(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された熱エネルギー貯蔵材料、熱エネルギー貯蔵デバイス及びこれを使用するシステム並びに関連する方法を提供する。【解決手段】熱エネルギー貯蔵デバイス８０は、外側壁８１を有し、ハウジング８３を規定する容器を含んでいて、ハウジングは、内部体積を有するキャビティ８４を形成することができ、このハウジングは少なくとも１個の開口、例えば入口９１、出口９２又は両方を有していて、熱伝達流体９７は、ハウジングを通って循環し、入口９１を通ってハウジングに入り、出口９２を通って出ることができる。このデバイスは、ハウジングを断熱する手段（断熱層８２又はハウジング８３を少なくとも部分的に取り巻いている真空にしたキャビティ）を有していて、断熱材８２は熱貯蔵デバイスからの熱損失の速度を低下させる機能をすることができる。ハウジングのキャビティ８４は熱エネルギー貯蔵材料を含有するブリスター包装２５を含んでよい。【選択図】図９
2014055762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部体積を有するハウジングを含む熱の貯蔵及び放出デバイスであって、前記デバイス
が、ハウジング熱の内部体積基準で少なくとも約８ｋＷ／Ｌの、熱伝達流体に伝達される
熱の平均初期電力密度を示し、前記平均初期電力密度が最初の３０秒間に亘って規定され
、前記平均初期電力密度がハウジング内で約２８０℃の初期温度を有するデバイスで測定
され、前記熱伝達流体が約１０℃の初期温度を有するデバイス。
【請求項２】
ｉ）ハウジング内のカプセルのアレー、このカプセルのアレーは、
ａ）少なくとも２個の対向する、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）を含有し、予定の
体積を有する複数のカプセルを含有する第一のカプセル構造体を規定するための、それら
のそれぞれの対面する表面の一部の上で互いに接触状態で結合されているプライを含有す
る、少なくとも１個の第一のアレー部分及び
ｂ）少なくとも２個の対向する、ＴＥＳＭを含有し、予定の体積を有する複数のカプセ
ルを含有する第二のカプセル構造体を規定するための、それらのそれぞれの対面する表面
の一部の上で互いに接触状態で結合されているプライを含有する、少なくとも１個の第二
アレー部分を含み、そして
ｉｉ）第一のアレーコンポーネントと第二のアレーコンポーネントとの間の体積によっ
て規定される流路を含んでなり、
前記第一のアレーコンポーネントと前記第二のアレーコンポーネントとが、約２０ｍｍ
よりも小さいギャップ厚、ｔギャップによって分離されており、前記デバイスがそれぞれ
の流路が一般的に非平面状である複数の流路を含んでなる請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ＴＥＳＭが前記ハウジングの内部体積の７０％又はそれ以上を満たしている請求項
１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第一のアレーコンポーネントと前記第二のアレーコンポーネントとが、約５ｍｍよ
りも小さいギャップ厚、ｔギャップによって分離されている請求項１〜３のいずれかに記
載のデバイス。
【請求項５】
前記熱貯蔵デバイスが少なくとも３０個の個々に単離され、シールされたカプセルを含
む請求項１〜４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記第一のアレー部分が、融解結合、レーザー溶接、摩擦溶接又はこれらの任意の組合
せから選択される方法を使用して、第一のプライと第二のプライとを接合することによっ
て形成される請求項１〜５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記第一のアレー部分が、第一のアレー部分と第二のアレー部分との間にギャップを設
けるための、複数の瘤を含有する請求項１〜６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記第一のアレー部分と第二のアレー部分とが、それらの対面する表面の少なくとも２
５％の領域の上で接触状態にあるように、第二のアレー部分が第一のアレー部分の中に嵌
め込まれている請求項１〜７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
第一のアレー構造体の第一のカプセル、第二のアレー構造体の第一のカプセル及び第一
構造体の第二のカプセルを順次的に通過する少なくとも１本の線が存在するように、第一
のアレー構造体及び第二のアレー構造体が組み合わされている請求項１〜８のいずれかに
記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第一のプライがアルミニウム、ステンレススチール又は両方から選択された金属を
含有する請求項１〜９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記ＴＥＳＭが、約１ＭＪ／Ｌよりも大きい、３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を
有する請求項１〜１０のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１２】
前記断熱ハウジングが断熱容器によって少なくとも部分的に覆われている請求項１〜１
１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記断熱容器が真空断熱されている請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
エンジンを冷間始動するための、請求項１〜１３のいずれかに記載の熱貯蔵デバイスの
使用。
【請求項１５】
車両のコックピットを加熱するための、請求項１〜１３のいずれかに記載の熱貯蔵デバ
イスの使用。
【請求項１６】
太陽熱を貯蔵するための、請求項１〜１３のいずれかに記載の熱貯蔵デバイスの使用。
【請求項１７】
ビルディングを加熱するための、請求項１〜１３のいずれかに記載の熱貯蔵デバイスの
使用。
【請求項１８】
エンジンを作動させない間に車両のコックピットを加熱するための、請求項１〜１３の
いずれかに記載の熱貯蔵デバイスの使用。
【請求項１９】
ｉ）第一の金属箔を、トラフを有する第一のプライが形成されるように変形する工程、
ｉｉ）前記トラフに、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）を少なくとも部分的に充填す
る工程、
ｉｉｉ）前記ＴＥＳＭを、一定の時間、ＴＥＳＭが本質的に水を含有しないようにＴＥ
ＳＭの液相線温度よりも高い温度に加熱する工程、
ｉｖ）金属箔の第二のプライを、第一プライの上に、第一のプライの表面と第二のプラ
イの表面とが部分的接触状態になるように置く工程及び
ｖ）ＴＥＳＭを含有する複数のカプセルを含有するブリスター包装が形成され、前記カ
プセルがお互いに熱伝導関係にあり、そしてＴＥＳＭが、それらの意図される環境内での
運転の間にカプセルから逃げるのを防止するように、第一のプライと第二のプライとの対
面する表面の一部をシールする工程
を含んでなる熱貯蔵デバイスの製造方法。
【請求項２０】
第一のプライの表面と第二のプライの表面とをシールする工程が拡散結合、蝋付け、熱
溶接、接着剤結合、レーザー溶接、超音波溶接又はこれらの任意の組合せからなる群から
選択された工程を含む請求項１９に記載の熱貯蔵デバイスの製造方法。
【請求項２１】
前記ＴＥＳＭが工程（ｉｖ）に於いてシールするとき液体である請求項１９又は２０に
記載の方法。
【請求項２２】
加熱時間が、前記ＴＥＳＭが少なくとも約５分間液体であるような時間である請求項１
９〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
加熱温度がＴＥＳＭの液相線温度よりも少なくとも２５℃高い請求項１９〜２２のいず
れかに記載の方法。
【請求項２４】
前記ＴＥＳＭが金属亜硝酸塩、金属硝酸塩又はこれらの組合せを含む請求項１９〜２３
のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記ＴＥＳＭがリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩又はこれらの任意の組合せを含
