(57)【要約】      （修正有）【課題】熱源を冷却するための熱伝達デバイス、及び方法を提供する。【解決手段】熱伝達デバイス１００は、貯蔵室２００、貯蔵室内に収容されている冷媒３００、冷却室４００、１以上の熱伝達構成要素５００、貯蔵室と冷却室との間の流体通路６００、及びバリア要素７００を含む。１以上の熱伝達構成要素は、冷却室の外側の熱源１０２から冷却室への熱伝達を促進する。バリア要素は、（ｉ）クローズ構成、及び（ｉｉ）バリア要素が貯蔵室内の冷媒が貯蔵室から冷却室の中へ流れることを可能にするように構成されたオープン構成を有し得る。バリア要素は、貯蔵室内に収容されている冷媒がトリガ温度に到達したこと、及び／又は、貯蔵室内に収容されている冷媒の初期圧力がトリガ圧力に到達したことなどの、トリガ状態に応答してクローズ構成からオープン構成に再構成され得る。【選択図】図１
2020024189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵室（２００）、
前記貯蔵室（２００）内に初期圧力で収容されている冷媒（３００）、
前記貯蔵室（２００）に隣接する冷却室（４００）、
前記冷却室（４００）とは異なる熱源（１０２）から前記冷却室（４００）への熱伝達を促進するように位置決めされ且つ構成された１以上の熱伝達構成要素（５００）、
前記貯蔵室（２００）と前記冷却室（４００）との間の流体通路（６００）、並びに
バリア要素（７００）であって、
（ｉ）前記バリア要素（７００）が前記冷媒（３００）が前記貯蔵室（２００）から前記流体通路（６００）を通って前記冷却室（４００）の中へ流れることを制限するように構成されているクローズ構成、及び
（ｉｉ）前記バリア要素（７００）が前記貯蔵室（２００）内の前記冷媒（３００）が前記貯蔵室（２００）から前記流体通路（６００）を通って前記冷却室（４００）の中へ流れることを可能にするように構成されているオープン構成を有するバリア要素（７００）を備える、熱伝達デバイス（１００）であって、
前記バリア要素（７００）が、トリガ状態に応答して前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されるように構成され、前記トリガ状態が、
前記貯蔵室（２００）内に収容されている前記冷媒（３００）、前記バリア要素（７００）、及びセンサ（７４４）のうちの少なくとも１つが、トリガ温度に到達したこと、並びに
前記貯蔵室（２００）内に収容されている前記冷媒（３００）の前記初期圧力、前記バリア要素（７００）、及び前記センサ（７４４）のうちの少なくとも１つが、トリガ圧力に到達したこと、のうちの少なくとも一方を含む、熱伝達デバイス（１００）。
【請求項２】
前記バリア要素（７００）が前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されたことに対応して、前記冷媒（３００）が前記貯蔵室（２００）から前記流体通路（６００）を通って前記冷却室（４００）へ流れる際に、前記流体通路（６００）が、前記冷媒（３００）を前記初期圧力から膨張した圧力へ膨張させるように構成されている、請求項１に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項３】
前記貯蔵室（２００）内に収容されている前記冷媒（３００）が液体の状態であり、前記流体通路（６００）が、前記冷媒（３００）を液体の状態から気体の状態に遷移させるように構成されている、請求項１又は２に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項４】
更なる貯蔵室（２５０）、
前記更なる貯蔵室（２５０）内に収容されている更なる冷媒（３５０）、
前記更なる貯蔵室（２５０）と前記冷却室（４００）との間の更なる流体通路（６５０）、並びに
更なるバリア要素（７５０）であって、（ｉ）前記更なるバリア要素（７５０）が前記更なる冷媒（３５０）が前記更なる貯蔵室（２５０）から前記更なる流体通路（６５０）を通って前記冷却室（４００）の中へ流れることを制限するように構成されているクローズ構成、及び（ｉｉ）前記更なるバリア要素（７５０）が前記更なる貯蔵室（２５０）内の前記更なる冷媒（３５０）が前記更なる貯蔵室（２５０）から前記更なる流体通路（６５０）を通って前記冷却室（４００）の中へ流れることを可能にするように構成されているオープン構成を有する更なるバリア要素（７５０）を更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。     
【請求項５】
前記更なるバリア要素（７５０）が、更なるトリガ状態に応答して、前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されるように構成されており、前記更なるトリガ状態が前記トリガ状態とは異なる、請求項４に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項６】
更なる貯蔵室（２５０）、
前記更なる貯蔵室（２５０）内に収容されている更なる冷媒（３５０）であって、前記流体通路（６００）が、前記冷媒（３００）が前記更なる貯蔵室（２５０）と前記冷却室（４００）との間で流れることを可能にするように更に構成されている、更なる冷媒（３５０）、並びに
更なるバリア要素（７５０）であって、（ｉ）前記更なるバリア要素（７５０）が前記更なる冷媒（３５０）が前記貯蔵室（２００）から前記流体通路（６００）を通って前記冷却室（４００）の中へ流れることを制限するように構成されているクローズ構成、及び（ｉｉ）前記更なるバリア要素（７５０）が前記更なる貯蔵室（２５０）内の前記更なる冷媒（３５０）が前記更なる貯蔵室（２５０）から前記流体通路（６００）を通って前記冷却室（４００）の中へ流れることを可能にするように構成されているオープン構成を有する更なるバリア要素（７５０）を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項７】
前記バリア要素（７００）が、前記トリガ状態に応答して、前記クローズ構成から前記オープン構成へ受動的に移行するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項８】
前記バリア要素（７００）が、
バーストディスク（７０２）であって、
前記冷媒（３００）、前記バリア要素（７００）、及び前記バーストディスク（７０２）のうちの少なくとも１つが、前記トリガ温度に到達したこと、及び
前記貯蔵室（２００）内の前記冷媒（３００）の現在の圧力が、前記トリガ圧力に到達したこと、のうちの少なくとも一方に応答して破裂するように構成されたバーストディスク（７０２）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項９】
前記バリア要素（７００）が、前記トリガ状態が生じたときに、前記冷媒（３００）が通って流れることができる通路を生成するように構成されたプランジャ（７０６）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項１０】
前記バリア要素（７００）が、膜（７０４）であって、前記貯蔵室（２００）内の前記冷媒（３００）の現在の圧力が閾値圧力未満であるときに、前記冷媒（３００）が前記膜（７０４）を横切って流れることを制限し、前記貯蔵室（２００）内の前記冷媒（３００）の前記現在の圧力が前記閾値圧力以上であるときに、前記冷媒（３００）が前記膜（７０４）を横切って流れることを可能にするように構成された膜を（７０４）備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項１１】
前記１以上の熱伝達構成要素（５００）が、前記冷媒（３００）が前記冷却室（４００）内で流れるための少なくとも１つの冷媒経路（３０４）を画定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱伝達デバイス（１００）。
【請求項１２】
熱源（１０２）を冷却する方法（１６００）であって、
貯蔵室（２００）内に冷媒（３００）を貯蔵すること（１６０２）、
トリガ状態が生じたことに基づいて、バリア要素（７００）を、（ｉ）前記バリア要素（７００）が前記冷媒（３００）が前記貯蔵室（２００）から流体通路（６００）を通って流れることを制限するように構成されているクローズ構成から、（ｉｉ）前記バリア要素（７００）が前記貯蔵室（２００）内の前記冷媒（３００）が前記貯蔵室（２００）から前記流体通路（６００）を通って流れることを可能にするように構成されているオープン構成に再構成すること（１６０６）、及び
前記冷媒（３００）が前記流体通路（６００）から冷却室（４００）を通って流れることを可能にすること（１６０８）を含み、
前記冷媒（３００）が前記冷却室（４００）を通って流れている間に、熱が前記熱源（１０２）から１以上の熱伝達構成要素（５００）を介して前記冷媒（３００）に伝達される、方法（１６００）。
【請求項１３】
前記冷媒（３００）が、前記貯蔵室（２００）から前記流体通路（６００）の中に初期圧力で流れ、前記流体通路（６００）から前記冷却室（４００）に向けて最終圧力で流れ出る、前記方法（１６００）であって、前記初期圧力が前記最終圧力より高い、請求項１２に記載の方法（１６００）。
【請求項１４】
前記貯蔵室（２００）が囲まれた空間（２０６）であり、前記トリガ状態が、
前記冷媒（３００）、前記バリア要素（７００）、及びセンサ（７４４）のうちの少なくとも１つが、トリガ温度に到達したこと、及び
前記冷媒（３００）、前記バリア要素（７００）、及び前記センサ（７４４）のうちの少なくとも１つが、トリガ圧力に到達したこと、のうちの少なくとも一方を含む、請求項１２又は１３に記載の方法（１６００）。
【請求項１５】
前記冷却室（４００）が、少なくとも１つの出口インターフェース（４１２）を含み、前記冷媒（３００）を排出、放散、及び流出させること（１６１０）が、前記冷媒（３００）が冷媒（３００）流路内を通過移動する間に前記冷媒（３００）によって吸収された任意の熱とともに、前記冷媒（３００）が前記冷却室（４００）から流れ出ることを可能にすることを含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法（１６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱伝達デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
あるデバイス、殊に電子デバイスは、大量の廃熱を生成する。この熱は、低減された性能及び／又は時期尚早な故障を防止するために制御され、適切に消散されなければならない。したがって、任意のデバイスのその環境との熱相互作用は、デバイスの正常な機能を保証するための非常に重要な設計上の特徴である。
【０００３】
短い過渡的な熱放散のバースト（burst）を有する構成要素のための信頼できる熱制御システムが必要であり得る、多くの民間及び軍事の用途が存在する。更に、長い期間にわたり不活性な構成要素のための熱伝達デバイスを設計することは、更なる困難を生み出す。これらのデバイスは、周囲温度、圧力、振動、放射線量、磁場、及び／若しくは誘導電流の勾配並びに／又はフラックス（flux）を含む、様々な環境条件において動作を実行し且つ／又は保管されなければならない。
【発明の概要】
【０００４】
熱源を冷却するための熱伝達デバイス、電子デバイス、及び方法が開示される。熱伝達デバイスは、貯蔵室、貯蔵室内に収容されている冷媒、冷却室、１以上の熱伝達構成要素、貯蔵室と冷却室との間の流体通路、及びバリア要素を含む。冷媒は、初期圧力で貯蔵室内に収容され得る。１以上の熱伝達構成要素は、冷却室の外側の熱源から冷却室への熱伝達を促進するように位置決めされ且つ構成され得る。バリア要素は、（ｉ）バリア要素が、冷媒が貯蔵室から流体通路を通って冷却室の中へ流れることを制限するように構成された、クローズ構成、及び（ｉｉ）バリア要素が、貯蔵室内の冷媒が貯蔵室から流体通路を通って冷却室の中へ流れることを可能にするように構成された、オープン構成を有し得る。バリア要素は、トリガ状態に応答してクローズ構成からオープン構成へ再構成されるように構成され得る。ある実施例では、トリガ状態が、貯蔵室内に収容されている冷媒がトリガ温度に到達したこと、及び貯蔵室内に収容されている冷媒の初期圧力がトリガ圧力に到達したことのうちの少なくとも一方を含む。
