TW201144705A - Thermal energy storage - Google Patents

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201144705 六、發明說明： c發明戶斤屬之技術領域3 提申日之權利主張 本申請案係對於2010年1月29曰提申的美國臨時申請 案No. 61/299,565之提申日作權利主張，該案對於所有用途 被合併於本文中以供參考。 發明領域 本發明係有關於使用一熱能儲存材料之熱能儲存技 術，且有關於該熱能儲存材料的封裝技術以容許具有高效 率的熱量儲存及高效率的熱量轉移。 C先前技系好3 發明背景 產業一般已積極尋求一種新穎途徑以有效率地擷取及 儲存廢熱，故可在一較適宜時間予以利用。並且，在一密 實空間中達成能量儲存之欲望，係驅動著能夠在每單位重 量及單位體積中儲存高能量含量之新穎材料的研發。突破 性技術的潛在應用領域係包括運輸、太陽能、工業製造方 法暨公用及/或商用建築物暖氣技術。 對於運輸產業來說，已熟知内燃引擎的運作缺乏效 率。此缺乏效率的來源係包括從系統經由排氣、冷卻、輻 射熱及機械損失所喪失之熱量。被供應至一内燃引擎（内燃 引擎）之燃料能量估計係有高於30%經由引擎排氣喪失至環 境。 已熟知在一“冷啟動”期間，因為燃燒發生於一非最適 201144705 值溫度且内則擎由於冷潤滑_高黏度㈣要對 進行額外工作引擎如顯著較低的料操作 察 較多排放、或兩者皆然。對於内燃引擎間歇地操作藉= 長冷啟動狀況、及/或在操作载具的單—獅㈣造^冷启^ 動複數次發生之複合式電裁具，此問題益加重要。為 助解決此關，原純備製造商正尋求能夠高效率儲存及 釋放廢熱之解決方案。基本概念料在正常載具操作:間 收回及儲存廢熱’接著在1後時間㈣式釋放此熱量藉 以降低或盡量減少冷啟動狀況的時程及料並終將改良; 燃引擎效率、降低排放、或兩者皆然。 & 為了成為-實際的解決方案，熱能儲存系統具有極高 的能量密度及熱功率密度要求。中請人先前6經提申：二 名稱為“熱能儲存材料”且於2〇〇9年2月20日提申的美國專 利申請案N。. 12/389,416 ; 2)名稱為“熱量儲存裝置”且於 2〇09年2月2G日提中的美國專利中請案N。12/389,598 ;及 3 )名稱為“利用熱能儲#材料之熱量轉移系統，，且於2 〇 〇 9年 12月14日提巾的PCT巾請額。· pcT/測9/67823。這些先前 申凊案整體被合併於本文中以供參考。 先則技藝中具有已知的熱量儲存裝置及排氣熱量收回 裝置然而，為了提供一長期（譬如大於約6小時)熱量儲存 旎力，其一般佔用大型體積、需要泵送大量的熱量轉移流 體、需要一相對較大的泵來克服液壓阻抗、及類似作用。 因此’需要具有-可提供高能量密度、高功率密度、長熱 量留置時間、輕重量、對於熱量轉移流體之低液壓阻抗的 4 201144705 一前所未見組合、或其任何組合之熱量儲存系統。 c發明内容3 發明概要 本發明的一態樣係為一物件，其包含一具有一或多個 經密封空間之囊狀結構，其中經密封空間係包封一或多個 熱能儲存材料；其中囊狀結構具有一或多個充分夠大的流 體通道以容許一熱量轉移流體流過該一或多個流體通道； 且當一熱量轉移流體接觸囊狀結構時，熱能儲存材料係與 熱量轉移流體隔離。 本發明的另一態樣係為一裝置，其包括一容器及複數 個物件，其具有一流體通道且含有該熱能儲存材料，諸如 複數個此處所述的物件，其中該等複數個物件係堆積使得 流體通道軸向地對準。 本發明的一方法相關態樣係為一用於從一諸如此處所 述的裝置等熱量儲存裝置移除熱量之方法，其中該方法包 括一使一熱量轉移流體流過該裝置之步驟。較佳地，該方 法包括使一具有一初始溫度的熱量轉移流體流過裝置的一 入口；使熱量轉移流體流過一軸向流徑，故熱量轉移流體 可被分成複數個徑向流徑；使熱量轉移流體流過一徑向流 徑故其可從熱能儲存材料移除熱量，其中熱能儲存材料具 有大於熱量轉移流體的初始溫度之一溫度；使熱量轉移流 體流過一不同軸向流徑故複數個徑向流徑可重新合併；使 具有一出離溫度的熱量轉移流體流過裝置的一出口；其中 熱量轉移流體出離溫度大於熱量轉移流體的初始溫度。 201144705 本發明的另-方法相_樣係為1於製備或組裝_ 物件之方法’包括切割一基底片中的一開口浮 二使其具有:或多個槽’以一熱能儲存材料充填一或;個 槽，切割-覆蓋片中的-開口，及至少沿著—外周邊及— 開口周邊將覆蓋片密封性附接至基底片藉以形成—呈有— 或多個含有熱能儲存材料的經密封空間之物件。 本發明的又另-態樣係為一系統，其包括一諸如此處 所述的熱量儲存裝置等熱4儲存裝置，及—熱量轉移流 體’其中歸轉移越係熱料通於—經密触間（壁如， 熱量儲存裝置中之-物相—經密封空間）中的熱能 材料。 一本發明的物件、裝置、系統及方法係有利地能夠含有 高濃度的熱能儲存材料故可儲存大量的熱能（譬如具有高 能量密度）’㈣在熱量轉㈣體與含有熱⑽存材料的物 件之間具有-高的表面積故可使熱量被快速地轉移入及/ 或轉移出熱能儲存材料(譬如具有—高功率密度，較佳大於 約8kW/L)，能夠具有類似或相等液壓阻抗之多重流徑故使 熱量被均勻地轉移至及/或轉移自不同區；具有一旋轉對稱 性使其可容易被配置；具有一強固且耐久的結構；具有一 高熱量儲存密度使其可被使用於需要密實設計、輕重量組 件或兩者之應用中；具有對於一熱量轉移流體流之較低 液壓阻抗(譬如，在約1 〇升/分鐘的熱量轉移流體泵送速率之 小於約1.5kPa的一壓降）藉以降低對於熱量轉移流體之泵送 要求，或其一組合。 6 201144705 圖式簡單說明 在下文詳細描述中藉由本發明實施例的非限制性範例 參照所註記的複數個圖式，進一步描述地詳細本發明，其 中類似的編號代表數個圖中類似的部份，其中： 第1A圖是一具有一或多個經密封隔室及一流體通道之 示範性物件的圖式； 第1B圖是一具有複數個分段之示範性物件的圖式，各 分段含有一或多個經密封隔室，分段係配置成使物件具有 一流體通道； 第2A圖是一具有一經密封隔室及一流體通道之示範性 物件的圖式； 第2B圖是可使用於該物件中之一具有一流體通道的示 範性覆蓋片之圖式； 第2C圖是一示範性物件、諸如第2A圖所示的物件之橫 剖面； 第2D圖是一可使用於一物件中之示範性經浮雕基底片 的橫剖面； 第3 A圖是可使用於一物件中之兩示範性相鄰分段的側 視圖，分段可具有一概括地對接之邊緣； 第3B圖是可使用於一物件中之兩示範性相鄰分段的側 視圖，分段可具有一概括地對接之邊緣； 第4圖是分段的一者被移位使得分段之相鄰分段底表 面位於不同平行平面上時，沿著其邊緣對接之相鄰分段的 側視圖； 7 201144705 第5A圖是可使用於一具有複數個含有熱能儲存材料的 經密封隔室之物件十之一具有複數個槽的示範性經浮雕基 底片之圖式； 第5B圖是第5圖的經浮雕片之一示範性部分的圖式； 第5C圖顯示具有對應的流體通道之物件的一示範性堆 積體； 第6A圖是一具有一或多個表面的示範性物件之圖式， 該一或多個表面含有複數個從開口延伸至外周邊之溝槽； 第6B圖是顯示一第一物件的一底表面及一第二物件的 頂表面一當兩表面各具有複數個彎曲狀溝槽時一之間的介 面之圖式； 第6C圖是一示範性物件之兩分段的圖式； 第6D圖是第6C圖的分段之一堆積體的側視圖； 第7圖是顯示一具有一頂表面之示範性物件的俯視 圖，該頂表面係為非圓形及/或具有一非圓形的開口； 第8圖顯示一示範性熱量儲存裝置之橫剖面，其包括一 容器中之物件的一堆積體； 第9圖是一示範性熱量儲存裝置之另一橫剖面，其包括 一容器中之物件的一堆積體； 第10圖是顯示一熱能儲存系統的示範性特徵構造之示 意圖。 I：實施方式3 本發明詳細描述 下文詳細描述中，連同其較佳實施例描述本發明的特 201144705 定實施例。然而’下幻_特定針對本技 施例或一特定使用技術’其 特疋貫 性實施例之簡明描述。為此，範用且僅提供示範 施例，而是；本發明包括落 =於下述的特定實 之所有替代物、修改物、及均=專__真實範圍内

所教導所見’本發明提供用於儲存餘及/或轉移 所儲存熱能至-流體之__件H 本發明之用於儲存熱能的物件及裝置係在儲存:能 上更具效率’可容許更㈣地轉移熱能，可料以_ 移流體的-較小壓降來轉移熱能，或其任何植人。…、 之物ΓΓ月1 各種不同態樣係、斷言位於-包括-囊狀結構 物件上’該囊狀結構具有-或多個經密封空間（亦即囊袋） 及破包封在囊狀結構的—或多個經密封空間中之—或多個 熱能儲存材料，故使熱能儲存材料無法流出囊狀結構外或 以另外方式從囊狀結構被移I囊狀結構具有—新賴幾何 結構，其包括-或多個充份夠大的流體通道使得囊狀结構 —容許-流體(譬如-熱量轉移流體)流過流體通道。轨能 儲存材料係被充分地包封於經密封空間的一或多者中故 t熱量轉移流體接觸囊狀結構時，熱能儲存材料係與流體 隔離本發明的其他树係包括包含複數個料物件之新 賴配置，包含該等物件的—或多者之新縣置用於製造 遠物件之新穎方法，及使用該等物件的-❹者之新穎方 法。利用該新穎物件，可以組裝能夠儲存大量熱能、能夠 將熱能快速轉移人或轉移出減儲存材料、能夠身為密實 201144705 狀、能夠具有輕重量、能夠具有一熱量轉移流體的低壓降、 或其任何組合之裝置。 囊狀結構 囊狀結構一般具有比其他方向的維度更小之位於一方 向中的一維度（亦即厚度）。囊狀結構具有一或多個開口（亦 即流體通道），較佳位於囊狀結構的較小方向中。 開口 /流體通道 囊狀結構具有一或多個流體通道。較佳地，囊狀結構 具有一流體通道。該一或多個流體通道可容許一流體、諸 如一熱量轉移流體流過物件而不接觸熱能儲存材料。流體 通道（譬如流體通道的橫剖面區域）較佳充份夠大使得熱量 轉移流體可以極小壓力損失流過流體通道。流體通道較佳 係接近或包括囊狀結構的幾何中心。如後文所述，一接近 或包括囊袋幾何中心之流體通道，係可容許物件被使用在 一特徵概括身為一揭歇曼系統(Tichelmann system)之裝置 中。 流體通道可具有利於流體通過囊狀結構之任何橫剖面 形狀。非限制性地，流體通道可具有一軸向方向，且流體 通道對於軸向方向的一法向平面之一橫剖面係可概呈圓 形，概呈多角形，或概呈卵形。較佳地，流體通道具有一 概呈圓柱形形狀。譬如，流體通道可具有一軸向方向，且 流體通道之對於軸向方向的一法向平面之橫剖面可概呈圓 形。 流體通道的長度可能是容許高效率熱量轉移之任何長 10 201144705 度且較佳身為囊狀結構的厚度。流體通道的尺寸係為流體 通道的直徑之—测量值（譬如，對於一具有概呈圓枉形形狀 之流體通道）’或從開口中心至囊狀結構的一表面之最短距 離的兩倍。流體通道的尺寸較佳大於約0.1mm，更佳大於 、、勺〇’5mm，甚至更佳大於約1mm，且最佳大於約2mm，故 一流體可流過開π。流體通道的尺寸可充份夠小使得流體 通道不佔用大體積的空間（譬如，其原本可被—熱能儲存材 料所佔用）。較佳地，流體通道具有小於約20mm的-尺寸。 S如"IL體通道可具有一包括較佳小於約10mm的半徑之概 呈圓形橫剖面。 將瞭解：—具有一或多個經密封空間及一流體通道之 囊狀結構可從具有一諸如編號16所示的流體通道之單—纽 件形成，諸如第1A圖所示的物件1〇中所顯示，或藉由組裝 及/或配置複數個一起提供概括相同形狀之分段2而成諸 如第1B圖所示的囊狀結構1〇，。因此，可藉由單一分段或藉 複數個分段2提供-層的囊袋，包括—或多個經密封空間。 <有利地藉由複數個分段提供—囊狀結構，故紐或降低 該結構中的應力（顺應力，或其他）^可有繼藉由複數個 分段提供一囊狀結構，因此一經密封空間若失效（譬如洩漏 或刺穿）時’將導致熱能储存材料的損失減少。若囊狀結構 由複數個分段形成，分段數可為二或更大，i或更大，約 四或更大，或約六或更大。分段數較佳為約1〇〇或更小，更 佳約30或更小，且最佳約1〇或更小。將瞭解當囊狀結構為 大贺（譬如在-或多個方向中大於約5〇〇_)時、或當囊狀結 201144705 構中的熱能儲存材料欲以隔室分成100或更多個經密封空 間時，可採用大於100個分段。一囊狀結構的一分段一諸如 第1B圖所示的一囊狀結構10之分段2—可具有一頂表面及 一底表面，其形成囊狀結構之頂表面4及底表面6的一部 分。一囊狀結構的一分段一諸如第1B圖所示的一囊狀結構 10之分段2—可具有一邊緣表面，其變成囊狀結構的外邊緣 表面8之一部分。一囊狀結構的一分段一諸如第1B圖所示的 一囊狀結構10之分段2—可具有一邊緣表面，其形成囊狀結 構的開口之一部分。一囊狀結構的一分段一諸如第1B圖所 示的一囊狀結構10之分段2—可具有一或多個邊緣（譬如兩 邊緣），其各對接於一相鄰分段的一邊緣。 一囊狀結構的二或更多個分段（譬如，共用一共同邊緣 之兩分段）、或甚至全部分段係可包括相同的熱能儲存材料 或可包括二或更多種不同的熱能儲存材料。較佳地，一囊 狀結構中之分段係包括複數個具有相同熱能儲存材料之分 段。更佳地，囊狀結構中的全部分段具有相同的熱能儲存 材料。 一對相鄰的分段可具有相同形狀、體積、或兩者，或 可具有不同形狀、體積、或兩者。