む請求項１９〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記加熱が最大１Ｐａの水の分圧を有する雰囲気下で実施される請求項１９〜２５のい
ずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本件特許出願は、米国仮特許出願第６１／０３０，７５５号（２００８年２月２２日出
願）、米国仮特許出願第６１／０６１，９０８号（２００８年６月１６日出願）、米国仮
特許出願第６１／０７４，７９９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６
１／０７４，８４０号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，
８６９号（２００８年６月２３日出願）、米国仮特許出願第６１／０７４，８８９号（２
００８年６月２３日出願）及び米国仮特許出願第６１／０９０，０８４号（２００８年８
月１９日出願）並びに２００９年２月２０日出願の米国特許出願第１２／３８９，４１６
号、発明の名称「熱エネルギー貯蔵材料（ＴＨＥＲＭＡＬ  ＥＮＥＲＧＹ  ＳＴＯＲＡＧ
Ｅ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」（代理人ドケット番号６６９５５Ａ（１０６２−０８８））
［これらの内容を、それらの全部を参照して本明細書に含める］の出願日の利益を請求す
る。
【０００２】
本発明は、一般的に、熱を貯蔵し、そして放出する際に有用である熱エネルギー貯蔵材
料（ＴＥＳＭ）を含有する熱貯蔵デバイス、特に、このようなデバイス用のＴＥＳＭ包装
物に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）は公知であり、熱を貯蔵し、続いて使用するための
用途に於いて使用されてきた。多くのＴＥＳＭは、これらが、典型的には、固体状態と液
体状態との間で相変化を受け、相変化からの潜熱として見なされる多量の熱を貯蔵（又は
放出）できることを意味する、相変化材料である。多くの注目が、ＴＥＳＭを含有し、熱
エネルギーを貯蔵し、放出するためにＴＥＳＭを使用する、デバイスに向けられた。これ
らのデバイスの幾つかは、「熱バッテリー」と呼ばれてきた。例えば熱バッテリーの例を
表すことを意図している特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照されたい。熱バッ
テリーは、多数の用途に於いて使用するために提案されてきた。例えば特許文献４は、触
媒効率を改良するために、真空絶縁された熱バッテリーを使用することを意図している。
他の用途は、例えば特許文献３（エンジン加温、霜取り又は客室暖房に指向している）に
於いて取り扱われている。
【０００４】
このような熱貯蔵デバイスを開発するための努力にも拘わらず、それらの構造体は、シ
ステムが露出される所望の運転温度、熱交換の所望の速度、使用されるＴＥＳＭの性質等
々のような要因に依存して変化し得ることが観察される。熱貯蔵デバイスが変化する一つ
の特別の事項は、ＴＥＳＭを含有するために使用される構造体にある。別の事項は、ＴＥ
ＳＭを保持する個々の容器が、任意の他のこのような容器と連係して、所望の熱交換応答
をもたらす方式にある。
【０００５】
特許文献１は、ＴＥＳＭを保持するためのカプセル化チューブの使用を表すことを意図
している。特許文献３は、ＴＥＳＭを含有するためのジャケット表すことを意図している
。
【０００６】
一般的な平面状のキャリヤーの上に載せられたカプセルのアレー（array）の例は、名
称ＣＳＭパネルを使用して、Rubitherm GmbHと言う名前の会社によって提供されてきた。
これらの構造体は、比較的低い操作温度で有用性を見出す傾向があるパラフィン又は水和
塩ＴＥＳＭのために潜在的に適しているが、一層苛酷な条件に付される用途のためには適
していないと考えられる。使用時に、ＣＳＭパネルが、ハウジング内で互いに対して積み
重ねられて、熱交換流体が通過するモジュラスを規定することが明らかである。
【０００７】
カプセル化技術から良好な結果を達成するための努力は、検討中の用途に基づいて更に
難しくなるであろう。例えば幾つかのＴＥＳＭは非常に腐食性である。幾つかのＴＥＳＭ
は、限定された温度範囲に亘ってのみ機能するであろう。幾つかのカプセル化技術は、繰
り返し熱サイクリングに耐えるために充分に強くはない。
【０００８】
従って、特に、ＴＥＳＭシステムが、以前に試みられたもののような用途に於いて効率
的に使用されるべき場合、腐食に耐え、単位体積当たり大量の熱貯蔵及び伝達を与え、比
較的高い操作温度（例えば約３００℃又はそれ以上まで）に耐え又はこれらの任意の組合
せを備えた強いＴＥＳＭカプセル化システムについてのニーズが存在する。任意のこのよ
うなＴＥＳＭカプセル化システムが充分に万能であり、それを、良好な熱効率を可能にす
る方式で加熱モジュールの中に組み込むことができることも重要である。任意のこのよう
なＴＥＳＭカプセル化システム（及びそれが導入されるシステム）が、運転温度範囲に亘
るかなりの熱サイクルに耐えることができることも重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，２２５，８６０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７８４，３５６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１０２，１０３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８７５，４０７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その種々の面を通して、本発明は、一つの広い面に於いて、内部体積を有するハウジン
グを含む熱の貯蔵及び放出デバイスであって、このデバイスが、ハウジングの内部体積基
準で少なくとも約８ｋＷ／Ｌの、熱伝達流体に伝達される熱の平均初期電力密度を示し、
この平均初期電力密度が、最初の３０秒間に亘って規定され、この平均初期電力密度が、
ハウジング内で約２８０℃の初期温度を有するデバイスを使用して測定され、この熱伝達
流体が約１０℃の初期温度を有するデバイスを提供することによって、前記のニーズの幾
つか又は全部を叶える。
【００１１】
本発明の面は、少なくとも１個の第一のアレー部分が、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳ
Ｍ）を含有し、所定の体積を有する少なくとも１個の第一のカプセルを含む第一のカプセ
ル構造体を規定するために、それらのそれぞれの対面する表面の一部に亘って互いに接触
状態で結合されている、少なくとも２個の対向するプライを含むことに従った、ＴＥＳＭ
をカプセル化するための改良方法に関する。
【００１２】
本発明の面は、更に、ｉ）第一の金属箔を、トラフ（trough）を有する第一のプライが
形成されるように変形する工程、ｉｉ）このトラフに、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ
）を少なくとも部分的に充填する工程、ｉｉｉ）このＴＥＳＭを、一定の時間、ＴＥＳＭ
が本質的に水を含有しないようにＴＥＳＭの液相線温度よりも高い温度に加熱する工程、
ｉｖ）金属箔の第二のプライを、第一のプライの上に、第一のプライの表面と第二のプラ
イの表面とが部分的接触状態になるように置く工程及びｖ）ＴＥＳＭを含有する複数のカ
プセルを含有するブリスター包装が形成され、このカプセルが互いに熱伝導関係にあり、
そしてＴＥＳＭが、それらの意図される環境内での操作の間にカプセルから逃げるのを防
止するように、第一のプライと第二のプライとの対面する表面の一部をシールする工程か
らなる、熱貯蔵デバイスの製造方法に関する。
【００１３】
本明細書中の教示に従ったサブアセンブリは、更に、前記の少なくとも１個の第一のア
レー部分並びにＴＥＳＭを含有し、所定の体積を有する少なくとも１個の第二のカプセル
を含む第二のカプセル構造体を規定するために、それらのそれぞれの対面する表面の一部
に亘って互いに接触状態で結合されている、少なくとも２個の対向するプライを含む少な