【０００５】
方法は、貯蔵室内に冷媒を貯蔵すること、及び、トリガ状態が生じたことに基づいて、バリア要素を、（ｉ）バリア要素が、冷媒が貯蔵室から流体通路を通って流れることを制限するように構成された、クローズ構成から、（ｉｉ）バリア要素が、貯蔵室内の冷媒が貯蔵室から流体通路を通って流れることを可能にするように構成された、オープン構成に再構成されることを含む。該方法は、冷媒が流体通路から冷却室を通って流れるのを可能にすることを更に含み、冷媒が冷却室を通って流れる間に、熱が熱源から１以上の熱伝達構成要素を介して冷媒に伝達される。
【０００６】
前述の特徴、機能、及び利点は、様々な例において個別に実現可能であるか、又は、更に別の例において組み合わせることが可能である。下記の説明及び図面を参照することで、これらの特徴、機能、及び利点の更なる詳細が理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示による、熱伝達デバイスを表す概略図である。
【図２】バリア要素がクローズ構成である例示的な熱伝達デバイスを表す概略図である。
【図３】バリア要素がオープン構成である例示的な熱伝達デバイスを表す概略図である。
【図４】バリアデバイスが、貯蔵室内の中央に位置付けられたバーストディスク又は膜である、例示的な円筒形状の貯蔵室の図である。
【図５】バリアデバイスが、貯蔵室内の中央に位置付けられていないバーストディスク又は膜である、多角形の角柱形状を有する例示的な貯蔵室の図である。
【図６】貯蔵室及び複数の更なる貯蔵室を含む、例示的な装置の図である。
【図７】バリアデバイスがプランジャデバイスを含む、例示的な円筒形状の貯蔵室の図である。
【図８】バリアデバイスがプランジャデバイスを含む例示的な貯蔵室であって、チムニー（chimney）を含む例示的な貯蔵室の図である。
【図９】貯蔵室及び更なる貯蔵室を含む例示的な装置の図である。
【図１０】単一の冷媒流路及び複数のスイッチバックを有する、例示的な円筒形状の冷却室の図である。
【図１１】貫通孔から径方向外向きに延在する複数の冷媒流路を有する、例示的な冷却室の図である。
【図１２】スイッチバックを有する複数の冷媒流路を有する、例示的な円筒形状の冷却室の図である。
【図１３】２つの冷媒流路及び１つの開口を有する、例示的な円筒形状の冷却室の図である。
【図１４】貫通孔から径方向外向きに延在する湾曲した冷媒流路を有する、例示的な冷却室の図である。
【図１５】本開示による、例示的な熱伝達デバイスの分解立体図である。
【図１６】本開示による熱伝達デバイスを使用して熱源を冷却するための方法を概略的に表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
熱源を冷却するための熱伝達デバイス、電子デバイス、及び方法が開示される。概して、図面では、所与の例に含まれる可能性が高い要素は実線で示されているが、所与の例で任意選択的である要素は破線で示されている。しかし、実線で示される要素が本開示の全ての例に必須というわけではなく、本開示の範囲を逸脱することなしに、実線で示される要素が特定の実施例から省略されることもある。
【０００９】
本明細書で説明される熱伝達デバイスは、熱を生成し得る電子機器などの熱源を受動的に冷却するために使用され得る。熱源から熱伝達デバイスに熱が伝達されると、熱伝達デバイスの室内に貯蔵されている冷媒の圧力及び／又は温度が増加する。一旦、冷媒の圧力及び／又は温度が、閾値圧力及び／又は閾値温度に到達すると、受動的なイベントにより、冷媒が室から流れ出ることが可能となる。その後、冷媒は、１以上の熱伝達構成要素を介して更なる熱を吸収することによって、熱源を冷却する。
【００１０】
図１は、本開示による熱伝達デバイス１００を表している概略図である。ある実施例では、熱伝達デバイス１００が、熱交換ウエハ（TEW）と称され得る。図１で示されているように、熱伝達デバイス１００は、熱源１０２から熱を引く（すなわち、冷却する）ように構成され得る。熱源１０２は、エンジン、電子部品などの、熱を生成する動的な構成要素を含み得る。代替的に又は追加的に、熱源１０２は、熱シールド、ヒートシンクなどの、別の源から熱を受動的に取る構成要素を含み得る。そのような実施例では、熱伝達デバイス１００が、熱源１０２から離すように熱を引くように構成され得る。
【００１１】
図１で概略的に示されているように、熱伝達デバイス１００は、少なくとも１つの貯蔵室２００、貯蔵室２００内に収容されている冷媒３００、冷却室４００、１以上の熱伝達構成要素５００、貯蔵室２００と冷却室４００との間の流体通路６００、及びバリア要素７００を含む。バリア要素７００は、バリア要素７００が、冷媒３００が貯蔵室２００から流れることを制限する、クローズ構成（閉鎖構成）、及び、バリア要素７００が、貯蔵室２００内の冷媒３００が流体通路６００を通って冷却室４００の中へ流れることを可能にする、オープン構成（開放構成）を有するように構成されている。
【００１２】
図２は、バリア要素７００がクローズ構成である例示的な熱伝達デバイス１００を示している。図２は、熱伝達デバイス１００の動作中に、熱源１０２から冷媒３００へ流れる熱１０４を示している。熱１０４は、熱源１０２から、熱伝達構成要素５００、貯蔵ハウジング２０２、冷却ハウジング４０２、貯蔵熱伝達構成要素５１６、（熱伝達デバイス１００及び／若しくは熱源１０２の近くに位置付けられた放射及び／若しくは他の環境伝導体などの）別の熱伝達手段、又はそれらの組み合わせを通って流れ得る。図２は、冷媒３００の中へ流れる熱１０４を更に示している。このやり方では、バリア要素７００がクローズ構成であるときに、熱伝達デバイス１００が、熱源１０２から離すように熱１０４を引き、冷媒３００内に熱１０４を蓄える。そのような熱伝達は、強制対流として説明され得る（又はされないかもしれない）。その場合、浮力は、gαΘLである。ここで、Lは長さのスケールであり、Θは温度のスケールである。それは、「DJT’s Physical Fluid Dynamics 2nd edition Ch. 14, Convection」によって説明されている。
【００１３】
更に、バリア要素７００がクローズ構成であるときに、冷媒３００の中への熱１０４の伝達は、冷媒３００の温度を増加させる。貯蔵室２００によって囲まれている空間は固定された空間なので、冷媒３００の圧力は、温度の増加に対応して且つ冷媒３００の熱膨張の特性に従って増加する。ある実施例では、熱伝達デバイス１００が、囲まれた貯蔵空間２０６内に位置付けられた熱分配要素３０２も含む。熱分配要素３０２は、冷媒３００の全体にわたり熱１０４を分配するように構成されている。例えば、熱分配要素３０２は、そこを通って熱１０４が冷媒３００の全体にわたり且つ冷媒３００の中へ分配されるところの、アルミニウム発泡体又は他の伝導性メッシュを含み得る。
【００１４】
図３は、バリア要素７００がオープン構成である例示的な熱伝達デバイス１００を示している。図３は、それに沿って冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から流体通路６００を通って冷却室４００の中へ流れるところの、冷媒経路３０４を示している。貯蔵室２００内の冷媒３００の圧力は、冷媒３００が流体通路６００を通って冷却室４００の中へ流れることを駆動し得る。すなわち、貯蔵室２００内の冷媒３００の圧力は、冷却室４００内の圧力よりも高いので、冷媒３００は、貯蔵室２００から冷却室４００へ受動的に流れ得る。冷媒の熱力学特性によれば、冷媒３００の温度は、冷媒３００が冷却室４００の中へ膨張する際に降下することとなる。代替的に又は追加的に、冷媒３００の温度は、流体通路６００内の膨張デバイス（例えば、熱膨張弁、膨張弁、膨張要素、毛細管など）によっても低減され得る。
【００１５】
一旦、冷媒３００が冷却室４００に入ると、図３は、冷媒が１以上の冷媒流路５２０に沿って出口インターフェース４１２へ流れることを示している。図３は、熱１０４が、熱伝達構成要素５００から冷媒３００の中へ流れることも示している。一旦、冷媒３００が出口インターフェース４１２に到達すると、冷媒３００と冷媒３００が吸収した熱１０４との両方が、冷却室４００の外側の環境、オーバーフロータンク１０８、又は他の場所などの、排出領域の中へ排出される。このやり方では、バリア要素７００がオープン構成であるときに、冷媒３００の受動的な流れが、熱伝達デバイス１００に、熱１０４を熱源１０２から引かせると共に、熱１０４を排出領域の中へ排出させる。ある実施例では、冷却室４００が、１以上のテストポートを含む。そのようなテストポートは、非破壊試験（NDT）及び／又は非破壊検査（NDI）、漏れ試験、流れ試験、安全性／信頼性／使命信頼性（mission-reliability）／再現性の試験、流体若しくは何らかの他の物質の冷却室の中への注入、冷却室内で真空を引くこと及び／若しくは圧力を変化させること、砂粒／FOD及び／若しくは焼結されていないAM粉末の除去を含む室の洗浄、並びに／又はデバイスの動作中の更なる排出ポートを含む、機能のために使用され得るが、それらに限定されるものではない。他の方法及び／又はデバイスも、テストポートに寄与する又はテストポートから切り離された単一の排出ポートを含むこれらの機能を実現することができる。そのようなテストポートは、恒久的に又は一時的に密封され得る。
【００１６】
冷媒３００は、貯蔵室２００内の冷媒３００の圧力と冷却室４００内の圧力が等しい状態に到達するまで、貯蔵室２００から受動的に流れ出続けることとなる。更に、貯蔵室２００から出る冷媒３００の質量流量は、囲まれた貯蔵空間内の冷媒３００の圧力と冷却室４００内の圧力との間の圧力差に依存する関係となる。これは、貯蔵室２００内の冷媒３００の圧力と冷却室４００内の圧力が等しくなるにつれて、冷媒３００の質量流量を低減させることとなる。
【００１７】
更に、図３では特に示されていないが、本開示によれば、図２で描かれている熱源１０２から冷媒３００への熱１０４の伝達は、バリア要素７００がオープン構成である間にも生じ続ける。このやり方では、バリア要素７００がオープン構成である間に、貯蔵室２００内の冷媒３００の中へ流れ続ける熱１０４は、貯蔵室２００内の冷媒３００の圧力を増加させ、したがって、冷媒３００の冷却室４００の中への継続した流れを駆動する。
【００１８】
図１から図３で示されているように、貯蔵室２００は、貯蔵ハウジング２０２を含み得る。貯蔵ハウジング２０２の内面２０４は、囲まれた貯蔵空間２０６を画定する。貯蔵ハウジング２０２と囲まれた貯蔵空間２０６とは、用途及び／又は特定の用途に対する空間的要件に応じて、様々な適切な形状を採り得る。例示的な実施例として、貯蔵ハウジング２０２及び／又は囲まれた貯蔵空間は、円筒形状、矩形の角柱形状、又は任意の他の形状であり得る。図１から図３で示されているように、冷媒３００は、囲まれた貯蔵空間２０６内に貯蔵されている。冷媒３００は、熱を効率的に吸収することができる任意の物質を含み得る。図３で概略的に表されているように、特定の熱伝達デバイスが設計される通常の動作条件の範囲内で、冷媒３００は、バリア要素７００が完全に且つ／又は部分的にオープン構成であるときに、貯蔵室２００から流体通路６００を通って冷却室４００に流れることができる。冷媒３００は、熱伝達デバイス１００の通常の動作条件において液体であってよい。熱伝達デバイス１００の通常の動作条件は、それに対して特定の熱伝達デバイス１００が設計されるところの動作の過程で存在する可能性が高い潜在的な条件（例えば、温度、圧力、湿度など）の範囲を含む。このやり方では、個々の熱伝達デバイスの目的に応じて、対応する熱伝達デバイス１００の通常の動作条件に合致する特性を有する種々の冷媒３００が選択され得る。
【００１９】