較佳地，囊狀結構係包 括具有概括相同體積之相鄰分段。較佳地，囊狀結構包括 概括具有相同厚度之相鄰分段。更佳地，囊狀結構包括概 括具有相同形狀及尺寸之相鄰分段。最佳地，囊狀結構係 包括具有相同形狀、尺寸及體積之相鄰分段；實質由其組 成；或由其組成。 12 201144705 當一囊狀結構包括二或更多分段時，可能需將分段配 置成使相鄰分段的邊緣之間的流體流被降低、盡量減少、 或甚至消除。將瞭解若相鄰分段由一間隙所分離，一流體 (譬如一熱量轉移流體）可徑向地流動於開口與囊狀結構的 外部周邊之間並因此減少沿著囊狀結構的頂及底表面之熱 量轉移。本發明的不同實施例中，一囊狀結構中的相鄰分 段可被定形及/或配置有對接邊緣，故使相鄰分段之間的熱 量轉移流體流被降低、盡量減少、或消除。較佳地，相鄰 分段係具有概括地對接之邊緣。 囊狀結構及/或物件的形狀可由封裝空間所界定並可 被奇特地定形。物件可包括一具有一頂表面之覆蓋片（亦即 一覆蓋片）及一具有一底表面之概括相對的基底片。覆蓋片 (譬如覆蓋片的頂表面）、基底片（譬如基底片的底表面）、或 兩者係可具有一身為（或可可）概呈扁平（譬如具有一概呈平 面性表面）、概呈梹形、或其任何組合之部分。較佳地，基 底片及/或基底片的底表面係包括一概呈拱形部分或概呈 拱形，且物件的頂表面概呈平面性（譬如覆蓋片概呈扁平）。 覆蓋片及基底片皆包括一或多個開口。覆蓋片及基底 片配置成使覆蓋片的至少一開口重疊於基底片的至少一開 口。因此，覆蓋片及基底片具有一或多個對應的開口。覆 蓋片具有最遠離覆蓋片中心之區中的一外周邊。覆蓋片在 接近覆蓋片的一開口（較佳接近中心）之覆蓋片的區中具有 一或多個開口周邊。基底片在遠離基底片中心之區中具有 一外周邊，以及接近基底片的開口（較佳接近中心）之一開口 13 201144705 周邊。覆蓋片及基底片各者可沿著片的各別外周邊被密封 性附接至彼此或密封性附接至_或多個其他選用性次結構 (諸如-外環）’以在其間形成—或多個經密封空間。覆 及基底片各者可沿著片的各別開口周邊被密封性附接至彼 此或密封性附接至-或多個其他制性次結構（諸如一内 環），以在其間形成一或多個經密封空間。較佳地，覆蓋片 及基底片沿著其各別外周邊、沿著其各別對應開口周邊的 至少-者、或兩者被密封性附接至彼此。最佳地，覆蓋片 及基底片沿著其各別外周邊且沿著其各別對應開口周邊的 至^者被密封性附接至彼此。將瞭解覆蓋片及基底片亦 °著4多個額外的區（並非其周邊)被密封性附接至彼 此或密封性_至-❹個其他_祕次 複數個經密封空間。 〜成 囊狀結構可選用性地包括一或多個次結構，其當被密 =附接至—基底片及一覆蓋片時係形成一或多個經密封 Γ間二或多個次結構可用來形成-或多個壁，其使一或 二:二空間與一熱量轉移流體分離。譬如囊狀結構 其壁以沿著囊狀結構的—或多個側 r s㈣讀空間與-熱量轉移流體隔離。另- Ιϋ例t ’囊狀結構可包括 囊狀結構之流體通.曾心, 沿著經過 4通道的至少—部分__或多個經密封空 二一二的話’内環可具有能夠被密封性附接至基底片 何結周邊、覆蓋片的—開"周邊且較佳兩者之任何幾 〇 德地，内環的内橫剖面具有與覆蓋片、基底片、 14 201144705 或兩者的開口相似的一尺寸及形狀。若採用的話，外广 具有可被密封性附接至基底片的外周邊、覆蓋片的―：： 邊且較佳兩者之任何幾何結構。較佳地，該環的外周 具有與覆蓋片、基底片、或兩者的外周緣相似的面 形狀。-或多個次結構可用來形成—或多個壁，其及 或更多個經韻空間或提供兩或更多個經密封空間^兩 -流體隔離。譬如，-或多個次結構可包括—或多個概= 徑向壁’-或多個概呈圓柱形壁，及類似物。另—範例 -或多個次結構可包括-蜂巢或其他開放格室結構，語’ 2_年Η)月8日公開的班克(Bank)等人的美國專利申= 公告胤2_初〇189的_4段所描述，該案合併於本= 以供參考…或多個次結構（譬如，内環，外環， 至結構)的Μ度應充份夠厚以含有熱_存材料、 該結構、或兩者。一或多個次結構的壁厚度較佳大於撐 一’且更佳大於約。一或多個次結構(譬如 ^ 外環，或職格室結構)_厚度應充份夠薄錢物=’ 及/或重1的-大部分可為熱能儲存材料。—或多個a社積 的壁厚度較佳小於約5mm，更佳小於約lmm，且^構 約0.2mm。 小於 囊狀結構的厚度係由物件的頂表面（譬如，覆蓋 表面)與物件的底表面（譬如，基底片的底細k間的的頂 分離所界定。物件可具有_幾何結構使得熱量可L均 -流體被提供至熱能料材料及/或快速地從熱能^ 料被移除至-流體。譬如，物件可能相對較薄（譬如，與= 15 201144705 件的長度或直徑作比較)。較佳地，物件的厚度小於約 80mm，更佳小於約2〇_，甚至更佳小於約⑺腿且最佳小 於約5mm。物件的厚度較佳大於狐5_，更佳大於約 1mm 〇 物件的最長維度（譬如物件的長度或直徑）通常遠大於 料的厚度’使得物件可譬如具有—大體積(譬如用於含有 大體積的熱能儲存材料）、及一大表面積（譬如用於快速轉 移熱能）。物件的最長維度較佳大於約3〇,更佳大於約50mm 且最佳大於約lGGmm。最長維度由用途界定，並可身為滿 足特疋用途中對於熱量儲存、熱量轉移、或兩者的需求 之任何長度。物件的最長維度通常小於約(亦即 2000mm)，然而亦可採用具有大於約2m最長維度之物件。 夕物件可具有-或多個側表面。譬如，物件可具有一或 夕個非平面性的側表面。物件可具有概呈拱形、概呈非平 。、概呈連續性、或其任何組合之單一側表面❶較佳地， 一或多個側表面係與物件的—中心概呈等距，故物件可被 放置在-具有—概呈圓柱形腔體之容器中，該概呈圓柱形 腔體具有只略微大於物件平均直徑之一腔體直徑。當腔體 於物件平均直徑具有低的比值時，大量_體被物

件所佔用。譬如，腔體直徑對於物件平均直徑之比值可小 於約1 R •，較佳小於約1.2 ,更佳小於約u，且最佳小於約 l05。將瞭解腔體直徑對於物件平均直徑之比值一般至少 為約1〇(譬如至少約1.001)。 囊狀結構體積的一大部分係為經包封體積（亦即，一或 16 201144705 多個經密封空間的體積），故物件可含有—相對較大 =存材料。物件的-或多個經密封空間之總體積係佔物 仏體積之較佳至少約灣前分比，更佳至少物體積 百分比，甚至更佳至少約85體積百分比且最佳9〇體積百分 比。物件的-或多個經密封空間之總體積—般係佔物件:

體積之小於約99.9體積百分比。未被熱能儲存材料佔用Z 剩餘體積係可包括囊狀結構、空隙空間（譬如含有—或多氣 體）、-或多個用於改良熱能儲存材料與囊狀結構之間2 量轉移之結構 '或其任何組合，或者實質完全由其組 用於改良熱能儲存材料與囊狀結構之間的熱量轉移之結構 係包括由—具有—相對較高熱傳導率（譬如相對於熱_ 存材料)藉以能夠增加從熱能儲存材料至—熱量轉移 的熱量流率之㈣卿成的任何結構。用於改良熱量流率 之適當的結構係包括H片，索線網目，進人經密封空: 之突件，及類似物》 二0 物件較佳易於與其他相同形狀的物件、或具有—概括 對接表面之其他物件作堆積。譬如，兩待堆積物件可具有 身為概括對接表面之相對的表面，故當堆積時，兩物;嵌 套，-起。將瞭解i於堆積物件使其易於嵌套在—起: 途也係選擇具有—高階旋轉對稱性之—形狀（譬如，—拱形 ，面的—形狀，經密封空間的—形狀，或兩旬。旋轉對稱 =可沿堆積方向中的-條減（譬如—條經過囊狀結構的 ^體通道之軸線）。旋轉對稱性的階數(〇，_般係描述被 堆積在—起的兩表面之間的不同旋轉數，其中將使之嵌套 17 201144705 在一起。物件、基底片（譬如基底片的拱形表面）、或兩者之 旋轉對稱性的階數係較佳為至少2，更佳至少3，甚至更佳 至少5，且最佳至少7。 本發明的一特佳實施例中，相鄰層（譬如相鄰的囊狀結 構)未嵌套在一起。譬如，一第一層的（譬如一第一囊狀結構 的）一頂表面可接觸於一第二層的（譬如一第二囊狀結構的） 一底表面。接觸中的頂表面、底表面、或兩者可具有一或 多個徑向溝槽或徑向通路（亦即，一具有一徑向組件（亦即， 溝槽或通路之至少一部分的定向包括徑向方向上的一突 部）、且較佳從中心開口延伸至囊狀結構的外周邊之溝槽或 通路），其容許一熱量轉移流體流動於兩表面之間。譬如， 第一層的覆蓋片及第二層的基底片可具有一從開口至外周 邊延伸於一直線中之直線狀溝槽或通路。除了具有一徑向 組件外，一溝槽或通路可具有一切線組件（亦即，溝槽或通 路之至少一部分的定向包括切線方向上的一突部）。譬如， 一溝槽或通路可具有一螺旋形狀，其包括一徑向組件及一 切線組件兩者。處於接觸的兩片可具有不同（譬如具有不同 方向及/或不同量值）或相同之切線組件。相鄰片的切線組件 可配置成使流動於相鄰片之間的流體至少部份地混合。有 利地，一片可具有包含順時針方向中的一切線組件之溝槽 或通路，而相鄰片可具有包含逆時針方向中的一切線組件 之溝槽或通路，故當溝槽相交時（譬如，當流動於兩相鄰囊 狀結構的溝槽中的流體之兩物流在小於其完整流徑處構成 直接接觸時），流動於兩層之間的流體係至少部份地混合。 18 201144705 第6A圖是一囊狀結構10的示意圖，其具有延伸於結構16的 開口與結構的外部周邊19之間的複數個徑向溝槽15。參照 第6A圖，溝槽15可具有下列特徵構造之一者或任何組合： 身為彎曲狀，溝槽可為彎曲狀使其具有一切線組件，溝槽 可為均勻分隔，相鄰溝槽可具有相同長度，溝槽可具有一 螺旋形狀，及相鄰溝槽可提供具有相同液壓阻抗之流徑。 第6B圖是顯示一第一囊狀結構之一基底片30的一部分及一 第二囊狀結構之一覆蓋片2 8的一部分之間的接觸之示意 圖。兩接觸表面可具有概括不同的形狀或相同的概括形 狀，諸如第6B圖所示。接觸表面的溝槽可具有一或多個交 會部。如第6B圖所示，第一接觸表面的溝槽可具有一切線 部分，而第二接觸表面的溝槽可相對於第一接觸表面具有 一位於一相反方向中之切線部分。若採用溝槽或通路以提 供一流徑，一或多個表面可具有任何數量的溝槽或通路。 較佳地，囊狀結構中之溝槽或通路數量係充份夠多且充分 分散，使得流動於兩層之間（譬如兩表面之間）的熱量轉移流 體可被分入複數個流徑中以有效率地移除熱量。相鄰流徑 可為相同或不同。較佳地，兩或更多個流徑（譬如全部的流 徑）具有概括相同的長度，概括相同的液壓阻抗，或兩者。 囊狀結構一諸如第6A圖所示的囊狀結構一可具有一開 口 16，較佳位於或接近於囊狀結構的幾何中心。囊狀結構 包括一或多個經密封空間。囊狀結構可包括單一經密封空 間，諸如第6A圖所示。囊狀結構可概呈薄型並包括一頂表 面18、一底表面20—接近於外部周邊19之表面22及一接近 19 201144705 於開口之邊緣表面24。囊狀結構可包括頂表面、底表面、 或兩者上之一或多個特徵構造，其提供一流徑以供一流體 流動於至少一徑向方向中（譬如，當複數個囊狀結構被堆積 時）。此一特徵構造較佳從囊狀結構的一開口周邊21延伸至 囊狀結構的一外周邊19。此一特徵構造可提供一概呈拱 形、概呈線性之流動方向，或具有線性的區及直線狀的區。 如第6 A圖所示，可藉由從中心周邊延伸至外周邊之一或多 個通路或溝槽提供流徑。囊狀結構的頂表面或底表面中之 溝槽或通路可分佈於表面上方，故各流徑（當複數個囊狀結 構被堆積時）具有概括相同的液壓阻抗。如第6A圖所示，溝 槽或通路可具有一曲率使得流徑除了徑向組件外具有一切 線組件。當相同的囊狀結構被堆積時，此曲率可有利地防 止相鄰的囊狀結構嵌套在一起。譬如，如第6 A圖所示，可 藉由將具有概括相同形狀且皆具有複數個彎曲狀溝槽之一 覆蓋片及一基底片接合在一起，藉以製備囊狀結構。當接 合時，頂表面及底表面中之彎曲狀溝槽係彎曲於反方向（從 頂表面觀視時）。如第6A圖所示，覆蓋片及基底片可沿著開 口周邊且沿著外周邊被密封，藉以形成一經密封空間。 第6C圖是顯示用於形成一囊狀結構的一部分之兩相鄰 分段2的示意圖。如第6C圖所示，各分段可包括沿著分段的 一周邊作密封性附接之兩片。附接的區位可位於一邊緣表 面9上。如第6C圖所示，各分段可包括一或多個經密封空 間。個別分段雖可能無開口，分段可被配置於邊緣，藉以 形成一包括一開口之囊狀結構。如第6D圖所示，當一分段 20 201144705 相對於相鄰分段平移達到厚度的一比例部分（譬如厚度的 一半）時，相鄰分段的邊緣9係可對接。 囊狀結構的頂表面可概呈圓形形狀，諸如第1A及6A圖 所示的頂表面。囊狀結構之頂表面可能具有其他形狀，且 可能甚至想要具有其他形狀。譬如，囊狀結構可使用在一 需配合於一緊密空間一諸如一載具的罩蓋底下或地板底 下一之熱量儲存裝置中。雖然圓柱形狀可能有利於降低表 面積，其他較為長形、或箱形的形狀可能有利於配合至一 可取得空間内。將瞭解根據此處的教導，囊狀結構的概呈 圓形表面可有利地以非圓形的形狀所取代。因此，囊狀結 構可具有概呈卵形、概呈矩形、概呈正方形、概呈不規則 形、或其任何組合之一頂表面及/或一底表面。譬如，囊狀 結構的頂表面及/或底表面可具有一包含圓角的概呈矩形 形狀。第7圖是顯示一囊狀結構的一表面之示範性特徵構造 的圖式。如第7圖所示，囊狀結構的頂表面及底表面之周邊 的輪廓可具有一長形形狀。