くとも１個の第二のアレー部分を含み、ここで、第一のアレー部分及び第二のアレー部分
は、（例えば積み重ねた嵌め合わせ関係で）互いに実質的に隣接関係（adjoining relati
onship）にあって、熱伝達流体又は他の作動流体のための、それらの間の流路を規定して
いる。
【００１４】
特別の面に於いて、カプセル化されたＴＥＳＭ、上記のサブアセンブリ又は両方の前記
のアレー部分が、１）ハウジング内のカプセルのアレー、このカプセルのアレーは、ａ）
少なくとも２個の対向する、熱エネルギー貯蔵材料（ＴＥＳＭ）を含有し、所定の体積を
有する複数のカプセルを含有する第一のカプセル構造体を規定するための、それらのそれ
ぞれの対面する表面の一部の上で互いに接触状態で結合されているプライを含有する、少
なくとも１個の第一のアレー部分及びｂ）少なくとも２個の対向する、ＴＥＳＭを含有し
、所定の体積を有する複数のカプセルを含有する第二のカプセル構造体を規定するための
、それらのそれぞれの対面する表面の一部の上で互いに接触状態で結合されているプライ
を含有する、少なくとも１個の第二のアレー部分を含む、並びにｉｉ）第一のアレーコン
ポーネントと第二のアレーコンポーネントとの間の体積によって規定される流路を含む、
熱を貯蔵するための熱貯蔵デバイスであって、この第一のアレーコンポーネントとこの第
二のアレーコンポーネントとが、約２０ｍｍよりも小さいギャップ厚、ｔギャップによっ
て分離されており、このデバイスが、それぞれの流路が一般的に非平面状である複数の流
路からなる熱貯蔵デバイス内で使用できることが意図される。
【００１５】
上記の構造体及びデバイスの使用は、ａ）熱源から源泉熱の少なくとも一部を伝達する
工程、ｂ）この源泉熱を使用して熱エネルギー貯蔵材料を加熱する工程、ｃ）この源泉熱
の少なくとも一部を潜熱に転換することによって、熱エネルギー貯蔵材料中の液相の量を
増加させる工程、ｄ）熱エネルギー貯蔵材料中の液相の量を維持して、この潜熱を貯蔵す
る工程、ｅ）この潜熱の少なくとも一部を放出熱に転換する工程並びにｆ）この放出熱を
加熱すべき対象物に伝達する工程を含む、多数の熱再生プロセスのいずれかのために意図
される。
【００１６】
上記のプロセスを使用できる多くの用途の中には、輸送車両のための、ビルディングの
ための、流体加熱のための、電力発生のための、化学反応のための、工業的用途からの廃
熱を再生するための等の加熱用途がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは変形プライの表面を示す。
【００１８】
【図１Ｂ】図１Ｂは代表的変形プライの断面を示す。
【００１９】
【図２Ａ】図２ＡはＴＥＳＭをカプセル化するためのカプセル化技術及び形状を示す。
【００２０】
【図２Ｂ】図２Ｂは熱放出の間のＴＥＳＭカプセル内の温度変化のモデル化を示す。
【００２１】
【図３Ａ】図３Ａはカプセルアセンブリ内の流れ方向に於ける断面を示す。
【００２２】
【図３Ｂ】図３Ｂは流れ方向に対して横の流路の断面を示す。
【００２３】
【図３Ｃ】図３Ｃはスペーサーを有するアセンブリの流れ方向に於ける断面を示す。
【００２４】
【図３Ｄ】図３Ｄは流れ方向に対して横の流路の断面を示す。
【００２５】
【図４】図４はプライをエンボスしながら形成されたビードを示す。
【００２６】
【図５Ａ】図５Ａは熱エネルギー貯蔵材料を含有するカプセルのアレーを有する２個のプライの拡散結合されたアセンブリ（例えばブリスター包装）の断面を示す。
【００２７】
【図５Ｂ】図５Ｂは２個のプライを接合するために使用することができる工具を示す。
【００２８】
【図５Ｃ】図５Ｃは接合後の第二のプライの表面を示す。
【００２９】
【図６】図６はパイプ状流路になる２個のカプセル構造体の間の界面を示す。
【００３０】
【図７Ａ】図７Ａは熱貯蔵システムの例を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは熱貯蔵システムの例を示す。
【００３１】
【図８Ａ】図８Ａは熱交換器の中に統合され、熱源を含有するＴＥＳＭカプセル化構造体を示す。
【００３２】
【図８Ｂ】図８Ｂはカプセルのスタックの形状を示す。
【００３３】
【図９】図９は流れ方向内の熱貯蔵デバイスの断面を示す。
【００３４】
【図１０】図１０は流体含有部品及び熱貯蔵デバイスの両方を加熱するために使用することができる、１個の電気加熱器を含有する車両コンポーネントを示す。
【００３５】
【図１１】図１１は流体含有部品及び熱貯蔵デバイスの両方を加熱するために使用することができる、２個の電気加熱器を含有する車両コンポーネントを示す。
【００３６】
【図１２】図１２は流体含有部品及び空気流の両方を加熱するために使用することができる、熱貯蔵デバイスを含有する車両コンポーネントを示す。
【００３７】
【図１３】図１３はエンボスされたプライを形成するために使用することができる工具の例を示す。
【００３８】
【図１４】図１４はブリスター包装の中にカプセル化されたＴＥＳＭを使用する熱貯蔵デバイスの製造プロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本明細書に於ける教示から判るように、本発明は、熱貯蔵及び放出用途のための、熱エ
ネルギー貯蔵材料（本明細書に於いて「ＴＥＳＭ」として参照する、これは一般的に「相
変化材料」と呼ばれているものも含む）の包装及び格納（containment）への、独特で予
想外に有効なアプローチを提供する。本発明に於けるシステムは、並外れて高い電力密度
能力を示し、システムの１リットル当たり少なくとも約８ｋＷの速度で熱を除去するため
に使用することができる。本明細書に於ける教示は、腐食のための、周期的な熱荷重から
の熱的に誘導される歪みのための又は両方のための破損に耐え、それらを含有するこのよ
うな構造体及びシステムによって占められる全体体積に対して、比較的高い貯蔵及び放出
容量をももたらす、比較的強靱な構造体内へのＴＥＳＭの包装及び格納を意図している。
本発明に於ける構造体の利点の一つは、予想外に大きく、速い熱貯蔵及び放出能力を示す
比較的コンパクトなアセンブリが可能であることである。判るように、本明細書に於ける
教示は、複数の細胞状構造体内に別個の量のＴＥＳＭを包装する方法を意図している。こ
の教示は、サブアセンブリの中へのこのような細胞状構造体の組み込みを意図している。
この教示は、熱を貯蔵し、この貯蔵された熱を放出するためのシステムの一部として使用
することができるモジュールの中への、１個又はそれ以上のこのようなサブアセンブリの
含有も意図している。このような構造体、サブアセンブリ、モジュール及び／又はシステ
ムの結果として、可能になった又は一層効率的になった多数の用途も、この教示の一部と
して意図される。
【００４０】
一般的に、本発明の教示は、ＴＥＳＭと、体積を貫通する任意の熱交換流体又は他の作
動流体との間の有効な熱交換を与える方法で、体積全体に分布された、ＴＥＳＭを含有す
る複数の別個の細胞状構造体を有する体積を与える方法での、ＴＥＳＭの包装及び格納を
意図している。例えば熱貯蔵及び放出システムに於いて使用されるとき、複数の個々のカ
プセルは、互いに及びシステムの熱伝達流体と熱伝導関係にあってよい。
【００４１】
一つの一般的関係に於いて、ＴＥＳＭの包装及び格納は、ＴＥＳＭをカプセル化する構
造体の使用によって達成される。この構造体は、好ましくは、これらが、ＴＥＳＭを含有
する複数のカプセル、特に、一般的なキャリヤー上に担持された複数のカプセルを規定し
、そしてカプセルのアレーを規定するようなもの（例えば複数の個々に単離されたカプセ
ル構造体を有するブリスター包装）であろう。カプセルは互いに熱伝導関係にあるかも知
れない可能性がある。従って、このカプセルは、熱伝導構造体によってアレー内に担持さ
れていてよい。例えばアレーは、成形性であり、一般的に腐食に対して耐性である熱伝導
性金属（例えばアルミニウム、ステンレススチール又は幾つかの他の適切な材料の箔のよ
うなプライ）から作ることができる。判るように、一つの好ましいアプローチは、エンボ
スされた金属箔構造体内にＴＥＳＭをカプセル化することを想定する。
【００４２】
このカプセルは、互いの間で、少なくとも２方向に、一般的に規則的（ordered）関係
（例えばカプセルの繰り返しパターン）にあってよい。例えば一つのアプローチは、複数
の実質的に等しく間隔を空けたカプセル構造体を使用することができる。複数のカプセル
