로 2개 제품 사이로 유동할 수 없다. 따라서, 제품의 일부(예를 들면, 적층물의 끝에 있는 제품을 제외한 각각의 제품)은, 유체가 제 1 표면을 따라 유동할 수 없도록 제 1 인접 제품의 표면과 일반적으로 완전히 접촉하고 있는 제 1 표면(예를 들면, 베이스 표면), 및 유체가 제 2 표면의 일부, 대부분 또는 전체를 따라 유동할 수 있도록 제 2의 인접 제품(예를 들면, 일반적으로 제 2 표면과 접합면인 대향면을 갖는)으로부터 분리되어 있는 제 2의 표면을 가질 수 있다. 두 인접 축방향 층 사이의 분리는 임의의 당해분야에 공지된 이격 방법에 의할 수 있다. 예로서, 바람직한 이격 방법으로는, 하나 이상의 제품 표면상에 하나 이상의 돌출부, 두 층 사이에 스페이서 물질, 두 층 사이에 모세관 구조, 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다. 바람직하게, 제품의 제 2의 표면은 일반적으로 아치형을 가지며, 상기 제품은 제 2의 인접 제품과 부분적으로 중첩된다. 부분적으로 중첩되는 두 제품 사이의 이격은 바람직하게는 일반적으로 일정하다(인접 제품이 분리되게 하는 돌출부 또는 다른 스페이서는 제외하고). 제품들의 적층은 축방향 층을 회전시키거나(예를 들면, 제품을 회전시킴), 또는 그렇지 않으면 축방향 층이 인접 축방향 층과 적어도 부분적으로 중첩되도록 축방향 층을 배열하는 단계를 포함할 수 있음을 인지할 것이다. 두 인접 축방향 층들의 두 대향면 사이에 유체의 흐름은 일반적으로 방사상 방향이며, 일반적으로 방사류(radial flow)로 기술될 수 있다. 이격되어 있는 축방향 층들의 각각의 쌍은 방사상 유로를 갖는다. 제품의 적층물은 전형적으로 다수의 방사상 유로(예를 들면, 2개, 3개 또는 그 이상)를 갖는다. 2개 이상, 예를 들어, 각각의 방사상 유로는 동일한 유동 길이, 동일한 두께, 동일한 횡단면 형태, 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다. 예를 들면, 2개 이상의(예를 들면, 모든) 방사상 유로는 일치할 수 있다. 개구부(즉, 유체 통로)가 제품의 중심에 있는 경우, 방사상 유로는 일반적으로, 유동 방향과 무관하게 대칭일 수 있음을 인지할 것이다.The product containing the thermal energy storage material may preferably be laminated with another identical product or with a second product generally having a bonding surface (eg, generally a bonding base sheet). The product may be laminated in the axial layer and in the space between adjacent axial layers such that the heat transfer fluid may flow between the axial layers. The axial layer generally contains one, two or more products. The axial layer (eg each axial layer) preferably contains one or two products. For example, the axial layer may have two products in contact on a surface, such as a base surface or a cover surface, so that the fluid generally cannot flow between the two products. Thus, a portion of the product (eg, each product except the product at the end of the stack) is generally in first contact with the surface of the first adjacent product such that fluid cannot flow along the first surface. (E.g., base surface), and a second adjacent article (e.g., generally opposite to the second surface so as to be able to flow along some, most, or all of the second surface). It may have a second surface separated from). Separation between two adjacent axial layers can be by any method of separation known in the art. By way of example, preferred spacing methods include one or more protrusions on one or more product surfaces, a spacer material between two layers, a capillary structure between two layers, or any combination thereof. Preferably, the second surface of the article generally has an arcuate shape and the article partially overlaps with the second adjacent article. The spacing between two partially overlapping products is preferably generally constant (except for protrusions or other spacers that allow adjacent products to separate). The stack of articles may comprise rotating the axial layer (eg, rotating the article), or otherwise arranging the axial layer such that the axial layer at least partially overlaps with the adjacent axial layer. It will be recognized. The flow of fluid between two opposing surfaces of two adjacent axial layers is generally radial in direction and can generally be described as radial flow. Each pair of axial layers spaced apart has a radial flow path. The stack of articles typically has a number of radial flow paths (eg, two, three or more). Two or more, for example, each radial flow path may have the same flow length, the same thickness, the same cross sectional shape, or any combination thereof. For example, two or more (eg all) radial flow paths may coincide. It will be appreciated that when the opening (ie fluid passageway) is in the center of the product, the radial flow path may generally be symmetric regardless of the flow direction.

적층되는 경우(예를 들면, 3, 4개 이상의 제품을 함유하는 적층물에서), 제품은 바람직하게는 각각 나머지 제품들(아마도 적층물의 끝에 있는 제품 제외) 각각으로부터의 개구부와 상응하는 하나 이상의 개구부를 가지므로, 유체의 일부는, 인접 제품들 사이로 유동하지 않고(즉, 일반적으로 방사류 없이) 첫번째와 마지막 제품 사이에 삽입되어 있는 제품들의 상응하는 개구부 각각을 통해 유동함으로써 적층물중 첫번째 제품으로부터 적층물중 마지막 제품으로 유동할 수 있다. 개구부를 통한 흐름은 일반적으로 축방향으로 이루어지며, 일반적으로 축류(axial flow)로 기술될 수 있다.When laminated (for example in laminates containing three or more products), the article preferably has one or more openings corresponding to the openings from each of the remaining products (possibly except at the end of the stack). A portion of the fluid is from the first product in the stack by flowing through each of the corresponding openings of the products inserted between the first and last products without flow (i.e. generally without radial flow) between adjacent products. May flow to the last product in the stack. Flow through the opening is generally axial, and can generally be described as axial flow.

전술한 바와 같이, 제품의 적층물은 중심 축방향 유로(예를 들면, 제품의 개구부에 의해 형성된 중심 축을 통한) 및 일반적으로 중심 축방향 유로에 수직인 하나 이상의 방사상 유로를 한정할 수 있다.As noted above, the stack of articles may define a central axial flow path (eg, through a central axis formed by the opening of the product) and one or more radial flow paths that are generally perpendicular to the central axial flow path.

제품의 적층물은 일반적으로 제품의 적층물이 치밀하고 대량의 열에너지 저장 물질을 함유하도록 치밀하게 패킹될 수 있다(예를 들면, 방사상 유로는 제외하고). 따라서, 방사상 유로는 일반적으로 작은 높이(인접 제품들 사이의 방향으로), 예를 들면, 평균 높이를 갖는다. 방사상 유로의 높이는 바람직하게는 약 15 mm 미만, 보다 바람직하게는 약 5 mm 미만, 보다 더 바람직하게는 약 2 mm 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 mm 미만, 가장 바람직하게는 약 0.5 mm 미만이다. 방사상 유로의 높이는 전형적으로 유체가 유로를 통해 유동할 수 있도록 충분히 크다. 전형적으로 방사상 유로의 높이(예를 들면, 평균 높이)는 약 0.001 mm보다 크다(에를 들면, 약 0.01 mm보다 크다).The stack of articles can generally be tightly packed (eg, except for a radial flow path) such that the stack of articles is dense and contains a large amount of thermal energy storage material. Thus, the radial flow path generally has a small height (in the direction between adjacent products), for example an average height. The height of the radial flow path is preferably less than about 15 mm, more preferably less than about 5 mm, even more preferably less than about 2 mm, even more preferably less than about 1 mm, most preferably less than about 0.5 mm. The height of the radial flow path is typically large enough to allow fluid to flow through the flow path. Typically the height of the radial flow path (eg, average height) is greater than about 0.001 mm (eg greater than about 0.01 mm).

도 12는 각각 제품의 적층물(70)을 형성하기 위해 배열된, 열에너지 저장 물질(16)을 함유하기 위한 하나 이상의 밀폐 공간(18)을 갖는 다수의 제품(2)을 포함하는 본 발명의 한 양태를 예시한 것이다. 제품(2)은 성형 시트, 예를 들면, 일반적으로 아치형 표면(41)을 갖는 베이스 시트(12)를 포함할 수 있다. 한 제품의 표면(41)은 일반적으로 제 2의 제품의 표면과 접합될 수 있다. 상기 제품은, 인접 제품들이 서로 부분적으로 중첩되도록 배열될 수 있다. 도 12에 예시된 제품은 일반적으로 동일한 캡슐의 내부 링(9) 및 일반적으로 동일한 캡슐의 외부 링(17)을 갖는다. 도 12에 예시된 제품은 차수 1의 회전 대칭을 가지며, 따라서 2개의 대면 제품이 부분적으로 중첩되는 1개의 위치만을 갖는다. 제품의 적층을 촉진하기 위해, 각각의 제품은 하나 이상의 위치결정 특징부를 가질 수 있다. 더 높은 차수의 대칭을 갖는 제품을 사용할 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들면, 제품은 캡슐들(또는 심지어 단일 캡슐)의 단일 링을 가질 수 있거나, 또는 제품은 캡슐들의 제 2의 링의 각각의 캡슐에 대해 정수 배수의 캡슐(예를 들면, 1, 2, 3개 이상)을 갖는 캡슐들의 제 1 링을 가질 수 있다. 도 12에 예시된 바와 같이, 제품(2)은 일반적으로 원형 횡단면(예를 들면, 적층 방향에 수직인 방향으로)을 가질 수 있다. 각 제품의 외주부는 유체 흐름을 허용할 만큼 충분히 큰 다수의 만입부(51)를 가질 수 있다. 제품(2)은 밀폐 공간의 하나 이상의 동심 링으로 배열된 밀폐 공간(74)을 가질 수 있다. 각각의 제품(2)은 유체 통로(46)를 가질 수 있다. 유체 통로(46)는 일반적으로, 제품이 적층(예를 들면, 축방향으로 적층)될 때, 축방향 유로(84)가 생성되도록 제품(2)의 중심 부근에 존재할 수 있다. 축방향 유로(84)는 바람직하게는 각 제품(2)의 유체 통로(46)를 포함한다.12 shows one of the inventions comprising a plurality of articles 2 having one or more enclosed spaces 18 for containing thermal energy storage material 16, each arranged to form a stack 70 of articles. The embodiment is illustrated. The article 2 may comprise a molded sheet, for example a base sheet 12 having generally an arcuate surface 41. The surface 41 of one article may generally be bonded to the surface of a second article. The product may be arranged such that adjacent products partially overlap each other. The product illustrated in FIG. 12 generally has an inner ring 9 of the same capsule and generally an outer ring 17 of the same capsule. The article illustrated in FIG. 12 has a rotational symmetry of degree 1 and therefore has only one position where the two facing products partially overlap. To facilitate lamination of the article, each article may have one or more positioning features. It will be appreciated that products with higher orders of symmetry can be used. For example, the product may have a single ring of capsules (or even a single capsule), or the product may have an integer multiple of capsules (eg, 1, 2, 1) for each capsule of the second ring of capsules. May have a first ring of capsules having three or more). As illustrated in FIG. 12, the article 2 may generally have a circular cross section (eg in a direction perpendicular to the stacking direction). The outer periphery of each product may have a number of indentations 51 large enough to permit fluid flow. The article 2 may have a sealed space 74 arranged in one or more concentric rings of the sealed space. Each article 2 may have a fluid passage 46. The fluid passage 46 may generally be near the center of the product 2 such that an axial flow path 84 is created when the products are stacked (eg, axially stacked). The axial flow path 84 preferably comprises a fluid passage 46 of each product 2.

도 13은 홀수의 캡슐(10)을 포함하는 제품(2)을 예시하고 있다. 상기 제품은 홀수의 회전 대칭을 가질 수 있으므로, 직경 주위로 쉽게 변형될 수 없다. 제품(2)은 일반적으로 제품 중심에 하나 이상의 개구부(46)와 함께 원형 횡단면을 가질 수 있다. 개구부(46)는 일반적으로 원형일 수 있다. 도 13에 예시된 바와 같이, 하나 이상의, 또는 각각의 캡슐 또는 밀폐 공간은 밀폐 공간을 제품 외부로부터 격리시키는 1차 밀봉부(22)를 가질 수 있다. 제품은 또한 하나 이상의 2차 밀봉부(22')를 가질 수 있다. 2차 밀봉부는 제품의 내주부(47)(즉, 개구부 주변부) 부근의 밀봉부, 제품의 외주부(45) 부근의 밀봉부, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 2차 밀봉부(22')는 1차 밀봉부(22)가 파손되는 경우 밀폐 공간(18)으로부터의 열에너지 저장 물질(16)의 누출을 방지하기에 충분할 수 있다.13 illustrates a product 2 comprising an odd number of capsules 10. The product can have an odd number of rotational symmetry, so it cannot be easily deformed around its diameter. The article 2 may generally have a circular cross section with one or more openings 46 in the center of the article. The opening 46 may be generally circular. As illustrated in FIG. 13, one or more, or each capsule or sealed space may have a primary seal 22 that isolates the sealed space from the exterior of the product. The article may also have one or more secondary seals 22 '. The secondary seal can include a seal near the inner circumference 47 (ie, the opening perimeter) of the product, a seal near the outer circumference 45 of the product, or both. Secondary seal 22 ′ may be sufficient to prevent leakage of thermal energy storage material 16 from enclosed space 18 if primary seal 22 is broken.

본원에 기술된 제품(예를 들면, 제품의 적층물)은 열 저장 장치에 사용될 수 있다. 열 저장 장치는 열 전달 유체를 용기내로 유동시키기 위한 하나 이상의 오리피스 및 열 전달 유체를 용기 밖으로 유동시키기 위한 하나 이상의 오리피스를 갖는 용기 또는 기타 수용부(housing)를 포함할 수 있다. 열 저장 장치는 하나 이상의 열 전달 유체 구획을 갖는다. 바람직하게, 열 저장 장치는 단일 열 전달 유체 구획을 포함한다. 열 전달 유체 구획은 열 전달 유체가 유동할 수 있는 유입구 및 유출구 사이의 용기내에 연속 공간을 포함할 수 있거나 실질적으로 연속 공간으로 이루어질 수 있다. 용기는 바람직하게는 용기로부터 주변으로의 열 손실이 감소 또는 최소화될 수 있도록 적어도 부분적으로 단열된다.The articles described herein (eg, laminates of articles) can be used in heat storage devices. The heat storage device may include a vessel or other housing having one or more orifices for flowing the heat transfer fluid into the vessel and one or more orifices for flowing the heat transfer fluid out of the vessel. The heat storage device has one or more heat transfer fluid compartments. Preferably, the heat storage device comprises a single heat transfer fluid compartment. The heat transfer fluid compartment may comprise a continuous space in the vessel between the inlet and outlet through which the heat transfer fluid may flow or may consist substantially of a continuous space. The vessel is preferably at least partially insulated so that heat loss from the vessel to the surroundings can be reduced or minimized.

열 저장 장치는, 상기 장치가 대량의 열에너지 저장 물질을 함유하거나, 열 전달 유체와 열에너자 저장 물질사이에 신속하고/하거나 균일하게 열에너지를 전달할 수 있거나, 일반적으로 치밀하거나, 장기간 열을 저장할 수 있거나, 또는 이들의 임의의 조합이 가능할 수 있도록 설계될 수 있다. The heat storage device may contain a large amount of heat energy storage material, transfer heat energy quickly and / or uniformly between the heat transfer fluid and the heat energy storage material, or may be generally dense or store heat for a long time. Or may be designed to be any combination thereof.