譬如，頂表面及底表面之（外周 邊的）輪廓可具有一概呈矩形形狀，一概呈正方形形狀，或 一概呈卵形形狀）。將瞭解頂表面中之開口的輪廓可為任何 形狀。頂表面中之開口的輪廓及頂表面之外周邊.的輪廓可 具有類似（但不同尺寸）的形狀或可具有不同（諸如一概呈圓 形開口及一非圓形外周邊）的形狀。如第7圖所示，開口的 輪廓及外周邊的輪廓可具有相同形狀，諸如概呈卵形。 物件較佳具有一難以彎折的囊狀結構。譬如，囊狀結 構可不含有其中使一覆蓋片及一基底片在橫剖面的大部份 21 201144705 或甚至全部長度（諸如囊狀結構的一直徑）處於接觸之橫剖 面。具有各種不同途徑可用來確保囊狀結構難以彎折，其 中包括·選擇囊袋的一配置使得旋轉對稱性的階數不是偶 數，選擇囊袋的一配置藉以不具有旋轉對稱性，選擇囊袋 的一配置而其包括相對於彼此旋轉使每個徑向段包括至少 一經在、封空間之兩或更多環(諸如同心環）的囊袋，或其任何 組合。將瞭解可採用其他幾何結構及其他手段使得囊狀物 件可抗彎折。譬如，囊狀結構的材料可選擇成概括具有勁 性，結構可包括一或多個肋（譬如在一切線方向中），及類似 物。 物件的所有熱能儲存材料可位於單一經密封空間中。 較佳地’物件的熱能儲存材料分佈於複數個經密封空間之 間，所以若有一經密封空間被刺穿或有其他洩漏，則只會 移除。亥熱t儲存材料的一部分。因此，物件中之經密封空 間（譬如’含有熱能儲存材料之經密封空間）的數量較佳至少 為2 ’更佳至少3，且甚至更佳至少約5 ^經密封空間數的上 限係為實例且對於一特定應用而言則由該應用的需求決 疋。然而’物件中的經密封空間數一般小於丨〇〇〇。然而， 將瞭很大的物件可具有1〇〇〇或更多個經密封空間。基於相 同理由’在任何單一經密封隔室中所發現的熱能儲存材料 之體積比例部分係佔物件中的熱能儲存材料總體積之較佳 小於約55°/。，更佳小於約38%，甚至更佳小於約29%，且最 佳小於約21%。一般而言，一經密封空間係包括至少0.1體 積％之物件中的熱能儲存材料。然而，將瞭解物件可包括 22 201144705 實質 空間 不含或甚至完全不含熱能儲存材料之―或多個經密封 0 ⑽、封空間可選驗地配置於複數_叫中 =内環(譬如~最靠近開口周邊之環)及-最外環(孽如-最錢㈣邊之環）’其各含有-或多個經密封空間:一環 中之、以封工間可具有—概呈重覆的圖案。譬如，—環中 之各、W封空間或者各群組的2、3、4或更多個經密封空間 Z具有概括相同的形狀及尺寸。各環中之經密封空間數可 W相同或不同。較佳地’最外環比S最内環具有更多個經 =間、最外環的經密封空間之平均長度小於最内環的 左 間之平均長度（其中平均長度在從開Π至外周邊 向方向中作測篁）、或兩者，故最外環及最 封空間之間的體積變異係減低。 如後文討論’物件可放置在—具有一概呈圓柱形腔 體-諸如一只比物件最長維度具有略微更大維度的腔體— m中。譬如’容H的腔體之直徑可只略微大於物件的 囊狀結構之直徑。腔體的直徑應充份夠大使得物件可被插 入腔體内。當物件（或物件的_堆積體)放置在容器中時可 能想要使-越能夠流動於物件料周邊與容器的—内部 壁之間。可藉由設計容器的内部及物件形狀之關係以生成 並維持流體紐’如達纽作用。可使祕何用於生成 此等流體流徑之手段。S1此，物件可選雜地沿著其周邊 具有-或多個凹缺(譬如，覆蓋片及基底片可沿其各別外周 邊具有-或多個對應的凹缺），藉以形成—用於供—熱量轉 23 201144705 移"IL體流動之二間。以添加或取代方式，容器的腔體可具 有一包含一或多個溝槽之表面，以供一流體流動於物件的 外周邊與容器的表面之間。另一範例中，物件的直徑相對 於腔體内部的直徑可充份夠小使得一流體可沿著物件的完 整外周邊流動。譬如，對於經密封空間的最外環中之各經 在、封空間，物件可具有一或多個凹缺或容器可具有一戋多 個溝槽。一凹缺或一溝槽可具有任何形狀，諸如一多角形， —拱形，一楔形，及類似物，限制條件在於其具有一充分 尺寸以容許熱量轉移流體流動。若採用的話，凹缺及/或溝 槽的最小維度通常為至少約〇將瞭解可使用二或更 多個用於生成-流體流徑之手段的—組合。譬如物件可 沿其外周邊具有-或多個凹缺，且物件可具有—充份夠小 的直徑故當放置在—腔體中時流體可沿其完整外周邊流 動。 "丨 丞低月1選用性地具有 〜八ΙΊ·，5又頁物什异 -具有—概括對接於基底片的表面之物件作堆積時，I 件只部份地絲m多個突件可作為一分^ 分離概括對接的表面，故-流體（譬如_熱量轉移流體)· 動於對接的表面之間。物件及魏分隔料之堆積係： 文討論。若制的話，突件較佳只覆蓋住表面及基底 -小部分，故-❹减件絲料干制流體流。 擇突件的高度轉定兩概㈣接的細之間的流徑， (譬如平均高度)。覆蓋片難不含此等突件且具有一概； 平的外表面，故兩㈣我置歧㈣以概括在其： 24 201144705 頂表面上處於接觸。 熱能儲存材料 非哏制性地 m ㈣熱量儲存裝置之適當熱能儲存材料 2=能_•賴、潛熱、妹仙兩者展現-相對較高 度之㈣。熱_存㈣·_量料裝置的操 乍’皿度㈣相*。譬如’熱能儲存材料較佳在熱量儲存裝 置的較低操作溫度時係、為-固體，在熱量儲存裝置的最: 值操作溫度時至少部份地為—液體（譬如完全為_液體），在 裝置的最大值操作溫度時未顯著地劣化或分解或其任何 虹合。當被加熱至裝置㈣大值操作溫度為期約_小時 或更久、或甚至約1_0或更久時，減儲存㈣較佳未顯 著地劣化或分解。 熱能儲存材料可為一具有一固體至液體轉換溫度之相 變材料。熱能儲存材料的固體至液體轉換溫度可為一液相 線溫度’ -融化溫度、或一共晶溫度。固體至液體轉換溫 度應充份夠高，故當熱能儲存材料至少部份地或甚至實質 完全地處於液態時，儲存有足夠能量以將一或多個受加熱 物體加熱至一所想要溫度。固體至液體轉換溫度應充份夠 低’故不使熱量轉移流體、一或多個受加熱物體、或兩者 被加熱至可能令其劣化之溫度。因此’固體至液體轉換溫 度之所想要溫度可能依據受加熱物體及轉移熱量的方法而 定。譬如，一利用一種乙二醇/水熱量轉移流體將所儲存熱 量轉移至一引擎（譬如内燃引擎）之應用中，最大值固體至液 體轉換溫度可能是熱量轉移流體劣化之溫度。另—範例 25 201144705 中，所儲存熱量可利用-熱量轉移流體被轉移至一電池的 一電化學電池芯，其中熱量轉移流體具有一高劣化溫度， 且最大值固體至液體溫度可能取決於電化學電池芯劣化或 產生其他失效之溫度。固體至液體轉換溫度可大於約3〇 °c。’較佳大於約饥，更佳大於約机，甚至更佳大於約 衫C ’且最佳大於約坑。熱能儲存材料可具有小於約働 Μ圭】、於約350 c、更佳小於約29()£>(：、甚至更佳小於 勺250 C、且最佳小於約2〇(rc的1體至液體轉換溫度。 ’、解依據應用而疋，固體至液體轉換溫度可為從約贼 "彳< 約 5GCS^15()°c’ 從約 100°C 至約 200°C， % \〇C至約25〇C ’從約175°c至約400°C，從約200°C至 C從約225 C至約彻。(：，或從約2〇(rc至約3〇(Γ(：。 心十於。^刀應用，諸如運輸相關應用，可能想要使孰能 儲存材料有效率地U 存 二間中儲存能量。因此，熱能儲 表_: °具有-高溶合熱量密度(以百萬焦耳每升的單位 25V、’ I〔、由熔°熱4(以百萬#、耳每公斤表示)與密度(在約 存材公斤每升的單位表之乘積所界定。熱能儲 …〃有大於約〇.1Mj/升、較佳大於約〇 2mj/升、更佳 -妒勺°TMJ/升、且最佳大於約〇·_升的熔合熱量密度。 户。又而t ’熱能儲存材料具有小於約蕭升的熔合熱量密 料。；、而亦可採用具有較高炫合熱量密度之熱能儲存材 儲存=二應用，諸如運輸相關應用，可能想要使熱能 材枓具有輕重量。譬如，域儲存材料可具有小於約 26 201144705 5g/cm3、較佳小於約4g/cm3、更佳小於約3㈣咖3、且最佳 小於約3g/cm3的密度(在坑測量）β密度的下限係為實例。 熱能儲存材料可具有大於約〇 6g/cm3、較佳大於約 1.2g/cm3、且更佳大於約Ug/cm3的密度(在約25它測量）。 經密封空間可含有任何技藝習知的熱能儲存材料。熱 能儲存材料隔室中可採用之熱能儲存材料的範例係包括夏 馬(Atul Sharma)、塔吉（V.V. Tyagi)、陳(c.R. Chen)、布帝(D.

Buddhi)的“相變材料的熱能儲存及應用評論”，再生及永續 能源評論13(2009) 318-345中，以及撒巴（Belen Zaiba)、馬 潤（Jose Ma Marin)、卡貝薩(Luisa F. Cabeza)、梅林(Harald Mehling)的“相變的熱能儲存：材料、熱量轉移分析及應用 之評論”，應用熱工程23 (2003) 251-283中所描述的材料， 兩文件整體合併於本文中以供參考。熱量轉移裝置中可採 用之適當熱能儲存材料的其他範例係包括在名稱為“熱能 儲存材料”且於2009年2月20曰提申的美國專利申請案No 12/389,416 ;及名稱為“熱量儲存裝置”且於2〇〇9年2月2〇日 提申的美國專利申請案No. 12/389,598中所描述之熱能儲 存材料。 熱能儲存材料可包括一有機材料，一無機材料或一有 機與一無機材料的一混合物，其展現前述的固體至液體轉 換溫度、熔合熱量密度、或兩者。可採用的有機化合物係 包括石蠟及非石蠟性有機材料，諸如脂肪酸。可採用的無 機材料係包括鹽水合物及金屬物質。熱能儲存材料可為一 概括在單一溫度具有一固體至液體轉換之混合物（譬如共 27 201144705 晶混合物）或一化合物。熱能儲存材料可為具有位於一溫度 範圍（譬如，大於約3°C、或大於約5°C的一範圍）的一固體至 液體轉換之一化合物或一混合物。 非限制性地，作為熱能儲存材料之適當的非石蠟性有 機材料係包括酸，醇，醛，醯胺，有機鹽，其混合物及其 組合。範例中，可單獨使用或作為一混合物之非石蠟性有 機材料係包括聚乙二醇，癸酸，反油酸，月桂酸，十五烷 酸，三硬脂酸甘油酯，肉豆蔻酸，軟脂酸，硬脂酸，乙醯 胺，富馬酸二曱酯，甲酸，辛酸，甘油，D-乳酸，棕櫚酸 曱酯，莰尼酮，溴二十二烷，十五烷酮，酚，十七烷酮， 1-環己基十八烷，4-十七烷酮，對-曱苯胺，氰胺，花生酸 曱醋，3-十七烧酮，2-十七烧酮，氫桂皮，録堪醇，萘胺， 莰烯，鄰-硝基苯胺，9-十七烷酮，麝香草酚，山蝓酸甲酯·， 二苯胺，對二氣苯，草酸鹽，連二磷苯，鄰二氯二甲苯， 氣乙酸，硝基萘，三肉豆蔻酸甘油S旨，十七酸，蜂堪，甘 醇酸，乙醇酸，對溴酚，偶氮苯，丙烯酸，二硝基甲苯， 苯乙酸，烯丙基硫脲，溴代樟腦，四曱苯，苯甲胺，溴苯 甲酸曱酯，α-萘酚，戊二酸，對二氣二甲苯，鄰苯二酚， 苯醌，乙醯苯胺，琥珀酸酐，苯甲酸，葸，苯曱醯胺，或 其任何組合。 非限制性地，熱能儲存材料可包括選自下列各物組成 的群組之一或多個無機鹽：硝酸鹽，亞硝酸鹽，溴化物， 氣化物，其他_化物，硫酸鹽，亞硫酸鹽，磷酸鹽，亞磷 酸鹽，氫氧化物，羰基化合物，溴酸鹽，其混合物，及其 28 201144705 組合。範例中，熱能儲存材料可包括下列物質或實質由其 組成：Κ2ΗΡ04·6Η20，FeBr3.6H20，Μη(Ν03)2·6Η20， FeBr3 6H20，CaCl212H20，LiN03.2H20，LiN03.3H20， Na2CO310H2O，Na2SO410H2〇，KFe(S03)2.12H20， CaBr2.6H20，LiBr2.2H20，Zn(N03)2.6H20，FeCl3.6H20， Mn(N03)2.4H20，Na2HP04.12H20，CoS04.7H20，KF.2H20， MgI2.8H20，CaI2.6H20，Κ2ΗΡ04·7Η20，Ζη(Ν03)2·4Η20， Mg(N03).4H20 ，Ca(N03).4H20 ，Fe(N03)2.9H20 ， Na2Si03-4H20，Κ2ΗΡ04·3Η20，Na2S203.5H20，MgS04.7H20， Ca(N03).3H20，Ζη(Ν03)2·2Η20，FeCl3.2H20，Ni(N03)2.6H20， MnCl2_4H20，MgCl2.4H20，CH3C00Na.3H20，Fe(N03)2.6H20， NaAl(SO4).10H2O ，NaOHH20 ，Na3P0412H20 ， LiCH3C00-2H20，Α1(Ν03)2·9Η20 , Ba(0H)2-8H20， Mg(N03)2,6H20，KAl(S〇4)2.12H20，MgCl2.6H20，或其任何組 合。將瞭解可使用具有較高或較低濃度的水之無機鹽。 熱能儲存材料可包括下列物質（或可甚至實質由其組 成或由其組成）：至少一第一金屬包含材料，及更佳至少一 第一金屬包含材料及至少一第二金屬包含材料的一組合。 第一金屬包含材料、第二金屬包含材料、或兩者係可為一 實質純金屬，一合金、諸如包括一實質純金屬及一或多個 額外合金化成份（譬如，一或多個其他金屬）之合金，一金屬 間物質，一金屬化合物（譬如，一鹽，一氧化物或其他），或 其任何組合。一較佳途徑係採用一或多個金屬包含材料作 為一金屬化合物的部份；一更佳途徑係採用至少二金屬化 29 201144705 合物的-混合物。