構造体を使用するとき、これらは互いに同じ形状又はサイズを有していてよく又はこれら
は互いに対して異なっていてよい。アレーのそれぞれのカプセル内のＴＥＳＭは、隣接す
るカプセルに関して個々に物理的に単離されていてよいが、これは必ずしも必要ではない
。２個又はそれ以上のカプセルの間に幾らかの流体連通（communication）が存在するこ
とが可能である。従って、１個のアレーは、約１０個よりも多い、約２５個よりも多い、
１００個よりも多い又は１０００個よりも多いブリスターを含有することができる。この
カプセル構造体は、それらの意図される環境中で作動する間に、ＴＥＳＭがカプセルから
逃げるのを防止するために充分な方法で、（例えば個別に又はカプセルのグループとして
）シールされている、複数のカプセルを含有することができる。好ましい構造体は、熱交
換表面積の比較的高い密度を与えるもの及び個々のカプセルが破裂するか又は他の方式で
作動不能になる場合に、このアレーを使用するデバイスが機能し続けることができるもの
であってよい。
【００４３】
カプセルは、所定の熱条件に付されるとき液体への相変化を受け、その後、液体が固化
を起こし、貯蔵された熱を放出する冷却条件に付されるまで、液体状態にある間に熱を貯
蔵するために充分なＴＥＳＭの任意の体積を含有することができる。好ましくは、このカ
プセルは、（約２５℃で測定したとき）約２００ｍＬよりも少ない、更に好ましくは５０
ｍＬよりも少ない、更に好ましくは約１０ｍＬよりも少ない、なお更に好ましくは約４ｍ
Ｌよりも少ない、最も好ましくは約３ｍＬよりも少ない（例えば約２ｍＬよりも少ない）
ＴＥＳＭを含有し及び／又は約０．１ｍＬよりも大きい、更に好ましくは約０．３ｍＬよ
りも大きい体積を有する。他の体積（より大きい又はより小さい）を使用することもでき
る。小さいカプセルを使用することができるが、デバイス内のＴＥＳＭの合計体積は、こ
のデバイスが多数のカプセルを含有する場合、大きいであろう。例えば限定無しに、比較
的多数のカプセルを有するアレー（又は本明細書に記載されたようなサブアセンブリ）に
ついて、アレー（又はサブアセンブリ）内に担持されるＴＥＳＭの合計体積は、約１００
ｍＬよりも大きい、おそらく約４００ｍＬよりも大きい、約７００ｍＬよりも大きい又は
約１２００ｍＬよりも大きいであろう。更に大きい体積のＴＥＳＭ、例えば４リットルよ
りも大きいＴＥＳＭを必要とする用途も存在するであろう。システム内に、１０リットル
、１００リットル又は１０００リットル又はそれ以上のＴＥＳＭを必要とする用途も、本
発明の教示の範囲内である。本発明は、このような予想外に大きい体積のＴＥＳＭを、比
較的小さい全体包装体積内に含有させることを可能にし、なおも、効率的な熱の貯蔵、放
出及び伝達を実現する独特のアプローチを提供する。
【００４４】
任意のアレー中のカプセルの形状は、所望の熱性能ももたらしながら、所定のハウジン
グ体積内にカプセルの所望の包装密度をもたらす種々の適切な形状の任意のものも取るこ
とができる。例えば本明細書に於ける教示は、一般的に球形であるカプセルの可能性のあ
る使用を意図する。しかしながら、更に好ましくは、このカプセル構造体は、球形のカプ
セルの充填密度と比較したとき、同じ体積の球形カプセルの熱伝達速度と比較したとき、
熱交換流体とカプセルとの間の増加した熱伝達速度を生じるであろう一般的に細長い（el
ongated）形状を有することができる。
【００４５】
従って、このカプセル構造体は、一般的に楕円形、六角形等であり、短軸よりも長い長
軸（即ち形状の伸長の方向にある軸）を含む、細長い形状を有することができる。この伸
長方向は、それが、一般的に、本発明の教示のシステム内の熱伝達流体又は他の作動流体
（例えば冷却剤、排気ガス、熱パイプからの対流ガス等）の流れの方向と同じか又は平行
であるようなものである。この方法で、ＴＥＳＭ（これは低い熱伝導度物質で有り得る）
を含有するカプセルの最小寸法（例えば、カプセルの厚さ）によって部分的に限定される
熱交換（処理量）速度を犠牲にすることなく、デバイスの水力抵抗を減少させることが可
能であろう。
【００４６】
カプセルの長軸に沿ったカプセルの長さは、好ましくは約０．５ｍｍ〜約１００ｍｍ（
例えば約１０〜約５０ｍｍ）であってよいが、より長い又はより短いカプセルを使用する
ことができる。カプセルの厚さ、ｔカプセル（即ちアレーを作るために使用される任意の
プライの平面に対して垂直である方向内）は、好ましくは、約０．５ｍｍ〜約２０ｍｍ、
更に好ましくは約１ｍｍ〜約１５ｍｍ、最も好ましくは約２ｍｍ〜約１０ｍｍである。カ
プセルの幅は、好ましくは、約０．３〜約７０ｍｍ（例えば約２〜約４０ｍｍ）である。
好ましくは、長さ対幅の比は、約１よりも大きい、更に好ましくは約３よりも大きい、最
も好ましくは約５よりも大きい。
【００４７】
本発明に於ける教示は、隣接しているカプセルの間でそれぞれのアレー内に領域が存在
することも意図している。この領域は、幾らかの湾曲を含むと予想される。従って、カプ
セルの間の領域には、一般的に、カプセルの短軸の長さの約３０％（更に好ましくは約１
５％）よりも大きい、カプセルの間の平面状区画が存在しないことが可能である。カプセ
ルの間の領域には、一般的に、約５ｍｍ、更に好ましくは２ｍｍよりも大きい、カプセル
の間の平面状区画が存在しないことが可能である。
【００４８】
本発明に於ける１個又はそれ以上のアレーは、任意の適切な方法で使用することができ
る。１個又はそれ以上のアレーをアレー部分内に使用して、三次元形状で配置された１個
以上のアレー部分から、複数のカプセルを有するサブアセンブリを形成することが可能で
ある。例えば少なくとも１個の第一のアレー部分及び少なくとも１個の第二のアレー部分
を、（ｉ）単位構造体（例えばこれは、所望の得られるサブアセンブリを達成するために
、折り重ねられ、巻き取られ又は他の方法で形作られる単一のアレーであってよい）とし
て一体的に形成することができ、（ｉｉ）別々に形成して、一緒に組み立てる（例えば互
いに対して積み重ねられた２個の別々に作られたアレー）ことができ又は（ｉｉｉ）（ｉ
）及び（ｉｉ）の組合せであってよい。
【００４９】
一つの好ましいアプローチは、対向し、一般的に互いに対して嵌め合わせる状態にある
が、それを通して熱伝達流体又は他の作動流体が通過することができる、これらの間の流
路を規定するために、充分に配置され、間隔を空けられた、カプセルの少なくとも２個の
アレー部分を使用する。また判るように、本明細書に於ける教示は、サブアセンブリを含
有するモジュール及びこの教示に従ってカプセル化されたＴＥＳＭの使用方法も意図する
。一対の対向し、嵌め合わさるアレー内の流路は、一般的に、それぞれのアレーの一端又
は側から他方への実質的に連続している路を有するであろう。この流路は、流路全体（恐
らく直線状セグメントを含むが）が一般的に非線状であるように、複数の枝を含有してい
てよい。例えばこの流路は、互いに対して一般的に（例えば鈍角により）角度を持たせて
配置された枝によって相互連結された、複数の実質的に直線状のセグメントを含有してい
てよい。
【００５０】
本発明に於ける一つのアプローチは、それぞれ、ＴＥＳＭを担持する複数のトラフをそ
の中に有するプライ（「トラフプライ」）及び上に重なり、好ましくはトラフプライをシ
ールするプライ（「カバープライ」）を有する、一対のアレー部分（例えば一対のブリス
ター包装）を含むサブアセンブリを想定する。このカバープライは、このトラフプライと
接合されて、アレーの中にＴＥＳＭをシールする。例えばカバープライは、拡散結合によ
り、レーザー溶接により又は幾つかの他の接合技術により、トラフプライに接合される。
任意的に、得られる接合部は接着剤を全く含有しないであろう。プライの接合は、トラフ
のそれぞれの周辺部の、実質的に全部ではないにしても、少なくとも大部分が接合される
ようなものであろう。この接合は、２個又はそれ以上のトラフの間（例えば複数の隣接す
るトラフの間）の流路を可能にし、ＴＥＳＭがトラフの間を流れることができるようにす
る。対向するプライ（例えばトラフプライ及びカバープライ）の間の接合は、接合された
プライの両方を貫通する一般的に平行な側壁を有するビード（例えば実質的に連続のビー
ド）又は他のシームが形成されるようなものである。ビード又は他のシームと接合された
プライのそれぞれとの間に、冶金的結合を形成することができる。
【００５１】