열 저장 장치의 용기의 내부는 제품 적층물을 유지할 수 있는 임의의 형태를 가질 수 있다. 바람직하게, 용기 내부의 형태는 제품의 적층물이 용기의 내부 부피의 대부분을 차지하도록 하는 형태이다. 용기내 제품의 밀폐 공간에 함유된 열에너지 저장 물질의 전체 부피(예를 들면, 약 25 ℃에서 측정) 대 용기의 전체 내부 부피(약 25 ℃에서 측정)의 비는 약 0.3 이상, 바람직하게는 약 0.5 이상, 보다 바람직하게는 약 0.6 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.7 이상, 가장 바람직하게는 약 0.8 이상일 수 있다. 용기내 열에너지 저장 물질의 부피에 대한 상한치는 열에너지를 전달하기 위해 제품과 접촉하는 열 전달 유체를 위한 공간에 대한 필요값이다. 용기내 제품의 밀폐 공간에 함유된 열에너지 저장 물질의 전체 부피(예를 들면, 약 25 ℃에서 측정) 대 용기의 전체 내부 부피(약 25 ℃에서 측정)의 비는 약 0.99 미만, 바람직하게는 약 0.95 미만일 수 있다.The interior of the container of the heat storage device can have any form that can hold the product stack. Preferably, the shape inside the container is such that the stack of products occupies most of the internal volume of the container. The ratio of the total volume of thermal energy storage material (e.g. measured at about 25 ° C.) to the total internal volume of the container (measured at about 25 ° C.) contained in the enclosed space of the product in the container is at least about 0.3, preferably about 0.5 or more, more preferably about 0.6 or more, even more preferably about 0.7 or more, and most preferably about 0.8 or more. The upper limit for the volume of heat energy storage material in the vessel is the required value for the space for the heat transfer fluid to come into contact with the product to transfer heat energy. The ratio of the total volume of thermal energy storage material (eg measured at about 25 ° C.) to the total internal volume of the container (measured at about 25 ° C.) contained in the enclosed space of the product in the container is less than about 0.99, preferably about May be less than 0.95.

열 저장 장치는 열 전달 유체가 장치를 통해 순환할 때 상기 유체를 함유할 수 있는, 유동하기 위한 열 전달 유체 구획을 갖는다. 열 전달 유체 구획은 바람직하게는 열 전달을 열 전달 유체 구획내로 유동시키기 위한 하나 이상의 오리피스(예를 들면, 하나 이상의 유입구)에 연결된다. 열 전달 유체 구획은 바람직하게는 열 전달을 열 전달 유체 구획의 외부로 유동시키기 위한 하나 이상의 오리피스(예를 들면, 하나 이상의 유출구)에 연결된다. 열 전달 유체 구획은 하나 이상의 열 전달 유체 구획 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 공간, 하나 이상의 제품에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 공간, 열 전달 장치의 수용부 또는 용기에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 공간, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.The heat storage device has a heat transfer fluid compartment for flow, which may contain the fluid as the heat transfer fluid circulates through the device. The heat transfer fluid compartment is preferably connected to one or more orifices (eg, one or more inlets) for flowing heat transfer into the heat transfer fluid compartment. The heat transfer fluid compartment is preferably connected to one or more orifices (eg, one or more outlets) for flowing heat transfer out of the heat transfer fluid compartment. The heat transfer fluid compartment is a space defined at least in part by one or more heat transfer fluid compartment walls, a space defined at least in part by one or more products, a space defined at least in part by a receptacle or container of the heat transfer device, Or any combination thereof.

열 전달 유체 구획은 열 저장 장치를 통과하는 열 전달 유체의 유로를 한정한다. 열 전달 유체 구획은 일반적으로 제품의 적층물의 개구부를 통과하는 축방향 유로를 포함한다. 열전달 유체 구획은 일반적으로 2개의 인접 제품들 사이에 방사상 유로를 포함한다. 방사상 흐름은 제품의 외주부로부터 개구부로의 내향 흐름이거나, 또는 제품의 개구부로부터 외주부로의 외향 흐름일 수 있음을 인지할 것이다. 열 전달 유체 구획은 제품의 외주부와 용기의 벽 사이에 일반적으로 축방향 성분(및 선택적으로 접선방향 성분)을 갖는 유로를 포함한다. 바람직하게, 복합 방사상 유로는 비교적 높은 수력 저항을 갖는다. 예를 들면, 복합 방사상 유로는 중심 축방향 유로, 외부 축방향 유로, 또는 둘 다의 수력 저항보다 큰(보다 바람직하게는 2배 이상 더 큰) 수력 저항을 갖는다.The heat transfer fluid compartment defines a flow path of heat transfer fluid through the heat storage device. The heat transfer fluid compartment generally includes an axial flow path through the opening of the stack of articles. The heat transfer fluid compartment generally includes a radial flow path between two adjacent products. It will be appreciated that the radial flow may be an inward flow from the outer periphery of the product to the opening, or an outward flow from the opening of the product to the outer periphery. The heat transfer fluid compartment comprises a flow path generally having an axial component (and optionally a tangential component) between the outer circumference of the product and the wall of the container. Preferably, the composite radial flow path has a relatively high hydraulic resistance. For example, the composite radial flow path has a hydraulic resistance that is greater than (more preferably more than two times greater) the hydraulic resistance of the central axial flow path, the outer axial flow path, or both.

열 전달 유체 구획은 바람직하게는, 열을 제거하거나 또는 열에너지 저장 물질에 열을 제공할 수 있도록 열에너지 저장 물질을 함유하는 밀폐 공간과 충분한 열 연통을 갖는다. 열 전달 유체 구획은 바람직하게는 하나 이상의(또는 보다 바람직하게는 모든) 밀폐 공간과 직접 열 연통 상태에 있다. 직접 열 연통은 밀폐 공간과 낮은 열전도도를 갖는 물질이 없는 열 전달 유체 구획의 일부분 사이에 최단 거리의 임의의 경로일 수 있다. 낮은 열전도도 물질은 약 100 W/(m·K) 미만, 바람직하게는 약 10 W/(m·K) 미만, 보다 바람직하게는 약 3 W/(m·K) 미만의 열전도도를 갖는 물질을 포함한다. 예를 들면, 열 전달 유체 또는 열 전달 유체 구획은 하나 이상의(또는 바람직하게는 모든) 밀폐 공간의 벽과 접촉할 수 있거나, 또는 높은 열전도도(예를 들면, 약 5 W/(m·K) 이상, 약 12 W/(m·K) 이상, 또는 약 110 W/(m·K) 이상)를 갖는 물질에 의해 실질적으로 또는 완전히 밀폐 공간으로부터 분리될 수 있다.The heat transfer fluid compartment preferably has sufficient thermal communication with the enclosed space containing the heat energy storage material to remove heat or provide heat to the heat energy storage material. The heat transfer fluid compartment is preferably in direct thermal communication with one or more (or more preferably all) enclosed spaces. Direct thermal communication can be any path of shortest distance between the enclosed space and the portion of the heat transfer fluid compartment that is free of materials with low thermal conductivity. Low thermal conductivity materials are those having a thermal conductivity of less than about 100 W / (mK), preferably less than about 10 W / (mK), more preferably less than about 3 W / (mK). It includes. For example, the heat transfer fluid or heat transfer fluid compartment may be in contact with the walls of one or more (or preferably all) enclosed spaces, or may have a high thermal conductivity (eg, about 5 W / (mK) Or at least about 12 W / (m · K), or at least about 110 W / (m · K)).

열 전달 유체 구획은 바람직하게는 열 저장 장치내 하나 이상의(또는 보다 바람직하게는 모든) 밀폐 공간과 직접 열 연통상태에 있다. 직접 열 연통은 열에너지 저장 구획과 낮은 열전도도를 갖는 물질이 없는 열 전달 유체 구획의 일부분 사이에 최단 거리의 임의의 경로일 수 있다. 예를 들면, 열 전달 유체 또는 열 전달 유체 구획은 하나 이상의(또는 바람직하게는 모든) 밀폐 공간의 벽(예를 들면, 베이스 시트 또는 커버 시트)과 접촉할 수 있거나, 또는 높은 열전도도(예를 들면, 약 5 W/(m·K) 이상, 약 12 W/(m·K) 이상, 또는 약 110 W/(m·K) 이상)를 갖는 물질에 의해 실질적으로 또는 완전히 밀폐 공간으로부터 분리될 수 있다. 낮은 열전도도를 갖는 물질의 매우 박층(예를 들면, 약 0.1 mm 미만, 바람직하게는 약 0.01 mm 미만, 보다 바람직하게는 약 0.001 mm 미만)이 열 전달에 인지할 정도의 영향을 미치지 않고 열 전달 유체 구획과 열에너지 저장 물질 구획 사이에 존재할 수 있음을 인지할 것이다.The heat transfer fluid compartment is preferably in direct thermal communication with at least one (or more preferably all) enclosed space in the heat storage device. Direct thermal communication can be any path of shortest distance between the heat energy storage compartment and the portion of the heat transfer fluid compartment that is free of low thermal conductivity material. For example, the heat transfer fluid or heat transfer fluid compartment may be in contact with a wall (eg, base sheet or cover sheet) of one or more (or preferably all) enclosed spaces, or may have high thermal conductivity (eg For example, a material having at least about 5 W / (m · K), at least about 12 W / (m · K), or at least about 110 W / (m · K)) may be substantially or completely separated from the enclosed space. Can be. Very thin layers of material with low thermal conductivity (eg, less than about 0.1 mm, preferably less than about 0.01 mm, more preferably less than about 0.001 mm) have no appreciable effect on heat transfer. It will be appreciated that there may be between the fluid compartment and the thermal energy storage material compartment.

밀폐 공간 및/또는 제품의 크기 및 형태는 캡슐에 함유된 상변화 물질로 및 상변화 물질로부터의 열 전달을 최대화시키도록 선택될 수 있다. 제품의 평균 두께는 열이 밀폐 공간의 중심으로부터 신속하게 방출될 수 있도록 비교적 짧을 수 있다. 제품, 밀폐 공간, 또는 둘 다의 평균 두께는 약 100 mm 미만, 바람직하게는 약 30 mm 미만, 보다 바람직하게는 약 10 mm 미만, 보다 더 바람직하게는 약 5 mm 미만, 가장 바람직하게는 약 3 mm 미만일 수 있다. 제품, 밀폐 공간, 또는 둘 다의 평균 두께는 약 0.1 mm 이상, 바람직하게는 약 0.5 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 0.8 mm 이상, 가장 바람직하게는 1.0 mm 이상일 수 있다.The size and shape of the confined space and / or product may be selected to maximize heat transfer to and from the phase change material contained in the capsule. The average thickness of the article may be relatively short so that heat can be quickly released from the center of the enclosed space. The average thickness of the article, confined space, or both is less than about 100 mm, preferably less than about 30 mm, more preferably less than about 10 mm, even more preferably less than about 5 mm, most preferably about 3 may be less than mm. The average thickness of the article, the enclosed space, or both may be at least about 0.1 mm, preferably at least about 0.5 mm, more preferably at least about 0.8 mm, most preferably at least 1.0 mm.

제품은 바람직하게는 열 전달 유체와의 접촉 면적이 비교적 높도록 비교적 높은 표면적 대 부피 비를 갖는다. 예를 들면, 제품은 열 전달 유체 구획과의 접촉을 최대화시키는 표면을 가질 수 있거나, 제품은 캡슐과 열 전달 유체 구획 사이에 열 전달을 최대화시키는 기하구조를 가질 수 있거나, 또는 둘 다일 수 있다. 열 전달 유체 구획과 열 저장 장치중 제품 사이의 계면의 총 표면적 대 열 저장 장치중 열에너지 저장 물질의 총 부피의 비는 약 0.02 mm^-1 이상, 바람직하게는 약 0.05 mm^-1 이상, 보다 바람직하게는 약 0.1 mm^-1 이상, 보다 더 바람직하게는 약 0.2 mm^-1 이상, 가장 바람직하게는 약 0.3 mm^-1 이상일 수 있다.The article preferably has a relatively high surface area to volume ratio such that the area of contact with the heat transfer fluid is relatively high. For example, the article may have a surface that maximizes contact with the heat transfer fluid compartment, or the article may have a geometry that maximizes heat transfer between the capsule and the heat transfer fluid compartment, or both. The ratio of the total surface area of the interface between the heat transfer fluid compartment and the product in the heat storage device to the total volume of heat energy storage material in the heat storage device is at least about 0.02 mm ⁻¹ , preferably at least about 0.05 mm ⁻¹ , more preferably May be about 0.1 mm ⁻¹ or more, even more preferably about 0.2 mm ⁻¹ or more, and most preferably about 0.3 mm ^{−1 or} more.

열 저장 장치는 제품의 적층물을 함유하기 위한 용기를 갖는다. 제품의 적층물은 용기의 하나 이상의 공동내에 함유될 수 있다. 제한하지 않고, 사용될 수 있는 용기의 예로는 미국 특허출원 공개공보 제 2009-0211726 호(2009년 8월 27일자로 공개), PCT 출원 PCT/US09/67823 호(2009년 12월 14일자로 출원) 및 미국 가출원 제 61/299,565 호(2010년 1월 29일자로 출원)에 기술된 것들이 포함된다. 바람직한 용기는 열 전달 유체를 용기의 공동내로 유동시키기 위한 하나 이상의 오리피스(예를 들면, 하나 이상의 유입구), 및 열 전달 유체를 용기의 공동 밖으로 유동시키기 위한 하나 이상의 오리피스(예를 들면, 하나 이상의 유출구)를 가질 수 있다. 상기 유입구 및 유출구는 열 저장 장치의 동일 측면 상에 또는 다른 측면(예를 들면, 대향 측면) 상에 존재할 수 있다. 오리피스 이외에, 용기는 바람직하게는, 용기를 통과해 유동하는 유체가 용기 밖으로 누출되지 않도록, 또는 용기를 통과해 유동하는 유체가 주위 압력보다 큰 압력을 가질 수 있도록, 또는 둘 다이도록 밀폐되거나 구성된다.The heat storage device has a container for containing a stack of products. The stack of products may be contained in one or more cavities of the container. Examples of containers that can be used without limitation include US Patent Application Publication No. 2009-0211726, published August 27, 2009, PCT Application PCT / US09 / 67823, filed December 14, 2009. And US Provisional Application No. 61 / 299,565, filed Jan. 29, 2010. Preferred vessels include one or more orifices (eg, one or more inlets) for flowing the heat transfer fluid into the cavity of the vessel, and one or more orifices (eg, one or more outlets) for flowing the heat transfer fluid out of the cavity of the vessel ) The inlet and outlet may be on the same side of the heat storage device or on another side (eg, opposite side). In addition to the orifice, the vessel is preferably sealed or configured such that fluid flowing through the vessel does not leak out of the vessel, or that fluid flowing through the vessel may have a pressure greater than ambient pressure, or both. .