ある実施例では、冷媒３００が、長い期間にわたり安定した状態であり続けるための、その能力に対して選択され得る。そのような期間の例は、１０−１８、１０−１５、１０−９、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、少なくとも１０−１８、少なくとも１０−１５、少なくとも１０−９、少なくとも１００、少なくとも１０１、少なくとも１０５、少なくとも１０１０、１０−１８未満、１０−１５未満、１０−９未満、１００未満、１０１未満、１０５未満、及び／又は１０１０未満の秒、分、時間、日、週、月、年、１０年、又は他の時間の単位を含む。ｍｍしかし、本開示の範囲から逸脱することなしに、他のものも使用されてよい。例えば、熱伝達デバイス１００が宇宙船の電子部品を冷却するように設計される場合、冷媒は、電子部品が起動され且つ／又は他のやり方で熱を生成する前に、数年の間だけ貯蔵室内で安定であり続ける必要があるだろう。このレベルの安定性を実現するために、冷媒３００は、沸点の温度が熱伝達デバイスの動作温度の範囲より高くなり、且つ／又は、氷点の温度が熱伝達デバイスの動作温度の範囲未満であり得る。これにより、熱伝達デバイス１００は、長い期間にわたり休止状態であり続けることができる。その間、冷媒は、故障し、その機能的特性を失い／変化させ、又は熱伝達デバイス１００に損傷を与えることがない。例えば、冷媒３００は、部分的に且つ／又は全体的にメタンを含み得る。ある実施例では、冷媒３００が、冷媒３００の安定性を改善する構成要素成分を含み得る。例えば、冷媒は、それ自体が難燃剤である構成要素成分を含み得るか、又は、冷媒３００の他の構成要素と組み合わされたときに、冷媒３００が発火することを防止する構成要素成分を含み得る。代替的に又は追加的に、冷媒３００は、冷媒３００の電圧伝達能力（voltage-carrying capability）を改善し且つ／又は提供する構成要素成分を含み得る。例えば、冷媒は、任意選択的に、水と硫酸マンガンの混合物を含み得る。ある実施例では、熱伝達デバイス１００が、貯蔵熱伝達構成要素５１６を含み得る。貯蔵熱伝達構成要素５１６は、熱伝達構成要素５００と区別されてよく、冷却室４００を通過することなく、熱源１０２との間での伝達を可能にするように構成されている。
【００２０】
流体通路６００は、冷媒３００が、貯蔵室２００から冷却室４００へ流れることを可能にするように構成されている。ある実施例では、流体通路６００が、冷媒３００が流体通路を通って流れる際に、冷媒３００を膨張させるように構成されている。例えば、冷媒３００は、初期圧力で流体通路６００の中へ流れ、初期圧力より低い膨張した圧力で流体通路６００から流れ出ることができる。冷媒３００の圧力の低減は、冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から移動したことの結果であり得る。それによって、冷媒３００は、増加した空間（すなわち、囲まれた貯蔵空間２０６から囲まれた貯蔵空間２０６と囲まれた冷却空間４０６との両方を含むエリア）内に収容される。更に、冷媒３００の圧力の低減は、冷媒３００が流体通路６００を通って移動する際に、冷媒３００が膨張デバイス（例えば、熱膨張弁、膨張弁、膨張要素、毛細管など）を通過したことの結果であり得る。それらの組み合わせも原因であり得る。例えば、流体通路６００は、貯蔵室２００及び／又は冷却室４００に連結された膨張弁６０２を含み得る。そのような実施例では、冷媒３００が、貯蔵室からそのような膨張弁６０２の中に初期圧力で流れ、膨張弁６０２から冷却室４００に向けて初期圧力未満の膨張した圧力で流れ出る。代替的に又は追加的に、膨張弁６０２及び／又は流体通路６００の別の構成要素は、冷媒３００を液体の状態から気体の状態に遷移させ得る。例えば、ある実施例では、冷媒３００が、囲まれた貯蔵空間２０６内に液体の状態で貯蔵されているが、冷媒３００が、流体通路６００を介して冷却室４００の中へ流れるときには気体である。
【００２１】
流体通路６００は、流体室６４０を含み得る。流体室６４０は、バリア要素７００がオープン構成であるときに、バリア要素７００を介して冷媒が入る囲まれた空間であり得る。冷媒３００は、流体室６４０から出て、囲まれた冷却空間４０６に入ることができる。更に、ある実施例では、流体通路６００が、２つ以上のバリア要素７００の組の任意の個々のバリア要素７００がオープン構成であるときに、その中に冷媒３００が流れるところの共有の流体通路６６０であってよい。
【００２２】
図１から図３で示されているように、熱伝達デバイス１００は、貯蔵室２００に隣接して位置付けられた冷却室４００も含む。冷却室４００は、囲まれた冷却空間４０６を画定する内面４０４を有する冷却ハウジング４０２を含む。冷却ハウジング４０２及び／又は囲まれた冷却空間４０６のうちの１以上は、円筒形状、矩形の角柱形状、又は任意の他の形状であり得る。囲まれた冷却空間４０６の形状は、囲まれた貯蔵空間２０６と同じ形状であってよく、又は異なった形状であってよい。
【００２３】
熱伝達デバイス１００は、流体通路６００と囲まれた冷却空間４０６との間のインターフェースに位置付けられた貫通孔４０８を更に含み得る。貫通孔４０８は、貯蔵ハウジング２０２及び／又は冷却ハウジング４０２によって画定され、冷媒３００が、流体通路６００から囲まれた冷却空間４０６へ流れることを可能にするように構成されている。貫通孔４０８は、冷却室４００の中央領域に位置付けられ得る。代替的に、貫通孔４０８は、冷却室４００の側部領域に沿うなどして、冷却室４００の任意の他の場所に位置決めされてよい。更に、本開示によれば、熱伝達デバイス１００は、そこを通って冷媒が流体通路６００から囲まれた冷却空間４０６へと移動することができるところの、２つ以上の貫通孔４０８を含み得る。そのような実施例では、２つ以上の貫通孔が、径方向に対称であり得るか又は径方向に非対称であり得る。例えば、熱伝達デバイス１００が３つ以上の貫通孔を含む場合、全てが対称、非対称、又はサブセットが対称であってよい。更に、個々の貫通孔は、円形状である必要はなく、それらは、正方形状、台形状などを含んで、任意の形状を採り得る。ある実施例では、熱伝達デバイス１００が、対応する貫通孔４０８の形状を変換するように構成された、貫通孔４０８内に又は貫通孔４０８に隣接して位置決めされたアダプタ４１０も含む。例えば、アダプタ４１０は、円形状の貫通孔４０８内に置かれて、貫通孔４０８を台形状の貫通孔４０８に変換し得る。
【００２４】
冷却室４００は、冷媒３００が、囲まれた冷却空間４０６から流れ出ることを可能にするように構成された１以上の出口インターフェース４１２も含み得る。出口インターフェース４１２は、冷却ハウジング４０２によって画定された孔と合致し得る。冷媒は、囲まれた冷却空間４０６から、囲まれた冷却空間４０６の外側の環境１０６、オーバーフロータンク１０８、又は別の場所などの、排出領域の中へ流れ出ることができる。ある実施例において、出口インターフェース４１２は、冷媒３００が、囲まれた冷却空間４０６からチムニー４１４へ流れることを可能にし得る。チムニー４１４は、冷媒が、囲まれた貯蔵空間２０６、及び／又は熱伝達デバイス１００の１以上の他の構成要素を通って又はそれらに隣接して流れることを可能にする。代替的に又は追加的に、冷却室４００は、冷媒３００の流れを囲まれた冷却空間４０６に向けて且つ／又は囲まれた冷却空間４０６を通って導くように構成された下水管構造を含み得る。ある実施例では、下水管構造が、冷媒３００の流れを囲まれた冷却空間４０６及び／又は熱伝達デバイス１００から出すようにも導き得る。
【００２５】
熱伝達デバイス１００は、熱源１０２と囲まれた冷却空間４０６との間で熱を伝達することを可能にするように構成された１以上の熱伝達構成要素５００も含む。個々の熱伝達構成要素５００は、熱源１０２に近接して位置付けられた加熱端５０１、及び囲まれた冷却空間４０６の範囲内に位置付けられた冷却端５０３を含み得る。加熱端５０１は、熱源１０２と動作可能に連結され得る。それによって、熱源によって生成された熱１０４は、加熱端５０１に流れる。ある実施例では、熱伝達構成要素５００が、囲まれた貯蔵空間２０６の中へ延在する伝導部分５１８を含み得る。代替的に又は追加的に、囲まれた冷却空間４０６と囲まれた貯蔵空間２０６との間のバリア９００が、伝導膜、被覆、及び／又は他のバリア構造体などの、熱伝達構成要素５００に一致し且つ／又はそれらを任意選択的に含み得る。そのようなバリア構造体は、囲まれた冷却空間４０６を囲まれた貯蔵空間２０６から部分的に又は完全に分離する。例えば、そのようなバリア９００は、ろう箔９０２、フィンアレイを有する分離シート、及び／又は他の伝導性構成要素のうちの１以上を含み得る。そのような伝導性構成要素は、熱が囲まれた貯蔵空間２０６の中へ移動し且つ／又は熱がバリア全体にわたって均一に分配されることを可能にするように構成されている。
【００２６】
本開示によれば、１以上の熱伝達構成要素５００は、ピン５０６、ベーン５０８、ロッド５１０、フィン、及び／又は他の構造体を含み得る。そのような構造体は、熱源１０２と囲まれた冷却空間４０６との間で熱が伝達されることを可能にするように構成されている。例えば、熱伝達構成要素５００は、囲まれた冷却空間の範囲内に分散された複数のスポンジロッドを含み得る。熱伝達デバイス１００は、マトリクスアレイ、オフセットマトリクスアレイ、スパイラルアレイ、又は任意の他の分散されたパターンにある、囲まれた冷却空間４０６の範囲内に配置された、幾つかのピン５０６、ロッド５１０、又はそれらの組み合わせを含み得る。個々のピン５０６、ベーン５０８、ロッド５１０、フィン、及び／又は他の熱伝達構成要素のサイズは、一定であり得るか又は変動し得る。例えば、ある実施例では、貫通孔４０８の近くに位置付けられた熱伝達構成要素５００が、貫通孔４０８からより離れて位置付けられた熱伝達構成要素５００より小さくなり得る（すなわち、より小さい半径、表面積、高さなどを有する）。ピン５０６及び／又はロッド５１０の断面形状は、円形、卵型、多角形、先の尖った楕円形（Vesica Piscis）、又は別の形状であってよい。
【００２７】
ある実施例では、冷却ハウジング４０２の一部又は全部が、熱源１０２から囲まれた冷却空間４０６に熱を分配する伝導材料を含み得る。例えば、冷却ハウジング４０２の側部及び／又は部分４１６は、熱源１０２から、囲まれた冷却空間４０６、内面４０４、及び／若しくは１以上のピン５０６、ベーン５０８、ロッド５１０、フィン、並びに／又は熱伝達構成要素５００の他の構造部品へ熱を分配する伝導材料を含み得る。冷却ハウジング４０２の側部及び／又は部分４１６は、平坦な側部／部分であってよく、又は持ち上げられた、湾曲した、又は他の不規則形状４１８を有し得る。そのような不規則形状４１８は、側部及び／又は部分４１６と囲まれた冷却空間４０６との間の熱伝達のための表面積を増加させる。
【００２８】
熱伝達デバイス１００は、冷媒３００が貫通孔４０８から囲まれた冷却空間４０６を通って出口インターフェース４１２へ流れるのを誘導するように構成された、１以上のベーン又は他の構造体を更に含み得る。ベーン又は他の構造体は、任意選択的に、冷媒がベーンを通って流れるのを可能にするように構成されたカットアウト（切り抜き）５１４を含み得る。カットアウト５１４は、ボイド、孔、開口、通路、通り道などとしても表され得る。カットアウト５１４は、円形、卵型、多角形、菱形、又は別の形状であってよい。カットアウトは、「Shapiro’s The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow Ch. 27, Volume 2.」によって説明されるように、壁剪断TWを変化させ得る。そのような菱形の貫通孔は、上述されたベーンを含む構造体の壁を完全に貫通し得る。その場合、そのような壁は、一定又は変動する厚さ、平坦又は非平坦な表面、この設置内では三日月（crescent）形状の表面を有し得る。ある実施例では、１以上のベーン又は他の構造体が、熱源１０２から囲まれた冷却空間４０６へ熱を伝達することを可能にするように構成された熱伝達構成要素５００であってよい。例えば、熱伝達構成要素５００は、冷媒流路５２０に沿って冷媒３００の流れを誘導するように位置決めされた、ベーン５０８、フィン、又は他の構造体を含み得る。様々な実施例では、個々のベーン５０８、フィン、又は他の構造体が、一定の幅、変動する幅、一定の高さ、変動する高さを有し、冷却ハウジング４０２の関連付けられた表面と直交し、個々のベーン５０８と冷却ハウジング４０２の関連付けられた表面との間にキャンバー角を有し、又はそれらの組み合わせであり得る。
【００２９】
冷媒流路５２０は、１以上のスイッチバック（折り返し）５２２を含み得る。ある実施例では、そこを通って冷媒３００が貫通孔４０８から出口インターフェース４１２に流れることができるところの２つ以上の冷媒流路５２０が存在し得る。例えば、貫通孔４０８が囲まれた冷却空間４０６内の中央に位置付けられている場合に、ベーン又は他の構造体は、貫通孔４０８から径方向外向きに導く複数の冷媒流路５２０を画定し得る。
【００３０】