範例中，—適當金屬化合物可選自：氧 化物，氫氧化物，包括氮及氧的化合物（譬如，硝酸鹽，亞 石肖酸鹽或兩者），i化物，或其任何組合。可能亦可採用三 (ternary)，四（quat⑽ry)或其他多重組份材料系統。此處的 熱能儲存材料可能是二或更多種展現—共晶之材料的混合 物。 物件的一或多個經密封空間中之熱能儲存材料的體積 係充份夠高以使物件可儲存大量熱能^物件中所含的熱能 儲存材料體積對於-或多個經密封空_總體積之比值、 熱能儲存材料的體積對於物件總體積之比值、或兩者(在約 饥溫度、或在熱_存㈣㈣賴之溫度賴量的體 積)較佳大於約0.5，更佳大於約〇·7，且最佳大於約〇 9。物 件中所含的熱能儲存材料體積對於—或多個經密封空間的 總體積之_、熱能儲存材料的體積對於物件總體積之比 0.995。 值或兩者(在約25。(：溫度、或在熱能鍺存材料身為液體之 溫度所測量的體積)一般係小於約i 〇，且更一般小於約 經密封空間可包括一含有一諸如空氣、N2等氣體或諸 如He、Αι*及類似物等惰性氣體之體積，故使熱能儲存材料 可在受熱時擴張。譬如，經密封空間可具有-在約25°c溫 度不含熱_存材料之區，故將熱能料材料加熱至其液 相線溫度以上時’熱能儲存材料可擴張而不在覆蓋片或基 底片中形成孔或造成—或多個片脫層。處於饥之一不含 熱能儲存材料的經密封空間的體積（譬如，含有—氣體之經 30 201144705 密封空間的體積）係可能佔經密封空間的總内部體積之至 少約0.5%，較佳至少約1%，且最佳至少約1.5%。 第2A圖是顯示一物件10的特徵構造之圖式，其包括一 具有單一經密封空間（亦即單一囊袋)之囊狀結構。囊狀結構 包括一具有一開口29之覆蓋片28及一具有一開口31之基底 片30。覆蓋片的開口29及基底片的開口31係彼此重疊（譬如 完全地重疊）並因此身為對應之開口。覆蓋片28及基底片係 密封性附接至一外環32。如圖所示，覆蓋片28的外周邊、 基底片的外周邊、或較佳兩者係可密封性附接至外環32。 覆蓋片係具有一頂表面18，其身為物件10的一外部表面， 及一相對的表面，其概括位於物件10的内部上。基底片係 具有一底表面20，其概括是物件10的一外部表面，及一相 對的表面，其概括位於物件的内部上。囊狀結構亦可具有 一内環34，其係密封性附接至覆蓋片28的一開口周邊、基 底片3 0的一開口周邊或較佳附接至兩者。如圖所示，外環 32可具有一概呈圓柱形外表面及一概呈圓柱形内表面，内 環34可具有一概呈圓柱形外表面及一概呈圓柱形内表面， 覆蓋片28(譬如覆蓋片的頂表面18)可具有一概呈圓形形 狀，基底片30(譬如，基底片的底表面）可具有一概呈圓形周 緣，或其任何組合。下列開口的任何組合之一者係可具有 一概呈圓柱形形狀：物件16的流體通道，覆蓋片29的開口， 基底片31的開口。將瞭解一開口的一橫剖面可具有一不同 形狀，諸如一多角形，或一不同的拱形形狀（譬如一卵形）。 如第2A圖所示，物件10可具有概呈拱形、概呈非平面 31 201144705 性、及概呈連續性之單一側表面22。此側表面可與物件中 心概呈等距，故物件可被放置在一具有一概呈圓柱形腔體 之容器中，該概呈圓柱形腔體具有只略微大於物件平均直 徑之一腔體直徑。 第2B圖中顯示使用於物件中之一具有一開口29的示範 性覆蓋片28。將瞭解可在覆蓋片附接（譬如密封性附接）至一 或多個其他片或者一或多個其他次結構之前 '同時、或之 後，形成覆蓋片中的開口。覆蓋片可具有一概呈圓形的外 周邊19，一概呈圓形的内或或開口周邊21，或兩者。覆蓋 片28可具有一概呈扁平的底表面38及一概呈扁平之相對的 頂表面18。覆蓋片28可由-或多個包封劑材料12形成。如 第2B圖所不’覆蓋片28的外周邊19可包括覆蓋片28的底表 面38上之一區23，接近於覆蓋片的外周界。參照第2八及26 圖，基底片28可沿著底表面38上的外周邊19之區23被密封 眭附接。用於頂表面18之包封劑材料較佳係為當接觸於熱 里轉移流體時可抵抗腐蝕之材料。用於底表面38之包封劑 材料較佳係為當接觸於熱能儲存材料時可抵抗腐蝕之材 料。用於頂表面18及底表面38之包封劑材料可為相同材料 或不同材料。開口 29除外之頂表面18可具有一概呈圓形形 狀。利用覆蓋片的頂表面18與底表面38之間距離所測量之 覆蓋片28的厚度係可概呈均勻狀。覆蓋片28厚度的標準差 係較佳小於覆蓋片平均厚度之約15%，更佳小於約1〇%，且 最佳小於約3%。 第2C圖顯示垂直於覆蓋片28的頂表面18所取之第2八 32 201144705 圖的物件10之—橫剖面。如第2C圖所示，物件可具有一或 夕個包括熱能儲存材料26之經密封空間14。經密封空間可 包括-未充填_27 ’亦即_體積含有—氣體4充填容 積27可谷許熱能儲存材料在其受熱時—諸如當熱能儲存材 料溫度增高時、當熱能儲存材料經歷-H相至液相轉換 時、或兩者時〜擴張。覆蓋片、基底片、外環、内環、或 二任何組合較佳係、包括：—或多個當接觸於熱能儲存材料 (譬如在-内部表面上)時可抵抗腐蚀之包封劑材料，一或多 個當被-熱量轉移流體（#如在—外部表面上）所接觸時可 抵抗腐li之包封劑材料，或兩者。覆蓋片、基底片、外環、 内％或其任何㈤合最佳係包括相同的_或多個包封劑材 料，或實為π整由其組成。覆蓋片28及基底片3〇皆沿其外 周邊19及㈣α周邊2丨被密封性附接以職固經 封空間14。 ' 杜叩珉的片4〇，其可作為供物件用之一 基底片。細彡成的卩可被雜或另外軸使其概呈拱形及/ 或-有複數個壁。經形成的片具有—能夠固持或圍堵 體之槽區43。經形成的片亦具有-開口 46，故-流體可流 過經形成的。_成的驗佳亦具有可獅接至—概^ 扁平覆蓋片（諸如第2B圖所描述的-覆蓋片）之-或多個概 呈扁平區’諸如—或多個唇區44。一或多個唇 共面性。經报屮u " 1主马 H成的片40並非概£扁平㈣。譬如 的片40可具有—庇 厶形成 _蓳，其包括一頂表面41及一概呈相 底表面42。經形士认μ 對的 /成的片可具有一從底壁延伸之侧壁。側辟 33 201144705 可包括一概括拱形的側表面49。經形成的片40可具有一從 底壁的一内部周邊延伸之開口壁。開口壁可具有一概呈拱 形且部份或完全地界定經過物件的流體通道之開口表面 48。經形成的片具有一外周邊45及一開口周邊47。外周邊 45、開口周邊47、或較佳兩者係為唇區44。將瞭解經形成 的片可包括一連接底壁及側壁之轉換區，或者底壁及側壁 可合併成一拱形壁。將瞭解經形成的片可包括一連接底壁 及開口壁之轉折區，或者底壁及開口壁可合併成一拱形壁。 如前述，囊狀結構可包括複數個分段，其配置為形成 具有一或多個經密封空間及一或多個流體通道之囊狀結 構。第3A、3B、4圖是囊狀結構的相鄰分段之示範性側視 圖。如第3A、3B、4圖所示，相鄰分段可具有對接邊緣9(亦 即，概括對接之邊緣表面）。諸如第3A及3B圖的分段2’、2” 所示，其中兩分段的表面4’及6’概呈共面，當相鄰分段配置 於一共面定向中時，分段可對接。當兩相鄰分段被移位時 相鄰分段的邊緣可對接，故其頂及底表面4’及6’未共面。譬 如，一分段可移位達分段2’”厚度的一半，如第4圖所示。 因此，一第一分段的對接邊緣9可對接於皆與第一分段相鄰 之兩經堆積分段之邊緣的部分。如第4圖所示，分段的一堆 積體可包括一或多個（譬如二個）比例性分段3，諸如一具有 其他分段2 ’ ” 一半高度之比例性分段。 將瞭解經成形的片40’之部分或全部的槽可部份地或 實質完全地充填有一熱能儲存材料，且一概呈扁平的覆蓋 片（諸如第2B圖所述）可被放置在槽上方使得覆蓋片概括地 34 201144705 接觸唇區。覆蓋片可在部分或甚至全部唇區中被密封性附 接至經形成的片，以形成複數個含有熱能儲存材料之經密 封空間。如第5A及5B圖所示，經形成的片4〇,可具有槽.的— 圖案，使得一第一經形成的片40,之底表面41，概括是一相同 第二經形成的片40’的一底表面41，之—對接表面。因此，利 用經形成的片40,製成之兩物件係能夠以其底表面4ι，彼此 相對而被堆積，故使兩物件將至少部份地嵌套。 第5B圖是-具有複數個經密封空間的物件中所可採 之-經形成的片40’之-部分（譬如_基底片）的示意圖二 形成的片係在接近片中心處具有—開〇46，其可能是 呈圓形開口。第5B圖只顯示經形成的片之1/4，且因此概 示開口。第5B圖顯示經形成的片4〇，之底表二 形成的片具有複數個槽區43,及複數個唇區料，。槽區4鉍 配置於槽50的複數個環中。如圖所示，經形成的=3,可 ^)，的-最内環及槽5G”的—最外環。經形成的^ 有槽50”，的-或多個額外環，位於槽5〇,、5 了具 環之間。如第测所示，—環中之部分或全部糾= :嶋、或甚至實質為全等。將瞭解槽的:::中:: 可大於丨於或等於槽的最外環中之槽數 形成的片价之最内環中的槽數係小於最外環中的槽數if 第5B圖所示。部分、或較佳全部的槽區43，ι有 ° 周圍之魯區44，。因此，一槽區43,可藉由—辱區4= 他槽區分離。經形成的片4〇 . 1亡ύ，m '、其 片具有-外周邊45，。如第5B圖 35 201144705 所示，經形成的片可在接近外周邊45’處具有一或多個凹缺 51。一或多個凹缺可使用於沿著外周邊之流通路或流徑。 較佳地，經形成的片之底表面的外周界具有一概呈圓形形 狀（選用的一或多個凹缺係排除在外）。如第5B圖所示，外 周邊、内周邊、及較佳兩者係可為唇區44 ’。 第5A圖顯示一囊狀結構10’（譬如，一囊狀結構的一經 形成的片40’)及一容器68之間的一示範性關係。容器68可具 有一内壁60，一外壁62，一絕緣層64，或其任何組合。參 照第5A圖，容器68可具有一介於兩壁60、62之間的絕緣層 64。容器的内壁60具有比經形成的片直徑更大之一直徑使 得經形成的片可配合於容器内。片的周邊與容器的内側壁 之間的一流徑係可包括：經形成的片40’中之一或多個凹缺 51，由經形成的片40’及容器的腔體之尺寸（譬如直徑）差異 所形成的一間隙52，容器的一内側壁60中之一或多個溝槽 5 3，或其任何組合。 含有熱能儲存材料之物件較佳能夠與其他相同的物件 或與一具有一概括對接表面（諸如一概括對接基底片）之第 二物件作堆積。物件係堆積於軸向層中而在相鄰軸向層之 間具有一空間，使得一熱量轉移流體可流動於軸向層之 間。一軸向層將概括含有一、二或更多個物件。一軸向層（譬 如，各軸向層）較佳含有一或二個物件。譬如，一軸向層可 具有兩個物件，該等兩物件係在諸如一基底表面或一覆蓋 表面等一表面上處於接觸，故一流體概括無法流動於兩物 件之間）。因此，部分物件（譬如，位於一堆積體一端的物件 36 201144705 除外之各物件）可具有一第一表面（譬如，一基底表面），其 概括完全地接觸於一第一相鄰物件的一表面使得一流體無 法沿著第一表面流動，及一第二表面，其與一第二相鄰物 件分離（譬如，具有一概括身為與第二表面的一對接表面之 相對表面）使得一流體可沿著第二表面的部分、大部份或甚 至全部流動。兩相鄰軸向層之間的分離可藉由任何技藝習 知的分隔部件予以達成。範例中，適當的分隔部件係包括 位於物件至少一者的一表面上之一或多個突件，兩層之間 的一分隔件材料，兩層之間的一毛細管結構，或其任何組 合。較佳地，物件的第二表面具有一概呈拱形形狀，且物 件部份地嵌套於第二相鄰物件。部份地嵌套的兩物件之間 的分隔較佳係概呈恆定（造成相鄰物件被分離之突件或其 他分隔件除外）。將瞭解，物件的堆積係可包括一旋轉一軸 向層（譬如旋轉一物件）、或另外將其配置成使軸向層至少部 份地嵌套於一相鄰軸向層之步驟。兩相鄰軸向層的兩相對 表面之間的一流體的流動將概括位於一徑向方向中並可被 描述成一概呈徑向流。被分開之各對的軸向層將具有一徑 向流徑。物件的堆積體一般將具有複數個徑向流徑（譬如， 2、3或更多個）。二或更多個（譬如各徑向流徑可具有相同流 長度，相同厚度，相同橫剖面形狀，或其任何組合。譬如， 二或更多個（譬如全部的）徑向流徑可為全等。將瞭解，若開 口（亦即流體通道)位於物件中心，則徑向流徑可概括對稱， 而與流方向無關。 當被堆積（亦即位於一含有3、4或更多個物件之堆積體 37 201144705 中）時，物件較佳各具有至少-開口，其對應於來自各其他 物件(位於堆積體一端之一物件可能除外）的一開口故一流 體的-部分可藉由流過介於第-與最後物件之間物件的各 對應開口且不流動於相鄰物件之間（亦即不具有概呈徑向 流）而從堆積體中的-第-物件流至堆積體中的—最後物 件。經過開口之流係概括位於_軸向方向並可被描述成一 概呈轴向流。 如上述’物件的堆積體可界定一中央軸向流徑(譬如， 經過物件的開口所形成之中央軸線)及—或多個概括垂直 於中央軸向流徑之徑向流徑。 物件的堆積體將概括被緊密地裝填（譬如，徑向流徑除 外)，故使物件的堆積體密實且含有大量熱能儲存材料。因 此’徑向流徑具有-概括短小的高度(在相鄰物件之間的方 向中）’譬如一平均高度。徑向流經的高度較佳小於約 15mm ’更佳小於約5_ ’甚至更佳小於約2_，甚至更佳 小於約^，且最佳小於約〇.5_。