열 저장 장치는 장시간동안의 열 저장, 일반적으로 추운 환경(예를 들면, 약 0 ℃ 미만, 또는 약 -30 ℃ 미만의 온도를 갖는 환경)에서의 열 저장, 또는 둘 다를 필요로 하는 용도에 사용될 수 있다. 바람직하게, 열 저장 장치에 저장된 열은 환경으로 서서히 손실된다. 그러므로, 본 발명에서는 바람직하게는 일부 형태의 단열이 이용된다. 시스템의 단열이 우수할수록, 저장 시간이 더 길다.Heat storage devices are used for applications that require long term heat storage, generally heat storage in cold environments (eg, environments having temperatures below about 0 ° C., or temperatures below about −30 ° C.), or both. Can be. Preferably, heat stored in the heat storage device is slowly lost to the environment. Therefore, in the present invention, some form of thermal insulation is preferably used. The better the insulation of the system, the longer the storage time.

열 저장 장치에 의한 열 손실률을 감소시키는 임의의 공지된 단열 형태를 사용할 수 있다. 예를 들면, 본원에 전체로 참고로 인용된 미국 특허 제 6,889,751 호에 개시된 바와 같은 임의의 단열을 이용할 수 있다. 열 저장 장치는 바람직하게는 (열적으로) 단열된 용기이므로, 하나 이상의 표면상에서 단열된다. 바람직하게는, 주위 또는 외부에 노출되는 일부 또는 모든 표면은 인접한 단열재를 가질 것이다. 단열 물질은 대류열 손실을 감소시키거나, 복사열 손실을 감소시키거나, 전도열 손실을 감소시키거나, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 작용할 수 있다. 바람직하게, 단열은 바람직하게는 비교적 낮은 열전도를 갖는 단열재 물질 또는 구조의 사용을 통해서 이루어질 수 있다. 단열은 대향 이격된 벽들 사이의 간극을 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 간극은 가스상 매체, 예를 들면, 공기층에 의해 확보될 수 있거나, 또는 가능하게는 진공층(예를 들면, 듀어병(Dewar vessel)을 사용하여), 낮은 열 전도도를 갖는 물질 또는 구조, 낮은 열 방사율을 갖는 물질 또는 구조, 낮은 대류를 갖는 물질 또는 구조, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 제한하지 않고, 단열재는 세라믹 단열재(예를 들면, 석영 또는 유리 단열재), 중합체 단열재, 또는 이들의 임의의 조합을 함유할 수 있다. 단열재는 섬유 형태, 발포체 형태, 밀집 층, 코팅 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 단열재는 직물, 니트재, 부직포의 형태, 또는 이들의 조합일 수 있다. 열 전달 장치는 듀어병, 보다 특히는 내부 저장 공동을 한정하도록 구성된 일반적으로 대향되는 벽, 및 대향 벽들 사이의 벽 공동(상기 벽 공동은 대기압 미만으로 진공화된다)을 포함하는 병을 사용하여 단열될 수 있다. 상기 벽은 또한 복사열 손실을 최소화하기 위해 반사면 코팅(예를 들면, 거울면)을 사용할 수 있다.Any known thermal insulation form that reduces the rate of heat loss by the heat storage device can be used. For example, any thermal insulation can be used as disclosed in US Pat. No. 6,889,751, which is incorporated herein by reference in its entirety. The heat storage device is preferably a (thermally) insulated container and thus is insulated on one or more surfaces. Preferably, some or all surfaces exposed to the surroundings or the exterior will have adjacent insulation. The insulating material can act by reducing convective heat loss, reducing radiant heat loss, reducing conducted heat loss, or any combination thereof. Preferably, the insulation can be achieved through the use of insulation materials or structures, which preferably have a relatively low thermal conductivity. Insulation can be made using gaps between opposing spaced walls. The gap may be secured by a gaseous medium, for example an air layer, or possibly a vacuum layer (eg, using a Dewar vessel), a material or structure with low thermal conductivity, low Material or structure with thermal emissivity, material or structure with low convection, or any combination thereof. Without limitation, the insulation may contain ceramic insulation (eg, quartz or glass insulation), polymer insulation, or any combination thereof. The insulation can be in the form of fibers, in the form of foams, dense layers, coatings or any combination thereof. The insulation may be in the form of a woven fabric, a knit material, a nonwoven fabric, or a combination thereof. The heat transfer device is insulated using a bottle containing a dewar bottle, more particularly a generally opposed wall configured to define an internal storage cavity, and a wall cavity between the opposing walls, the wall cavity being evacuated to below atmospheric pressure. Can be. The walls may also use reflective surface coatings (eg, mirror surfaces) to minimize radiant heat losses.

바람직하게, 열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템 주위로 진공 단열이 제공된다. 보다 바람직하게는, 본원에 전체로 참고로 인용된 미국 특허 제 6,889,751 호에 개시된 바와 같은 진공 단열이 제공된다.Preferably, vacuum insulation is provided around the heat storage device and / or the heat storage system. More preferably, vacuum insulation is provided as disclosed in US Pat. No. 6,889,751, which is incorporated herein by reference in its entirety.

열 저장 장치는, 층들 사이의 간격이 일반적으로 유지되도록 제품의 적층물에 대한 하나 이상의 압축 수단을 선택적으로 포함할 수 있다. 압축 수단은 제품의 적층물에 압축력을 적용할 수 있는 임의의 수단일 수 있다. 압축력은 2개의 제품이 서로에 대해 회전하지 않도록, 또는 서로에 대해 축방향으로 이동하지 않도록, 또는 둘 다가 되도록 충분히 높아야 한다. 압축력은 제품이 영구적으로 변형되거나 균열이 생기거나 또는 둘 다가 되지 않도록 충분히 낮아야 된다. 바람직한 압축 수단은 열에너지 저장 물질의 온도가 변화할 때, 열에너지 저장 물질이 고체와 액체상 사이에서 변화할 때, 또는 둘 다일때 제품 두께에 약간의 변화를 허용한다. 예로서, 하나 이상의 압축 수단은 제품의 적층물 위에 하나 이상의 스프링, 제품의 적층물 아래에 하나 이상의 스프링을 포함할 수 있거나, 또는 둘 다일 수 있다. 제한하지 않고, 스프링과 같은 압축 수단을 사용하여, 열에너지 저장 물질이 가열되거나, 상전이(예를 들면, 고체에서 액체로의 전이)가 일어나거나, 또는 둘 다일 때, 2개의 인접 제품들 사이에 방사상 유로의 두께에 변화를 감소 또는 최소화시킬 수 있다.The heat storage device may optionally include one or more compression means for the stack of articles such that the spacing between the layers is generally maintained. The compression means can be any means capable of applying a compression force to a stack of articles. The compressive force must be high enough so that the two products do not rotate relative to each other, axially move relative to each other, or both. The compressive force should be low enough so that the product is not permanently deformed, cracked or both. Preferred compression means allow a slight change in product thickness when the temperature of the heat energy storage material changes, when the heat energy storage material changes between the solid and liquid phases, or both. By way of example, the one or more compression means may comprise one or more springs above the stack of articles, one or more springs below the stack of articles, or both. Without limitation, using a compression means such as a spring, when the thermal energy storage material is heated, a phase transition (e.g., transition from solid to liquid) occurs, or both, it is radial between two adjacent products. The change in the thickness of the flow path can be reduced or minimized.

열 저장 장치는 장치를 통한 열 전달 유체의 흐름을 위한 다수의 유로를 가질 수 있다. 각각의 유로는 2개의 인접 제품 사이에 하나 이상의 방사상 흐름을 포함할 수 있다. 바람직하게, 열 저장 장치를 통한 2개 이상의(예를 들면, 각각의) 유로는 유사한 총 길이, 유사한 총 수력 저항, 또는 둘 다를 갖는다. 제한하지 않고, 열 저장 장치는, 미국 특허출원 공개공보 제 2009-0211726 호(2009년 8월 27일자로 공개), PCT 출원 PCT/US09/67823 호(2009년 12월 14일자로 출원) 및 미국 가출원 제 61/299,565 호(2010년 1월 29일자로 출원)에 기술된 바와 같은 열 전달 유체를 위한 하나 이상의 밀봉부, 하나 이상의 플레이트, 하나 이상의 커넥터(connector), 또는 하나 이상의 유로를 포함할 수 있다.The heat storage device may have a plurality of flow paths for the flow of heat transfer fluid through the device. Each flow path may comprise one or more radial flows between two adjacent products. Preferably, two or more (eg, each) flow paths through the heat storage device have similar total length, similar total hydraulic resistance, or both. Without limitation, thermal storage devices are described in US Patent Application Publication Nos. 2009-0211726, published August 27, 2009, PCT Application PCT / US09 / 67823, filed December 14, 2009, and the United States. May include one or more seals, one or more plates, one or more connectors, or one or more flow paths for the heat transfer fluid as described in provisional application 61 / 299,565, filed Jan. 29, 2010. have.

열에너지 저장 물질을 함유하는 캡슐 구조 및 제품은 열에너지 저장 물질의 캡슐화를 제공하는 임의의 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 제한하지 않고, 상기 방법은 다음 중 하나 또는 임의의 조합을 이용할 수 있다: 커버 시트를 통과하는 개구부(예를 들면, 구멍)를 절제 또는 천공하거나, 베이스 시트(예를 들면, 호일과 같은 얇은 시트)를 통과하는 개구부(예를 들면, 구멍)을 절제 또는 천공하거나, 하나 이상의 함몰 또는 트로프 영역을 포함하는 시트에 패턴을 한정하기 위해 베이스 시트를 성형(열성형, 스탬핑, 엠보싱 또는 변형)하거나, 하나 이상의 립 영역 또는 하나 이상의 트로프 영역을 포함하는 시트에 패턴을 한정하기 위해 베이스 시트를 성형하거나, 베이스 시트 상에 외주부(예를 들면, 일반적으로 원형 외주부)를 절제 또는 천공하거나, 커버 시트 상에 외주부(예를 들면, 일반적으로 원형 외주부)를 절제 또는 천공하거나, 트로프(예를 들면, 베이스 시트로부터 형성된 트로프)를 열에너지 저장 물질로 충전하거나, 트로프(예를 들면, 충전된 트로프)를 커버 시트로 덮거나, 열에너지 저장 물질을 함유하는 하나 이상의 밀폐 공간이 형성되도록 커버 시트를 밀봉되게 부착(예를 들면, 베이스 시트에)하거나, 외주부를 따라 베이스 시트를 밀봉되게 부착하거나, 개구부 주변부를 따라 베이스 시트를 밀봉되게 부착하거나, 개구부 주변부를 따라 커버 시트를 밀봉되게 부착(예를 들면, 베이스 시트에)하거나, 또는 외주부를 따라 커버 시트를 밀봉되게 부착(예를 들면, 베이스 시트에)한다. 제품의 성형 공정은 바람직하게는 베이스 시트를 스탬핑, 엠보싱 또는 열성형시키는 단계를 포함한다. 제품의 성형 공정은 "열 저장 장치"란 발명의 명칭을 가지며 2009년 2월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제 12/389,598 호에 기술된 캡슐을 생성하기 위한 하나 이상의 공정 단계를 사용할 수 있다. 제품의 성형 방법은 선택적으로 다음 중 하나 또는 임의의 조합을 포함할 수 있다: 내부 링, 외부 링, 또는 둘 다와 같은 하나 이상의 하부구조물에 베이스 시트를 밀봉되게 부착시키거나; 내부 링, 외부 링, 또는 둘 다와 같은 하나 이상의 하부구조물에 커버 시트를 밀봉되게 부착시키거나; 또는 베이스 시트 및/또는 커버 시트의 외주부를 따라 하나 이상의 만입부를 절제, 스탬핑 또는 천공한다. 도 15는 시트(예를 들면, 베이스 시트)를 엠보싱하기 위해 사용될 수 있는 예시적 툴링의 사진이다. 도 15는 시트(5)를 베이스 시트(12)로 성형하기 전에 툴링(61)에 놓인 시트(5)를 예시하고 있다.Capsule structures and articles containing thermal energy storage materials can be manufactured using any method that provides for encapsulation of thermal energy storage materials. Without limitation, the method may utilize one or any combination of the following: cutting or perforating an opening (eg, a hole) through the cover sheet, or a base sheet (eg, a thin sheet such as foil) Cutting or perforating an opening (e.g., a hole) through the mold), or molding (thermoforming, stamping, embossing or deforming) the base sheet to define a pattern in a sheet comprising one or more recessed or trough regions, Forming a base sheet to define a pattern in a sheet comprising one or more lip regions or one or more trough regions, cutting out or perforating an outer circumference (eg, generally a circular outer circumference) on the base sheet, or on a cover sheet Cut out or perforate the outer periphery (e.g. generally a circular outer periphery), or trough (e.g., a trough formed from a base sheet) ) Is sealed with a heat energy storage material, the trough (e.g., filled trough) is covered with a cover sheet, or the cover sheet is sealedly attached (e.g., to form one or more confined spaces containing heat energy storage material). Base sheet), or sealingly attaching the base sheet along the outer periphery, sealingly attaching the base sheet along the opening periphery, sealingly attaching the cover sheet along the opening periphery (eg, to the base sheet), Or the cover sheet is sealedly attached (for example to the base sheet) along the outer circumference. The molding process of the article preferably comprises stamping, embossing or thermoforming the base sheet. The molding process of the product may use one or more process steps to produce the capsule described in US patent application Ser. No. 12 / 389,598, filed February 20, 2009, entitled “Thermal Storage Device”. The method of forming the article may optionally include one or any combination of the following: sealingly attaching the base sheet to one or more substructures, such as an inner ring, an outer ring, or both; Hermetically attach the cover sheet to one or more substructures, such as an inner ring, an outer ring, or both; Or ablate, stamp or perforate one or more indentations along the outer periphery of the base sheet and / or cover sheet. 15 is a photograph of an example tooling that may be used to emboss a sheet (eg, base sheet). FIG. 15 illustrates the sheet 5 placed in the tooling 61 before forming the sheet 5 into the base sheet 12.

커버 시트, 베이스 시트, 또는 둘 다를 제조하기 위한 공정은, 상기 시트가 하나 이상의 딤플, 하나 이상의 리브, 하나 이상의 셰브론, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 보강 특징부를 포함하도록 시트를 엠보싱 또는 성형하는 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다.A process for making a cover sheet, base sheet, or both embosses or forms a sheet such that the sheet includes one or more reinforcing features such as one or more dimples, one or more ribs, one or more chevrons, or any combination thereof. It may comprise one or more steps.

제품의 제조 공정은 베이스 시트를 열에너지 저장 물질로 충전하는 단계를 포함할 수 있다. 베이스 시트는 열에너지 저장 물질이 고체 상태 또는 용융 상태일 때 충전될 수 있다. 바람직하게, 베이스 시트는 열에너지 저장 물질이 용융 상태일 때 충전된다. 따라서, 상기 공정은 열에너지 저장 물질을 가열 및/또는 용융시키는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing process of the product may include filling the base sheet with a thermal energy storage material. The base sheet can be filled when the thermal energy storage material is in a solid state or a molten state. Preferably, the base sheet is filled when the thermal energy storage material is in the molten state. Thus, the process may include heating and / or melting the thermal energy storage material.