本開示によれば、熱伝達デバイス１００は、貯蔵室２００から冷却室４００への冷媒３００の流れを制御するように構成されたバリア要素７００も含む。バリア要素７００は、バリア要素７００が、冷媒３００が貯蔵室２００から流れることを制限する、クローズ構成、及び、バリア要素７００が、貯蔵室２００内の冷媒３００が流体通路６００を通って冷却室４００の中へ流れることを可能にする、オープン構成を有し得る。例示的なバリア要素７００は、バーストディスク（burst disc）、浸透性膜、プランジャ、解放弁、圧力解放弁、逆止め弁（check valve）、パイロテクニックバルブ（pyrotechnic valve）、電磁弁（solenoid valve）、ボール・バネ弁などの任意の組み合わせを含み得るが、それらに限定されるものではない。
【００３１】
本開示によれば、バリア要素７００は、トリガ状態に応答してクローズ構成からオープン構成へ再構成されるように構成されている。例えば、トリガ状態は、囲まれた貯蔵空間２０６内に収容されている冷媒３００が特定の温度に到達したこと、囲まれた貯蔵空間２０６内に収容されている冷媒３００の現在の圧力（すなわち、対応する時間、現在の時間、又は現在時刻における圧力）が、特定の圧力レベルに到達したこと、又はそれらの組み合わせに一致し得る。
【００３２】
ある実施例では、バリア要素７００が、クローズ構成からオープン構成へ受動的に移行するように構成されている。すなわち、バリア要素７００は、クローズ構成からオープン構成へ移行するために、熱伝達デバイス１００の外側からの信号又は他の刺激を必要としなくてよい。例えば、バリア要素７００は、熱伝達デバイス１００の動作状態（例えば、囲まれた貯蔵空間２０６内の冷媒３００の状態など）に応答して、クローズ構成からオープン構成へ受動的に移行するように構成され得る。
【００３３】
例えば、バリア要素７００は、冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から流れることを制限するバリアを形成し、冷媒３００がバーストディスク７０２に印加する圧力が特定の圧力レベルを超えたときに破裂するように構成された、バーストディスク７０２を含み得る。様々な実施例において、バーストディスク７０２の特性（例えば、サイズ、厚さ、構成要素の材料、弾性など）、冷媒３００の特性（例えば、冷媒の種類、冷媒の構成要素の原料など）、及び熱伝達デバイス１００の初期状態（例えば、囲まれた貯蔵空間２０６のサイズ、冷媒３００の量、冷媒３００の初期圧力など）のうちの１以上は、冷媒３００が設定温度に到達したときに、バーストディスク７０２が破裂するように設計され得る。すなわち、熱伝達デバイス１００の特性がそのように設計された場合、冷媒３００が設定温度に到達したときに、冷媒３００は、バーストディスク７０２を破裂させるのに十分な圧力の量をバーストディスク７０２にかけることとなる。
【００３４】
代替的に又は追加的に、バリア要素７００は、そこを通って冷媒３００が特定の条件が満たされたときにのみ通過することができるところの膜７０４を含み得る。例えば、膜７０４は、冷媒３００によって膜７０４上にかけられる圧力が閾値圧力未満であるときに、冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から流れることを制限するように構成され、冷媒３００が膜７０４に印加する圧力が圧力閾値を超えたときに、冷媒３００が膜７０４を横切って流れることを可能にするように構成され得る。
【００３５】
更に、バリア要素７００は、そこを通って冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から流体通路６００へ流れることができるところの通路を生成するように構成された、少なくとも１つのプランジャデバイス７０６を含み得る。プランジャデバイス７０６は、針の先端及び／又は中空の先端（hollow tip）などの、貫通端部７１０を有する貫通針７０８を含み得る。ある実施例では、プランジャデバイス７０６が、トリガ状態に対応して、貫通端部７１０に、バリア若しくはバーストディスク７０２又は他のバリアを破裂させる、駆動機構を含む。例えば、プランジャデバイス７０６は、圧力タブ上にかけられた圧力が閾値を超えたときに、又は圧力タブの温度が閾値を超えたときに、バースト（破裂）するように構成された圧力タブを含み得る。別の一実施例では、図７で示されているように、プランジャデバイス７０６が、任意選択的に、プランジャデバイス７０６が中立位置（neutral position）に移動することを妨げる抑制要素７４０を含み得る。その場合、プランジャデバイス７０６が中立位置へ移動することは、そこを通って冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から流体通路６００に流れることができるところの通路を生成することを含む。そのような実施例では、プランジャデバイス７０６が、プランジャデバイス７０６を中立位置に付勢する、バネ、ピストン、又は他の動的機構を含み得る。抑制要素７４０は、トリガイベントが生じるまで、プランジャデバイス７０６を非中立位置に抑制するように構成され得る。例えば、抑制要素７４０は、閾値温度で溶ける材料（例えば、ワックス、鉛など）を含み得る。その場合、一旦溶けると、プランジャデバイス７０６は、中立位置に移動することが許容される。ある実施例では、プランジャデバイス７０６が、閉鎖圧力がプランジャデバイスに印加される、プランジャデバイス７０６が閉鎖温度に到達する、などの閉状態に応答して、通路を塞ぐようにも構成され得る。
【００３６】
図７で示されているように、ある実施例では、熱伝達デバイス１００が、クローズ構成からオープン構成へのバリア要素７００の移行を制御及び／又は開始するように構成された、閉回路７４２も含み得る。閉回路７４２は、トリガ状態が生じたことを検出するように構成された、圧力センサ（例えば、歪ゲージ）、温度センサ（例えば、熱電対）、又は他のセンサなどの、センサ７４４を含み得る。例えば、閉回路７４２は、バリア要素７００をクローズ構成とオープン構成との間で移行させるのに十分な電圧を生成するように構成された熱電対を含み得る。
【００３７】
更に、図１の破線で概略的に示されているように、熱伝達デバイス１００は、任意選択的に、１以上の更なる貯蔵室２５０、更なる貯蔵室２５０内に収容されている更なる冷媒３５０、更なる貯蔵室２５０と冷却室４００との間の更なる流体通路６５０、及び更なるバリア要素７５０も含み得る。ある実施例では、熱伝達デバイス１００が、複数の更なる貯蔵室２５０を含み得る。その場合、各個別の更なる貯蔵室２５０が、更なる冷媒３５０を貯蔵する。バリア要素７００に類似して、個々の更なるバリア要素７５０は、更なるバリア要素７５０が、更なる冷媒３５０が更なる貯蔵室２５０から流れることを制限する、クローズ構成、及び、更なるバリア要素７５０が、更なる貯蔵室２５０内の更なる冷媒３５０が更なる流体通路６５０を通って冷却室４００の中へ流れることを可能にする、オープン構成を有するように構成され得る。
【００３８】
ある実施例では、個々の更なるバリア要素７５０が、バリア要素７００に対するトリガ状態とは異なる（１以上の）更なるトリガ状態に応答して、クローズ構成からオープン構成へ再構成されるように構成されている。例えば、更なるバリア要素７５０に対する更なるトリガ状態は、（ｉ）更なる貯蔵室２５０内に収容されている更なる冷媒３５０が更なるトリガ温度に到達したこと、及び（ｉｉ）更なる貯蔵室２５０内に収容されている更なる冷媒３５０の初期圧力が更なるトリガ圧力に到達したこと、のうちの一方又は両方に一致し得る。更なる流体通路６５０は、更なるバリア要素７５０がクローズ構成からオープン構成へ再構成されたことに対応して、更なる冷媒３５０が更なる貯蔵室２５０から更なる流体通路６５０を通って冷却室４００へ流れる際に、更なる冷媒３５０を初期圧力から膨張した圧力へ膨張させるように構成され得る。代替的に又は追加的に、流体通路６００は共有の流体通路６６０であり、更なるバリア要素７５０は、更なる冷媒３５０が共有の流体通路６６０の中へ流れることを可能にするように構成され得る。
【００３９】
本開示によれば、熱伝達デバイス１００の構成要素のうちの少なくとも１つが、積層造形を使用して構築され得る。例えば、１以上の熱伝達構成要素５００は、積層造形を使用して、部分的に又は完全に構築され且つ／又は他のやり方で囲まれた冷却空間４０６に追加され得る。例示的な積層造形方法は、VAT光重合、粉末層融合（powder bed fusion）、バインダージェッティング（binder jetting）、材料ジェッティング、シート積層、材料押し出し、指向性エネルギー堆積、指向性金属レーザ焼結、直接金属プリンティング、電子ビーム積層造形、電子ビーム溶融、電子ビーム粉末床法、熱溶解積層法（fused deposition modeling）、間接粉末床法、レーザクラッディング、レーザ堆積、レーザ堆積溶接、レーザ堆積溶接／一体型ミリング（laser deposition welding/integrated milling）、レーザ設計ネット成形（laser engineering net shaping）、レーザ自由成形製造、粉末を用いたレーザ金属堆積、ワイヤを用いたレーザ金属堆積、レーザ粉末床法、レーザパドル堆積（laser puddle deposition）、レーザリペア法、粉末指向性エネルギー堆積、光造形法、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、スモールパドル堆積（small puddle deposition）、及びこれらのハイブリッドプロセスを含むが、それらに限定されるものではない。例えば、粉末は、収集された廃棄粉末又は放電加工（EDM）機械加工プロセスから生成された粉末として形成され得る。
【００４０】
例示的な積層造形の材料は、非限定的に、IN625、IN718、Ti-6Al-4V、Al-Si-10Mg、SS316、Monel、Monel K500、銅、Ti-5553、Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-6242、マルエイジング鋼MSI 18、Mar 300、316L、17-4、15-4、コバルトクロムSP2、 Ti-6Al-4V ELI、ニッケル合金HX、金（au）、銀（ag）を含む、鋼鉄、ステンレス鋼、チタニウム、銅、アルミニウム、ニッケル合金、及びそれらの合金などの、金属を含み、更に、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）、ポリ乳酸（PLA）、ポリビニルアルコール、及びポリカーボネートを含む、プラスチック／ポリマー／エラストマーを含み、並びにウルテム、トリフルオロクロロエチレン樹脂（Kel-F）、ケブラー、ナイロン、及び炭素複合材を含む他のもの、更に、ポリアミド（PA）、硫化ポリフェニレン（PPS）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルケトンケトン（PEKK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリフェニルスルホン（PPSU）、ポリエーテルスルホン（PES）、熱可塑性ポリイミド（TPI）、液晶性ポリマー（LCP）、ポリアミドイミド（PAI）などの熱可塑性プラスチックを含む。
【００４１】
代替的に又は追加的に、本明細書で開示される熱伝達デバイスは、部分的に又は完全に、傾斜機能材料（FGM）から形成され又はさもなければ傾斜機能材料を含み得る。例えば、膨張弁又は他の種類の弁などの流体通路６００の構成要素は、Ti-6Al-4VからAl-Si-10Mgへの混合物（blend）を含むFGMから形成され得る。一実施例では、本明細書で開示される構造体が、熱膨張係数（CTE）の変化を含む傾斜機能材料（FGM）特性が実現できるように、堆積された積層造形材料の混合を変更することにより形成され得る。そのような変更は、貫通デバイスの受動的な作動に対して有用であり得る。
【００４２】
更に、本明細書で開示される熱伝達デバイスの構築において、非限定的に、Cu、Ag、Al、Sb、Zn、Sn、及びハンダや低融点Ag合金ハンダなどの、他の合金（Ag-Sn-Pb、Ag-Pb、Ag Sn、Ag-Sn-Cu、Ag- Cd-Zn、Ag-Cd）、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、PMMA、ポリエーテルスルホン、熱可塑性ポリエステル、共重合体又はポリヘキサフルオロプロピレン、及びポリテトラフルオロエチレン、ポリフルオロビニリデン、並びに、非限定的に、米国特許第5,805,971号で説明されるものなどの、ドライフィルム型レジストを含む、他の有機複合フォトレジスト材料を含む、PVAのようなプラスチック用の支持材料、又は水溶性結晶及び他のメルトアウェイ（melt-away）を含む金属要素用の支持材料などの、支持材料が使用され得る。デバイスは、高温耐性エポキシを含むエポキシを含む、非熱可塑性材料を用いて構築されてもよい。