一つのこのような好ましいサブアセンブリに於いて、アレーの対が互いに対して積み重
ねられて、それらの間に流路を規定する。この流路は、比較的一定の形状、寸法又は両方
であってよい。例えば一つの魅力的なアプローチは、アレーの対を、互いに対して嵌め合
わせるように積み重ねて、トラフプライが互いに対して反対向きであり、カバープライが
互いと一般的に平行であり、それらの間に配置されたトラフプライを有するようにするこ
とである。第一のアレー（Ａ１）及び第二のアレー（Ａ２）の項目で、プライは、順番で
、即ちカバープライA1−トラフプライA1−トラフプライA2−カバープライA2で配置される
であろう。トラフプライA1とトラフプライA2との間のように、周期的に配置されたスペー
サー、例えばトラフプライ中に一体に形成された（例えばトラフプライの末端表面に沿っ
て形成された瘤のように、複数のトラフプライのトラフの一部として形成された）スペー
サー、一方若しくは両方のプライに付加された（例えば結合された若しくは接着された）
スペーサー、トラフプライA1とトラフプライA2との間に配置されたスペーサー（例えばワ
イヤー、網、ビード等）又はこれらの任意の組合せが存在してよい。
【００５２】
本明細書に於ける教示を更に例示するために、ＴＥＳＭのカプセル化への例示的アプロ
ーチを描いた図面を参照することができる。図１Ａはトラフ１２のパターン１１を有する
エンボスした第一のプライ１０を示す。エンボスした第一のプライ１０（例えばトラフプ
ライ）の底表面（即ち第二表面）１８は複数のトラフ１２（例えばこの実施例に於いて約
３０個のトラフ）を有する。トラフ１２は一般的にジグザグ配置形状で配列されている。
描かれた態様について、これらは、繰り返しパターン１１当たり複数の（例えば２個）の
トラフ（例えば繰り返しパターンの角に１個及び繰り返しパターンの中心に１個）で、一
般的に多角形（例えば長方形）状である。図１Ａに示すように、このトラフは、細長い構
造を有してよく、例えばこれらは、熱伝達流体の流れ方向で伸ばされていてよい。図１Ａ
は底表面上に複数の瘤（nub）を有する第一のプライも示している。この実施例に於いて
、それぞれのトラフの底に１個の瘤１４が存在する。しかしながら、より多くの又はより
僅かな瘤が形成されていてもよい。図１Ａは、粗く、複数の皺を含む、第一のプライの底
表面を示す。上表面（即ち第一の表面）１６は、この図では見えない。瘤１４は、それぞ
れのトラフから伸びて見える。複数のトラフ、おそらくそれぞれのトラフは、リップ１３
領域によって取り囲まれていてよい。
【００５３】
図１Ｂは、複数のトラフ１２を有する第一のプライ１０（例えばトラフプライ）の断面
を示す。描かれるように、１個又はそれ以上のトラフ１２は、トラフを取り囲み、それを
隣接するトラフから分離しているリップ１３を有することができる。図１Ｂに於けるリッ
プ領域１３は平らに見えるが、この領域は、好ましくは、（例えば図１Ａに示されるよう
に）いずれかの側で湾曲を有する尾根である。この構造体は、間隔を空けて離れたトラフ
の間の流体連通が可能であるようなものである。第一のプライは、第一の表面１６（例え
ば上表面）及び第二の表面１８（例えば底表面）を有する。底表面は、一般的に、１個又
はそれ以上のトラフにＴＥＳＭを充填する間に、下方向に面していてよいが、底表面は、
熱貯蔵デバイスを製造するプロセスの間又は熱貯蔵デバイスを使用する間、任意の所望の
方向に面していてもよい。第一のプライ１０もトラフの領域内で底表面から突き出ている
複数の瘤１４を有すると見られる。図１Ｂに示されるように、これらの瘤は、第一のプラ
イの中に一体的に形成されていてよい。本明細書に記載されたように、瘤の高さは、熱伝
達流体のための流路を規定することができる。瘤の高さは、（例えば瘤の底から、トラフ
の底から形成される平面までの距離によって測定されたとき）約０．１ｍｍよりも大きい
、好ましくは０．２ｍｍよりも大きい、更に好ましくは約０．５ｍｍよりも大きい、最も
好ましくは約１．０ｍｍよりも大きいであろう。瘤の高さは、好ましくは２０ｍｍよりも
小さい、更に好ましくは約１０ｍｍよりも小さい、なお更に好ましくは約５．０ｍｍより
も小さい、最も好ましくは約２．０ｍｍよりも小さい（例えば約１．５ｍｍよりも小さい
）であろう。
【００５４】
図２Ａは第一のプライのトラフ１２’のための一つの代表的形状（例えば熱交換器の熱
伝達速度を増加させることができる形状、減少したチャンバー体積を可能にすることがで
きる形状、ＴＥＳＭを小さい体積に区分けすることを可能にすることができる形状、約３
００℃から約８０℃まで約６０秒以内にＴＥＳＭの冷却を許容することができる形状等）
を示す。図２Ｂは３００℃から６０℃まで冷却するＴＥＳＭの一次元シミュレーションを
示す。このようなシミュレーションは、トラフの高さについて、トラフの間の距離につい
て、スペーサー若しくは瘤の高さについて又はこれらの任意の組合せについて、最適な範
囲を決定するために使用することができる。
【００５５】
第二のプライに対して垂直に取ったカプセルの断面は、このカプセルが、平らで平面状
の側面及び弧状の側面を有することができることを明らかにしている。弧状の側面の表面
は、この好ましい形状に於いて、一般的に、細長い六角形形状である、カプセルの二次元
パターンを明らかにしている。他の形状を使用することもできるが、好ましくは、その断
面は、空間充填（space filling）である（即ち二次元空間を完全に充填することができ
る）形状（又はおそらく２個又はそれ以上の形状の組）である。例えば三角形、正方形、
菱形、長方形及び六角形が、一般的な空間充填多角形である。同様に、カプセルの三次元
形状は、好ましくは空間充填である（即ち三次元空間を完全に充填することができる）形
状（又はおそらく２個又はそれ以上の形状）を有することができる。代表的な空間充填三
次元形状には、立方体、ブロック、六角形チューブ及び三角形チューブが含まれる。他の
適切な空間充填形状は、１個又はそれ以上の弧状表面を有するであろう。他の好ましい形
状には、２個の隣接するブリスター包装が、２個のブリスター包装を、空間充填配置で積
み重ねることができるようなあわせ面を有するような形状が含まれる。
【００５６】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄに見られるように、本発明に於いて使用するための一つの
可能性のある構造体には、軸方向に互いに重なっており、従ってトラフの互いにかみ合わ
さったパターンを効率よく規定する、ジグザグに隣接するトラフ（例えば細長いトラフ）
のパターンが含まれるであろう。例えば横方向に隣接するトラフの縦方向の端部は、並置
されず、（連結された場合）一般的にジグザグパターンを形成するであろう。
【００５７】
任意の熱伝達体又は他の作動流体と接触状態にあるべきカプセルの表面は、熱がカプセ
ルに貯蔵され、それから取り出される速度を改良する構成を有することもできる。例えば
カプセルの１個又はそれ以上の表面は、流路内の熱伝達体又は他の作動流体が、粗い又は
表面模様付き表面に沿った乱流を示すことができるように、充分に粗いか又は表面模様を
有することができる。この表面模様はエンボス工程、コーティング工程、エッチング工程
、研磨工程等の結果であってよい。更に、カプセルの表面には、複数の隆起部、瘤又は流
路を分岐し、次いで再結合させる、他の構成が含まれていてよい。このような構成は、熱
伝達流体の温度に於ける任意の変動を減少させる助けになり得る。カプセルの１個又はそ
れ以上の表面は、箔を延伸することができ、カプセルの体積を、カプセルを開けることな
く、少なくとも約１０（例えば少なくとも約１５％又は少なくとも約２０％）程増加させ
るように、複数のひだ、皺、プリーツ、くぼみ又は他の非平面状表面構成を有することも
できる。周辺ビードを、一般的に、アレーの周辺のあたりに形成することが可能である。
例えばこれはアレーの縁から約０．５〜約３ｃｍの距離をあけて配置することができる。
図４は第一のプライ１０内に形成された周辺ビード４７を示す。このようなビードは、フ
レーム３１と工具３３との間（ここで、フレーム及び工具の一方はテンプレートビード３
７を有し、他方はかみ合い溝３９を有する）に、第一のプライの周辺領域を置き、力を掛
けることによって形成することができる。このビードは、任意の断面輪郭（例えばこのビ
ードは、弧状、ｖ字形、半円等であってよい）を有していてもよい。
【００５８】