제품의 제조 공정은 하나 이상의 밀폐 공간이 형성되도록 상부 시트와 베이스 시트를 연결시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연결 단계는 1차 밀봉부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게, 연결 단계는 1차 밀봉부를 형성하는 단계 및 2차 밀봉부를 형성하는 단계 둘 다를 포함한다. 연결 단계는 바람직하게는 열에너지 저장 물질이 용융 상태인 동안에 일어난다. 예를 들면, 연결 단계는 열에너지 저장 물질이 약 100 ℃ 이상, 약 150 ℃ 이상, 약 200 ℃ 이상, 약 250 ℃ 이상, 또는 약 300 ℃ 이상의 온도일 때 일어날 수 있다.The manufacturing process of the product may comprise connecting the top sheet and the base sheet to form one or more sealed spaces. The connecting step may include forming a primary seal. Preferably, the connecting step includes both forming a primary seal and forming a secondary seal. The connecting step preferably takes place while the thermal energy storage material is in the molten state. For example, the connecting step may occur when the thermal energy storage material is at a temperature of at least about 100 ° C., at least about 150 ° C., at least about 200 ° C., at least about 250 ° C., or at least about 300 ° C.

제품의 제조 공정은 베이스 시트와 커버 시트를 부분적으로 연결시켜 베이스 시트와 커버 시트가 일반적으로 수평 배향으로 존재하지 않을 때 액체를 함유할 수 있는 부분적으로 밀봉된 공간을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 베이스 시트와 커버 시트 사이의 공간은, 충전될 공간내에 노즐 끝을 삽입시키고, 노즐을 통해 부분적으로 밀봉된 공간내에 열에너지 저장 물질(바람직하게는 용융 상태의)을 펌핑시킴으로써 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 따라서, 베이스 시트와 커버 시트 사이의 공간은, 시트들이 수직인 동안에 적어도 부분적으로 충전될 수 있으며, 베이스 시트중 트로프는 베이스 시트가 일반적으로 수직인 동안 충전될 수 있다. 공간을 열에너지 저장 물질로 충전시키기 위한 상기 접근방법은 보다 큰 부피의 열에너지 저장 물질을 제공할 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들면, 공기 또는 다른 가스가 차지하는 밀폐 공간의 부피%는 약 8% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하 또는 약 1% 이하일 수 있다. 공간을 충전하기 위한 상기 접근방법은 또한 2개의 베이스 시트 사이의 공간을 충전하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 커버 시트는 제 2의 베이스 시트일 수 있다. 공간을 열에너지 저장 물질로 충전한 후, 충전된 공간이 밀폐 공간이 되도록 1차 밀봉부의 나머지 부분이 형성될 수 있다. 2차 밀봉부와 관련하여, 존재한다면, 열에너지 저장 물질이 공간내에 삽입된 후까지는 2차 밀봉부의 적어도 일부분은(예를 들면, 노즐이 삽입되는 영역에서) 형성되지 않는다. 다수의 밀폐 공간을 갖는 제품은 하나 이상의 하기 단계를 포함하는 공정에 의해 충전될 수 있다: 1차 밀봉부의 일부분을 형성함으로써 하나 이상의 공간을 부분적으로 밀봉시키고(예를 들면, 베이스 시트와 커버 시트를 연결시킴으로써, 또는 2개의 베이스 시트를 연결시킴으로써), 열에너지 저장 물질을 하나 이상의 공간내에 삽입하고, 1차 밀봉부의 나머지부분을 형성하고(예를 들면, 공간이 밀폐되도록), 충전되는 제품을 회전시키고, 열에너지 저장 물질을 1차 밀봉부의 일부분을 갖는 하나 이상의 또 다른 공간내에 삽입하고, 하나 이상의 또 다른 공간의 1차 밀봉부의 나머지부분을 형성한다.The manufacturing process of the product may comprise partially connecting the base sheet and the cover sheet to form a partially sealed space that may contain liquid when the base sheet and cover sheet are generally not in a horizontal orientation. . The space between the base sheet and the cover sheet can be at least partially filled by inserting the nozzle tip into the space to be filled and pumping the heat energy storage material (preferably in molten state) into the partially sealed space through the nozzle. . Thus, the space between the base sheet and the cover sheet can be at least partially filled while the sheets are vertical, and the trough of the base sheets can be filled while the base sheet is generally vertical. It will be appreciated that the above approach for filling a space with a heat energy storage material may provide a larger volume of heat energy storage material. For example, the volume percent of the enclosed space occupied by air or other gases may be about 8% or less, about 6% or less, about 5% or less, about 4% or less, about 3% or less, about 2% or less, or about 1% or less. Can be. The above approach for filling space can also be used to fill the space between two base sheets. Thus, the cover sheet may be a second base sheet. After filling the space with the thermal energy storage material, the remaining portion of the primary seal can be formed so that the filled space becomes a sealed space. With respect to the secondary seal, if present, at least a portion of the secondary seal (eg in the area where the nozzle is inserted) is not formed until after the thermal energy storage material has been inserted into the space. An article having multiple enclosed spaces can be filled by a process comprising one or more of the following steps: forming a portion of the primary seal to partially seal the one or more spaces (e.g., the base sheet and cover sheet By connecting, or by connecting two base sheets), inserting the thermal energy storage material into one or more spaces, forming the remainder of the primary seal (e.g., sealing the space), rotating the filled product and The thermal energy storage material is then inserted into at least one other space having a portion of the primary seal and forms the remainder of the primary seal of the at least one other space.

도 16은 열에너지 저장 물질로 충전된 하나 이상(예를 들면, 4개)의 캡슐(10) 및 충전되는 하나 이상(예를 들면, 5개)의 공간을 갖는 제품(2)의 한 예를 예시한 것이다. 충전되는 공간은 부분적인 1차 밀봉부(74)를 갖는다. 충전되는 공간은 선택적으로 부분적인 2차 밀봉부(75)를 포함할 수 있다. 충전되는 공간은 바람직하게는 완전한 1차 밀봉부(22)를 갖지 않고 완전한 2차 밀봉부(22')를 갖지 않는 충전 영역(76)을 갖는다. 밀폐 공간은 충전 영역(76)에 삽입되거나 또는 배치된 노즐(77)을 사용하여 충전될 수 있다. 상기 노즐은 부분적인 1차 밀봉부(74)를 형성하기 전에, 중에 또는 후에 충전 영역에 배치될 수 있음을 인지할 것이다. 도 16에 예시된 바와 같이, 노즐(77)은 충전되는 공간의 상부내에 삽입될 수 있으므로, 열에너지 저장 물질(16)은 충전 영역(76) 밖으로 누출되지 않는다. 열에너지 저장 물질(16)을 충전되는 공간내에 삽입한 후에, 상기 공정은 하기 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 노즐을 제거하거나(바람직하게는 제품을 회전시키기 전에), 1차 밀봉부의 나머지부분을 형성하거나(바람직하게는 제품을 회전시키기 전에), 또는 2차 밀봉부 또는 2차 밀봉부의 나머지부분을 형성한다. 따라서, 제품은 1) 2개 시트 사이에 부분적 1차 밀봉부를 형성하고(예를 들면, 2개 시트를 레이저 용접시킴으로써), 2) 열에너지 저장 물질(예를 들면, 용융 상태의)을 2개 시트 사이의 공간내에 주입하고, 3) 1차 밀봉부를 완성시킬 수 있는 기계를 사용하여 제조할 수 있다. 다수의 밀폐 공간이 바람직한 경우, 상기 공정은 시트들 사이의 또 다른 공간이 충전될 수 있도록 시트를 회전시키는 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다.FIG. 16 illustrates an example of a product 2 having one or more (eg four) capsules 10 filled with a thermal energy storage material and one or more (eg five) spaces filled. It is. The space to be filled has a partial primary seal 74. The space to be filled may optionally include a partial secondary seal 75. The space to be filled preferably has a filling area 76 without a complete primary seal 22 and without a complete secondary seal 22 ′. The enclosed space can be filled using a nozzle 77 inserted or disposed in the filling region 76. It will be appreciated that the nozzle may be placed in the filling region before, during or after forming the partial primary seal 74. As illustrated in FIG. 16, the nozzle 77 can be inserted into the top of the space to be filled, so that the thermal energy storage material 16 does not leak out of the filling region 76. After inserting the thermal energy storage material 16 into the space to be filled, the process may comprise one or more of the following steps: removing the nozzle (preferably before rotating the product) or rest of the primary seal. (Preferably before rotating the product) or form a secondary seal or the remainder of the secondary seal. Thus, the product may comprise 1) a partial primary seal between the two sheets (e.g., by laser welding two sheets), and 2) two sheets of thermal energy storage material (e.g., molten). It can be manufactured using a machine that can be injected into the space between and 3) complete the primary seal. If multiple confined spaces are desired, the process can include one or more steps of rotating the sheet so that another space between the sheets can be filled.

열에너지 저장 물질을 캡슐화시키기에 적합한 시트로는 내구적이거나, 내식성이거나, 또는 둘 다인 임의의 얇은 금속 시트(예를 들면, 금속 호일)가 포함되므로, 상기 시트는 바람직하게는 누출없이 열에너지 저장 물질을 함유할 수 있다. 금속 시트는 1년 이상, 바람직하게는 5년 이상동안 반복 열 순환하의 차량 환경에서 작용할 수 있다. 금속 시트는 달리 작동시 열에너지 저장 물질과 접촉하는, 실질적으로 불활성인 외부면을 가질 수 있다. 열에너지 저장 물질과 접촉하는 금속 시트의 외부면은 열에너지 저장 물질과 접촉할 때 상기 물질과 별로 반응하지 않거나, 상기 물질을 부식시키지 않거나 또는 둘 다인 하나 이상의 물질을 포함하거나, 또는 필수적으로 상기 물질로 이루어져야 한다. 제한하지 않고, 사용될 수 있는 예시적인 금속 시트로는 황동, 구리, 알루미늄, 니켈-철 합금, 청동, 티탄, 스테인리스 스틸 등의 하나 이상의 층을 갖는 금속 시트가 포함된다. 상기 시트는 일반적으로 귀금속일 수 있거나, 또는 상기 시트는 옥사이드 층(예를 들면, 천연 옥사이드 층, 또는 표면상에 생성될 수 있는 옥사이드 층)을 갖는 금속을 포함하는 것일 수 있다. 하나의 예시적인 금속 시트는 알루미늄 또는 알루미늄 함유 합금(예를 들면, 50 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금) 층을 포함하는 알루미늄 호일이다. 또 다른 예시적인 금속 시트는 스테인리스 스틸이다. 바람직한 스테인리스 스틸로는 오스테나이트계(austenitic) 스테인리스 스틸, 페라이트계(ferritic) 스테인리스 스틸 또는 마텐자이트계(martensitic) 스테인리스 스틸이 포함된다. 제한하지 않고, 스테인리스 스틸은 약 10 중량% 이상, 바람직하게는 약 13 중량% 이상, 보다 바람직하게는 약 15 중량% 이상, 가장 바람직하게는 약 17 중량% 이상의 농도로 크롬을 포함할 수 있다. 스테인리스 스틸은 탄소를 약 0.30 중량% 미만, 바람직하게는 약 0.15 중량% 미만, 보다 바람직하게는 약 0.12 중량% 미만, 가장 바람직하게는 약 0.10 중량% 미만의 농도로 포함할 수 있다. 예를 들면, 스테인리스 스틸 304(SAE 명칭)는 19 중량% 크롬 및 약 0.08 중량% 탄소를 함유한다. 바람직한 스테인리스 스틸은 또한 316(SAE 명칭)과 같은 몰리브덴 함유 스테인리스 스틸을 포함한다. 금속 시트는 금속 시트의 부식을 감소 또는 제거할 수 있는 임의의 당해분야에 공지된 코팅을 가질 수 있다.Sheets suitable for encapsulating the thermal energy storage material include any thin metal sheet (eg, metal foil) that is durable, corrosion resistant, or both, so that the sheet preferably contains the thermal energy storage material without leakage. It may contain. The metal sheet can operate in a vehicle environment under repeated thermal cycling for at least one year, preferably at least five years. The metal sheet may have a substantially inert outer surface which otherwise contacts the thermal energy storage material in operation. The outer surface of the metal sheet in contact with the thermal energy storage material should comprise or consist essentially of one or more materials that do not react significantly with, or corrode, or both of the materials when in contact with the thermal energy storage material. do. Without limitation, exemplary metal sheets that may be used include metal sheets having one or more layers of brass, copper, aluminum, nickel-iron alloys, bronze, titanium, stainless steel, and the like. The sheet may generally be a noble metal or the sheet may comprise a metal having an oxide layer (eg, a natural oxide layer, or an oxide layer that may be produced on the surface). One exemplary metal sheet is an aluminum foil comprising a layer of aluminum or an aluminum containing alloy (eg, an aluminum alloy containing at least 50% by weight, preferably at least 90% by weight of aluminum). Another exemplary metal sheet is stainless steel. Preferred stainless steels include austenitic stainless steel, ferritic stainless steel or martensitic stainless steel. Without limitation, stainless steel may comprise chromium in a concentration of at least about 10% by weight, preferably at least about 13% by weight, more preferably at least about 15% by weight and most preferably at least about 17% by weight. Stainless steel may comprise carbon at a concentration of less than about 0.30 weight percent, preferably less than about 0.15 weight percent, more preferably less than about 0.12 weight percent, and most preferably less than about 0.10 weight percent. For example, stainless steel 304 (SAE name) contains 19 weight percent chromium and about 0.08 weight percent carbon. Preferred stainless steels also include molybdenum containing stainless steel, such as 316 (SAE designation). The metal sheet may have a coating known in the art that can reduce or eliminate corrosion of the metal sheet.

금속 시트는, 시트를 성형시, 캡슐을 열에너지 저장 물질로 충전할 때, 캡슐의 사용시, 또는 이들의 임의의 조합시에 구멍 또는 균열이 생성되지 않도록 충분히 큰 두께를 갖는다. 운송과 같은 용도에서, 금속 시트는 바람직하게는, 열 저장 장치의 중량이 금속 시트에 의해 크게 증가되지 않도록 비교적 얇다. 금속 시트의 두께는 약 10 ㎛ 이상, 바람직하게는 약 20 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 약 50 ㎛ 이상일 수 있다. 금속 시트는 약 3 mm 미만, 바람직하게는 1 mm 미만, 보다 바람직하게는 0.5 mm 미만(예를 들면, 약 0.25 mm 미만)의 두께를 가질 수 있다.The metal sheet has a sufficiently large thickness so that no holes or cracks are formed when forming the sheet, filling the capsule with a thermal energy storage material, using the capsule, or any combination thereof. In applications such as transportation, the metal sheet is preferably relatively thin so that the weight of the heat storage device is not significantly increased by the metal sheet. The thickness of the metal sheet may be at least about 10 μm, preferably at least about 20 μm, more preferably at least about 50 μm. The metal sheet may have a thickness of less than about 3 mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm (eg less than about 0.25 mm).