【００４３】
構造体の１以上の部分は、ナイロン、アクリロニトルブタジエンスチレン、ポリ乳酸、ポリエーテルイミド（ULTEM（登録商標））、炭素繊維、パラアラミド合成繊維（KEVLAR（登録商標））、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（TEFLON（商標））、及びポリエチレンテレフタラートを含む、プラスチックから形成されてもよいが、それらに限定されるものではない。ある実施例では、構造体が、高振動レジームに対する弾力性、空力弾性用途における撓みを目的として、柔軟な（flexible）材料から構築されてよい。
【００４４】
次に、図４から図１４を参照すると、本開示による、貯蔵室２００及び冷却室４００の非排他的な例示的実施例が示されている。必要に応じて、図１から図３の概略図からの参照番号が、図４から図１４の実施例の対応する部品を指定するために使用されるが、図４から図１４の実施例は、非排他的であり、熱伝達デバイス１００を図４から図１４の例示的実施例に限定するものではない。要するに、本開示による熱伝達デバイス１００は、図４から図１４で示されている例示的な貯蔵室２００及び冷却室４００の特定の実施例に限定されず、熱伝達デバイス１００は、図４から図１４の概略的な表現及び／又は図４から図１４の実施例を参照しながら示され説明された熱伝達デバイス１００、更に、それらの変形例の任意の数の様々な態様、構成、特徴、特性などを組み込み得るが、全てのそのような態様、構成、特徴、特性などを包含する必要はない。簡潔にするために、先ほど説明された各構成要素、部品、部分、態様、分野など、若しくはそれらの変形例は、図４から図１４の実施例に関して再び説明され、示され、及び／又は符号を付けられないが、先ほど説明された特徴、変形例などが、本発明の様々な実施例において図４から図１４の実施例を利用し得ることも、本開示の範囲内である。
【００４５】
図４から図６は、本開示による熱伝達デバイス１００用の例示的な貯蔵室を示しており、それらの中では、バリアデバイスがバーストディスク又は膜を備えている。例えば、図４は、例示的な円筒形状の貯蔵室２００を示している。その中では、バリア要素７００が、貯蔵室２００の範囲内で中央に位置付けられたバーストディスク又は膜である。本開示によれば、（ｉ）冷媒３００の温度がトリガ温度に到達した、及び（ｉｉ）貯蔵室２００内に貯蔵されている冷媒３００の圧力が閾値圧力に到達したうちの少なくとも一方のときに、バリア要素７００が破裂し且つ／又は他のやり方で冷媒３００が流体通路６００を介して関連付けられた囲まれた冷却空間の中へ流れることを可能にする。
【００４６】
図５は、多角形の角柱形状を有する例示的な貯蔵室２００を示しており、その中では、バリア要素７００が、貯蔵室２００の範囲内で中央に置かれていないバーストディスク又は膜である。オープン構成であるときに、囲まれている貯蔵空間２０６内に貯蔵されている冷媒３００は、流体通路６００の中へ流れる。その後、冷媒３００は、貫通孔４０８を通過することによって、関連付けられた囲まれた冷却空間４０６の中へ流れ得る。図５は、冷媒３００の流れと共にデブリが貫通孔４０８を通って移動することを物理的に防止するように構成されたキャッチ６４２を含むように、流体室６４０を更に示している。
【００４７】
図６は、貯蔵室２００及び複数の更なる貯蔵室２５０を含む例示的な装置を示している。例えば、図６は、冷媒３００を貯蔵する囲まれた貯蔵空間２０６、及び更なる冷媒３５０を貯蔵する複数の更なる貯蔵室２５０を含む、装置を示している。図６は、バリア要素７００及び複数の更なるバリア要素７５０を含む装置も示している。図６は、オープン構成であるときに、各々が、更なる冷媒が流体室６４０を備えた共有の流体通路６６０の中へ流れることを可能にする、複数のバリア要素７６０も示している。
【００４８】
図７から図９は、本開示による熱伝達デバイス１００用の例示的な貯蔵室を示しており、それらの中では、バリアデバイスがプランジャデバイスを備える。例えば、図７は、例示的な円筒形状の貯蔵室２００を示している。その中では、バリア要素７００が、プランジャデバイス７０６を含む。本開示によれば、（ｉ）冷媒３００の温度がトリガ温度に到達した、及び（ｉｉ）貯蔵室２００内に貯蔵されている冷媒３００の圧力が閾値圧力に到達したうちの少なくとも一方のときに、プランジャデバイス７０６が貫通針７０８を作動させ、それによって、貫通端部７１０がバーストディスク７０２又は他のバリア内に破裂部分を生成する。その後、冷媒３００は、破裂部分を通って流体通路６００の中へ流れることもできる。その後、冷媒３００は、貫通孔４０８を介して囲まれた冷却空間４０６の中へ移動し得る。
【００４９】
図７で概略的に示されているように、プランジャデバイス７０６は、任意選択的に、圧力タブ上にかけられた圧力が閾値を超えたときに、又は圧力タブの温度が閾値を超えたときに、バースト（破裂）するように構成された圧力タブを含み得る。別の一実施例では、プランジャデバイス７０６が、プランジャデバイス７０６が中立位置へ移動することを妨げる抑制要素７４０を含み得る。その場合、プランジャデバイス７０６が中立位置へ移動することは、そこを通って冷媒３００が囲まれた貯蔵空間２０６から流体通路６００に流れることができるところの通路を生成することを含む。
【００５０】
図８は、バリア要素７００がプランジャデバイス７０６を含む例示的な貯蔵室２００であって、チムニー４１４を含む貯蔵室を示している。図８で示されている例示的な貯蔵室２００は、貯蔵ハウジング２０２によって画定された開口９２０も含む。開口９２０は、貯蔵室２００を通る通視線（line of sight）を可能にし得る。ある実施例では、貯蔵室２００及び冷却室４００を通る通視線が存在するように、貯蔵室２００及び冷却室４００が開口９２０を含み得る。それによって、熱伝達デバイス１００が取り付けられる熱源１０２及び／又は他の表面の少なくとも一部分が、視認可能となる。図８は、複数の貫通孔４０８を含む流路６００、及びチムニー４１４も示している。チムニー４１４は、冷媒３００が囲まれた冷却空間から囲まれた貯蔵空間２０６及び／又は熱伝達デバイス１００の１以上の他の構成要素を通って流れることを可能にする。
【００５１】
図９は、貯蔵室２００及び更なる貯蔵室２５０を含む例示的な装置を示している。具体的には、図９が、複数のバリア要素７００（すなわち、プランジャデバイス７０６）を含む装置を示している。複数のバリア要素７００の各々は、オープン構成であるときに、冷媒３００又は３５０が共有の流路６６０及び貫通孔４０８の中へ流れることを可能にする。図９は、冷媒３００又は３５０が、囲まれた冷却空間から、囲まれた貯蔵空間２０６及び／又は熱伝達デバイス１００の１以上の他の構成要素を通って流れることを可能にする、チムニー４１４も示している。
【００５２】
図１０から図１４は、本開示による熱伝達デバイス１００のための例示的な冷却室を示している。例えば、図１０は、単一の冷媒流路５２０及び複数のスイッチバック５２２を有する、例示的な円筒形状の冷却室４００を示している。冷媒３００は、囲まれた冷却空間４０６に貫通孔４０８を介して入り、冷却流路５２０に沿って流れるようにベーン５０８によって導かれ得る。図１０は、ピン５０６のオフセットマトリクスアレイ（offset matrix array）も示している。様々な実施例では、個々のベーン５０８が、一定の幅、変動する幅、一定の高さ、変動する高さを有し、冷却ハウジング４０２の関連付けられた表面と直交し、個々のベーン５０８と冷却ハウジング４０２の関連付けられた表面との間にキャンバー角を有し、又はそれらの組み合わせであり得る。ベーン５０８及びピン５０６のうちの１以上は、冷媒３００が冷媒流路５２０に沿って流れる際に、熱が熱源１０２から冷媒３００の中へ伝達されることを可能にするように構成され得る。図１０は、冷媒が冷媒流路５２０内を通過移動する間に冷媒によって吸収された任意の熱とともに、そこを通って冷媒３００が囲まれた冷却空間４０６から流れ出ることができるところの出口インターフェース４１２も示している。
【００５３】
図１１は、貫通孔から径方向外向きに延在する複数の冷媒流路を有する、例示的な冷却室４００を示している。冷媒は、囲まれた冷却空間に貫通孔４０８を介して入り、ベーン５０８によって画定された冷媒流路５２０のうちの１つに沿って径方向外向きに流れ得る。図１１は、マトリクスアレイ状に配置された複数の熱伝達構成要素５００も示している。複数の熱伝達構成要素５００は、冷媒３００が冷媒流路５２０に沿って流れる際に、熱が熱源１０２から冷媒３００の中へ伝達されることを可能にするように構成されている。図１１は、冷媒が冷媒流路５２０内を通過移動する間に冷媒によって吸収された任意の熱とともに、そこを通って冷媒３００が囲まれた冷却空間４０６から流れ出ることができるところの出口インターフェース４１２も示している。
【００５４】
図１２は、スイッチバック５２２を有する複数の冷媒流路５２０を有する、例示的な円筒形状の冷却室４００を示している。冷媒は、囲まれた冷却空間に貫通孔４０８を介して入り、ベーン５０８によって画定された冷媒流路５２０のうちの１つに沿って流れ得る。図１２は、伝導材料を含むものとして冷却ハウジング４０２の一部分４１６を更に示している。伝導材料は、冷媒３００が冷媒流路５２０に沿って流れる際に、熱を熱源１０２から冷媒３００に分配する。図１２は、冷媒が冷媒流路５２０内を通過移動する間に冷媒によって吸収された任意の熱とともに、そこを通って冷媒３００が囲まれた冷却空間４０６から流れ出ることができるところの出口インターフェース４１２も示している。
【００５５】
図１３は、２つの冷媒流路５２０及び開口９２０を有する、例示的な円筒形状の冷却室４００を示している。冷媒は、囲まれた冷却空間に複数の貫通孔４０８を介して入り、２つの冷媒流路５２０のうちの１つに沿ってチムニー４１４に流れ得る。図１３は、マトリクスアレイ状に配置された複数の熱伝達構成要素５００も示している。図１３は、貫通孔４０８の近くに位置付けられた熱伝達構成要素が、チムニー４１４の近くにある熱伝達構成要素より小さい（例えば、低減された半径、高さ、表面積などを有する）ことも示している。図１３で示されている例示的な冷却室４００は、冷却ハウジング４０２によって画定された開口９２０も含む。開口９２０は、冷却室４００を通る通視線を可能にする。
【００５６】
図１４は、貫通孔から径方向外向きに延在する複数の湾曲した冷媒流路を有する、例示的な冷却室４００を示している。冷媒３００は、囲まれた冷却空間に貫通孔４０８を介して入り、湾曲したベーン５０８によって画定された冷媒流路５２０のうちの１つに沿って径方向外向きに流れ得る。図１４では、冷媒３００が、中央分配位置において囲まれた冷却室に入る。中央分配位置は、冷媒３００が、複数の湾曲した冷媒流路の各々を通って流れることを可能にするように設計されている。したがって、冷媒３００が中央分配位置の中へ流れる際に、冷媒３００は、中央分配位置から複数の湾曲した冷媒流路の中へ外向きに押される。図１４で示されているように、ベーン５０８によって画定された冷媒流路５２０は、それらが貫通孔４０８から離れるに従って拡大し得る。図１４は、マトリクスアレイ状に配置された複数の熱伝達構成要素５００（すなわち、ピン５０６）も示している。複数の熱伝達構成要素５００は、冷媒３００が冷媒流路５２０に沿って流れる際に、熱が熱源１０２から冷媒３００の中へ伝達されることを可能にするように構成されている。図１４は、冷媒が冷媒流路５２０内を通過移動する間に冷媒によって吸収された任意の熱とともに、そこを通って冷媒３００が囲まれた冷却空間４０６から流れ出ることができるところの出口インターフェース４１２も示している。
【００５７】