徑向流徑的高度係夠 大使得流體可流過該流徑。一般而言，徑向流徑的高度（譬 如平均高度）大於約0.001mm(譬如，大於約〇 〇1_)。= 第5 C圖顯示包括複數個物件！ 〇，之本發明的一態樣，各 物件10’具有-或多個於容納_熱能儲存材料之經密封 空間14 ’物件10’可包括一具有一概呈棋形表面41”之經形 成的片4〇”。一物件的表面41 ”可概括對接於一第二物件的 表面。物件可配置成使相鄰物件部份地嵌套在一起。第5c 圖所示的物件具有8階的旋轉對稱性並因此可在8個不同位 38 201144705 置中:轉使其料份地絲。將瞭解可採隸有較高或較 氏=稱性之物件。如第所示，物件可具有—概呈圓 形松剖面。各物件的外周邊可具有複數侧大容許—流體 抓之凹缺51⑯件lQ，可具有配置於經密封空間的—或多個 同衣中之匕密封空間14。各物件1〇,可具有一概括接近於 物件中。之體通道46，，故當物件被堆積（譬如堆積於—轴 向方向中）時將形成車由向流徑84,。軸向流徑料，較佳包括各 物件10’的一流體通道46,。 熱量儲存裝置 此處所描述的物件（譬如物件的一堆積體）可被使用於 一熱量儲存裝置中。該熱量儲存裝置係可包括一容器或其 他殼體，其具有一或多個供一熱量轉移流體流入容器中之 孔口及一或多個供—熱量轉移流體流出容器外之孔口。熱 量儲存裝置具有一或多個熱量轉移流體隔室。較佳地，熱 量儲存裝置包括單一熱量轉移流體隔室。一熱量轉移流體 隔室係可包括入口與出口之間的容器中之一鄰接空間或實 質由其組成，其中可供熱量轉移流體流動。容器較佳至少 部份地絕緣，故可降低或盡量減少從容器至環室之熱量損 失。 熱量儲存裝置可設計成使其含有大濃度的熱能儲存材 料，使其可快速及/或均勻地轉移熱能於一熱量轉移流體與 熱能儲存材料之間，使其概呈密實，使其可長期儲存熱量， 或其任何組合。 熱量儲存裝置的容器之内側可具有任何能夠固持物件 39 201144705 的一堆積體之形狀1佳地 件的堆積體佔用容器的 内側之形狀係使得物 的經密封空間中所含之熱能錯存 容 25t測量)對於容评材科的總體積（譬如在約 值二 /l . λ.A 吏佳大於約〇·6 ’其$争 佳大於約0.7’且最佳大於約〇 8。容器 H^ μ BP ^ * ° …此儲存材料的 體積之上限係為：-接觸於物件的熱量轉移流體對於*門 之 之需求’以供轉移熱能。容器中物件的經密封空間中所含 熱此儲存材料的總體積（譬如在約25 °c測量）對於& 總内部體積（譬如在約2 5 °C測量）之比值可小於約〇 9 9谷益的 小於約0.95 » •，較佳 熱量轉移流體隔室/流徑 熱量儲存裝置具有一用於使一流動之熱量轉移流體3 室’其能夠在一熱量轉移流體流通經過裝置時； ▽ 丁从圍堵。 熱量轉移流體隔室較佳連接至一或多個用於使一熱量轉 流入熱量轉移流體隔室中之孔口（譬如，一或多個 )。 量轉移流體隔室較佳連接至一或多個用於使—叙息 *''' 里詞L移、’古 出熱量轉移流體隔室外之孔口（譬如，一或多個 抓 码D )。熱詈 轉移流體隔室可為至少部份地由一或多個熱量轉 “、' T今夕丨L體隔 至壁所界定之一空間，至少部份地由—或多個物件 之一空間’至少部份地由熱量儲存裝置的—砷 疋 — 趙或容器所 界定之一空間，或其任何組合。 熱量轉移流體隔室係界定經過熱量儲存裝置之〜 轉移流體的流徑。熱量轉移流體隔室係包括—熱里 成過物件的 40 201144705 堆積體的開口之概呈軸向流徑。熱量轉移流體隔室係包括 一位於兩相鄰物件之間的概呈徑向流徑。將瞭解徑向流可 為從一外周邊至一物件的開口之一往内流，或從一開口至 一物件的外周邊之一往外流。熱量轉移流體隔室包括一流 徑，其具有物件的一外周邊及容器的一壁之間的一概呈軸 向組件（及選用性地，一切線組件）。較佳地，經合併徑向流 徑具有一相對較高的液壓阻抗。譬如，經合併的徑向流徑 具有大於（更佳地，更大至少兩倍）中央轴向流徑、外軸向流 徑、或兩者的液壓阻抗之一液壓阻抗。 熱量轉移流體隔室較佳充分地熱性導通於含有熱能儲 存材料之經密封空間，故其可自熱能儲存材料移除熱量或 提供熱量至熱能儲存材料。熱量轉移流體隔室較佳直接地 熱性導通於一或多個（或更佳全部）經密封空間。一直接熱性 導通係可為一經密封空間與熱量轉移流體隔室的一部分之 間的最短距離之任何路徑，其不含具有低熱傳導率的材 料。低熱傳導率材料係包括具有小於約100W/(nvK)、較佳 小於約10W/(m_K)、且更佳小於約3 W/(nrK)的熱傳導率之材 料。譬如，熱量轉移流體或熱量轉移流體隔室係可接觸經 密封的一或多者（或較佳為全部）之一壁，或者藉由具有高熱 傳導率（譬如大於約5W/(m_K)、大於約12W/(nvK)、或大於 約110W/(nvK)的材料而實質或完全地與經密封空間分離。 熱量轉移流體隔室較佳直接熱性導通於熱量儲存裝置 中之經密封空間的一或多者（或更佳為全部）。一直接熱性導 通可為一熱能儲存隔室及熱量轉移流體隔室的一部分之間 41 201144705 的最短距離之任何路徑，其不含具有低熱傳導率之材料。 譬如，熱4_流體或熱量轉移㈣隔㈣可接觸經密封 工間（諸如基底片或-覆蓋片）的—或多者(或較佳為全部) 之一壁，或藉由具有高熱傳導率（譬如大於約5W/(m.K)、大 於約12W/(m.K)、或大於約i i〇w/(m.K)的材料而實質地或完 全地與經密封空間分離。將瞭解_具有低熱傳導率的材料 之-很薄層（譬如小於約0 lmm，較佳小於約〇 〇1臟，且更 佳小於約G.GGlmm)可位於熱量轉移流體隔室與—熱能储存 材料隔室之間而並未可察覺地影響熱量轉移。 可選擇經密封空間及/或物件的尺寸及形狀以盡量加 大前往及來自囊袋中所含的相變材料之熱量轉移。物件的 平均厚度可能相對較短使得熱量可快速地從經密封空間中 心逃逸。物件、經密封空間、或兩者的平均厚度可小於約 100mm，較佳小於約30mm，更佳小於約1〇mm，甚至更佳 小於約5mm，且最佳小於約3mm。物件、經密封空間、或 兩者的平均厚度可大於約〇.lmm，較佳大於約〇.5mm，更佳 大於約0.8mm ’且最佳大於i.Omm。 物件較佳具有一相對較高的表面積對於體積比值，故 與熱量轉移流體具有相對較高的接觸面積。譬如，物件可 具有一與一熱量轉移流體隔室盡量加大接觸之表面，物件 可具有一盡量加大囊袋與熱量轉移流體隔室之間的熱量轉 移之幾何結構，或兩者。熱量轉移流體隔室及熱量儲存裝 置中的物件之間的介面總表面積對於熱量儲存裝置中之熱 能儲存材料的總體積之比值係可大於約〇〇2111111-1，較佳大 42 201144705 於約0.05mm_1，更佳大於約0.1mm_1，甚至更佳大於約 0.2mm-1，且最佳大於約0.3mm·1。 容器/殼體 熱量儲存裝置具有一用於包含物件的堆積體之容器。 物件的堆積體可被包含在容器的一或多個腔體中。適當容 器具有一或多個用於使一熱量轉移流體流入容器的腔體中 之孔口（譬如一或多個入口）以及一或多個用於使一熱量轉 移流體流出容器的腔體外之孔口（譬如一或多個出口）。入口 及出口可位於熱量儲存裝置的相同側上或不同側（譬如相 對側）上。除了孔口外，容器較佳被密封或建構成使得一流 過容器的流體不會漏出容器外，故一流過容器之流體可具 有大於環室壓力之一壓力，或兩者皆然。 容器可具有任何形狀。較佳地，容器具有一可在中（譬 如在物件的堆積體之經密封空間中）充填有大量熱能儲存 材料之形狀，使得熱量儲存裝置可儲存大量熱量。非限制 性地，容器及/或容器的腔體可具有一概呈圓形、概呈卵 形、概呈矩形、概呈正方形的橫剖面（譬如，垂直於堆積方 向），或具有一不同的概呈多角形形狀。一特佳實施例中， 容器具有一概呈圓柱形形狀，容器的腔體具有一概呈圓柱 形形狀，或兩者。譬如，熱量儲存裝置的容器可具有一概 呈圓柱形内表面，一概呈圓柱形外表面，或兩者。一圓柱 形腔體可容許腔體中具有一概呈圓柱形橫剖面的物件之高 效率裝填。範例中，一概呈圓柱形物件具有一概呈圓形橫 剖面。一圓柱形物件、一圓柱形腔體、或兩者係可容許熱 43 201144705 量儲存裝置之高效率絕緣。一般而言，容器的特徵可能係 在於物件堆積方向（亦即軸向方向）中之一高度以及垂直於 堆積方向的方向中之一平均長度（譬如一直徑）。譬如，一圓 柱形容器的特徵可能係在於一高度及一直徑。容器的高度 對於長度（譬如直徑）比值可小於約20，較佳小於約5，更佳 小於約3，且最佳小於約2。容器的高度對於長度比值（譬如 高度對於直徑比值）可能大於約〇·〇5，較佳大於約〇 2，更佳 大於約0.33，甚至更佳大於約〇.5，且最佳大於約容器 的腔體之特徵可能係在於物件的堆積方向中之一高度及垂 直於堆積方向之方向中的一平均長度（譬如一直徑）。最佳 地，容器的内部具有一概呈圓柱形腔體，其特徵在於一腔 體直，-腔體高度，及一軸向中心。容器的内部可具有 一平行於腔體的軸向方向之概呈拱形壁（具有一棋形表 如前文討論’拱形表面較佳具有—概呈圓形橫剖面。 容器可用來容置物件的-堆積體。物件的堆積體較佳配置 成在容器的腔體之轴向中心或附近具有—中央轴向流徑 (譬如，經過複數個腔體的流體通道物件的外周邊可包括 一或多個凹缺，容器的内部壁 於-軸W…一 I、有一或多個溝槽(較佳位 具有—軸向組件的方向中），物件可JL 故使於^長度或直役之-長度或直徑、或其任何組合， 邊在一軸向方向中流動於物件的外周 ί:内部軸向表面之間。此流可被描述成—外軸向 積體較佳配置於容器中，使得物件的外周邊 “的棋形内部表面之間的距離對於一物件的不同區並 44 201144705 ;不同物j牛概呈均勻狀（物件中的任何凹#《容器壁中 的溝槽除外）。 ^量儲存裝置可使用在需要長時間儲存熱量、在—概 括(譬如"'具有小於約〇°c、或甚至小於約_3(rc溫度 的衣中儲存熱量、或兩者皆然之應用卜較佳地，儲存 於，量儲存I置中之熱量係緩慢地喪失至環境。因此，本 較佳使用某形式的絕緣。系統的絕緣愈好，則儲 時間愈長。 可心用使熱量儲存裝置的熱損失速率減緩之任何習知 $式的絕緣。譬如，可採用如整體被合併於本文中以供參 考之美國專利案N。. 6,889,751中所揭露的任何絕緣。熱量 储存袈置較麵為經(熱性)_的容器，使其在—或多個表 面上呈絕緣。較佳地，曝露於環室或外部之部分或全部表 將’、有-鄰接絕緣體。絕緣材料可藉由降低對流熱量損 人A降低||射熱置損失、降低傳導熱量損失、或其任何組 來運作。較佳地，絕緣可透過利用一較佳具有相對較低 熱傳導之絕緣體材料或結構。可利用相對分隔的壁之間的 間隙來獲得絕緣。間隙可被—氣體媒體 、諸如一空氣空 門所佔用’或可能甚至可身為—排空空間（譬如利用一杜瓦 奋器（Oewar vessel))、一具有低熱傳導率之材料或結構、一 -有低熱發射率之材料或結構、一具有低對流的材料或結 構或其任何組合。非限制性地，絕緣可含有陶瓷絕緣(諸 如石英或玻璃絕緣）’聚合性絕緣，或其任何組合。絕緣可 為-纖維性形式…泡綿形式，—密化層，一塗覆物或其 45 201144705 任何組合。絕緣可為一織造材料、一針織材料、一非織造 材料、或其一組合的形式。熱量轉移裝置可利用一杜瓦容 器（Dewar vessel)、且更特別是—包括概呈相對壁之容器被 絕緣，其組構為界定有一内部儲存腔體、及相對壁之間的 —壁腔體，壁腔體被排空至大氣壓力以下。壁可進—步利 用一反射性表面塗覆物（譬如—面鏡表面）來盡量減小輻射 熱量損失。 較佳地，提供熱量儲存裝置及或熱量儲存系統周圍之 一真空絕緣。更佳地，提供如同整體合併於本文中以供參 考的美國專利案No. 6,889,751所揭露之一真空絕緣。 密實化部件 熱量儲存裝置可選用性地包括對於物件的一堆積體之 -或多個密實化部件，藉以概括地維持層之間的分隔。密 實化部件可為任何能舰加—魏力至物件的堆積體之部 件。壓縮力應充份夠高錢兩物件不相對於彼此旋轉，不

匕範例中，一或兩推實化部件可包括物件的堆積體上方