도 14는 각각 다수의 밀폐 공간(18)에 캡슐화된 열에너지 저장 물질(16)을 갖는 다수의 제품(2" 및 2"')을 갖는 예시적 열 저장 장치(80)의 횡단면을 예시한 것이다. 제품은 일반적으로 원통형을 가질 수 있는 단열 용기(82) 내에 배열된다. 상기 장치는 제 1 인접 제품(2"')(a) 및 제 2의 인접 제품(2"')(b)을 갖는 제품(2")을 포함한다. 제품(2") 및 그의 제 1 인접 제품(2"')(a)는 일반적으로 접촉하고 있는 그 각각의 편평한 커버 시트의 상단면(즉, 외부면)과 함께 배열될 수 있다. 제품(2") 및 제 2 인접 제품 2"'(b)는 일반적으로 접합면을 가질 수 있고(예를 들면, 그 각각의 베이스 시트의 외부면은 일반적으로 접합면일 수 있다), 이들이 부분적으로 서로 중첩되도록 배열될 수 있다. 열 전달 유체가 두 제품 (2") 및 (2"')(b) 사이에서 일반적으로 방사상 방향으로 방사상 유로(83)를 통해 유동할 수 있도록, 제품(2") 및 그의 제 2 인접 제품 2"'(b) 사이의 거리를 유지하기 위해 스페이서(도시하지 않음)를 사용할 수 있다. 제품 (2")와 제 2 인접 제품 2"'(b) 사이의 공간은 제품(2)의 시트들 중의 하나로부터 제조될 수 있다. 도 14에 예시된 바와 같이, 각각의 제품은 열 전달 유체가 각각의 제품, 바람직하게는 각각의 밀폐 공간과 직접 접촉할 수 있도록 열 전달 유체와 접촉할 수 있는 표면(예를 들면, 베이스 시트의 표면)을 가질 수 있다. 도 14에 예시된 바와 같이, 각각의 방사상 유로(83)는 동일 길이, 동일한 횡단면을 가질 수 있거나, 또는 심지어 일치할 수 있다. 각각의 제품(2)은 그 중심 부근에 개구부(46)를 가질 수 있다. 개구부는 열 전달 유체를 장치를 통해 유동시키는 구획의 일부일 수 있다. 제품 (2" 및 2"')은 그 개구부들이 중심 축방향 유로(84)를 형성하도록 배열될 수 있다. 제품(2" 및 2"')의 외주부와 용기(85)의 내부면 사이의 공간도 또한 열 전달 유체 구획의 일부이며, 외부 축방향 유로(86)를 형성한다. 열 저장 장치는 중심 축방향 유로(84)와 유체 연통되어 있는 제 1 오리피스(87)를 가질 수 있다. 열 저장 장치(80)는 제 1 오리피스(87)를 외부 축방향 유로(86)로부터 분리시키는 제 1 밀봉부 또는 플레이트(88)를 가질 수 있다. 용기(82)는, 도 14에 예시된 바와 같이, 제 1 오리피스(87)와 용기의 동일 측면상에, 또는 용기의 상이한 측면상에 존재할 수 있는 제 2 오리피스(89)를 가질 수 있다. 열 저장 장치는 제 2 오리피스(89)를 중심 축방향 유로로부터 분리시키는 제 2 밀봉부(90)를 가질 수 있다. 제 1 밀봉부, 제 2 밀봉부 또는 둘 다는 유체가 방사상 유로(83)를 통해 유동하지 않고, 2개의 축방향 유로(84 및 86) 사이로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 용기(82)는 바람직하게는 단열된다. 예를 들면, 용기는 내벽(91) 및 외벽(92)을 가질 수 있다. 두 벽 사이의 공간(93)은 진공화되거나 또는 낮은 열전도도를 갖는 단열 물질로 충전될 수 있다. 상기 장치는 또한 제품의 적층물에 압축력을 가하는 하나 이상의 스프링, 예를 들면, 하나 이상의 압축 스프링(94)을 가질 수 있다.FIG. 14 illustrates a cross section of an exemplary heat storage device 80 having a plurality of products 2 "and 2" ', each having a heat energy storage material 16 encapsulated in a plurality of enclosed spaces 18. FIG. The product is generally arranged in an insulated container 82 which may have a cylindrical shape. The device comprises a product 2 "having a first adjacent product 2" ') (a) and a second adjacent product 2 "' (b). The product 2" and its first adjacent The product 2 "'(a) may be arranged with the top surface (i.e., the outer surface) of its respective flat cover sheet which is generally in contact. The product 2" and the second adjacent product 2 "' (b) may generally have a bonding surface (eg, the outer surface of its respective base sheet may generally be a bonding surface) and they may be arranged to partially overlap each other. The product 2 "and its second adjacent product 2" '(b) so as to be able to flow through the radial flow path 83 in a generally radial direction between the products 2 "and (2"') (b) Spacers (not shown) may be used to maintain the distance between them. The space between the product 2 "and the second adjacent product 2" '(b) may be made from one of the sheets of product 2 As illustrated in Fig. 14, each product has a surface (e.g., capable of being in contact with the heat transfer fluid such that the heat transfer fluid is in direct contact with each product, preferably the respective enclosed space). Surface of the base sheet), as illustrated in Fig. 14, each radial flow path 83 may have the same length, the same cross section, or even coincide. It may have an opening 46 near its center. The opening may be part of a compartment through which the heat transfer fluid flows through the device. Products 2 "and 2" 'may have their openings in a central axial flow path 84 The space between the outer periphery of the products 2 "and 2" 'and the inner surface of the container 85 is also part of the heat transfer fluid compartment and forms an outer axial flow path 86. The heat storage device is in fluid communication with the central axial flow path 84. It may have a first orifice 87. The heat storage device 80 may have a first seal or plate 88 that separates the first orifice 87 from the outer axial flow path 86. . The container 82 can have a second orifice 89 that can be on the same side of the container as the first orifice 87, or on different sides of the container, as illustrated in FIG. 14. The heat storage device may have a second seal 90 that separates the second orifice 89 from the central axial flow path. The first seal, the second seal, or both can prevent the fluid from flowing between the two axial flow paths 84 and 86 without flowing through the radial flow path 83. The container 82 is preferably insulated. For example, the container may have an inner wall 91 and an outer wall 92. The space 93 between the two walls can be evacuated or filled with insulating material with low thermal conductivity. The apparatus may also have one or more springs, for example one or more compression springs 94, which apply a compressive force to the stack of articles.

도 14는 용기의 한쪽 측면상에 2개의 오리피스(87 및 89)를 갖는 열 저장 장치(80)를 예시한 것이다. 상기 장치는 제 1 오리피스와, 제 1 오리피스로부터 가장 먼 중심축 유로(84)의 영역(96) 사이로 유체를 유동시키기 위해 제 1 오리피스(87)에 연결된 관(95)을 사용할 수 있다. 도 14와 관련하여, 제 1 밀봉부(88) 및 제 2 밀봉부(90)는 방사상 유로(83)를 통한 첫 번째 유동없이 유체가 제 1 오리피스(87)로부터 제 2 오리피스(89)로 유동하는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 2개의 축방향 유로(84 및 86)에 대한 크기를 선택함으로써, 열 저장 장치(80)는 티첼만(Tichelmann) 시스템으로 규정될 수 있다.FIG. 14 illustrates a heat storage device 80 having two orifices 87 and 89 on one side of the container. The apparatus may use a tube 95 connected to the first orifice 87 to flow fluid between the first orifice and the region 96 of the central axis flow path 84 furthest from the first orifice. With reference to FIG. 14, the first seal 88 and the second seal 90 allow fluid to flow from the first orifice 87 to the second orifice 89 without a first flow through the radial flow path 83. Can be used to prevent that. By selecting the sizes for the two axial flow paths 84 and 86, the heat storage device 80 can be defined as a Tichelmann system.

하나 이상의, 또는 모든 밀폐 공간내 압력은 온도가 약 25 ℃일 때 대기압 미만, 예를 들면, 진공하일 수 있다. 예를 들면, 25 ℃에서 밀폐 공간내 압력은 바람직하게는 약 600 토르 이하, 약 500 토르 이하, 약 400 토르 이하, 약 300 토르 이하, 또는 약 100 토르 이하일 수 있다. 밀폐 공간내 진공은 커버 시트와 베이스 시트를 밀봉되게 연결할 때 진공을 적용한 결과이거나, 열에너지 저장 물질이 승온일 때 커버 시트와 베이스 시트를 밀봉되게 연결한 결과이거나, 또는 둘 다일 수 있다. 예를 들면, 베이스 시트와 커버 시트를 밀봉되게 연결하는 공정은 약 600 토르 이하, 약 500 토르 이하, 약 400 토르 이하, 약 300 토르 이하, 약 200 토르 이하, 약 100 토르 이하 또는 약 50 토르 이하의 진공을 베이스 시트의 트로프 영역에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.The pressure in one or more, or all enclosed spaces, may be below atmospheric pressure, for example under vacuum, when the temperature is about 25 ° C. For example, the pressure in the sealed space at 25 ° C. may preferably be about 600 Torr or less, about 500 Torr or less, about 400 Torr or less, about 300 Torr or less, or about 100 Torr or less. The vacuum in the enclosed space may be the result of applying a vacuum when the cover sheet and the base sheet are hermetically connected, or the result of hermetically connecting the cover sheet and the base sheet when the thermal energy storage material is at elevated temperature, or both. For example, the process of sealingly connecting the base sheet and the cover sheet may include about 600 Torr or less, about 500 Torr or less, about 400 Torr or less, about 300 Torr or less, about 200 Torr or less, about 100 Torr or less, or about 50 Torr or less. Applying a vacuum of the trough region of the base sheet.

열 저장 장치는 열을 열 저장 장치내에 전달하기 위해, 열을 열 저장 장치의 밖으로 전달하기 위해, 또는 둘 다를 위해 하나 이상의 열 전달 유체를 사용하는 열 저장 시스템에 사용될 수 있다.The heat storage device may be used in a heat storage system that uses one or more heat transfer fluids to transfer heat into the heat storage device, to transfer heat out of the heat storage device, or both.

유체가 (예를 들면, 고형화되지 않고) 열 저장 장치, 및 유체가 냉각시 그를 통해 순환하는 다른 구성요소들(예를 들면, 열 제공 구성요소, 하나 이상의 연결 관 또는 라인, 열 제거 구성요소, 또는 이들의 임의의 조합)을 통해 유동하도록, 열을 열 에너지 저장 물질 내로 및/또는 밖으로 전달하기 위해 사용되는 열 전달 유체는 임의의 액체 또는 기체일 수 있다. 열 전달 유체는 열 저장 장치에 사용되는 온도에서 열을 전달할 수 있는 임의의 당해분야에 공지된 열 전달 유체 또는 냉각수일 수 있다. 열 전달 유체는 액체 또는 기체일 수 있다. 바람직하게, 열 전달 유체는 사용시 노출될 수 있는 최저 작동 온도(예를 들면, 최저 예상 주위 온도)에서 유동할 수 있다. 예를 들면, 열 전달 유체는 약 1 기압의 압력, 및 약 25 ℃, 바람직하게는 약 0 ℃, 보다 바람직하게는 -20 ℃, 가장 바람직하게는 약 -40 ℃의 온도에서 액체 또는 기체일 수 있다. 제한하지 않고, 하나 이상의 전기화학 셀을 가열 및/또는 냉각시키기에 바람직한 열 전달 유체는 약 40 ℃에서 액체이다.The heat storage device where the fluid is (eg, not solidified), and other components that the fluid circulates through upon cooling (eg, a heat providing component, one or more connection tubes or lines, a heat removal component, Or any combination thereof), the heat transfer fluid used to transfer heat into and / or out of the heat energy storage material may be any liquid or gas. The heat transfer fluid may be any heat transfer fluid or coolant known in the art capable of transferring heat at the temperatures used in the heat storage device. The heat transfer fluid may be a liquid or a gas. Preferably, the heat transfer fluid may flow at the lowest operating temperature (eg, lowest expected ambient temperature) that may be exposed in use. For example, the heat transfer fluid may be liquid or gas at a pressure of about 1 atmosphere and at a temperature of about 25 ° C., preferably about 0 ° C., more preferably −20 ° C., and most preferably about −40 ° C. have. Without limitation, preferred heat transfer fluids for heating and / or cooling one or more electrochemical cells are liquid at about 40 ° C.

열 전달 유체는 전형적으로 현열로서 다량의 열에너지를 수송할 수 있어야 한다. 열 전달 유체는 약 1 J/g·K 이상, 바람직하게는 약 2 J/g·K 이상, 보다 바람직하게는 약 2.5 J/g·K 이상, 가장 바람직하게는 약 3 J/g·K 이상의 비열(예를 들면, 약 25 ℃에서 측정된)을 가질 수 있다. 바람직하게, 열 전달 유체는 액체이다.Heat transfer fluids typically must be able to transport large amounts of thermal energy as sensible heat. The heat transfer fluid is at least about 1 J / g · K, preferably at least about 2 J / g · K, more preferably at least about 2.5 J / g · K, most preferably at least about 3 J / g · K Specific heat (eg, measured at about 25 ° C.). Preferably, the heat transfer fluid is a liquid.

사용될 수 있는 열 전달 유체 및 작동 유체로는 미국 특허출원 공개공보 제 2009-0250189 호(2009년 10월 8일 공개) 및 PCT 출원 PCT/US09/67823 호(2009년 12월 14일 출원)에 기술된 것들이 포함된다. 예를 들면, 임의의 당해분야에 공지된 엔진 냉각수를 열 전달 유체로 사용할 수 있다. 상기 시스템은 바람직하게는 열을 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질내로 전달하고, 열을 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질로부터 제거하기 위한 단일 열 전달 유체를 사용한다. 또는, 상기 시스템은 열을 열에너지 저장 물질로 전달하기 위한 제 1 열 전달 유체 및 열을 열에너지 저장 물질로부터 제거하기 위한 제 2 열 전달 유체를 사용할 수 있다.Heat transfer fluids and working fluids that may be used are described in US Patent Application Publication No. 2009-0250189 published October 8, 2009 and PCT Application PCT / US09 / 67823, filed December 14, 2009. Included. For example, any engine coolant known in the art can be used as the heat transfer fluid. The system preferably uses a single heat transfer fluid to transfer heat into the heat energy storage material in the heat storage device and to remove heat from the heat energy storage material in the heat storage device. Alternatively, the system may use a first heat transfer fluid for transferring heat to the heat energy storage material and a second heat transfer fluid for removing heat from the heat energy storage material.

제한하지 않고, 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있는 열 전달 유체로는 당해분야에 숙련된 자에게 공지되어 있는 열 전달 유체가 포함되며, 바람직하게는 물, 하나 이상의 알킬렌 글리콜, 하나 이상의 폴리알킬렌 글리콜, 하나 이상의 오일, 하나 이상의 냉매, 하나 이상의 알콜, 하나 이상의 베타인 또는 그의 임의의 혼합물을 함유하는 유체가 포함된다.Without limitation, heat transfer fluids that can be used alone or in admixture include heat transfer fluids known to those skilled in the art, preferably water, one or more alkylene glycols, one or more polyalkylenes Fluids containing glycols, one or more oils, one or more refrigerants, one or more alcohols, one or more betaines or any mixture thereof are included.