更に、図１４は、ベーン５０８内のカットアウト５１４を示している。このやり方では、冷媒３００が、カットアウト５１４を通って異なる冷媒流路５２０の間で流れることを許容され、したがって、冷媒３００及び熱伝達構成要素５００の温度は、冷却室４００全体にわたり均一であり得る。カットアウト５１４は、冷媒３００がベーン５０８を通って流れることを可能にするように構成された円形のカットアウト５１４として示されている。しかし、本開示によれば、カットアウト５１４は、それ以外のやり方で分散され、サイズ決定され、且つ／又は菱形、先の尖った楕円、及び／若しくは他の形状を含むように形成され得る。例えば、ある例示的な実施形態において、カットアウト５１４は、各カットアウト５１４を通る冷媒３００の流量が全てのカットアウト５１４に対して一定となるように、ベーン５０８内に分散され、サイズ決定され、且つ／又は形成され得る。更に、ある例示的な実施形態では、ベーン５０８のうちの１以上が、中空であり且つ／又は内部通路を含み得る。このやり方では、冷媒３００が、冷却室４００の中央から外向きに移動するに従って、中空のベーン５０８、内部通路内、及び／又はカットアウト５１４を通って内部を移動することができる。
【００５８】
図１５は、本開示による、例示的な熱伝達デバイスの分解立体図である。具体的には、図１５が、貯蔵ハウジング２０２によって部分的に画定され且つ冷媒を貯蔵するように構成された貯蔵室２００の構成要素、及び冷媒３００の全体にわたり熱を分配するように構成された熱分配要素３０２を示している。図１５は、貯蔵室２００と冷却室４００との間のバリア９００も示している。バリア９００は、伝導膜、被覆、及び／又は他のバリア構造体などの、熱伝達構成要素５００を備える。そのようなバリア構造体は、囲まれた冷却空間４０６を囲まれた貯蔵空間から部分的に又は完全に分離する。例えば、図１５で描かれている実施例では、バリア９００が、ろう箔９０２、フィンアレイを有する分離シート、及び／又は他の伝導性構成要素のうちの１以上を含む。そのような伝導性構成要素は、熱が、冷却室４００の中へ移動し且つ／又はバリア９００全体にわたって均一に分配されることを可能にするように構成されている。ある実施例では、貯蔵ハウジング２０２及び／又はバリア９００が、囲まれた貯蔵室２００から冷媒が漏れることを防止するギブスＯリング積層シール（Gibbous O-ring Layering seal）などの、１以上のシールを含み得る。図１５はまた、バリア要素７００及び流体通路６００を含むように、例示的な熱伝達デバイスを示している。その分解立体図では、図１５がまた、図１４で描かれている例示的な冷却室４００を含むように、例示的な熱伝達デバイスを示している。
【００５９】
図１６は、本開示による方法の例示的且つ非排他的な実施例を示すフローチャートを概略的に提供している。図１６では、一部のステップが破線で囲まれて示されている。これは、これらのステップが、任意であり得るか又は本開示による方法の任意のバージョンに対応し得ることを示している。とは言っても、本開示による全ての方法が、実線で囲まれた工程を含む必要はない。図１６に示す方法及びステップは、限定的ではなく、本明細書の説明から分かるように、図示したステップの数よりも多い又は少ない数のステップを有する方法を含む他の方法及びステップも、本開示の範囲内に含まれる。
【００６０】
図１６は、本開示による、熱伝達デバイス１００を使用して熱源を冷却するための方法１６００を描いているフローチャートである。方法１６００は、１６０２で、貯蔵室（例えば、貯蔵室２００）内に冷媒（例えば、冷媒３００）を貯蔵することを含む。例えば、貯蔵室は、貯蔵室のハウジングによって画定された囲まれた空間（例えば、囲まれた貯蔵空間２０６）を含み得る。冷媒は、熱を効率的に吸収することができる任意の物質を含み得る。冷媒は、通常の動作条件の範囲内で、貯蔵室から流体通路を通って冷却室に流れることができる。冷媒３００は、熱伝達デバイス１００の通常の動作条件において液体であってよい。
【００６１】
方法１６００は、任意選択的に、１６０４で、熱が熱源（例えば、熱源１０２）から貯蔵室内に貯蔵されている冷媒に伝達されることを可能にすることを含み得る。例えば、熱は、熱源から、熱伝達を促進するように構成された構成要素（例えば、熱伝達構成要素５００、貯蔵ハウジング２０２、冷却ハウジング４０２、貯蔵熱伝達構成要素５１６など）、熱伝達デバイス１００及び／若しくは熱源の近くに位置付けられた放射及び／若しくは他の環境伝導体などの、別の熱伝達手段、又はそれらの組み合わせに伝達され得る。
【００６２】
１６０６で、バリア要素は、（ｉ）バリア要素が、冷媒が貯蔵室から流体通路を通って流れることを制限するように構成された、クローズ構成から、（ｉｉ）バリア要素が、貯蔵室内の冷媒が貯蔵室から流体通路を通って流れることを可能にするように構成された、オープン構成に再構成される。ある実施例では、バリア要素が、トリガ状態が生じたことに基づいて、クローズ構成からオープン構成に再構成され得る。トリガ状態は、冷媒がトリガ温度に到達したこと、及び／又は冷媒がトリガ圧力に到達したことのうちの少なくとも一方を含み得る。ある実施例では、バリア要素が、トリガ状態に応答して、受動的にクローズ構成からオープン構成に再構成され得る。例えば、バリア要素は、バーストディスク、膜、プランジャデバイス、解放弁、圧力解放弁、逆止め弁、パイロテクニックバルブ、電磁弁、ボール・バネ弁などのうちの１以上を含み得る。それらの弁は、トリガ状態に対応して、受動的にクローズ構成からオープン構成へ移行する。
【００６３】
１６０８では、冷媒が流体通路から冷却室を通って流れることを許容され、冷媒が冷却室を通って流れる間に、熱が１以上の熱伝達構成要素を介して熱源から冷媒に伝達される。例えば、バリア要素がオープン構成であることに対応して、冷媒が流体室を介して冷却室の中へ流れ得る。ある実施例では、冷媒が貯蔵室から流体通路の中に初期圧力で流れ、流体通路から冷却室に向けて初期圧力未満の最終圧力で流れ出る。ある実施例において、流体通路は、冷媒が流体通路を通過するときにそこを通って冷媒が流れるところの膨張弁を含む。冷媒が１以上の冷媒流路に沿って冷却室を通って流れる際に、熱源からの熱が冷媒の中に流れる。例えば、冷却室は、伝導ピン、ベーン、ロッド、フィン、又は他の構造体などの、熱源と冷媒との間で熱が伝達されることを可能にするように構成された１以上の熱伝達構成要素を含み得る。ある実施例では、伝導要素の一部又は全部が、（１以上の）冷媒流路を画定する。
【００６４】
１６１０では、冷媒、及び冷媒によって吸収された熱源からの熱が、熱伝達デバイスから排出される。例えば、冷却室は、冷媒が冷媒流路内を通過移動する間に冷媒によって吸収された任意の熱とともに、そこを通って冷媒が囲まれた冷却空間から流れ出ることができるところの少なくとも１つの出口インターフェースを含み得る。
【００６５】
本開示による発明対象の例示的で非排他的な実施例が、以下に列挙される段落に記載される。
A1．
貯蔵室、前記貯蔵室内に初期圧力で収容されている冷媒、前記貯蔵室に隣接する冷却室、前記冷却室とは異なる熱源から前記冷却室への熱伝達を促進するように位置決めされ且つ構成された１以上の熱伝達構成要素、前記貯蔵室と前記冷却室との間の流体通路、並びにバリア要素であって、（ｉ）前記バリア要素が前記冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることを制限するように構成されているクローズ構成、及び（ｉｉ）前記バリア要素が前記貯蔵室内の前記冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることを可能にするように構成されているオープン構成を有するバリア要素を備える、熱伝達デバイスであって、前記バリア要素が、トリガ状態に応答して前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されるように構成され、前記トリガ状態が、前記貯蔵室内に収容されている前記冷媒がトリガ温度に到達したこと、及び前記貯蔵室内に収容されている前記冷媒の前記初期圧力がトリガ圧力に到達したことのうちの少なくとも一方を含む、熱伝達デバイス。
A2．
前記バリア要素が前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されたことに対応して、前記冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を通って前記冷却室へ流れる際に、前記流体通路が、前記冷媒を前記初期圧力から膨張した圧力へ膨張させるように構成されている、段落A1に記載の熱伝達デバイス。
A3．
前記流体通路が、前記貯蔵室及び前記冷却室に連結された膨張弁を備え、前記冷媒が、前記貯蔵室から前記膨張弁の中へ前記初期圧力で流れ、前記膨張弁から前記冷却室に向けて膨張した圧力で流れ出る、前記熱伝達デバイスであって、前記初期圧力が前記膨張した圧力よりも高い、段落A1又はA2に記載の熱伝達デバイス。
A4．
前記膨張弁が前記流体通路を画定する、段落A3に記載の熱伝達デバイス。
B1．
前記貯蔵室が囲まれた貯蔵空間である、段落A1からA4のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B1.1．
貯蔵ハウジングを更に備え、前記貯蔵ハウジングが前記囲まれた貯蔵空間を画定する、段落B1に記載の熱伝達デバイス。
B1.2．
前記囲まれた貯蔵空間が円筒形状である、段落B1又はB1.1に記載の熱伝達デバイス。
B1.3．
前記囲まれた貯蔵空間が矩形の角柱形状である、段落B1又はB1.1に記載の熱伝達デバイス。
B2．
前記冷却室が、前記熱源に近い第１の側部、及び前記第１の側部とは反対側の第２の側部を含み、前記貯蔵室が前記第２の側部の近くに位置付けられている、段落A1からB1.3のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B3．
前記冷媒が、前記熱伝達デバイスの動作温度の範囲より高い沸点の温度を有する、段落A1からB2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B4．
前記冷媒が、前記熱伝達デバイスの動作温度の範囲より低い氷点の温度を有する、段落A1からB3のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B5．
前記冷媒が、前記熱伝達デバイスの動作温度の範囲内にある相変化温度を有する、段落A1からB4のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B6．
前記冷媒が、メタンを含み、又は任意選択的にメタンから成る、段落A1からB5のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B7．
前記冷媒が難燃剤を含む、段落A1からB6のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B8．
前記貯蔵室内に収容されている前記冷媒が、液体の状態にある、段落A1からB7のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B8.1．
前記冷媒が前記流体通路を通って流れることにより、前記冷媒が前記液体の状態から気体の状態に遷移する、段落B8に記載の熱伝達デバイス。
B9．
前記貯蔵室内に位置付けられ、前記冷媒の全体にわたり前記熱を分配するように構成された、熱分配要素を更に備える、段落A1からB8のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B9.1．
前記熱分配要素が、アルミニウム発泡体である、段落B9に記載の熱伝達デバイス。
B10．
前記貯蔵室が、長い期間にわたり且つ／又は環境状態のレジーム／多様性を通して、前記冷媒を貯蔵するように構成されている、段落A1からB9のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B11．
前記冷媒が、長い期間にわたり且つ／又は環境状態のレジーム／多様性を通して、安定した状態のままで貯蔵されている、段落A1からB10のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B12．