如固體至液體轉換）或兩者時在兩相鄰物件之間的一徑 減小當熱能儲存材料受到加熱、 諸如彈簧等密實化部件來降 受到加熱、經歷一相轉換(諸 46 201144705 向流徑之厚度變化。 熱®儲存裝置可具有複數個用於使一熱量轉移流體流 過裝置之流徑。各流徑較佳包括兩相鄰物件之間的至少一 心向/;IL。較佳地，經過熱量儲存裝置之流徑的兩或更多者 (§如各者）係具有一類似的總長度，一類似的總液壓阻抗， 或兩者。4如，流徑的兩或更多者（譬如各者)之特徵可概括 在於惕歇曼系統(Tichelmann system)。熱量儲存裝置的一 孔口可藉由一管或其他部件被連接至物件的堆積體之開 ，使付熱量轉移流體必須流過物件的堆積體之開口所形 成的軸向路徑。—般而言，—用於使—孔口連接至物件開 口所形成的軸向流徑之管储延伸至物件的-堆積體中之 第-（譬如第-)物件或是物件的—堆積體中 後)物件-者之任-者。該裝置可包括-或多個密封;= (譬如，位於物件的堆積體之頂部及/或底部），故從一入口 流至-出口之_熱量轉移流體必須流過_徑向流徑。一密 封件可包括1於容許-管將―孔口連接至物件堆積體的 開口之開口。可使用-密封件以沿著物件堆積體的開口阻 絕-軸向流徑-端之流體流，以沿著物件堆積體的_周邊 阻絕一軸向流徑—端之一流體流，或兩者。 用於製造囊狀結構之方法 可利用任何對於熱能儲存材料提供包封之； 含有熱能儲存材_物件及囊狀結構。非限制性’= 法可採用下者或純組合： ’该方 —孔)經過—覆蓋片，切割或衝壓壓—開口（譬如 Ί 如一孔）經過一 47 201144705 基—諸如Μ薄片），形成（譬如熱成形，模锻， 汗雕或其他變形卜基底片以在 、 5 _ nn T界疋圖案而其包 荦而乙Γ或槽區’形成—基底片以在該片中界定-圖 其底片、ΙΓ❹憾區及—或多個槽區，_或衝壓- 十Ρ外周邊(譬如—概呈圓形外蘭，切割或衝壓 形成之-槽)，以-覆蓋片 充填的槽），密封性附接-覆蓋片（響如 一基底片）藉以形成一或多個含有熱能儲存材料之經密 封空二，沿著-外周邊密封性附接—基底片，沿著一開口 周邊在封n附接—基底片，沿著―開口周邊密封性附接— 覆蓋片（譬如至-基底片）’或沿著—外周邊密封性附接—覆 盍W譬如至-基底片）。用於形成物件之方法較佳係包括— 模取浮雕、或熱成形―基底#之步驟。用於形成物件之 方法可知用2GG9年2月2G日提巾且名稱為“熱量儲存裝置” 的美國專利中請案N。· 12/389,598所描述之一或多個用於 產生一囊袋的方法步驟。該用於形成物件之方法可選用性 包括下列的一者或任何組合：將一基底片密封性附接至一 或多個諸如一内環、一外環、或兩者等次結構；將一覆蓋 片密封性附接至一或多個諸如一内環、一外環、或兩者等 次結構；或沿著一基底片及/或一覆蓋片的外周邊切割、模 鍛或衝壓一或多個凹缺。 根據此處的教導，囊狀結構(或囊狀結構的一分段)可藉 由一包括將兩片沿其周邊密封性附接之方法所形成。較佳 201144705 地’ S玄等片的至少一者係被浮雕、模锻、或以其他方式形 成使其能夠容納一液體。更佳地，兩片皆被浮雕、模鍛或 以其他方式形成。譬如，囊狀結構、或其—分段係可藉由 包括下列步驟的一或多者之方法形成：只將一第一片的 一外周邊之一部分部份地接合至一第二片，故可以一熱能 儲存材料來充填兩片之間的一空間；以—熱能儲存材料充 填兩片之間的空間之至少 > 部分；及接合該等片的其餘部 分，藉以形成一包括熱能儲存材料之經密封空間。可重覆 —或多個這些步驟以提供一包括複數個經密封空間之結 構。 〇列恐此贿仔苻料之過富的片係包括耐久、抗腐 $、或兩者皆備之薄金屬片（譬如金屬络），使該等片能夠包 含熱能儲存材料，而較佳並無茂漏。金屬片可能能夠以大 於1年且較佳大於5年的一重覆熱循環在—載且環境中運 作。金屬片可另行具有-實質惰性的外表面，其在操作中 接觸於熱能儲存材料。接觸於熱能儲存材料之金屬片的外 =應包括當接騎熱_存材㈣未與麵著起反應、 非ft二或Μ皆然之—或多個材料或實質由其組成。 Γ 可採用的示範性金屬片係、包括具有至少-層 汽銅、銅、紹、錄-鐵合金、青銅 金屬K 不銹輞或類似物之 屬片。„亥片可為—概括的貴金 及考其可為包括一含 乳化物層(言如一原生氧化物層或 上之氧化物層)之金屬的片。一示 ::成於-表面 芦缸十屬片係為一包含一 或一 3紹合金(譬如-含有大㈣重量百分比的紹、較 49 201144705 佳大於90重量百分比_之銘合金)之料。另—示範性金 屬片係為不鎮鋼。適當的不錄鋼片係包括沃斯田鐵不錢 鋼，肥粒料賴或細散财㈣。雜制性地，不錄 鋼可包括大於約1〇重量百分比 '較佳大於約13重量百分 比、更佳大於約15重量百分比、且最佳大於約Π重量百分 比濃度的鉻。不錄鋼可包含小於約㈣重量百分比、較佳 小於約0.15重量百分比、更佳小於約Q l2重量百分比、且最 佳小於約0.10重量百分比濃度的碳。譬如，含有19重量百 /刀比的鉻及約0·08重量百分比的碳之不銹鋼3〇4(SAE代 號）。適當的不銹鋼亦包括含鉬不銹鋼諸如316(SAE代號）。 金屬片可具有可消除或降低金屬片腐姓之任何技藝 習知的 塗覆物。 金屬片具有-夠高厚度藉U當形成片日夺、當以熱能儲 存材料充填囊袋時、囊袋使用期間' 或其任何組合之時不 會形成孔或裂痕。對於諸如運輸等應用，金屬片較佳相對 較溥，使得熱量儲存裝置重量不因金屬片而大增。金屬片 的適§厚度可大於約ΙΟμπι，較佳大於約2(^m，且更佳大於 、勺50μηι。金屬鑌可具有小於約3mm、較佳小於約lmm、且 更佳小於0.5mm(譬如小於約〇.25mm)的一厚度。 第8圖顯示一具有複數個物件1〇，，及1〇”，之示範性熱量 儲存裝置80的一橫剖面，複數個物件1〇，，及1〇”，各具有被包 封在複數個經密封空間14中的熱能儲存材料26 。物件配置 於可具有一概呈圓柱形形狀的經絕緣容器82中。該裝置 包括一具有一第一相鄰物件l〇，，’(a)及一第二相鄰物件 50 201144705 Η)，》之物件⑽。物件1〇，，及其第—相鄰物件i()，” 置成使其各⑽平覆蓋片_表面（亦即外部表面)概呈接 觸。物件10”及第二相鄰物_，，，(b)可具有概括對接的表面 (譬如，其各別基底片的外部表面可為概括對接的表面）並可 配置成使其部份地嵌套在一起。可使用一分隔件（未圖示） 維持物件10”及其第二相鄰物件l〇，，，(b)之間的一距離，故— 熱量轉移流體可在兩物件10”及l〇，，’(b)之間於—概呈徑向 方向中流過一徑向流徑83。物件10，，及第二相鄰物件丨〇,，，(b) 之間的空間係為熱量轉移流體隔室的部份。如第8圖所示， 各物件可具有一接觸於熱量轉移流體隔室之表面（譬如，基 底片的一表面）’故熱量轉移流體可直接接觸於各物件且較 佳直接接觸於各經密封空間。如第8圖所示，各徑向流徑μ 可具有相同長度，相同橫剖面’或甚至可為全等。各物件 具有一接近其中心之開口。開口亦為熱量轉移流體隔室的 部份。物件10”及10，，，配置成使其開口形成一中央軸向流徑 84。物件10”及10”，的外周邊及容器85的内部表面之間的空 間亦為熱量轉移流體隔室的部份並形成一外軸向流徑86。 熱量儲存裝置具有一流體連接於中央軸向流徑84之第一孔 口 。熱量儲存裝置可具有一第一密封件或板88，其使第 —孔口 87與外軸向流徑86分離。容器82具有一第二孔口 89 ’其可位於與第一孔口 87相同之容器的側上，或容器的 —不同側上，如第8圖所示。熱量儲存裝置可具有一第二密 封件90 ’其使第二孔口 89與中央軸向流徑分離。第一密封 件、第二密封件、或兩者可防止一流體流動於兩轴向流徑 51 201144705 84及86之間，而不流過一徑向流徑83。參照第8圖，一流動 於第一孔口 87及第二孔口 89之間的流體必須流過中央軸向 流徑84的一部分，且流過外軸向流徑86的一部分。熱量轉 移流體亦必須在流過兩軸向流徑84、86之間流過徑向流徑 83的一者。較佳選擇兩軸向流徑的尺寸使得流體的流力阻 抗(hydrodynamic resistance)概呈恆定，而與流體的一部分 採用何者徑向流徑無關。因此，經過熱量儲存裝置的熱量 轉移流體流較佳係為一惕歇曼系統(Tichelmann system)。容 器82較佳被絕緣。譬如，容器可具有一内壁91及一外壁92， 且兩壁之間的空間93可被排空。該裝置亦可具有一或多個 彈簧，諸如一或多個壓縮彈簧94，其施加一壓縮力於物件 的堆積體上。 第9圖顯示一在容器一側上具有兩孔口 87’及89’之熱量 儲存裝置80’。此裝置可採用一被連接至第一孔口 87,之管 95，用以使流體流動於第一孔口以及最遠離第一孔口之中 央軸向流徑84,的一區96之間。參照第9圖，第一密封件88’ 及第二密封件9 〇，可用來防止一流體未先流過一徑向流徑 83即從第一孔口 87,流至第二孔口 89，。並再度藉由對於兩軸 向流徑86及84’選擇尺寸，可使第9圖的熱量儲存裝置80,之 特徵在於一惕歇曼系統(Tichelmann system)。 熱量儲存系統 該熱量儲存裝置可使用在一採用一或多個熱量轉移流 體以將熱量轉移入熱量儲存裝置内、將熱量轉移出熱量儲 存裝置外之熱量儲存系統中。 52 201144705 熱量轉移流體/工作流體 用來將熱量轉移入及/或轉移出熱能儲存 轉移流體可能是任何液體或氣體，使得該流體流過心 以及_時所流通經過 < “如-熱讀供組件、一或多個連接管或線路 旦 移除组件、或其任何組合）。熱量轉移流體可為能夠核Γ 儲存裝置巾·用溫㈣移歸之任何技_ 量= 移流體或冷㈣。熱量轉移讀可為—液體或氣體:= ㈣轉移流體能夠在使用期間所可能曝露的最低操作 溫度(譬如，最低的預期環室溫度)作流動。譬如，埶 流體在約1大氣壓的壓力及約坑、較佳約、更佳 且最佳約，。(：溫度下可身為—液體或氣體。非限制性地， 用於加熱及/或冷卻一或多個電化學電池芯之—較佳的熱 量轉移流體係在約4〇艺身為液體。 熱量轉移流體應能夠運送通常身為顯熱之大量熱能。 適當的熱量轉移流體可具有至少約1J/g.K、#交佳至^約 2J/g.K、甚至更佳至少約25J/g.K、且最佳至少約撕&的 一比熱(譬如在約25t測量）。較佳地，熱量轉移流體係為一 液體。譬如，可採用任何技藝習知的引擎冷卻劑作為熱量 轉移流體。系統較佳採用用於將熱量轉移人熱量儲存裝置 中的熱能儲存材料内並從熱量儲存裝置中的熱能儲存材料 移除熱量之單—熱量轉移流體。或者，^統可採用一用於 將熱量轉移至熱能儲存㈣之第—熱量轉移流體及一用於 從熱能儲存材料移除熱量之第二熱量轉移流體。—包括一 53 201144705 第一熱量轉移流體及一第二熱量轉移流體之系統中，第一 熱量轉移流體係流過一第一熱量轉移流體隔室且第二熱量 轉移流體流過一第二熱量轉移流體隔室，其中熱量轉移流 體隔室概括由一相對較低熱傳導率材料、諸如熱能儲存材 料所分離。譬如，第一熱量轉移流體隔室之至少20%、至 少50%、或至少約80%的表面積可接觸於或身為含有熱能儲 存材料之物件的表面。這係與一其中兩熱量轉移流體處於 相對較好的熱性導通之熱交換器構成對比。 非限制性地，可單獨使用或以混合物使用之熱量轉移 流體係包括熟習該技術者習知的熱量轉移流體並較佳包括 含有水、一或多個烯烴二醇(alkylene glycol)、一或多個聚 稀烴二醇、一或多個油、一或多個致冷劑、一或多個醇、 一或多個甜菜鹼、或其任何組合之流體。熱量轉移流體可 (譬如對於上述流體以添加或取代方式）包括一諸如下述者 等工作流體、或實質由其組成。可採用之適當的油係包括 天然油、合成油、或其組合。譬如，熱量轉移流體可含有 下列項目或實質由其組成（譬如，至少80重量百分比，至少 90重量百分比，或至少95重量百分比）：礦油，蓖麻油，石夕 氧油，氟碳油，或其任何組合。 一特佳的熱量轉移流體係包括一或多個烯烴二醇、或 實質由其組成。非限制性地，較佳的烯烴二醇包括從約1至 約8個稀烴氧基(alkylene oxy)基團。譬如，烯烴二醇可包括 含有從約1至約6個碳原子之烯烴氧基基團。一烯烴二醇分 子中的烯烴氧基基團係可能相同或可能不同。選用性地， 54 201144705 烯烴二醇可包括各含有不同浠 煙氧基基團之不同烯烴二團或不同比值的稀 基團係包括環氧乙尸，以丙r 較佳的烯烴氧基 ㈣u 及環氧丁院。選用性地， 可被替代。譬如’稀煙二醇可以-或二個烧基基 或ΐ個含有約1至約6個碳原子的烧基基團被替 馳二㈣包括-或多個烯烴二醇單院基趟、 ^戈夕個馳二醇二烧基醚、或其組合，或實f由其組成。 ㈣可包括—賴烴二醇1佳的馳二醇係包括 乙-酵’二乙二醇’丙二醇，及丁二醇。任何上述乙二醇 皆可早獨使用或以-混合物使用。譬如，乙二醇可用來作 為與水的混合物。㈣雜量轉移流_包括實質地（譬 如，佔熱量轉移流體總重量的至少8〇重量百分比至少9〇 重量百分比或至少96重量百分比）或完全地由乙二醇與水 的-混合物所組成之混合物。遇合物中的水濃度較佳佔熱 量轉移流體總重量的大於約5重量百分比，更佳大於約忉重 量百分比，甚至更佳大於約15重量百分比，且最佳大於約 20重量百分比。混合物中水的濃度較佳小於約“重量百分 比，更佳小於約90重量百分比’甚至更佳小於約以重量百 分比，且最佳小於約80重量百分比。混合物中乙二醇的濃 度佔熱量轉移流體總重量的較佳大於約5重量百分比，更佳 大於約10重量百分比’甚至更佳大於約15重量百分比，且 最佳大於約20百分比。混合物中的乙二醇濃度較佳小於約 95重量百分比，更佳小於約90重量百分比，甚至更佳小於 約85重量百分比，且最佳小於約80重量百分比。 55 201144705 選用性地，執县 全地由复料Γ 可咏-玉作錄或實質完 成 s如，系統可包括一工作流體，ι#、、Αι9Λ 流過熱量儲存：Μ乍流體 個使工件流體凝被加熱马發織前往一或多 熱量儲存裝置可:件(譬如—將被加熱的組件）。因此， 加熱的_可作用於工作流體之蒸發器，而一將被 作流體，提供至凝二於工:流體之凝結器。若採用-工 埶旦。/ " 、、'0器之熱里較佳係包括工作流體的汽化 =、里糸統可包括一用於使工作流體返回熱量儲存裝置之 、、&帛於從熱量儲存裝置移除工作流體之熱量線 路、、線路及熱量線路較佳能夠當工作流體流過一迴路時 予以圍堵而無姑。