열 저장 시스템은 선택적으로 하나 이상의 가열기를 포함할 수 있다. 가열기는 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질의 온도를 그의 전이 온도 이상의 온도로 증가시킬 수 있는 임의의 가열기일 수 있다. 가열기는 에너지(예를 들면, 전기 에너지, 기계 에너지, 화학 에너지 또는 이들의 임의의 조합)를 열(예를 들면, 열 에너지)로 전환시키는 임의의 가열기일 수 있다. 하나 이상의 가열기는 하나 이상의 전기 가열기일 수 있다. 하나 이상의 가열기는 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질의 일부 또는 전부를 가열하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 시스템은 열 저장 장치와 열 연통되어 있는 하나 이상의 가열기를 포함한다. 예를 들면, 상기 시스템은 열 저장 장치의 단열재내에 하나 이상의 가열기를 포함할 수 있다. 전기 가열기는 하나 이상의 전기화학 셀로부터, 외부 공급원으로부터, 또는 둘 다로부터 전기를 사용할 수 있다. 예를 들면, 차량이 정지물에 연결된 콘센트에 플러그를 꽂을 때, 열 저장 장치는 외부 공급원으로부터의 전기를 사용하여 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질의 액상선 온도보다 높은 온도에서 유지될 수 있다. 차량이 정지물에 연결된 콘센트에 플러그를 꽂지 않았을 때에, 열 저장 장치는 전기화학 셀로부터 발생된 전기를 이용하여 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질의 액상선 온도보다 높은 온도에서 유지될 수 있다.The heat storage system may optionally include one or more heaters. The heater may be any heater capable of increasing the temperature of the heat energy storage material in the heat storage device to a temperature above its transition temperature. The heater can be any heater that converts energy (eg, electrical energy, mechanical energy, chemical energy, or any combination thereof) to heat (eg, thermal energy). One or more heaters may be one or more electric heaters. One or more heaters may be used to heat some or all of the heat energy storage material in the heat storage device. Preferably, the system includes one or more heaters in thermal communication with the heat storage device. For example, the system may include one or more heaters in the insulation of the heat storage device. The electric heater may use electricity from one or more electrochemical cells, from an external source, or both. For example, when the vehicle is plugged into an outlet connected to a stationary, the heat storage device may be maintained at a temperature above the liquidus temperature of the heat energy storage material in the heat storage device using electricity from an external source. When the vehicle is not plugged into an outlet connected to the stationary, the heat storage device may be maintained at a temperature above the liquidus temperature of the heat energy storage material in the heat storage device using electricity generated from the electrochemical cell.

열 저장 장치는 하나 이상의 구성요소를 가열하기 위한 공정에 사용될 수 있다. 상기 공정은 열 전달 장치를 통해 열 전달 유체를 유동시키는 것을 포함한다. 열 전달 유체를 열 저장 장치를 통해 유동시키는 단계는 초기 온도를 갖는 열 전달 유체를 장치의 유입구를 통해 유동시키거나; 열 전달 유체가 다수의 방사상 유로로 나뉘어질 수 있도록 열 전달 유체를 축방향 유로를 통해 유동시키거나; 열 전달 유체가 열에너지 저장 물질로부터 열을 제거할 수 있도록 열 전달 유체를 방사상 유로를 통해 유동시키거나(이때, 열에너지 저장 물질은 열 전달 유체의 초기 온도보다 높은 온도를 갖는다); 다수의 방사상 유로가 재합류될 수 있도록 열 전달 유체를 상이한 축방향 유로를 통해 유동시키거나; 출구 온도를 갖는 열 전달 유체를 장치의 유출구를 통해 유동시키거나; 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 바람직하게, 열 전달 유체 출구 온도는 열 전달 유체의 초기 온도보다 높다. 하나 이상의 구성요소를 가열하기 위한 공정은 방사상 유로 및 2개의 축방향 유로 중 선택한 하나를 포함하는 열 저장 장치를 통과하는 유로를 사용할 수 있으며, 상기 유로는 전체 유동 길이를 가지며, 이때 전체 유동 길이는 일반적으로 상이한 방사상 유로에 대해 일정하다.The heat storage device may be used in a process for heating one or more components. The process includes flowing a heat transfer fluid through a heat transfer device. Flowing the heat transfer fluid through the heat storage device may include flowing a heat transfer fluid having an initial temperature through the inlet of the device; Flowing the heat transfer fluid through the axial flow path such that the heat transfer fluid can be divided into a plurality of radial flow paths; The heat transfer fluid flows through the radial flow path such that the heat transfer fluid removes heat from the heat energy storage material, wherein the heat energy storage material has a temperature higher than the initial temperature of the heat transfer fluid; The heat transfer fluid flows through different axial flow paths so that a plurality of radial flow paths can rejoin; A heat transfer fluid having an outlet temperature flows through the outlet of the device; Or any combination thereof. Preferably, the heat transfer fluid outlet temperature is higher than the initial temperature of the heat transfer fluid. The process for heating one or more components may use a flow passage through a heat storage device comprising a radial flow passage and a selected one of two axial flow passages, the flow passage having an overall flow length, wherein the total flow length is It is generally constant for different radial flow paths.

열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템은, 내연 엔진과 같은 구성요소를 신속히 가열할 수 있도록 비교적 높은 전력(예를 들면, 초기 30 또는 60초 가열시 측정할 때)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템은 약 5 W 이상, 바람직하게는 약 10 W 이상, 보다 바람직하게는 약 15 W 이상, 가장 바람직하게는 약 20 W 이상의 평균 전력을 특징으로 할 수 있다.The heat storage device and / or heat storage system may be characterized as having a relatively high power (eg, measured upon initial 30 or 60 seconds heating) to enable rapid heating of components such as internal combustion engines. . The heat storage device and / or heat storage system may be characterized by an average power of at least about 5 W, preferably at least about 10 W, more preferably at least about 15 W, most preferably at least about 20 W.

열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템은 비교적 높은 전력 밀도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있으므로, 비교적 작은 구성요소내에 대량의 열에너지를 유지할 수 있다. 예를 들면, 열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템은 약 4 kW/L 이상, 바람직하게는 약 8 kW/L 이상, 보다 바람직하게는 약 10 kW/L 이상, 가장 바람직하게는 약 12 kW/L 이상의 전력 밀도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The heat storage device and / or heat storage system may be characterized as having a relatively high power density, thereby maintaining a large amount of thermal energy in relatively small components. For example, the heat storage device and / or heat storage system may be at least about 4 kW / L, preferably at least about 8 kW / L, more preferably at least about 10 kW / L, most preferably at least about 12 kW / L. It may be characterized by having a power density of L or more.

열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템은 열 전달 유체의 비교적 낮은 압력 강하(약 10 L/분의 열 전달 유체 유량에서 측정할 때)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들면, 열 저장 장치 및/또는 열 저장 시스템은 약 2.0 kPa 미만, 바람직하게는 약 1.5 kPa 미만, 보다 바람직하게는 약 1.2 kPa 미만, 가장 바람직하게는 약 1.0 kPa 미만의 열 전달 유체 압력 강하를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The heat storage device and / or heat storage system may be characterized as having a relatively low pressure drop of the heat transfer fluid (as measured at a heat transfer fluid flow rate of about 10 L / min). For example, the heat storage device and / or heat storage system may have a heat transfer fluid pressure drop of less than about 2.0 kPa, preferably less than about 1.5 kPa, more preferably less than about 1.2 kPa, and most preferably less than about 1.0 kPa. It may be characterized by having.

예로서, 열 에너지 저장 시스템은 엔진 배기 가스로부터 에너지를 저장하기 위한 수송 차량(예를 들면, 자동차)에 사용될 수 있다. 엔진이 배기 가스를 생성할 때, 바이패스 밸브는, 열 저장 장치가 충전되도록 열 저장 장치를 통해, 또는 열 저장 장치가 과열되는 것을 방지하기 위해 바이패스 라인을 통해 가스의 흐름을 유도할 수 있다. 예를 들면, 차량이 주차하는 기간동안, 엔진이 정지되어 있을 때, 열 저장 장치에 저장된 열의 실질적인 부분이 장기간동안 유지될 수 있다(예를 들면, 열 저장 장치 주위의 진공 단열로 인해). 바람직하게, 차량이 약 -40 ℃의 주위 온도에서 16 시간동안 주차되었던 후에도 열 저장 장치내 열에너지 저장 물질의 50% 이상이 액체 상태로 남아 있다. 차량이 엔진이 실질적으로 냉각되기에 충분히 오랜 시간동안(예를 들면, 2 또는 3 시간 이상동안)(예를 들면, 엔진과 주변간의 온도차가 약 20 ℃ 미만이 되도록) 주차되어 있는 경우, 열 저장 장치에 저장된 열은, 작동 유체용 응축기를 포함하는 열 교환기를 통해 열 전달 유체(예를 들면, 엔진 냉각수)를 유동시킴으로써 간접적으로 냉각 엔진 또는 다른 열 수용체 내로 방전될 수 있다. 작동 유체는 작동 유체가 증발되는 열 저장 장치 내부의 모세관 구조를 이용하여 모세관 펌핑 루프에서 순환된다. 작동 유체로부터의 열은 열 교환기에서 엔진 냉각수로 전달된다. 열 저장 장치를 사용함으로써, 달리 폐기될 열은 냉시동을 완화시키고/시키거나 즉각적 조종석 가열을 제공하기 위한 사전 시동중에 포집될 수 있다.By way of example, a thermal energy storage system can be used in a transport vehicle (eg, a motor vehicle) for storing energy from engine exhaust gas. When the engine produces exhaust gas, the bypass valve can direct the flow of gas through the heat storage device to charge the heat storage device or through the bypass line to prevent the heat storage device from overheating. . For example, during periods when the vehicle is parked, when the engine is stopped, a substantial portion of the heat stored in the heat storage device can be retained for a long time (eg due to vacuum insulation around the heat storage device). Preferably, at least 50% of the thermal energy storage material in the heat storage device remains in the liquid state even after the vehicle has been parked for 16 hours at an ambient temperature of about −40 ° C. If the vehicle has been parked long enough for the engine to cool substantially (e.g. for more than 2 or 3 hours) (e.g. so that the temperature difference between the engine and the surroundings is less than about 20 ° C), heat storage Heat stored in the apparatus may be indirectly discharged into the cooling engine or other heat receiver by flowing a heat transfer fluid (eg, engine coolant) through a heat exchanger comprising a condenser for the working fluid. The working fluid is circulated in the capillary pumping loop using a capillary structure inside the heat storage device where the working fluid is evaporated. Heat from the working fluid is transferred from the heat exchanger to the engine coolant. By using a heat storage device, the heat to be otherwise discarded can be collected during pre-start to mitigate cold start and / or to provide immediate cockpit heating.

작동 유체를 사용한 열 전달은 작동 유체 밸브(즉, 배출 밸브)를 개방함으로써 개시될 수 있다. 추가의 액체 라인을 통해 루프에 연결된 밀폐된 작동 유체 수용기는 실질적인 압력 변화없이 루프 내부의 작동 유체 액체 부피의 변화를 수용하는 역할을 한다. 일단 충분하거나 또는 모든 유용한 열이 열 저장 장치로부터 전달되면, 배출 밸브는 폐쇄될 수 있다. 열 저장 장치내에 남은 작동 유체는 증발(예를 들면, 열 저장 장치에 잔류하는 열로부터 또는 열 저장 장치가 충전되기 시작할 때)된 후 응축기에서 응축될 수 있다. 열 저장 장치에서 작동 유체가 배출될 때, 작동 유체 수준의 액체 수준이 변화(예를 들면, 상승)될 수 있다.Heat transfer using the working fluid can be initiated by opening the working fluid valve (ie, the discharge valve). A closed working fluid receiver connected to the loop via an additional liquid line serves to accommodate changes in the working fluid liquid volume inside the loop without a substantial pressure change. Once enough or all of the useful heat is transferred from the heat storage device, the discharge valve can be closed. The working fluid remaining in the heat storage device may be condensed in the condenser after evaporation (eg from heat remaining in the heat storage device or when the heat storage device begins to fill). When the working fluid is discharged from the heat storage device, the liquid level of the working fluid level may change (eg, rise).

열 저장 장치는 선택적으로 직교류 교환기(즉, 작동 유체에 대한 흐름 방향 및 배기 가스의 흐름에 대한 수직 흐름 방향을 갖는)일 수 있다. 예를 들면, 작동시, 열 저장 장치는 1) 배기 가스; 2) 정체(stagnant) 상 변화 물질(예를 들면, 블리스터 팩과 같은 캡슐의 내부에); 및 3) 작동 유체가 차지하는 3개의 챔버를 포함할 수 있다. 3개의 챔버는 모두 적절한 물질, 바람직하게는 스테인리스 스틸로 제조된 얇은 벽에 의해 이격되어 유지된다. 배기 가스는 블리스터 내부 상 변화 물질의 캡슐의 표면들(예를 들면, 곡선의 표면) 사이로 유동할 수 있거나, 또는 작동 유체는 블리스터 내부 상 변화 물질의 캡슐의 상이한 표면(예를 들면, 편평한 표면) 사이에서 일반적으로 배가 가스 흐름 방향에 수직인 방향으로 유동할 수 있다. 그 챔버에 유입되는 액체 작동 유체는 바람직하게는 모세관 구조(예를 들면, 금속 심지)를 습윤시키고, 모세관 내부에 형성된 작동 유체 액체 메니스커스(meniscus) 상에 작용하는 모세관력에 의한 증기압과 중력의 복합된 힘에 대해 위로 이동된다. 상기 흐름은 블리스터 내부 상 변화 물질로부터 취한 열을 사용한 액체의 연속 증발에 의해 지속된다. 작동 유체의 증기는 모세관 구조에서 유출되어, 블리스터 내부의 상 변화 물질의 캡슐의 표면(예를 들면, 편평한 표면) 사이에서 압착된 모세관 구조의 컬럼들 사이에서 맞물릴 수 있는 증기 채널을 통해 장치의 상부로 방출된다. 작동 유체의 증기는 응축기 내부로 유동되어, 거기에서 그 증발열 및 현열을 차가운 냉각수로 전달하고 다시 액체가 되어 열 저장 장치로 회수되어, 액체 작동 유체로 부분적으로 함침된 모세관 구조(예를 들면, 금속 심지) 내부에 존재하는 모세관력에 의해서만 펌핑되는 루프에서의 순환을 계속한다. 모세관 구조의 모든 컬럼은 공통 다공성 기부에 연결될 수 있다. 상기 다공성 기부는 장치의 바닥으로부터 상이한 컬럼으로 유입되는 액체 작동 유체를 분배시키기 위해 사용될 수 있다.The heat storage device may optionally be a cross flow exchanger (ie, having a flow direction for the working fluid and a vertical flow direction for the flow of the exhaust gas). For example, in operation, the heat storage device may comprise 1) exhaust gas; 2) stagnant phase change material (eg inside a capsule such as a blister pack); And 3) three chambers occupied by the working fluid. All three chambers are spaced apart by thin walls made of a suitable material, preferably stainless steel. The exhaust gas may flow between the surfaces of the capsule of phase change material within the blister (eg curved surface) or the working fluid may be different from the surfaces of the capsule of phase change material inside the blister (eg flat Surface) can generally flow in a direction perpendicular to the gas flow direction. The liquid working fluid entering the chamber preferably wets the capillary structure (e.g., metal wick), and vapor pressure and gravity due to capillary forces acting on the working fluid liquid meniscus formed inside the capillary Is moved up for the combined force of. The flow is continued by continuous evaporation of the liquid using heat taken from the blister internal phase change material. The vapor of the working fluid flows out of the capillary structure through the vapor channel which can engage between the columns of the capillary structure compressed between the surface (eg flat surface) of the capsule of phase change material inside the blister. Is released to the top of the. The vapor of the working fluid flows inside the condenser, where it transfers its evaporative and sensible heat to cold cooling water and becomes liquid and recovered to the heat storage device, partially capped with liquid working fluid (e.g., metal Wicking) to continue the circulation in the loop pumped only by the capillary forces present inside. All columns of the capillary structure can be connected to a common porous base. The porous base can be used to dispense liquid working fluid entering the different columns from the bottom of the device.