本明細書に於ける教示は、熱を貯蔵し、放出するためのＴＥＳＭアレー及びデバイスの
製造方法であって、ｉ）第一の金属シートを、複数のトラフを有する第一のプライが形成
されるように変形する（例えばエンボスする）工程、ｉｉ）複数のトラフに、ＴＥＳＭを
少なくとも部分的に充填する工程、ｉｉｉ）金属シートの第二のプライを、第一のプライ
の上に、第一のプライの表面と第二のプライの表面とが部分的接触状態になるように置く
工程及びｉｖ）ＴＥＳＭを含有する複数のカプセルを含有するブリスター包装が形成され
、このカプセルが互いに熱伝導関係にあり、そしてこのＴＥＳＭが、それらの意図される
環境内での運転の間にカプセル又はアレー部分から逃げるのを防止するように、第一のプ
ライと第二のプライとの対面する表面の一部をシールする（例えば接合する）工程を含む
方法も意図している。
【００５９】
アレーは、薄い材料シートをエンボス又は他の方法で変形して、このシート内にパター
ンを規定することによって、ブリスター包装として形成することができる。例えば第一の
金属箔（例えばこの金属箔は真鍮、銅、アルミニウム、ニッケル−鉄合金、青銅、チタン
、ステンレススチール等の少なくとも１種の層を含んでよい）を、エンボス又は他の方法
で変形して、上面及び底面を有する第一のプライを形成することができる。この薄いシー
トは、高い熱拡散係数を有するように選択することができる。良好な熱伝導度特性を有す
るポリマーシート又は箔を使用することも可能である。この薄いシートは、その表面の一
部又は全部の上に、保護層を被覆、めっき及び／又はラミネートして、穴あきに抵抗する
ことを助ける、熱伝達特性を増強若しくは改良する又は他の方法で材料の機能性を改良す
ることができる。この薄いシートは、他の方法で、所望のように被覆又は表面処理して、
このシートの上に、下にある基体材料に対して組成的に、物理的に又は両方で異なってい
る薄い層を含有させることができる。この薄い層は約１０-1〜約１０2μｍ程度の厚さを
有することができる。例えばこの薄い層の厚さは、約１０1μｍ程度（例えば約２〜約７
０μｍ）又は１０2μｍ程度（例えば約２０〜約７００μｍ若しくは約４０〜約３００μ
ｍ）であってよい。更に、この薄いシートを変形する任意の工程は、特に、このシートが
金属である場合、１個又はそれ以上の、応力除去処理工程、アニール工程又は特性を改良
するための他の工程を伴うことができる。
【００６０】
この薄いシートは一般的に貴金属であってよく、又はこれは酸化物層（例えば自然（na
tive）酸化物層又は表面上に形成される酸化物層）を有する金属を含有するものであって
よい。この金属箔は、他の場合に、運転時にＴＥＳＭと接触する実質的に不活性の外側層
を有することができる。一つの代表的な金属箔はアルミニウム又はアルミニウム含有合金
（例えば５０重量％よりも多いアルミニウム、好ましくは９０重量％よりも多いアルミニ
ウムを含有するアルミニウム合金）の層を含むアルミニウム箔である。別の代表的な金属
箔はステンレススチールである。適切なステンレススチールには、オーステナイトステン
レススチール、フェライトステンレススチール又はマルテンサイトステンレススチールが
含まれる。限定無しに、このステンレススチールは、約１０重量％よりも高い、好ましく
は約１３重量％よりも高い、更に好ましくは約１５重量％よりも高い、最も好ましくは約
１７重量％よりも高い濃度で、クロムを含有していてよい。このステンレススチールは、
約０．３０重量％よりも低い、好ましくは約０．１５重量％よりも低い、更に好ましくは
約０．１２重量％よりも低い、最も好ましくは約０．１０重量％よりも低い濃度で、炭素
を含有していてよい。例えばステンレススチール３０４（ＳＡＥ名称）は１９重量％のク
ロム及び約０．０８重量％の炭素を含有している。適切なステンレススチールは、３０４
（ＳＡＥ名称）のようなモリブデン含有ステンレススチールも含む。
【００６１】
ＴＥＳＭと接触するとき、第一のプライ（典型的には、第一のプライの第一の表面１６
）は、好ましくは、腐食に対して耐性であるか又は比較的低い腐食の速度を有する。例え
ば第一のプライ（例えばＴＥＳＭと接触状態にある第一のプライの表面）の耐腐食性は、
約６０ｃｍ2の合計表面積を有する第一のプライのサンプルを、第一のプライと同じ材料
から作られ、溶融したＴＥＳＭが充填された坩堝の中に入れることによって決定すること
ができる。このサンプルの表面を試験の間中ＴＥＳＭと接触させ、坩堝を、不活性ガス、
例えば乾燥窒素でパージし、充填したオートクレーブ内で、約３００℃で、約４５日間加
熱する。このようにして試験し、坩堝から取り出し、ＴＥＳＭ残留物を除去した際の、第
一のプライのサンプルは、好ましくは約６ｍｇよりも小さい、更に好ましくは３ｍｇより
も小さい、最も好ましくは約１ｍｇよりも小さい、重量変化（例えば酸化に起因する重量
増加又はエッチングに起因する重量減少）の絶対値を示す。この重量変化は、重量増加の
、試験されるサンプルの表面積に対する比で表すことができる。例えば表面積当たりの重
量増加は、１ｇ／ｍ2よりも小さい、好ましくは０．５ｇ／ｍ2よりも小さい、更に好まし
くは０．１７ｇ／ｍ2よりも小さい、最も好ましくは０．１ｇ／ｍ2よりも小さいであろう
。
【００６２】
カバープライ及び／又はトラフプライを形成するために使用される箔は、任意の適切な
厚さを有していてもよい。この箔の厚さは、ブリスター包装の任意の必要条件、例えばカ
プセルの耐久性、カプセルと熱伝達流体との間の熱伝達速度、重量必要条件、コスト考慮
及び（例えばエンボス又は他の方法での変形により）箔を形成するための能力に適合する
ように決定することができる。金属箔の適切な厚さは約１０μｍよりも大きい、好ましく
は約２０μｍよりも大きい、更に好ましくは約５０μｍよりも大きいであろう。この金属
箔は約３ｍｍよりも小さい、好ましくは１ｍｍよりも小さい、更に好ましくは０．５ｍｍ
よりも小さい（例えば約０．２５ｍｍよりも小さい）であろう。この変形工程は上昇した
温度、上昇した圧力又は両方での変形を使用することができる。この変形工程は、連続プ
ロセス（例えば少なくとも１個のロールからなるプロセス）又は非連続プロセス（例えば
別個のプレス又は箔押しプロセス）であってよい。
【００６３】
前記変形工程は第一のプライに、第一のプライの底表面への表面構成を含む構成を追加
することもできる。限定無しに、この変形工程は、２個のブリスター包装が互いの上に積
み重ねられ、折り曲げられ又は巻かれたとき、瘤又は隆起部が、これらを分離するための
スペーサーとして作用するように、第一のプライの底表面に、瘤、隆起部又は他の構成を
付加することができる。形成することができる追加の構成には、複数のくぼみ、ひだ、皺
又はプリーツが含まれる。この変形工程は、第一のプライの底表面に表面粗さも与える。
例えば一つの態様に於いて、変形されたプライは、第一端から第二端まで伸びた細長いト
ラフを有するとして特徴付けられる。このトラフは、シート材料の比較的平らな部分に隣
接している上方部分及びこの平らな部分から離れた突出している下方部分を有する。スペ
ーサー瘤は、下方部分内の平らな部分から離れる方向に突出している。この下方部分は、
下方部分内に増加した（例えば平滑表面の地形に対して単位面積当たりで、例えば少なく
とも約５％又はそれ以上又は少なくとも約１０％又はそれ以上ほど増加した）表面積を与
えるための、表面模様又は他の表面地形も含む。このスペーサー瘤は、一般的にトラフの
縦中心線に沿って配置されている。これは、トラフの縦中心線に対して横方向にオフセッ
トしていてよい。これは、トラフの中心に配置されていてよい。これは、トラフの中心か
ら離れて又はトラフの端部の方に配置されていてよい。プライの平らな部分からのスペー
サー瘤の深さは、プライの平らな部分からのトラフの下方部分の深さよりも約５〜約５０
％大きいであろう。例えばこのトラフは、その底部分の大部分に沿って約１０ｍｍの深さ
であってよく、スペーサー瘤は、約１ｍｍ又は２ｍｍ、より深く伸びているであろう。望
ましくは、スペーサー瘤は、トラフの長さに部分的にのみ沿って伸び、それによって、運
転中に熱伝達流体の横方向広がりを与えるであろう。表面模様は、変形工程の間に、そし
て変形工程の一部として本発明に於けるプライのいずれかに与えることができる。これは
、二次的操作、例えば粉砕操作、エッチング操作又は両方であってよい。
【００６４】
形成される際に、トラフプライは、好ましくはそれぞれ一定量の液体を保持することが