當熱量儲存裝置(譬如熱量儲存裝置中 的熱能儲存材料）處於足以造成卫作流體之所有組件的合 併蒸氣壓超過約1大氣壓之一溫度且-閥被打開容許工作 流體流動時，卫作流體可能a)被-毛細管結構収送；b) 被至少部份地汽化；。)被至少部份地運送至凝結器；及… 至少部份地凝結於凝結器中；藉以從熱量儲存裝置移除執 量。因此，系統可選用性地包括-毛細管菜送式迴路。、 工作流體 工作流體可歧可當減儲細料位於或高於其液相 線溫度時在熱㈣存裝置巾部份0全喊發(從液體轉 換至氣態)之任何流體。適當的工作流體(譬如用於毛細管系 送式迴路)係包括具有下列特徵的—者或任何組合之純物 質及混合物：處於最大值熱_衫統溫度之良好化學穩 定度，低黏度（譬如小於約l〇〇mPa.s)，毛細管結構之良^ 56 201144705 濕潤（譬如，良好芯吸濕潤），與毛細管泵送式迴路的材料(諸 如容器材料，用來包封熱能儲存材料之材料，蒸氣及液體 線路的材料，及類似物）之化學相容性（譬如，工作流體造成 其低腐蝕），有益於蒸發器及凝結器溫度之溫度因變性蒸氣 壓，汽化的高容積性潛熱（譬如，以百萬焦耳每升為單位之 熔合潛熱及處於約25°C的工作流體的密度之乘積可大於約 4MJ/升），小於或等於凝結器的熱量轉移流體冷凍點之冷凍 點（譬如，小於或等於抗凍劑冷凍點之冷凍點），或小於或等 於約-40°C的冷凍點。譬如，工作流體的均衡狀態可在-40 °(：的溫度及1大氣壓的壓力下身為至少90百分比液體。 非限制性地，示範性工作流體可包括一或多個醇、一 或多個酮、一或多個碳氫化合物、一氟碳、一氫氟碳（譬如 一技藝習知的氫氟碳致冷劑，諸如一技藝習知的氫氟碳汽 車致冷劑）、水、銨、或其任何組合；或實質地由其組成。 工作流體應在蒸發器中具有夠高蒸氣壓藉以產生一足 以泵送工作流體之蒸氣物流。較佳地，工作流體的蒸氣壓 應在蒸發器中夠高，藉以產生一足將以瓦特測量的理想熱 功率從蒸發器攜載至凝結器之蒸氣物流。蒸發器中之工作 流體的蒸氣壓較佳充分夠低使得毛細管泵送式迴路不會洩 漏且不斷裂。 工作流體濕潤至毛細管結構之特徵係可在於毛細管結 構的材料上之一接觸角度。較佳地，接觸角度係小於約 80°，更佳小於約70°，甚至更佳小於約60°，且最佳小於約 55。。 57 201144705 工作流體較佳在低於約㈣溫度凝結於適度墨力。舉 如’工m體可在約9g°c凝結於小於約观以 、較佳小於約 0.8MPa、更佳小於約G 3MPa、甚至更佳小於削卿&、且 最佳小於約O.IMPa的一壓力。 工作流體較佳可在很低題錢。譬如，卫作流體可 曝露於很低的環室溫度且較佳能夠在約、較佳約、1〇 C、更佳約-25X：、甚至更佳約_贼、且最佳約俄的溫 度從凝結ϋ絲熱量儲存裝置。卫作㈣減#位於經= 全充載的熱量儲存裝置的_溫度時係處於氣態。譬如，工 作流體可在1大氣壓時具有小於熱量儲存裝置中敎能儲存 材料的相轉換溫度之-彿點，較佳比熱能儲存材料的相轉 換溫度更小至少2G°C、且更佳比熱能儲存材料的相轉換溫 度更小至少赋。本發明的不同態樣中，可能欲使工作流 體在1大氣壓具有下列沸點（或者，使卫作流體的所有組件 合併蒸氣壓特1大氣壓之溫度係可為）大於約贼、較佳 大於約35t、更佳大於約耽、甚至更佳大於觸、且 最佳大於約7 0 °C (譬如使工作流體在環室條件下為一液 體）。本發明的不同態樣中，工作流體在i大氣壓之沸點可 為（或者，使工作流體的所有組件合併蒸氣壓等於丨大氣壓 之溫度係可為）小於約18(TC，較佳小於約15(rc，更佳小於 約l2〇°C，且最佳小於約95。(：。 -特佳的工作越係包括水及録，或實f由其組成。 譬如，工作流體中之水及_合併濃度可佔工作流體總重 量的至少約80重量百分比，更佳至少約9〇重量百分比且 58 201144705 最佳至少約95重量百分比）水及録。銨可具有充分濃度以使 工作流體沸點保持低於水的沸點（譬如，水沸點以下至少10 C)。銨的濃度可佔工作流體總重量的大於約2重量百分 比，較佳大於約1 〇重量百分比，更佳大於約丨5重量百分比 且最佳大於約18重量百分比。銨的濃度可佔工作流體總重 畺的小於約80重量百分比，較佳小於約6〇重量百分比，更 佳小於約40重量百分比且最佳小於約30重量百分比。工作 流體中水的濃度可佔工作流體總重量的大於約2〇重量百分 比，較佳大於約40重量百分比，更佳大於約6〇重量百分比 且最佳大於約70重量百分比。工作流體中水的濃度可佔工 作流體總重量的小於約98重量百分比，較佳小於約95重量 百分比，更佳小於約90重量百分比，甚至更佳小於約85重 量百分比，且最佳小於約82重量百分比。譬如，約21重量 百分比的銨及約79重量百分比的水之一溶液係具有約-40 c的一液相線點以及小於約10(rc之處於丨大氣壓的一沸騰 範圍之上限。此溶液可在室溫（以一液體)儲存於一未加壓的 容器中。 較佳地，工作流體在從約〇它至約25〇它的一溫度具有 等於1大氣壓之其所有組件的一合併蒸氣壓。 工作流體能夠從熱量儲存裝置有效率地轉移熱能，以 使從熱量儲存裝置移除-熱量數量所需要的工作流體量相 對較小（譬如，相較於H不是卫作流體的熱量轉移流 體來移除熱量之裝置）。較佳地，卫作流體所轉移的熱量有 -大部分以汽化熱的形式被轉移。相較於—採用—不是工 59 201144705 作抓體的熱里轉移流體且具有相同初始功率之系統，工作 抓體的體積、工作流體的流率、或兩者可在熱能儲存中相 對較低。熱量儲存裝置的容器每升之工作流體（亦即，流入 熱量儲存裝置巾之處於㈣的卫作流體）的流率係可小於 勺升/刀4里車交佳小於約2升/分鐘，更佳小於約味纷鐘， 甚至更佳小於·5升/分鐘，且最佳小於·w分鐘。系 統中的工作流體體積對於熱量儲存裝置的容器中總體積、 或對於熱量儲存裝置中減儲存㈣體積之比值應充分夠 低’使得系統的總重量不受卫作流體重量過度地衝擊。系 統中（譬如’毛細管泵送式迴路中）之卫作流龍積對於熱量 儲存裝置的容器總體積(亦即’容器内側的體積)之比值(或 甚至系統巾卫作流體體積對於熱㈣存裝置巾熱能儲存材 料體積之比值）可小於約20 ;較佳小於約1〇, 1佳小於約4， 甚至更佳小於約2，且最佳小於約1。 如上述，工作流體可以汽化熱的熱量形式轉移部分熱 能。工作流體較佳具有高汽化熱，故可轉移高量值的熱量。 用於熱量儲存裝置之適當工作流體可具有大於約 200kJ/mole、較佳大於約500kJ/ mole、更佳大於約75〇kJ/ mole、甚至更佳大於約1000kJ/ mole且最佳大於約12〇〇kJ/ mole的汽化熱。 在工作流體溫度可小於〇 C之應用中，工作流體較佳不 是水(譬如’不使工作流體冷凍，造成斷裂，或兩者）。 將可瞭解：接觸於工作流體之材料可抵抗來自工作流 體的腐蚀。4如’可能接觸於工作流體之熱量儲存裝置或 60 201144705 ,、,、直儲存糸統的任-或全部表面（譬如卫作㈣Μ “ 的内部’工作流體液體線路的内部，熱量儲錢置之熱量 轉移流體隔室的表面，一或多個閥的内部表面，凝結器； 之一工作流體隔室的表面，一工作流體貯器的内部表面， 及類似物）可由不銹鋼製成。 將瞭解此處所述的熱能儲存裝置中所採用之任何工作 流體或熱量轉移流體可包括—添加裝體。此等添加劑 包裝體係為熟習該技術者所熟知並適可配合其中可運 發明的裝置之系統。譬如，添加劑包裝體可包括—穩定劑， 一腐触抑制劑’―潤滑劑，-極端壓力添加劑，或其任何 組合。 選用性加熱器 时=儲存系統可選用性地包括—或多個加熱器。加熱 量儲存裝置中的熱能儲存材料溫度增高 能修:能:二:::加熱器。加熱_是將 ⑽即_之、:7或其任何組合)轉換成熱 個電加熱器。-或多ϋΓ多個加熱_是一或多 一… 個加熱益可用來加熱熱量儲存裝置中 導:二二4熱能儲存。較佳地’系統包括-或多個熱性 導通於一熱$儲存梦w #如，㈣可包括位於 ’’’、里：子、的絕緣物内之_或多個加埶 器可採用來自―或多 ‘，，、 電… 或兩者之電力。馨如來自一外部供源、 物體之出口時，執量;/被插接八-連接至-靜態 睹存裝置可彻來自_外部供源的電 201144705 力而被維持在熱量儲存裝置中的熱能儲存材料液相線溫度 以上之一溫度。當載具未被插接入一連接至一靜態物體之 出口時，熱量儲存裝置可利用來自一電化學電池芯產生的 電力而被維持在熱量儲存裝置中的熱能儲存材料液相線溫 度以上之一溫度。 熱量儲存裝置可使用在一用於加熱一或多個組件之方 法中。該方法可包括使一熱量轉移流體流過熱量轉移裝 置。使一熱量轉移流體流過熱量儲存裝置之步驟可包括： 使一具有一初始溫度的熱量轉移流體流過該裝置的一入 口；使熱量轉移流體流過一軸向流徑，故熱量轉移流體可 被分入複數個徑向流徑中；使熱量轉移流體流過一徑向流 徑，故其可從熱能儲存材料移除熱量，其中熱能儲存材料 具有大於熱量轉移流體的初始溫度之一溫度；使熱量轉移 流體流過一不同的軸向流徑，故複數個徑向流徑可重新合 併；使具有一出離溫度的熱量轉移流體流過該裝置的一出 口；或其任何組合。較佳地，熱量轉移流體出離溫度溫度 係大於熱量轉移流體的初始溫度。用於加熱一或多個組件 之方法可採用一經過熱量儲存裝置之流徑，其包括徑向流 徑的一選擇之一者及兩軸向流徑，該流徑具有一總流長 度，其中總流長度對於不同徑向流徑概呈恆定。 熱量儲存裝置及/或熱量儲存系統之特徵可在於具有 一相對較高的功率（譬如，如初始30或60秒加熱期間所測 量），故其可快速地加熱一組件，諸如一内燃引擎。熱量儲 存裝置及/或熱量儲存系統之特徵可在於大於約5瓦特、較 62 201144705 佳大於約10瓦特、更佳大於約15瓦特、且最佳大於約20瓦 特的一平均功率。 熱1儲存裝置及/或熱量儲存系統之特徵可在於具有 一相對較高的功率密度’故其可在一相對較小的隔室中容 納大量熱能。譬如，熱量儲存裝置及/或熱量儲存系統之特 徵可在於具有大於約4kW/L、較佳大於約8kW/L、更佳大於 約10kW/L、且最佳大於約i2kW/L的功率密度。 熱量儲存裝置及/或熱量儲存系統之特徵可在於具有 熱量轉移流體的一相對較低壓降(在約10L/分鐘的熱量轉移 流體流率作測量）。譬如，熱量儲存裝置及/或熱量儲存系統 之特徵可能在於具有小於約2.0kPa、較佳小於約1.5kPa、更 佳小於約1.2kPa、且最佳小於約i.okpa的熱量轉移流體壓 降。 範例中，熱能儲存系統可使用在一運輸載具（譬如—汽 車載具）中以儲存來自一引擎排氣的能量。當引擎產生排氣 時，一旁通閥將氣體流導引經過熱量儲存裝置，使得熱量 儲存裝置被充載，或經過一旁通線路以防止熱量儲存裝置 過熱。當引擎停止時，譬如當載具停車的一段時期中，储 存在熱量儲存裝置中之一顯著部分的熱量可被留置一段長 時間（譬如由於圍繞熱量儲存裝置之真空絕緣所致）。較佳 地，載具在約-40°C的環室溫度停車16小時之後，熱量儲存 裝置中之熱能儲存材料的至少50%仍處於液態。若載具停 車一段夠長時間（譬如’至少二或三小時)使引擎實質地冷下 來（譬如使引擎與環室之間的溫差小於約2〇°C)，可藉由一熱 63 201144705 量轉移流體（諸如引擎冷卻劑）流過包括用於工 、1下流體的凝 結器之熱交換器而使儲存在熱量儲存裝置中θ J热夏被間接 地排放入冷引擎或其他熱量受體中。利用复由 州，、中可供工作流 體汽化之熱量儲存裝置内側的毛細管結構，使卫 土 , 工作流體流 通於-毛細管栗送式迴路中。來自工作流體的熱量係 移至熱交換器中之引擎冷卻劑。利用熱量儲左 吻1子衮置，可掏 取原本在一先前行程期間被浪費的熱量，以、、#Α 从减輕冷啟動及/ 或提供立即性座搶加熱作用。 -用於儲存熱量、諸如來自載具排氣的熱量之熱㈣ 存系統係可包括第10圖所示的部分或全部特徵構▲ 儲存系統100係包括熱量儲存裝置101。熱能儲存=統 括一熱交換器或凝結器102,其具有一用於—结 '弟—熱量轉移 流體而之第-人口117及1於第—熱量轉移流體之第一 出口 117。熱能儲存系_〇可具有—管（譬如_線路）⑴， 管113將熱父換器1〇2的第一熱量轉移流體入口 Hi連接至 熱量儲存裝置101的第一熱量轉移流體出口。熱能儲存系统 100可具有一管⑽，管灣熱交換請的第-熱量轉移 流體出口 ^連接至熱量儲存裝置ωι的第—熱量轉移流體 入口。第-熱量轉移流體107流過熱量儲存裝置ι〇ι的一第 一熱量轉移流體隔室。[熱量轉移流體可流過熱交換器 102的-第-熱量轉移越隔n熱量轉移流體可為一 工作抓體雜量儲存裝置101至熱交換II1G2的線路係可 為-蒸氣線路，熱交換器⑽可為1於工作流體之凝結 器而第熱里轉移流體隔室可為工作流體隔室。因此， 64 201144705 熱能儲存系統100可含有一毛細管泵送式迴路，其包括熱量 儲存裝置中之工作流體隔室，凝結器中之一工作流體隔 室，工作流體蒸氣管109，及工作流體液體管113。熱能儲 存系統亦包括一或多個熱量轉移流體或工作流體貯器 110。使用於一毛細管泵送式迴路中時，貯器110較佳具有 一充填位準，其水平高度係高於熱量儲存裝置101的工作流 體入口且低於凝結器的工作流體出口 117,凝結器的工作流 體入口 111，或兩者。熱能儲存系統100可包括一閥118，以 調節用於連接熱量儲存裝置101及熱交換器102之管113中 的第一熱量轉移流體流。