또한, 본 발명은 추가의 요소/구성요소/단계들과 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 공기 조화용 흡수 또는 흡착 순환 냉동 시스템이 차가운 앵각수 대신에 또는 그에 더하여 열 수용체로서 사용될 수 있다(예를 들면, 응축기도 또한 공기 조화기의 유체 순환내부를 순환하는 냉매용 증발기로서 사용될 수 있다). 또 다른 용도에서, 같거나 다른 모세관 펌핑 루프 작동 유체를 사용하고 열 저장 장치와 응축기 사이의 증기 라인에 기계력 발생 터빈을 부가(예를 들면, 터빈으로부터 상류의 고증기압을 해결하기 위해)하고/하거나 응축기와 열 저장 장치 사이의 액체 라인에 액체 펌프를 부가하도록 열 엔진을 사용하는 정상-상태 폐열 회수 시스템, 예를 들면, 랜킨(Rankine) 사이클을 구성할 수 있다. 상기 터빈은 배기 가스 폐열로부터 포집된 열의 일부를 유용한 기계적 또는 전기적 일로 전환시키므로 차량의 전체 연료 효율을 개선시킬 수 있다.In addition, the present invention can be used with additional elements / components / steps. For example, an air conditioning absorption or adsorption circulating refrigeration system may be used as a heat acceptor instead of or in addition to cold angle water (e.g., a condenser may also be used as an evaporator for a refrigerant circulating inside the fluid circulation of the air conditioner). Can be used). In another application, use the same or different capillary pumping loop working fluid and add a mechanically generated turbine to the steam line between the heat storage device and the condenser (eg to resolve the high vapor pressure upstream from the turbine) and / or A steady-state waste heat recovery system, such as a Rankine cycle, may be configured that uses a heat engine to add a liquid pump to the liquid line between the condenser and the heat storage device. The turbine converts some of the heat collected from the waste gas waste heat into useful mechanical or electrical work, thereby improving the overall fuel efficiency of the vehicle.

실시예Example

실시예 1은 열에너지 저장 물질을 함유하고 열 저장에 적합한 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 7개의 트로프를 갖는 베이스 시트를 열에너지 저장 물질로 충전시켜 팩을 제조하였다. 각각의 트로프는 약 7 cm³의 액체를 함유할 수 있다. 베이스 시트를 편평한 커버 시트로 덮었다. 베이스 시트 및 커버 시트는 스테인리스 스틸 304로 제조되었으며 약 0.102 mm의 두께를 갖는다. 열에너지 저장 물질은 금속염이며 약 195 ℃의 액상선 온도를 갖는다. 열에너지 저장 물질은 무수성이거나, 또는 약 0.01 중량% 이하의 수분 농도를 가졌다. 열에너지 저장 물질이 고체 상태인 동안(약 23 ℃) 2개의 시트를 연결시켰다. 각각의 밀폐 공간의 주변부 주위로 베이스 시트 및 커버 시트를 함께 레이저 용접하여 1차 밀봉부를 제공하였다. 약 250 ℃의 온도로 가열하였을 때, 밀폐 공간은 약 69 kPa(약 10 psi)의 내부 압력을 가졌다.Example 1 is a product containing seven enclosed spaces containing thermal energy storage materials and suitable for thermal storage. The pack was prepared by filling a base sheet with seven troughs with a thermal energy storage material. Each trough may contain about 7 cm ³ of liquid. The base sheet was covered with a flat cover sheet. The base sheet and cover sheet are made of stainless steel 304 and have a thickness of about 0.102 mm. The thermal energy storage material is a metal salt and has a liquidus temperature of about 195 ° C. The thermal energy storage material was anhydrous or had a moisture concentration of up to about 0.01% by weight. Two sheets were connected while the thermal energy storage material was in the solid state (about 23 ° C.). The base sheet and cover sheet were laser welded together around the periphery of each enclosed space to provide a primary seal. When heated to a temperature of about 250 ° C., the confined space had an internal pressure of about 69 kPa (about 10 psi).

열 순환 시험Thermal cycling test

실시예 1의 제품 약 10개를 적층시키고 유입구와 유출구를 갖는 용기에 두었다. 유입구를 약 250 ℃의 온도에서 열 전달 유체의 뜨거운 수용기 및 약 15 ℃의 온도에서 열 전달 유체의 차가운 수용기에 연결시켰다. 열에너지 저장 물질의 온도가 약 240 ℃가 될 때까지 열 전달 유체를 용기를 통해 유동시킨 다음, 열에너지 저장 물질의 온도가 약 25 ℃가 될 때까지 차가운 열 전달 유체를 용기를 통해 유동시켰다. 열에너지 저장 물질의 온도는 약 1,000 주기동안 약 5 분마다 순환시켰다.About 10 products of Example 1 were stacked and placed in containers with inlets and outlets. The inlet was connected to the hot receiver of the heat transfer fluid at a temperature of about 250 ° C and the cold receiver of the heat transfer fluid at a temperature of about 15 ° C. The heat transfer fluid was flowed through the vessel until the temperature of the heat energy storage material was about 240 ° C, and then the cold heat transfer fluid was flowed through the vessel until the temperature of the heat energy storage material was about 25 ° C. The temperature of the thermal energy storage material was circulated about every 5 minutes for about 1,000 cycles.

실시예 1의 하나 이상의 밀폐 공간은 1,000 주기에 이르기 전에 열 순환 시험동안 파괴되고/되거나 1차 밀봉부에서 누출을 나타내었다. 열에너지 저장 물질은 하나 이상의 밀폐 공간으로부터 누출되었으며, 실시예 1은 열 순환 시험을 통과하지 못했다.One or more confined spaces of Example 1 were destroyed during thermal cycling testing before reaching 1,000 cycles and / or exhibited leaks in the primary seal. The thermal energy storage material leaked from one or more confined spaces, and Example 1 did not pass the thermal cycling test.

열 시험Thermal test

실시예 1의 제품을 약 400 ℃의 온도에서 약 30 분동안 오븐에 두었다. 이어서, 열에너지 저장 물질이 제품으로부터 누출되게 하는 임의의 누출 또는 파괴가 존재하는지를 측정하기 위해 상기 제품을 평가하였다. 하나 이상의 누출 및/또는 파괴가 관찰되었으며, 실시예 1은 열 시험을 통과하지 못했다.The product of Example 1 was placed in an oven at a temperature of about 400 ° C. for about 30 minutes. The product was then evaluated to determine if there was any leakage or breakage that caused the thermal energy storage material to leak out of the product. One or more leaks and / or breaks were observed and Example 1 did not pass the thermal test.

실시예 2는 외주부 부근 및 개구부 주변부 부근에 베이스 시트와 커버 시트를 함께 레이저 용접시켜 2차 밀봉부를 제조하는 것을 제외하고, 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 호일의 항복 응력보다 높았다. 열 순환시, 1차 밀봉부는 하나 이상의 밀폐 공간 주위에서 파손되었다. 2차 밀봉부는 1,000회의 열 주기후 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 제품으로부터 누출되지 않았다.Example 2 is a product including seven sealed spaces manufactured using the method of Example 1, except that the secondary seal was manufactured by laser welding the base sheet and the cover sheet together near the outer periphery and near the opening periphery. . The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was higher than the yield stress of the foil. In thermal cycling, the primary seal broke around one or more sealed spaces. The secondary seal did not break after 1,000 heat cycles and the thermal energy storage material did not leak from the product.

실시예 2의 또 다른 제품을 400 ℃로 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 하나 이상의 1차 밀봉부가 파손되었다. 그러나, 2차 밀봉부는 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 누출되지 않았다.Another product of Example 2 was tested by heating to 400 ° C. At 400 ° C., at least one primary seal failed. However, the secondary seal did not break and the thermal energy storage material did not leak.

실시예 3은 베이스 시트와 커버 시트 둘 다 약 0.204 mm의 두께를 갖는 호일을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 호일의 항복 응력보다 낮았다. 1차 밀봉부는 1,000회의 열 주기후 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 제품으로부터 누출되지 않았다.Example 3 is a product comprising seven confined spaces made using the method of Example 1 except that both the base sheet and the cover sheet use a foil having a thickness of about 0.204 mm. The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was lower than the yield stress of the foil. The primary seal did not break after 1,000 heat cycles and the thermal energy storage material did not leak from the product.

실시예 3의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 누출되지 않았다.Another product of Example 3 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal was not broken and the thermal energy storage material did not leak.

실시예 4는 커버 시트가 약 0.204 mm의 두께를 갖는 호일을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 호일의 항복 응력보다 낮은 약 180 MPa로 감소되었다. 1차 밀봉부는 1,000회의 열 주기후 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 제품으로부터 누출되지 않았다.Example 4 is an article comprising seven confined spaces made using the method of Example 1 except that the cover sheet uses a foil having a thickness of about 0.204 mm. The product was tested using the same method as described for Example 1. Maximum von Mises stress was reduced to about 180 MPa lower than the yield stress of the foil. The primary seal did not break after 1,000 heat cycles and the thermal energy storage material did not leak from the product.

실시예 4의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 누출되지 않았다.Another product of Example 4 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal was not broken and the thermal energy storage material did not leak.

실시예 5는 열에너지 저장 물질을 함유하는 각각의 밀폐 공간 위의 커버 시트가 각각 0.1 내지 0.5 mm의 깊이를 갖는 만입부 및 돌출부 둘 다를 포함하는 약 15개의 리브를 가지도록 커버 시트를 엠보싱하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 호일의 항복 응력보다 낮은 약 233 MPa로 감소되었다. 1차 밀봉부는 1,000회의 열 주기후 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 제품으로부터 누출되지 않았다. 1개, 2개 또는 그 이상의 리브를 사용할 수 있으며 리브는 만입부, 돌출부 또는 둘 다일 수 있음을 인지할 것이다.Example 5 excludes embossing the cover sheet such that the cover sheet over each enclosed space containing the thermal energy storage material has about 15 ribs, including both indentations and protrusions, each having a depth of 0.1 to 0.5 mm. And it is a product containing seven sealed spaces manufactured using the method of Example 1. The product was tested using the same method as described for Example 1. Maximum von Mises stress was reduced to about 233 MPa lower than the yield stress of the foil. The primary seal did not break after 1,000 heat cycles and the thermal energy storage material did not leak from the product. It will be appreciated that one, two or more ribs may be used and the ribs may be indentations, protrusions or both.

실시예 5의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 누출되지 않았다.Another product of Example 5 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal was not broken and the thermal energy storage material did not leak.

실시예 6은 열에너지 저장 물질을 포함하는 밀폐 공간이 밀폐 공간내로 약 0.6 mm 함몰된 약 34개의 딤플을 가지도록 커버 시트를 엠보싱하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 커버 시트의 딤플은 도 4b에 도식적으로 나타낸 바와 같이 벽돌담 패턴으로 존재한다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 약 590 MPa이었으며, 호일의 항복 응력보다 높았다. 1차 밀봉부는 열 순환시 파손되었으며, 열에너지 저장 물질은 제품으로부터 누출되었다. 수개 이상의 딤플을 사용할 수 있으며 딤플은 더 깊거나 더 얕을 수 있음을 인지할 것이다.Example 6 includes seven enclosed spaces prepared using the method of Example 1 except that the enclosed space containing the thermal energy storage material has about 34 dimples recessed about 0.6 mm into the enclosed space. It is a product containing. The dimples of the cover sheet are present in a brick wall pattern as shown schematically in FIG. 4B. The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was about 590 MPa, which was higher than the yield stress of the foil. The primary seal broke during thermal cycling and thermal energy storage material leaked out of the product. It will be appreciated that several or more dimples may be used and the dimples may be deeper or shallower.

실시예 6의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되었으며, 열에너지 저장 물질이 누출되었다.Another product of Example 6 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal broke and the thermal energy storage material leaked out.

실시예 7은 커버 시트가 약 0.153 mm의 두께를 갖는 호일로 제조된 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 약 282 MPa이었으며 호일의 항복 응력보다 낮았다. 1차 밀봉부는 열 순환시 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 1,000 회의 열 주기후 제품으로부터 누출되지 않았다.Example 7 is an article comprising seven confined spaces made using the method of Example 1 except that the cover sheet was made of foil having a thickness of about 0.153 mm. The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was about 282 MPa and lower than the yield stress of the foil. The primary seal did not break during thermal cycling and the thermal energy storage material did not leak from the product after 1,000 heat cycles.

실시예 7의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 누출되지 않았다.Another product of Example 7 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal was not broken and the thermal energy storage material did not leak.

실시예 8은 약 0.5 mm의 오목부 및 돌출부를 포함하는 다수의 셰브론으로 커버 시트를 엠보싱시키는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 커버 시트의 셰브론은 도 4a에 도식적으로 나타낸 바와 같은 반복 패턴으로 존재한다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 약 600 MPa이었으며 호일의 항복 응력보다 높았다.Example 8 is an article comprising seven confined spaces made using the method of Example 1, except that the cover sheet was embossed with a plurality of chevrons including recesses and protrusions of about 0.5 mm. The chevrons of the cover sheet are in a repeating pattern as shown schematically in FIG. 4A. The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was about 600 MPa and higher than the yield stress of the foil.

실시예 9는 커버 시트와 베이스 시트를 함께 용접할 때 약 200 토르의 진공이 적용되는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 열에너지 저장 물질이 약 25 ℃의 온도일 때, 밀폐 공간내 압력을 약 400 토르 미만이었다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 호일의 항복 응력보다 낮았다. 1차 밀봉부는 열순환시 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 1,000회의 열 주기후 제품으로부터 누출되지 않았다.Example 9 is a product comprising seven confined spaces made using the method of Example 1 except that about 200 Torr of vacuum was applied when welding the cover sheet and base sheet together. When the thermal energy storage material was at a temperature of about 25 ° C., the pressure in the confined space was less than about 400 Torr. The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was lower than the yield stress of the foil. The primary seal did not break during thermal cycling and the thermal energy storage material did not leak from the product after 1,000 heat cycles.

실시예 9의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되었으며, 열에너지 저장 물질이 누출되었다.Another product of Example 9 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal broke and the thermal energy storage material leaked out.

실시예 10은 열에너지 저장 물질이 약 250 ℃의 온도에 있을 때 커버 시트와 베이스 시트를 함께 용접하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 이용하여 제조된 7개의 밀폐 공간을 포함하는 제품이다. 열에너지 저장 물질이 약 25 ℃의 온도일 때, 밀폐 공간내 압력을 약 400 토르 미만이었다. 상기 제품은 실시예 1에 대해 기술된 바와 동일한 방법을 이용하여 시험하였다. 최대 폰 미제스 응력은 호일의 항복 응력보다 낮았다. 1차 밀봉부는 열순환시 파손되지 않았으며, 열에너지 저장 물질은 1,000회의 열 주기후 제품으로부터 누출되지 않았다.Example 10 is a product comprising seven confined spaces made using the method of Example 1 except that the cover sheet and base sheet were welded together when the thermal energy storage material was at a temperature of about 250 ° C. When the thermal energy storage material was at a temperature of about 25 ° C., the pressure in the confined space was less than about 400 Torr. The product was tested using the same method as described for Example 1. The maximum von Mises stress was lower than the yield stress of the foil. The primary seal did not break during thermal cycling and the thermal energy storage material did not leak from the product after 1,000 heat cycles.