できる複数のトラフ（例えばポケット又はくぼみ）を有する。それぞれのトラフを取り囲
んで、トラフプライをカバープライに接合するために使用することができる、リップ（又
はプライの他の上昇した領域）が存在してよい。
【００６５】
第一のプライの外側表面（例えばこの表面は熱伝達流体と接触することができるトラフ
プライのものである）の表面積は、ＴＥＳＭの１リットル当たりｍ2の単位で、０．０２
ｍ2／Ｌよりも大きい、更に好ましくは約０．１ｍ2／Ｌよりも大きい、なお更に好ましく
は約０．５ｍ2／Ｌよりも大きい、最も好ましくは約０．９ｍ2／Ｌよりも大きい（ここで
、ＴＥＳＭの体積は、約２５℃で測定される）。
【００６６】
形成されると、第一のプライ内の１個又はそれ以上のトラフ（好ましくはトラフのそれ
ぞれ）に、ＴＥＳＭ、例えば２００９年２月２０日出願の米国特許出願第１２／３８９，
４１６号（発明の名称「熱エネルギー貯蔵材料（THERMAL ENERGY STORAGE MATERIALS）」
）（代理人ドケット番号６６９５５Ａ（１０６２−０８８））（参照して含める）中に記
載されたＴＥＳＭを充填することができる。このトラフには、ＴＥＳＭを、固体状態、液
体状態又は両方で充填することができる。このトラフには、実質的に全部又は部分的にの
み充填することができる。トラフにＴＥＳＭを液体状態で充填することによって、トラフ
を一層完全に充填することができる。トラフにＴＥＳＭを固体状態で充填する場合、プラ
イを加熱して、ＴＥＳＭを少なくとも部分的に溶融させて、トラフ内に広げることができ
る。一つの可能性のあるアプローチは、トラフの幾つかに充填するが、全部には充填しな
いで、複数のトラフの間の流体連通を可能にすることである。この方法に於いて、操作中
に、トラフの間のＴＥＳＭの輸送が存在することが可能である。１個又はそれ以上のトラ
フに、ＴＥＳＭの成分、例えば二成分、三成分、四成分又は他の多成分システムの別々の
成分を充填する（例えば第一の金属化合物及び１種又はそれ以上の追加の金属化合物を別
々に充填する）ことも可能である。その後、別々の成分を（例えば金属化合物の少なくと
も２種が溶融するまで）加熱し、混合して、ＴＥＳＭを形成することができる。
【００６７】
ＴＥＳＭを充填する間又はその後に、第一の表面を有する第二のプライ又はカバープラ
イを、第二のプライの第一の表面が、第一のプライの第一の表面に対面するように、第一
のプライ（例えばトラフプライ）の上に置く。任意的に、第一のプライと第二のプライと
は、一般的に同じ広がりである。第二のプライは物理的に別個のシートである必要はなく
、その中に１個又はそれ以上のトラフが形成された同じシートの一部であってよいことが
認められるべきである。即ち第二のプライが、その中に１個又はそれ以上のトラフが形成
されたシートの一部を覆うように折り重ねられているシートの比較的平らな部分であるこ
とも可能であろう。第二のプライが、第一のプライと同じ広がりではないことも可能であ
る。例えば第二のプライは、トラフ及びその周辺を覆うための大きさにし、形作ったカバ
ー部材（例えばシート）であってよい。この方法で、複数のトラフを含有するために、複
数のカバー部材を使用することが可能であろう。ＴＥＳＭの塊をカバー部材又は第二のプ
ライの上に置き、次いで第一のプライをその上に覆う関係で置くことも可能である。
【００６８】
第一の金属プライのために適している材料のいずれも、第二の金属プライのために使用
することができる。そのようなものとして、第一の金属プライ及び第二の金属プライは、
同じ材料又は異なった材料から形成することができる。第二の金属プライは、第一の金属
プライのために適している任意の厚さを有していてもよい。第一の金属プライ及び第二の
金属プライは、同じ厚さ又は異なっている厚さを有してよい。
【００６９】
別の可能性のあるアプローチは、複数のプライを、予め選択されたシール又は接合位置
で（例えばプライを有効に束ねるように、点若しくは瘤で、線に沿って又は両方で）一緒
に接合（例えば拡散接合又は拡散溶接）し、次いで、プライの間に流体を導入し、それに
よって、接合されていない場所で離してプライを広げることによって、カプセル構造体を
形成することである。次の工程は、周辺のあたりでプライをシール又は接合して、ＴＥＳ
Ｍを封入し、そうして操作時にそれが逃げ出すのを防止することができる。従って、隣接
するカプセル構造体が（例えば断熱容器内で）一緒に組み立てられるとき、接合位置は流
路を保持しながら、ＴＥＳＭは、周辺の境界の中に広がることが可能になる。
【００７０】
第二のプライ（例えばカバープライ）は、一般的に平らであるが、形成された構成を有
していてもよい（例えばこれは、第一のプライのためのものと同様のプロセスを使用して
変形することができる）。第二のプライをエンボスして、同様に１個又はそれ以上の構造
体（例えばトラフ）を規定することも可能である。第二のプライの寸法は、ＴＥＳＭが充
填されているトラフを覆うために充分に大きくてよい。第一のプライ及び第二のプライの
トラフによって規定されたカプセルをシールして、個々のカプセル構造体（これは、任意
的に、互いの間のＴＥＳＭの流れを防止する個々に単離されたカプセルであってよい）を
形成することができる。望ましくは、個々のカプセル構造体は、（互いと流体連通である
か又はそうではないか）互いと熱伝導関係にあるであろう。望ましくは、複数のカプセル
は、ＴＥＳＭに熱を流し、送り及び／又は除去するための、熱伝達流体用のそれらの間の
流路も規定するであろう。
【００７１】
（中間層を含むことができる）プライを接合する任意の適切な手段を、使用することが
できる。限定無しに、この接合の工程は、拡散結合、蝋付け、溶接（例えばレーザー溶接
、熱溶接又は他の溶接）、接着剤結合又は任意の組合せによって達成することができる。
プライを接合する一つの好ましい方法は、溶接、例えば抵抗溶接、レーザー溶接、摩擦溶
接及び超音波溶接である。好ましくは、プライは、レーザー溶接又は超音波溶接によって
接合される。これらの溶接プロセスは、ステンレススチール、例えば約５０〜２００μｍ
（例えば約１００μｍ）の厚さを有する３０４ステンレススチールから形成されたプライ
を溶接するために特に有用である。
【００７２】
対向するプライ（例えばウエルプライ及びカバープライ）の間の得られる接合個所は、
接合されたプライの両方を貫通する一般的に平行である側壁を有するビード（例えば実質
的に連続のビード）又は他のシームが形成されるようなものであってよい。金属結合を、
ビード又は他のシームと接合されたプライのそれぞれとの間に形成することができる。こ
のようなビード又は金属結合４１は、図５Ａに示されている。
【００７３】
プライを接合する別の方法は、拡散結合（diffusion bonding）を含むことができる。
この拡散結合プロセスは、第一のプライ、第二のプライ又は両方を加熱する工程並びに第
一のプライの１個又はそれ以上のリップ及び第二のプライに圧力を掛ける工程を含んでよ
い。この拡散結合プロセスは、連続プロセス又は非連続プロセスであってよい。拡散結合
のための条件は、結合される材料に依存するであろうし、実験によって決定することがで
きる。例えばアルミニウムを拡散結合するプロセスは、約３２０℃よりも高い温度、好ま
しくは約３４０℃よりも高い温度、更に好ましくは約３５０℃よりも高い温度であってよ
い。拡散結合のために必要な圧力は、結合温度に依存するであろう。例えばより高い結合
温度で、許容できるシールを低い圧力で得ることができ、一方、より低い結合温度で、よ
り高い圧力が必要であろう。拡散結合圧力は、約６ＭＰａよりも高くてよく、好ましくは
約７０ＭＰａよりも高い。この拡散結合圧力は、約１５，０００ＭＰａよりも低くてよく
、好ましくは約５，０００ＭＰａよりも低い。この拡散結合プロセスは、金属（例えば金
属合金）含有箔の溶融温度（例えば液相線温度）よりも低い温度で実施することができる
。第一のプライ、第二のプライ又は両方のために使用される箔は異なった溶融又は液相線
温度を有する多レベル（即ち層）からなっていてもよい。例えばこの結合温度は、結合さ
れる表面上のプライのレベルの溶融温度よりも高くてよく、この結合温度は熱源と接触状
態にある表面上のプライのレベルの溶融温度よりも低くてよい。そのようなものとして、
前記箔は所定の結合温度で結合させることができる１個の表面及び所定の結合温度で結合
されない別の表面を有するであろう。
【００７４】