譬如，可利用閥118以當熱量儲存 裝置正在充載時及熱量儲存裝置正在儲存熱量時防止熱量 轉移流體之流通。當需要從熱量儲存裝置排放熱量時，閥 118可被打開。再度參照第10圖，熱能儲存系統可包括一熱 量轉移流體入口線路108及一熱量轉移流體出口線路106， 以供一第二熱量轉移流體流入及流出熱量儲存裝置101。熱 能儲存系統亦可具有一熱量轉移流體旁通線路10 5及一轉 向閥（譬如一旁通閥）104以使部分或全部的第二熱量轉移 流體轉向至旁通線路1〇5(譬如，當熱量儲存裝置被完全地 充載時，或當第二熱量轉移流體溫度低於熱量儲存裝置101 中之熱能儲存材料的一溫度時）。熱能儲存系統亦可包括一 用於提供另一熱量轉移流體至熱交換器中之冷線路116,及 一用於從熱交換器102移除經加熱的熱量轉移流體之熱量 線路115。冷線路116及熱量線路115係為一熱量轉移流體迴 路114的部份。熱量轉移流體迴路114可含有一引擎冷卻 65 201144705 劑。熱量轉移流體迴路114可被連接至一内燃引擎103。因 此，熱能儲存系統100可利用儲存在熱量儲存裝置101中的 能量來加熱一内燃引擎103。 可藉由開啟工作流體閥（亦即排放閥）來開始利用工作 流體之熱量轉移。經由一額外液體線路被連接至迴路之經 密封的工作流體貯器係可用來容納迴路内側之工作流體液 體體積的變化而無實質的壓力變化。一旦從熱量儲存裝置 轉移了充分或全部的有效熱量，排放閥可關閉。熱量儲存 裝置中之剩餘工作流體係可蒸發（譬如從熱量儲存裝置中 留存的熱量或當熱量儲存裝置開始充載時）且然後凝結於 凝結器中。當熱量儲存裝置變成已排空工作流體，工作流 體位準的液體位準可能改變（譬如升高）。 熱量儲存裝置可選用性身為一交叉流熱交換器（亦 即，具有一用於工作流體的流方向及一用於排氣流的垂直 流方向）。譬如，操作期間，熱量儲存裝置可包括由下列項 目佔用的三個腔室：1)排氣；2)停滯的相變材料（譬如，囊 袋内側，諸如一泡罩包體）；及3)工作流體。所有三個腔室 藉由一適當材料、較佳為不銹鋼製成之薄壁保持分離。排 氣可流動於泡罩内側的相變材料之囊袋的表面（譬如彎曲 狀表面）之間，且工作流體可在一概括垂直於排氣流方向的 方向中流動於泡罩内側的相變材料之囊袋的不同表面（譬 如扁平表面）之間。進入其腔室之液體工作流體較佳係濕潤 一毛細管結構（譬如一金屬芯吸件）且藉由作用在毛細管内 側所形成之工作流體液體彎液面上的毛細力對抗重力及蒸 66 201144705 氣壓的合併力量被往上運送。利用從泡罩内側的相變材料 所抽取之熱量，藉由液體的連續蒸發來維繫此流。工作流 體的蒸氣係離開毛細管結構，並經由可能交錯於泡罩内側 之相變材料的囊袋表面（譬如扁平表面）之間所擠壓之毛細 管結構柱件之間的蒸氣通路逃逸至裝置的頂部。工作流體 的蒸氣係流入凝結器中，其在該處將其汽化熱及顯熱轉移 至冷的冷卻劑並再度變成液體以返回至熱量儲存裝置並繼 續其在迴路中的流通，只藉由存在於被液體工作流體所部 份地浸潰之毛細管結構（譬如金屬芯吸件）内側的毛細力予 以泵送。毛細管結構的全部柱件可連接至一共同的多孔基 底。可利用此多孔基底將從裝置底部進入的液體工作流體 分配至不同柱件。 尚且，本發明可與額外的元件/組件/步驟合併使用。譬 如，可對於冷的冷卻劑以添加或取代方式使用用於空調之 吸收或吸附循環冷凍系統作為熱量受體（譬如，凝結器亦可 用來作為一蒸發器，以供致冷劑流通於一空調器的流體迴 路内側）。另一應用中，可建構一使用一諸如朗肯循環 (Rankine cycle)等熱引擎之穩態廢熱收回系統，使其利用相 同或不同的毛細管泵送式迴路工作流體並將一機械功率產 生渦輪添加至熱量儲存裝置與凝結器之間的蒸氣線路，（譬 如，用以克服來自渦輪上游的高蒸氣壓），及/或將一液體泵 添加至凝結器與熱量儲存裝置之間的液體線路。上述渦輪 可將從排氣廢熱所擷取的一部份轉換成有效的機械或電功 率，並藉此改良載具的整體燃料效率。 67 201144705 雖然本發明可具有各種不同修改及替代形式，已藉由 範例顯示上文討論的示範性實施例。然而，應再度瞭解本 發明無意侷限於此處所揭露的特定實施例。事實上，本發 明的技術係涵蓋落在由申請專利範圍所界定之本發明的精 神與範圍内之所有修改、均等物、及替代物。 c圖式簡單說明3 第1A圖是一具有一或多個經密封隔室及一流體通道之 示範性物件的圖式； 第1B圖是一具有複數個分段之示範性物件的圖式，各 分段含有一或多個經密封隔室，分段係配置成使物件具有 一流體通道； 第2A圖是一具有一經密封隔室及一流體通道之示範性 物件的圖式； 第2B圖是可使用於該物件中之一具有一流體通道的示 範性覆蓋片之圖式； 第2C圖是一示範性物件、諸如第2A圖所示的物件之橫 剖面； 第2D圖是一可使用於一物件中之示範性經浮雕基底片 的橫剖面； 第3A圖是可使用於一物件中之兩示範性相鄰分段的側 視圖，分段可具有一概括地對接之邊緣； 第3B圖是可使用於一物件中之兩示範性相鄰分段的側 視圖，分段可具有一概括地對接之邊緣； 第4圖是分段的一者被移位使得分段之相鄰分段底表 68 201144705 面位於不同平行平面上時，沿著其邊緣對接之相鄰分段的 側視圖； 第5A圖是可使用於一具有複數個含有熱能儲存材料的 經密封隔室之物件中之一具有複數個槽的示範性經浮雕基 底片之圖式； 第5B圖是第5圖的經浮雕片之一示範性部分的圖式； 第5C圖顯示具有對應的流體通道之物件的一示範性堆 積體； 第6A圖是一具有一或多個表面的示範性物件之圖式， 該一或多個表面含有複數個從開口延伸至外周邊之溝槽； 第6B圖是顯示一第一物件的一底表面及一第二物件的 頂表面一當兩表面各具有複數個彎曲狀溝槽時一之間的介 面之圖式； 第6C圖是一示範性物件之兩分段的圖式； 第6D圖是第6C圖的分段之一堆積體的側視圖； 第7圖是顯示一具有一頂表面之示範性物件的俯視 圖，該頂表面係為非圓形及/或具有一非圓形的開口； 第8圖顯示一示範性熱量儲存裝置之橫剖面，其包括一 容器中之物件的一堆積體； 第9圖是一示範性熱量儲存裝置之另一橫剖面，其包括 一容器中之物件的一堆積體； 第10圖是顯示一熱能儲存系統的示範性特徵構造之示 意圖。 69 201144705 【主要元件符號說明】 2’,2”，2’”···分段 3···比例性分段 4..·囊狀結構之頂表面 4’，6’…分段的表面 6···囊狀結構之底表面 8···囊狀結構的外邊緣表面 9···第一分段的對接邊緣 10,10’…囊狀結構，物件 10”,10’”…物件 12…包封劑材料 14…經密封空間 15…徑向溝槽 16…物件，流體通道，開口 18,41…頂表面 19…外部周邊 20…底表面 21，47…開口周邊 22…側表面 23···底表面38上的外周邊19之區 24…邊緣表面 26…熱能儲存材料 27…未充填體積 28…覆蓋片 29,31，46…開口 30…基底片 32…外環 38…覆蓋片28的底表面 40,40’,40”…經形成的片 41’···經形成的片40’之底表面 41”···概呈拱形表面 42…底表面 43,43’···槽區 44,44’…唇區 45,45’…外周邊 46’···流體通道 48…開口表面 49…概括拱形的側表面 50,50’，50”,50’”...槽 51···凹缺 52…間隙 53…溝槽 60,91···内壁 62,92…外壁 64…絕緣層 68,85…容器 80…示範性熱量儲存裝置 70 201144705 80’，101…熱量儲存裝置 82···經絕緣容器 83…徑向流徑 84,84’…中央軸向流徑 86…外軸向流徑 88…第一密封件，第一密封件 87,87’…第一孔口 89,89’…第二孔口 90,90’…第二密封件 93…兩壁之間的空間 94…壓縮彈簀 95,109…管 96…區 100···熱能儲存系統 102···熱交換器或凝結器 103…内燃引擎 104."轉向閥 105···熱量轉移流體旁通線路 106···熱量轉移流體出口線路 107···第一熱量轉移流體 108···熱量轉移流體入口線路 109…工作流體蒸氣管 110···熱量轉移流體或工作流 體貯器 111···第一熱量轉移流體入口 113···工作流體液體管 114…熱量轉移流體迴路 115···熱量線路 116···冷線路 117···第一出口 118.··閥 71

Claims (1)

1. 201144705 七 '申請專利範圍： 一種物件，包含： 一囊狀結構’具有—或多個經密封空間，其中該等 經密封空間係包封—或多個熱能儲存材料； 其中該囊狀結構具有一或多個充分夠大的流體通 道以容許—熱4轉移流體流職—❹财體通道，及 當一熱量轉移流體接觸該囊狀結構時，該熱能儲存 材料係與該熱量轉移流體隔離。 2·如申請專利第1項之物件，其中該囊狀結構包括二 個成夠包封該熱能儲存材料之片，該等片具有—外周邊 且各片沿著該外周邊被密封性附接至彼此及/或至-或 多個額外的次結構且在其間形成該一或多個含有該等 熱能儲存材料之經密封空間。 3. ΐ申請專利範圍第2項之物件，其中該等片沿著該外周 邊且沿著其開口的邊密封性_至彼此。 4. 如申請專利範圍第1項之物件，其中該囊狀結構具有一 頂表面及一外周邊； 其中顧表面包括二或更多個溝槽，其各從該流體 伸至4外周邊且各提供該通道與該外周邊之間 的流體連接。 如申清專利範圍第1項之物件，其中 6亥囊狀結構具有ϋ表面及-第二外表面，該 囊狀結構具有由該第一外表面及該第二外表面之間的 平均分離所界定之一厚度； 72 5. 201144705 其中該囊狀結構充份夠薄以使熱量可被快速地轉 移出該一或多個經密封空間外； 該熱能儲存材料係為一具有大於約3 0 °C且小於約 350°C的一固體至液體轉換溫度之相變材料；及 該一或多個經密封空間在約2 5 °C的一溫度具有一 總内部體積，且該等經密封空間在約25°C的一溫度含有 熱能儲存材料的一總體積，其中該熱能儲存材料的總體 積對於該總内部體積之比值係為至少約0.50 ; 故該物件可儲存一大量的熱能。 6. 如申請專利範圍第5項之物件，其中該流體通道係接近 該第一外表面的幾何中心。 7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之物件，其中該物件 包括3或更多個經密封空間。 8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之物件，其中 該物件的外周邊包括一或多個凹缺，故當該等物件 的一堆積體被放置在一中空圓柱體中時，一熱量轉移流 體可流過由該等凹缺形成之空間； 該物件的厚度小於約1 cm，該物件具有大於約5cm 的一維度；及 該物件的一表面包括一或多個突件，故當複數個該 等物件被堆積時該等物件之間將具有一空間以供一熱 量轉移流體之流動。 9. 一種裝置，包括一容器及複數個如申請專利範圍第1至6 項中任一項之物件，其中該等複數個物件被堆積使得該 73 201144705 等物件的流體通道軸向地對準。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中 i)兩物件係對準於鄰接的該等兩物件之概呈扁平表 面，使得該等兩物件形成經密封空間的一軸向 層；或 Π)單一物件形成經密封囊袋的一軸向層；及 其中該裝置包括一熱量轉移流體流徑，其包括一經 過物件的該堆積體的流體通道之轴向流徑，一包括經密 封空間的相鄰軸向層之間的一空間之徑向流徑，及一包 括超過該等物件的外周邊之該容器内側的一空間之不 同的軸向流徑；及 經過該等物件的流體通道之該軸向流徑及包括超 過該等物件的外周邊之一空間之該軸向流徑係由該徑 向流徑所分離。 11. 一種用於從如申請專利範圍第9或10項之一熱量儲存裝 置移除熱量之方法，包括一使一熱量轉移流體流過該裝 置之步驟； 其中該使一熱量轉移流體流過裝置之步驟係包括： a. 使一具有一初始溫度的熱量轉移流體流過該裝置 的一入口； b. 使該熱量轉移流體流過一軸向流徑，故該熱量轉 移流體可被分入複數個徑向流徑中； c. 使該熱量轉移流體流過一徑向流徑故其可從該熱 能儲存材料移除熱量，其中該熱能儲存材料具有 74 201144705 大於該熱量轉移流體的初始溫度之一溫度； d. 使該熱量轉移流體流過一不同的軸向流徑，故複 數個徑向流徑可重新合併； e. 使具有一出離溫度的該熱量轉移流體流過該裝置 的一出口； 其中該熱量轉移流體出離溫度大於該熱量轉移的 初始溫度。 12. —種用於形成如申請專利範圍第1至6項中任一項之一 物件的方法，其中該方法係包括切割一基底片中的一開 口；浮雕一基底片使其具有一或多個槽；以一熱能儲存 材料充填一或多個槽；切割一覆蓋片中的一開口；及至 少沿著一外周邊及一開口周邊密封性附接該覆蓋片至 該基底片，藉以形成一具有一開口且包含一或多個含有 該熱能儲存材料的經密封空間之物件。 13. —種系統，包括一如申請專利範圍第9或10項之熱量儲 存裝置及一熱量轉移流體，其中該熱量轉移流體係熱性 導通於該一或多個經密封空間中的該熱能儲存材料。 75