更なる貯蔵室、前記更なる貯蔵室内に収容されている更なる冷媒、及び前記更なる貯蔵室と前記冷却室との間の更なる流体通路、並びに更なるバリア要素であって、（ｉ）前記更なるバリア要素が前記更なる冷媒が前記更なる貯蔵室から前記更なる流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることを制限するように構成されているクローズ構成、及び（ｉｉ）前記更なるバリア要素が前記更なる貯蔵室内の前記更なる冷媒が前記更なる貯蔵室から前記更なる流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることを可能にするように構成されているオープン構成を有する更なるバリア要素を更に備える、段落A1からB11のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B.12.1．
更なる貯蔵室、前記更なる貯蔵室内に収容されている更なる冷媒を更に備え、前記流体通路が、前記冷媒が前記更なる貯蔵室と前記冷却室との間で流れることを可能とするように構成され、前記熱伝達デバイスが、更なるバリア要素であって、（ｉ）前記更なるバリア要素が前記更なる冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることを制限するように構成されているクローズ構成、及び（ｉｉ）前記更なるバリア要素が前記更なる貯蔵室内の前記更なる冷媒が前記更なる貯蔵室から前記流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることを可能にするように構成されているオープン構成を有する更なるバリア要素を更に備える、段落A1からB11のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B12.2．
前記更なるバリア要素が、更なるトリガ状態に応答して、前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されるように構成されている、段落B12又はB12.1に記載の熱伝達デバイス。
B12.3．
前記更なるトリガ状態が、前記更なる貯蔵室内に収容されている前記更なる冷媒が更なるトリガ温度に到達したこと、及び前記更なる貯蔵室内に収容されている前記更なる冷媒の前記初期圧力が更なるトリガ圧力に到達したことのうちの少なくとも一方を含む、段落B12.2に記載の熱伝達デバイス。
B12.4．
更なるトリガ状態が、前記トリガ状態とは異なっている、段落B12からB12.3のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
B12.5．
前記更なるバリア要素が前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されたことに対応して、前記更なる冷媒が前記更なる貯蔵室から前記更なる流体通路を通って前記冷却室へ流れる際に、前記更なる流体通路が、前記更なる冷媒を前記初期圧力から膨張した圧力へ膨張させるように構成されている、段落B12からB12.4のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
C1．
熱が、前記熱源から前記貯蔵室内に収容されている前記冷媒に伝達される、段落A1からB12.5のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
C1.1．
前記１以上の熱伝達構成要素のうちの少なくとも１つが、熱が、前記熱源、前記冷却室、及び前記貯蔵室内の前記冷媒の間で伝達されることを可能にするように構成されている、段落C1に記載の熱伝達デバイス。
C1.2．
熱が前記熱源と前記貯蔵室内の前記冷媒との間で伝達されることを可能にするように構成された貯蔵熱伝達構成要素を更に備える、段落C1又はC1.1に記載の熱伝達デバイス。
C2．
前記熱が前記熱源から前記冷媒に伝達される際に、前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が増加する、段落A1からC1のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
C3．
前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が、前記貯蔵室内の前記冷媒が前記流体通路を通って前記冷却室の中に流れることを強いる駆動圧力である、段落A1からC2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
C4．
前記バリア要素が前記オープン構成であるときに、熱が前記熱源から前記貯蔵室内に収容されている前記冷媒に流れ続け、前記冷媒に流れ続けている前記熱が、前記貯蔵室内の前記冷媒を前記流体通路を通して前記冷却室の中へ流すように強いる更なる駆動圧力を生成する、段落C3に記載の熱伝達デバイス。
D1．
前記バリア要素が、前記トリガ状態に応答して、前記クローズ構成から前記オープン構成へ受動的に移行するように構成されている、段落A1からC4のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D2．
前記バリア要素が、前記トリガ状態に応答して前記バリア要素を前記クローズ構成から前記オープン構成へ移行させるように構成された閉回路を備える、段落A1からD1のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D2.1．
前記閉回路が、温度センサ及び／又は圧力センサのうちの１以上を含む、段落D2に記載の熱伝達デバイス。
D2.2．
前記温度センサ及び／又は前記圧力センサが、熱電対、歪ゲージ、及び／又はメソスクライブプリントされた（mesoscribe printed）歪ゲージを備える、段落D2.1に記載の熱伝達デバイス。
D3．
前記バリア要素が、前記冷媒が前記トリガ温度に到達したとき及び／又は前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が前記トリガ圧力に到達したときに、破裂するように構成されたバーストディスクを備える、段落A1からD2.2のいずれか１つの記載の熱伝達デバイス。
D4．
前記バリア要素が、前記トリガ状態が生じたときに、前記冷媒がそこを通って流れることができるところの通路を生成するように構成されたプランジャを備える、段落A1からD2.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D.4.1．
前記バリア要素が、バーストディスクを備え、前記冷媒がそこを通って流れることができるところの前記通路を生成することが、前記プランジャが前記バーストディスクを破裂させることを含む、段落D4に記載の熱伝達デバイス。
D4.2．
前記プランジャが、前記冷媒が前記トリガ温度に到達したとき及び／又は前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が前記トリガ圧力に到達したときに、破裂するように構成された圧力タブを含み、前記圧力タブが破裂することが、前記プランジャに前記通路を生成させる、段落D4に記載の熱伝達デバイス。
D4.3．
前記プランジャが、前記プランジャが前記通路を生成することを妨げる抑制要素を含み、前記抑制要素が、前記冷媒が前記トリガ温度に到達したときに溶けるように構成されている、段落D4からD4.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D4.3.1．
前記抑制要素が溶けることが、前記プランジャに前記バーストディスクを破裂させ且つ／又はバリア（例えば、薄い壁及び／又は皿穴を有する壁）を貫通させる、段落D4.3に記載の熱伝達デバイス。
D4.4．
前記プランジャが、クローズ状態が生じたときに前記通路を塞ぐように更に構成されている、段落A1からD4.3のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D4.4.1．
前記クローズ状態が、閉鎖圧力と閉鎖温度のうちの一方に一致する、段落D4.4に記載の熱伝達デバイス。
D5．
前記バリア要素が、膜であって、前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が閾値圧力未満であるときに前記冷媒が前記膜を横切って流れることを制限し、前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が前記閾値圧力以上であるときに前記冷媒が前記膜を横切って流れることを可能にするように構成された膜を備える、段落A1からD2.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D6．
前記バリア要素が、解放弁、圧力解放弁、及び逆止め弁のうちの１以上を備える、段落A1からD2.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D7．
前記トリガ状態が生じた後で、前記冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を通って前記冷却室の中へ流れることが、前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力を減少させる、段落A1からD6のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D7.1．
前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力が減少する際に、それに対応して前記貯蔵室からの前記冷媒の質量流量が減少する、段落D7に記載の熱伝達デバイス。
D8．
前記トリガ状態が生じた後で、前記熱源からの熱が前記貯蔵室内の前記冷媒を温め続ける、段落A1からD7.1のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
D9．
前記トリガ状態が生じた後で、前記貯蔵室内の前記冷媒を温め続けることが、前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力を増加させる、段落A1からD8のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
E1．
前記流体通路が、前記冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を介して前記冷却室へ流れるときに、前記冷媒を高圧力から低圧力の状態にするように構成されたジュールトムソンデバイス（Joule Thompson device）である、段落A1からD9のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
E2．
前記流体通路が、膨張弁であって、前記冷媒が前記貯蔵室から前記膨張弁を介して前記冷却室へ流れるときに、前記冷媒を液体から気体に変換させるように構成された膨張弁を含む、段落A1からE1のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
E3．
前記冷媒が前記貯蔵室から前記膨張弁を介して前記冷却室に流れた後で、前記冷媒が低品質ガスである、段落E2に記載の熱伝達デバイス。
E4．
前記冷媒が、前記貯蔵室から前記流体通路の中に初期温度で流れ、前記流体通路から前記冷却室に向けて最終温度で流れ出る、前記熱伝達デバイスであって、前記初期温度が前記最終温度より高い、段落A1からE3のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F1．
前記冷却室が囲まれた冷却空間である、段落A1からE4のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F1.1．
貯蔵ハウジングを更に備え、前記貯蔵ハウジングが前記囲まれた冷却空間を画定する、段落F1に記載の熱伝達デバイス。
F1.2．
前記囲まれた冷却空間が円筒形状である、段落F1又はF1.1に記載の熱伝達デバイス。
F1.3．
前記囲まれた冷却空間が矩形の角柱形状である、段落F1又はF1.1に記載の熱伝達デバイス。
F2．
前記１以上の熱伝達構成要素が、熱が前記熱源と前記冷却室との間で伝達されることを可能にするように構成された、ピン、ベーン、ロッド、又は他の構造体のうちの少なくとも１つを含む、段落A1からF1.3のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F3．
前記冷媒が前記囲まれた冷却空間を通って流れる際に、熱が前記１以上の熱伝達構成要素から前記冷媒に伝達される、段落A1からF2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F3.1．