실시예 10의 또 다른 제품을 400 ℃로 20 분동안 가열시켜 시험하였다. 400 ℃에서, 밀봉부는 파손되었으며, 열에너지 저장 물질이 누출되었다.Another product of Example 10 was tested by heating to 400 ° C. for 20 minutes. At 400 ° C., the seal broke and the thermal energy storage material leaked out.

본 발명의 바람직한 태양을 개시하였다. 그러나, 당해분야에 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명의 교지내에서 특정 변형들이 이루어짐을 인지할 것이다. 그러므로, 하기의 특허청구범위는 본 발명의 범위 및 내용을 한정하기 위해 연구되어야 한다.Preferred aspects of the present invention have been disclosed. However, one of ordinary skill in the art will recognize that certain modifications are made within the teachings of the present invention. Therefore, the following claims should be studied to limit the scope and content of the present invention.

본 출원에 언급된 임의의 수치들은 한 단위의 증가량에서 하한치에서 상한치까지의 모든 값을 포함하나, 단 임의의 하한치와 임의의 상한치 사이에 2 단위 이상의 구분이 있다. 한 예로서, 한 성분의 양, 또는 예를 들면, 온도, 압력, 시간 등과 같은 공정 변수의 값이, 예를 들어, 1 내지 90, 바람직하게는 20 내지 80, 보다 바람직하게는 30 내지 70이라고 언급된 경우, 15 내지 85, 22 내지 68, 43 내지 51, 30 내지 32 등과 같은 값들이 상기 설명에 명백히 열거되는 것이다. 1 미만의 값들의 경우, 하나의 단위는 적절한 대로 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1인 것으로 간주된다. 이들은 특별히 의도된 예일 뿐이며, 열거된 하한치와 상한치 사이의 수치들의 모든 가능한 조합들이 유사한 방식으로 본 출원에서 명백히 언급되는 것으로 간주되어야 한다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 범위는 양 끝점 둘 다 및 끝점들 사이의 모든 수를 포함한다. 범위와 관련하여 "약" 또는 "대략적으로"의 사용은 범위의 양쪽 끝에 적용된다. 따라서, "약 20 내지 30"은 적어도 명시된 끝점을 포함하여 "약 20 내지 약 30"을 포함하는 것이다. 본원에 사용된 바와 같은 중량부는 100 중량부를 함유하는 조성물과 관련된다. 특허출원 및 공개공보를 포함하여 모든 논문 및 참조문헌의 개시내용은 모든 의도에서 참고로 인용된다. 조합을 기술하기 위한 "필수적으로 이루어지는"이란 용어는 확인된 요소, 성분, 구성요소 또는 단계들을 포함해야 하며, 상기 다른 요소, 성분, 구성요소 또는 단계는 조합의 기본적으로 새로운 특징들에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 본원에서 요소, 성분, 구성요소 또는 단계들의 조합을 기술하기 위해 용어 "포함하는" 또는 "함유하는"의 사용은 또한 상기 요소, 성분, 구성요소 또는 단계로 필수적으로 이루어지는 태양들을 포함한다. 단일 통합 요소, 성분, 구성요소 또는 단계에 의해 다수의 요소, 성분, 구성요소 또는 단계들이 제공될 수 있다. 또는, 단일 통합 요소, 성분, 구성요소 또는 단계는 별도의 다수의 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들로 나뉠 수 있다. 한 요소, 성분, 구성요소 또는 단계를 기술하기 위한 "한(a)" 또는 "하나(one)"의 개시는 추가의 요소, 성분, 구성요소 또는 단계를 배제하는 것이 아니다.
Any numerical values mentioned in this application include all values from the lower limit to the upper limit in increments of one unit, provided there is at least two units of distinction between any lower limit and any upper limit. As an example, the amount of one component, or the value of a process variable such as, for example, temperature, pressure, time, etc., is, for example, 1 to 90, preferably 20 to 80, more preferably 30 to 70. When mentioned, values such as 15 to 85, 22 to 68, 43 to 51, 30 to 32 and the like are explicitly listed in the above description. For values below 1, one unit is considered to be 0.0001, 0.001, 0.01 or 0.1 as appropriate. These are only specifically intended examples and all possible combinations of numerical values between the listed lower and upper limits should be considered to be expressly mentioned in this application in a similar manner. Unless stated otherwise, all ranges include both endpoints and all numbers between endpoints. The use of "about" or "approximately" in relation to a range applies to both ends of the range. Thus, "about 20 to 30" is intended to include "about 20 to about 30" including at least the specified endpoint. Weight parts as used herein refer to compositions containing 100 parts by weight. The disclosures of all articles and references, including patent applications and publications, are incorporated by reference in all intents. The term "consisting essentially of" to describe a combination must include the identified element, component, component or step, said other element, component, component or step substantially affecting the fundamentally new features of the combination. Does not have The use of the term "comprising" or "containing" to describe a combination of elements, components, components or steps herein also includes aspects that consist essentially of the elements, components, components or steps. Multiple elements, components, components or steps may be provided by a single integrated element, component, component or step. Alternatively, a single integrated element, component, component or step may be divided into separate multiple elements, components, components or steps. The disclosure of “a” or “one” to describe an element, component, component or step does not exclude additional element, component, component or step.

Claims (20)

금속 베이스 시트;
금속 커버 시트(이때, 금속 베이스 시트와 금속 커버 시트는 밀봉되게 연결되어 하나 이상의 밀폐 공간을 형성한다);
밀폐 공간내에 함유된 열에너지 저장 물질
을 포함하는 제품으로서,
상기 밀폐 공간이 실질적으로 물을 함유하지 않거나 또는 약 25 ℃의 온도에서, 밀폐 공간의 전체 부피를 기준으로 약 1 부피% 이하의 농도로 액체 물을 포함하고;
하기 특징들 중 하나 이상을 포함하여, 약 25 내지 약 240 ℃에서 1,000 주기동안 열 순환후 누출되지 않는 제품:
a. 열에너지 저장 물질의 온도가 약 25 ℃일 때, 밀폐 공간내 압력이 약 700 토르 이하이거나;
b. 금속 커버 시트가 하나 이상의 보강 특징부(stiffening feature)를 포함하고, 이때 상기 보강 특징부는, 열 순환시 커버 시트내 최대 폰 미제스 응력(von Mises stress)을 감소시키기에 충분한 크기 및 수를 갖는, 밀폐 공간 내로의 만입부(indent), 밀폐 공간 밖으로의 돌출부(protrusion), 또는 둘 다를 포함하거나;
c. 금속 커버 시트 및/또는 금속 베이스 시트가 하나 이상의 부피 팽창 특징부를 포함하거나; 또는
d. 금속 커버 시트가 두께 t_c를 갖고 금속 베이스 시트가 두께 t_b를 가지며, 이때 t_c는 t_b보다 크다.Metal base sheets;
A metal cover sheet, wherein the metal base sheet and the metal cover sheet are hermetically connected to form one or more sealed spaces;
Thermal energy storage materials contained in confined spaces
As a product containing,
The enclosed space is substantially free of water or comprises liquid water at a temperature of about 25 ° C. at a concentration of about 1% by volume or less based on the total volume of the enclosed space;
A product that does not leak after thermal cycling at about 25 to about 240 ° C. for 1,000 cycles, including one or more of the following features:
a. When the temperature of the thermal energy storage material is about 25 ° C., the pressure in the confined space is about 700 Torr or less;
b. The metal cover sheet includes one or more stiffening features, wherein the reinforcing features are of sufficient size and number to reduce the maximum von Mises stress in the cover sheet during thermal cycling. Include indents into the space, protrusions out of the enclosed space, or both;
c. The metal cover sheet and / or the metal base sheet comprise one or more volume expansion features; or
d. The metal cover sheet has a thickness t _c and the metal base sheet has a thickness t _b , where t _c is greater than t _b . 제 1 항에 있어서,
밀폐 공간내 압력이 약 25 ℃의 온도에서 약 600 토르 이하의 진공인, 제품.The method of claim 1,
A product in which the pressure in the confined space is a vacuum of about 600 Torr or less at a temperature of about 25 ° C. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
열에너지 저장 물질이 열에너지 저장 물질의 액상선 온도(T_{L , TESM}) 이상의 연결 온도(T_j)일 때 금속 베이스 시트와 금속 커버 시트를 연결시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 제품.3. The method according to claim 1 or 2,
Connecting the metal base sheet and the metal cover sheet when the heat energy storage material is at a connection temperature (T _j ) above the liquidus temperature (T _{L , TESM} ) of the heat energy storage material. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
i) 금속 커버 시트의 두께 대 금속 베이스 시트의 두께의 비, t_c/t_b가 약 1.05 이상이거나;
ii) 금속 커버 시트의 두께와 금속 베이스 시트의 두께 사이의 차이, t_c-t_b가 약 0.02 mm 이상이거나; 또는
iii) i) 및 ii) 둘 다인, 제품.The method according to any one of claims 1 to 3,
i) the ratio of the thickness of the metal cover sheet to the thickness of the metal base sheet, t _c / t _b, is at least about 1.05;
ii) the difference between the thickness of the metal cover sheet and the thickness of the metal base sheet, t _c -t _b is at least about 0.02 mm; or
iii) a product that is both i) and ii). 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제품이 금속 커버 시트와 금속 베이스 시트를 연결시키는 하나 이상의 용접부를 포함하고, 이때 상기 하나 이상의 용접부는 밀폐 공간을 완전히 둘러싸며;
제품이, 열 전달 유체가 개구부를 통해 유동할 수 있도록 제품의 중심 부근에 개구부를 가지며;
제품이 개구부의 주변부 주위로 밀봉되어, 열 전달 유체가 밀폐 공간내 열에너지 저장 물질과 접촉하지 않는, 제품.The method according to any one of claims 1 to 4,
The article comprises one or more welds connecting the metal cover sheet and the metal base sheet, wherein the one or more welds completely enclose the enclosed space;
The article has an opening near the center of the product such that the heat transfer fluid can flow through the opening;
The product is sealed around the periphery of the opening such that the heat transfer fluid does not contact the thermal energy storage material in the enclosed space. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 커버 시트가 하나 이상의 보강 특징부를 포함하는, 제품.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The metal cover sheet comprises one or more reinforcing features. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 커버 시트, 금속 베이스 시트 또는 둘 다가 하나 이상의 부피 팽창 특징부를 포함하는, 제품.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
An article, wherein the metal cover sheet, the metal base sheet, or both comprise one or more volume expansion features. 제 7 항에 있어서,
하나 이상의 부피 팽창 특징부가 딤플(dimple), 셰브론(chevron), 주름(wrinkle), 접힘부(fold), 회선(convolution) 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제품.The method of claim 7, wherein
Wherein the one or more volume expansion features comprise dimples, chevrons, wrinkles, folds, convolutions, or any combination thereof. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
약 250 ℃의 온도에서 제품의 폰 미제스 응력이 금속 커버 시트가 일반적으로 편평한 제품에 비해 약 10% 이상 감소되도록 금속 커버 시트가 엠보싱되어 있는, 제품.The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the metal cover sheet is embossed such that the von Mises stress of the product at a temperature of about 250 ° C. is reduced by at least about 10% relative to the generally flat product. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
약 30 내지 약 250 ℃ 사이에서 반복 열 순환시 열에너지 저장 물질의 열 팽창으로 인한 금속 베이스 시트와 금속 커버 시트 둘 다에서의 폰 미제스 응력이 커버 시트의 금속의 항복 응력보다 낮은, 제품.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the von Mises stress in both the metal base sheet and the metal cover sheet due to thermal expansion of the thermal energy storage material upon repeated thermal cycling between about 30 to about 250 ° C. is lower than the yield stress of the metal of the cover sheet. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
제품의 밀폐 공간이 약 400 ℃로 약 4 시간동안 가열된 후에 누출되지 않는, 제품.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The product does not leak after the enclosed space of the product is heated to about 400 ° C. for about 4 hours. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
열에너지 저장 물질이 약 25 ℃ 이상의 액상선 온도를 갖는, 제품.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
Wherein the thermal energy storage material has a liquidus temperature of about 25 ° C. or higher. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
열에너지 저장 물질이 약 150 ℃ 이상의 액상선 온도를 가지고; 열에너지 저장 물질이 실질적으로 무수성인, 제품.13. The method according to any one of claims 1 to 12,
The thermal energy storage material has a liquidus temperature of at least about 150 ° C .; A product wherein the thermal energy storage material is substantially anhydrous. 금속 베이스 시트가 액체를 함유할 수 있는 하나 이상의 트로프를 포함하는, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 제품을 제조하는 방법으로서, 하나 이상의 트로프를 열에너지 저장 물질로 적어도 부분적으로 충전시키는 단계를 포함하는 방법.14. A method of making a product of any one of claims 1 to 13, wherein the metal base sheet comprises one or more troughs that may contain a liquid, the method comprising: at least partially filling the one or more troughs with a thermal energy storage material How to include. 제 14 항에 있어서,
베이스 시트와 커버 시트가 밀봉되게 연결될 때 열에너지 저장 물질이 열에너지 저장 물질의 액상선 온도 이상의 사전설정된 온도를 가져서, 제품을 약 25 ℃로 냉각시 밀폐 공간에 진공이 형성되는, 방법.15. The method of claim 14,
And when the base sheet and cover sheet are hermetically connected, the thermal energy storage material has a predetermined temperature above the liquidus temperature of the thermal energy storage material such that a vacuum is formed in the enclosed space upon cooling the product to about 25 ° C. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
베이스 시트와 커버 시트를 밀봉되게 연결시키는 단계가 트로프를 열에너지 저장 물질로 충전시키는 단계 이전에 시작되고, 트로프를 열에너지 저장 물질로 충전하는 단계 후에 완료되는, 방법.16. The method according to claim 14 or 15,
Hermetically connecting the base sheet and the cover sheet begins before the step of filling the trough with the thermal energy storage material and is completed after the step of filling the trough with the thermal energy storage material. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제품이 금속 베이스 시트와 금속 커버 시트를 연결시켜 밀폐 공간을 형성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되고, 이때 상기 연결 단계가 시트를 연결시키기 전에 밀폐 공간 영역에 진공을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.17. The method according to any one of claims 14 to 16,
Wherein the article is manufactured by a process comprising connecting a metal base sheet and a metal cover sheet to form a sealed space, wherein the connecting step includes applying a vacuum to the sealed space region before connecting the sheets. , Way. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 제품 2개 이상의 적층물을 포함하는 장치.Apparatus comprising at least two laminates of the article of claim 1. 제 18 항에 있어서,
각각의 제품이 개구부를 포함하고, 개구부들이 일반적으로 축방향으로 정렬되도록 제품이 배열되고, 제품의 적층물이 단열 용기내에 함유되는, 장치.The method of claim 18,
Wherein each product comprises an opening, the product is arranged such that the openings are generally axially aligned, and a stack of products is contained within the thermal insulation container. 충분한 양의 열에너지를 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 제품에 전달시켜, 제품내 열에너지 저장 물질이 약 200 ℃ 이상의 온도로 가열되도록 하는 단계를 포함하는 열 저장 방법.16. A method of thermal storage comprising transferring a sufficient amount of thermal energy to the article of any one of claims 1 to 15, such that the thermal energy storage material in the article is heated to a temperature of about 200 ° C or more.

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