前記冷媒が前記１以上の熱伝達構成要素から熱を得ることが、熱が前記熱源から引き離されることに相当する、段落F3に記載の熱伝達デバイス。
F3.2．
前記１以上の熱伝達構成要素が、囲まれた冷却空間内に分散された複数のスポンジロッドを含む、段落F3又はF3.1に記載の熱伝達デバイス。
F4．
前記１以上の熱伝達構成要素が、囲まれた冷却空間内で前記冷媒の流れを導くように更に構成されている、段落A1からF3.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F5．
前記流体通路が、前記貯蔵ハウジングによって画定された貫通孔を含み、前記貫通孔が、前記冷媒が前記冷却室の中へ流れることを可能にするように構成されている、段落F1.1からF4のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F5.1．
前記１以上の熱伝達構成要素が、前記貫通孔の近くに位置付けられた内側熱伝達構成要素、及び前記内側熱伝達構成要素より前記貫通孔から離れて位置付けられた外側熱伝達構成要素を含み、前記外側熱伝達構成要素のサイズが、前記内側熱伝達構成要素のサイズより大きい、段落A1からF5のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F6．
囲まれた冷却空間内で前記冷媒の流れを導くように構成された１以上のベーンを更に備える、段落A1からF5のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F6.1．
前記ベーンが、熱が前記熱源と前記冷却室との間で伝達されることを可能にするように更に構成されている、段落F6に記載の熱伝達デバイス。
F6.2．
前記ベーンが、前記冷媒が前記ベーンを通って流れることを可能にするように構成されたカットアウトを含む、段落F6又はF6.1に記載の熱伝達デバイス。
F7．
ピン及びベーンが、囲まれた冷却空間を通って前記冷媒が流れることができることを確実にするように、前記囲まれた冷却空間内に位置決めされている、段落A1からF6.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F7.1．
前記１以上の熱伝達構成要素が、前記囲まれた冷却空間内で前記冷媒が流れるための経路を画定する、段落F7に記載の熱伝達デバイス。
F7.1.1．
前記経路が、１以上のスイッチバックを含む、段落F7.1に記載の熱伝達デバイス。
F7.1.2．
前記１以上の熱伝達構成要素が、前記囲まれた冷却空間内で前記冷媒が流れるための複数の経路を画定する、段落F7.1又はF7.1.1に記載の熱伝達デバイス。
F7.1.3．
前記複数の経路のうちの個々の経路が、膨張弁から外向きに径方向に且つ／又は径方向に対称に延びている、段落F7.1.2に記載の熱伝達デバイス。
F7.2．
前記囲まれた冷却空間内の前記冷媒が、前記経路の端に到達し、前記冷媒が、前記囲まれた冷却空間から排出される、段落F7又はF7.1に記載の熱伝達デバイス。
F7.2.1．
前記冷媒が、前記囲まれた冷却空間から排出領域、放散領域、及び／又は流出領域へ流れることを可能にする１以上の出口インターフェースを更に備え、前記冷媒を前記囲まれた冷却空間から排出することが、前記冷媒が、前記１以上の出口インターフェースを通って前記排出領域、前記放散領域、及び／又は前記流出領域へ流れることを更に含む、段落F7.2に記載の熱伝達デバイス。
F7.2.2．
前記排出領域が、前記熱伝達デバイスの環境である、段落F7.2.1に記載の熱伝達デバイス。
F7.2.3．
前記冷媒が、そこを通って前記囲まれた冷却空間から排出領域、放散領域、及び／又は流出領域へ流れることが可能であるところのチムニーを更に備え、前記冷媒を前記囲まれた冷却空間から排出することが、前記冷媒が、前記チムニーを通って前記排出領域、前記放散領域、及び／又は前記流出領域へ流れることを更に含む、段落F7.2に記載の熱伝達デバイス。
F8．
前記１以上の熱伝達構成要素が、積層造形を使用して囲まれた冷却空間に追加されている、段落A1からF7.2.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F9．
前記１以上の熱伝達構成要素が、傾斜機能材料を含む、段落A1からF8のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F10．
前記１以上の熱伝達構成要素の熱膨張が、囲まれた冷却空間の容積を低減させる、段落A1からF9のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F11．
前記冷媒が、囲まれた冷却空間の中央位置において前記貯蔵室から前記冷却室の中へ流れる、段落A1からF10のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F.11.1．
囲まれた空間の圧縮が、前記囲まれた空間の内部圧力の増加に寄与し、且つ／又は、前記囲まれた空間の内部圧力の増加の単独の源である、段落A1からF11のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F.11.2．
囲まれた空間の圧縮が、前記バリア要素が前記トリガ状態に応答して前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されることに寄与し、且つ／又は、前記バリア要素が前記トリガ状態に応答して前記クローズ構成から前記オープン構成へ再構成されることをもたらす単独の起動力である、段落A1からF11.1のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F.11.3．
囲まれた空間の圧縮が、前記冷却室を通る前記冷媒の駆動に寄与し、且つ／又は、前記冷却室を通る前記冷媒の単独の駆動源である、段落A1からF11.2のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
F12．
前記熱源が、電子デバイスと電子部品のうちの一方である、段落A1からF11のいずれか１つに記載の熱伝達デバイス。
G1．
段落A1からF12のいずれか１つに記載の熱伝達デバイスと電子デバイスの組み合わせ。
H1．
電子部品、及び前記電子部品と動作可能に接続された段落A1からF12のいずれか１つに記載の熱伝達デバイスを備える、電子デバイス。
I1．
熱源を冷却するための段落A1からF12のいずれか１つに記載の熱伝達デバイスの使用。
J1．
熱源を冷却する方法であって、貯蔵室内に冷媒を貯蔵すること、トリガ状態が生じたことに基づいて、バリア要素を、（ｉ）前記バリア要素が前記冷媒が前記貯蔵室から流体通路を通って流れることを制限するように構成されているクローズ構成から、（ｉｉ）前記バリア要素が前記貯蔵室内の前記冷媒が前記貯蔵室から前記流体通路を通って流れることを可能にするように構成されているオープン構成に再構成すること、及び前記冷媒が前記流体通路から冷却室を通って流れることを可能にすることを含み、前記冷媒が前記冷却室を通って流れている間に、熱が前記熱源から１以上の熱伝達構成要素を介して前記冷媒に伝達される、方法。
J1.1．
前記冷媒が、前記貯蔵室から前記流体通路の中に初期圧力で流れ、前記流体通路から前記冷却室に向けて最終圧力で流れ出る、前記方法であって、前記初期圧力が前記最終圧力より高い、段落J1に記載の方法。
J1.2．
前記流体通路が膨張弁を含み、前記冷媒を前記流体通路を通して流すことが、前記冷媒を前記膨張弁の中へ流すことを含む、段落J1又はJ1.1に記載の方法。
J2．
熱が前記熱源から前記貯蔵室内の前記冷媒に伝達されることを可能にすることを更に含む、段落J1からJ1.2のいずれか１つに記載の方法。
J3．
前記貯蔵室が囲まれた空間であり、前記トリガ状態が、前記冷媒、前記バリア要素、及び／若しくは１以上のセンサがトリガ温度に到達したこと、並びに／又は、前記冷媒、前記バリア要素、及び／若しくは１以上のセンサがトリガ圧力に到達したことのうちの少なくとも一方を含む、段落J1からJ2のいずれか１つに記載の方法。
J3.1．
前記トリガ状態の検出が、少なくとも部分的にブシネスク近似（Boussinesq approximation）に基づく、段落J3に記載の方法。
J4．
前記バリア要素を再構成することが、前記冷媒がトリガ温度に到達したとき及び／又は前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力がトリガ圧力に到達したときに、バーストディスクが受動的に破裂することを含む、段落J1からJ3.1のいずれか１つの記載の方法。
J5．
前記バリア要素を再構成することが、前記冷媒がトリガ温度に到達したとき及び／又は前記貯蔵室内の前記冷媒の圧力がトリガ圧力に到達したときに、プランジャが受動的にバリアを破裂させることを含む、段落J1からJ3のいずれか１つの記載の方法。
J6．
前記冷媒及び前記冷媒によって吸収された前記熱源からの熱を、前記冷却室から排出することを更に含む、段落J1からJ5のいずれか１つに記載の方法。
J7．
前記冷却室が、少なくとも１つの出口インターフェースを含み、前記冷媒を排出することが、前記冷媒が冷媒流路内を通過移動する間に前記冷媒によって吸収された任意の熱とともに、前記冷媒が熱伝達デバイスから流れ出ることを可能にすることを含む、段落J6に記載の方法。
J8．
段落A1からF12のいずれか１つに記載の熱伝達デバイスによって実行される、段落J1からJ7のいずれか１つに記載の方法。
【００６６】
本明細書で使用される際に、「適合し（adapted）」及び「構成され（configured）」という用語は、要素、構成要素、又は他の対象が、１以上の所与の機能を果たし且つ／又はサポートするように設計され且つ／又は意図されていることを意味する。特定の機能を果たすよう適合していると記載されている要素、構成要素、及び／又はその他の記載対象が、追加的又は代替的に、その機能を果たすよう構成されていると表現され得ること、及びその逆も、本開示の範囲に含まれる。同様に、特定の機能を果たすよう構成されていると記載される対象は、追加的又は代替的に、その機能を果たすよう動作可能であるとも表現され得る。
【００６７】
本明細書で使用される際に、第１のエンティティーと第２のエンティティーの間に配置される「及び／又は」という用語は、（１）第１のエンティティー、（２）第２のエンティティー、並びに（３）第１のエンティティー及び第２のエンティティーのうちの１つを意味する。「及び／又は」を伴って挙げられた複数の項目も、同じやり方で、すなわち、そのように結合されたエンティティーのうちの１以上のように解釈されるべきである。「及び／又は」によって特に挙げられたエンティティーとは異なる他のエンティティーも任意選択的に存在し得る。それらは、特に挙げられたエンティティーと関連するか又は関連しないかに関わらない。したがって、非限定的な実施例として、「備える（comprising）」などのオープンエンドな言語と併せて使用されるときに、「Ａ及び／又はＢ」への言及は、一実施例ではＡのみ（任意選択的にＢ以外のエンティティーを含む）、別の一実施例ではＢのみ（任意選択的にＡ以外のエンティティーを含む）、更に別の一実施例では、ＡとＢの両方（任意選択的に他のエンティティーを含む）を指し得る。これらのエンティティーは、要素、作動、構造体、ステップ、動作、値などを指し得る。
【００６８】
本明細書で開示される方法の装置及び工程の様々な開示要素は、本開示に係るすべての装置及び方法に必要とされているわけではなく、本開示は、本明細書で開示される様々な要素及び工程のすべての新規及び非自明の組み合わせ並びに部分的組み合わせを含む。更に、本明細書で開示されている様々な要素及びステップのうちの１以上は、開示されている装置又は方法の全体とは別個であり分離している、独立した発明の主題を規定し得る。したがって、かかる発明の主題は、本明細書で明示的に開示されている特定の装置及び方法に関連付けられる必要はなく、且つ、本明細書で明示的に開示されていない装置及び／又は方法における有用性が見出されることもある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
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