本明細書に於ける教示から、或る面に於いて、ブリスター包装のカプセルのために、水
を本質的に含有していないことが望ましいであろう。特に、カプセル中のＴＥＳＭのため
に、水を本質的に含有していない（即ちこのＴＥＳＭは約５０００ｐｐｍよりも低い、更
に好ましくは約２５００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、３５０
ｐｐｍ、２５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、１０ｐｐｍよりも少な
い、カール・フィッシャー滴定（例えばＳａｒｔｏｒｉｕｓ  ＷＤＳ  ４００を使用する
）によりサンプルについて測定された水の濃度又は約１グラムのサンプルサイズを使用す
る典型的なカール・フィッシャー滴定技術の検出限界よりも低い水の濃度を有するであろ
う）ことが望ましいであろう。そのようなものとして、カプセルを形成する又はブリスタ
ー包装を形成するプロセスはＴＥＳＭ（又はＴＥＳＭを製造する際に使用される前駆体材
料）を乾燥する１個又はそれ以上の工程、シールした（例えば密封するようにシールした
）容器内にＴＥＳＭを含有させる１個又はそれ以上の工程、本質的に水を含有しない環境
中にＴＥＳＭを貯蔵する１個又はそれ以上の工程又はこれらの任意の組合せを含んでよい
。このカプセルは、水が、使用中にカプセルの中に入るのを防止するために、シール（例
えば密封するようにシールする）してよい。ＴＥＳＭの乾燥はＴＥＳＭを乾燥温度まで加
熱する工程を含んでよい。好ましくはこの乾燥温度は約１００℃よりも高い、更に好まし
くは約１５０℃よりも高い、なお更に好ましくは約２００℃よりも高い、最も好ましくは
約２５０℃よりも高い。有利には、この乾燥温度は、ＴＥＳＭの液相線温度よりも高い、
更に好ましくはＴＥＳＭの液相線温度よりも少なくとも２５℃高い、更に好ましくはＴＥ
ＳＭの液相線温度よりも少なくとも５０℃高いであろう。この加熱時間（即ち乾燥時間）
は、水の実質的に全部を除去するために充分に長くてよく又はＴＥＳＭが前記のように水
を本質的に含有しないまでであろう。乾燥工程はＴＥＳＭを約１０，０００Ｐａよりも低
い、好ましくは１，０００Ｐａよりも低い、更に好ましくは１００Ｐａよりも低い、なお
更に好ましくは約１Ｐａよりも低い、最も好ましくは約０．１Ｐａよりも低い水の分圧を
有する低湿度（例えば水を含有しない）環境（例えば真空、乾燥剤環境、除湿した環境等
）に露出する工程を含んでいてもよい。例えば大気は約１００ｐｐｍ、１０ｐｐｍ又は１
ｐｐｍよりも少ない水を含有するであろう。乾燥時間（例えばＴＥＳＭが液体である時間
）は約５分間、１０分間、２０分間、１時間、４時間又は２４時間より長くてもよい。よ
り短い又はより長い乾燥時間も可能である。ＴＥＳＭの乾燥は、任意の時点（例えばＴＥ
ＳＭを第一のプライのトラフに充填する前、間又は後）でも起こり得る。一例に於いて、
ＴＥＳＭの乾燥は、ＴＥＳＭを第一プライのトラフに充填した後及び第二のプライに結合
するために第一のプライを加熱する間に起こり得る。このプロセスは、水濃度が比較的低
濃度で維持されるように（例えば材料が本質的に水を含有しないままであり続けるように
）、材料を、比較的乾燥した環境内に（例えば乾燥剤含有容器内に、乾燥雰囲気を有する
グローブボックス内に、密封するようにシールした容器内に、真空下になど）貯蔵する１
個又はそれ以上の工程を含んでもよい。特に魅力的なアプローチに於いて、ＴＥＳＭを第
一のプライのトラフに充填する工程の間に（例えばＴＥＳＭを、ＴＥＳＭの液相線温度よ
りも高い若しくはＴＥＳＭの液相線温度よりも少なくとも２５℃高い充填温度まで加熱し
て、水が沸騰除去され若しくは蒸発除去されるようにすることにより）及び／又はブリス
ター包装をシールする工程の間に（例えばＴＥＳＭ充填したトラフプライを、水が沸騰除
去され若しくは蒸発除去されるような温度よりも高いシール温度まで加熱することにより
）、ＴＥＳＭを乾燥することができる。上記の乾燥及び／又は貯蔵工程のいずれも、金属
塩、例えばリチウム塩（例えば硝酸リチウム、亜硝酸リチウム、ハロゲン化リチウム若し
くはこれらの任意の組合せ）、ナトリウム塩（例えば硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム
、ハロゲン化ナトリウム若しくはこれらの任意の組合せ）、カリウム塩（例えば硝酸カリ
ウム、亜硝酸カリウム、ハロゲン化カリウム若しくはこれらの任意の組合せ）又はこれら
の任意の組合せのために利用することができる。１個又はそれ以上の乾燥工程が、１種若
しくはそれ以上の金属硝酸塩、１種若しくはそれ以上の金属亜硝酸塩又はこれらの任意の
組合せを含む塩のために特に魅力的であろう。
【００７５】
このようにして形成された構造体は、ブリスター包装、即ち二次元又は三次元アレー内
に配置した（spared）複数のブリスターカプセル構造体を有する構造体として記載するこ
とができる。図５Ａは、第一のプライ１０及び第二のプライ２０から形成され、ブリスタ
ー包装のカプセル２９内に配置されたＴＥＳＭ２８を有するブリスター包装２５の断面図
の例を示す。このカプセルは、１個又はそれ以上の、スペーサーとして機能し得る瘤又は
隆起部１４を有してもよい。第二のプライは、平らであってよい外側表面２１を有してよ
い。第一のプライ及び第二のプライは、好ましくは第一のプライ１０のリップ１３内にあ
るビード又は金属結合４１を有してよい。図５Ｂは、ブリスター包装の第一のプライを第
二のプライに結合する際に使用することができるシーリング工具３５を示す。第一のプラ
イ１０の区画がシーリング工具内に示されている。シーリング工具３５内に置くとき、第
一のプライ１０のリップ１３は、工具のリム４０によって支持されており、第一のプライ
のトラフ１２は、工具のキャビティ４２の中にぶら下がっている。ブリスター包装２５の
第二のプライ２０の表面が図５Ｃに示される。この図は、第一のプライ及び第二のプライ
がシールされている領域を示すくぼみ又はビード４１を示す。これらのくぼみ又はビード
４１は、第一のプライのトラフ及び図５Ｂに示されるシーリング工具３５のリム４０の形
状によって規定されるような、細長い六角形形状を有する。
【００７６】
本発明の教示に従った１個又はそれ以上のアレーの三次元配置を使用するサブアセンブ
リに更に注目して、図３Ａは、空間充填であってよい及び／又は高濃度のＴＥＳＭを有す
る構造を可能にするが、なお、この構造体を越えて通過する流体による比較的良好な熱伝
達を可能にする、ブリスター包装の配置の例の断面を示す。判るように、トラフプライが
、互いに対して反対向きであり、カバープライが、それぞれ、トラフプライを分離するた
めの任意のスペーサーによって、それらの間に配置されたトラフプライを有するように間
隔を空けられているように、対向するアレーの対は、互いに対して嵌め合わせて組み合わ
せることができる。この例示に於いて、第二のプライ２０（例えばカバープライ）を有す
るブリスター包装２５は、互い（少なくとも第一プライの少なくとも一部又は第一プライ
の本質的に全部について）との直接対向する関係で（例えばスペーサー構造体を介した接
触状態で）、２個のブリスター包装の第二のプライ（例えばトラフプライ）との対で配置
されて、カプセル２９の層３０を形成している。図３Ａに於けるカプセル構造体は、それ
ぞれ別個のアレー部分が付随している、繰り返し交互パターンカプセル、Ｃ１及びＣ２を
含んでよい、カプセルのサブアセンブリを形成すると見られる。一般的に、この繰り返し
パターンは、１個又はそれ以上のカプセル構造体を含んでよい。２個のカプセルの別の構
造体は、Ｃ１’及びＣ２’によって示されるように、ｘ−方向内での距離Δｘで配置する
ことができる。同様に、繰り返し構造体のカプセルの別の対は、Ｃ１”及びＣ２”によっ
て示されるように、ｙ−方向内での距離Δｙで配置されている。距離Δｙは、カプセル層
の厚さ、ｔ層＝ｔカプセルと、２個の隣接するカプセル層の間の空間、ｔギャップとの合
計によって与えられる。２個の隣接する層の間のこの空間は、カプセルに熱を与え及び／
又はカプセルから熱を取り出すために使用することができる熱伝達流体のための流路を規
定する。それぞれの流路は、流れの方向に対して正接の断面積を有してよい。この流路の
断面積は、流路に沿って一定のままであってよく又はこれは流路に沿った位置で変化して
よい。本発明の一面に於いて、それぞれの流路の断面積は、ほぼ同じであってよく、比較
的一定のままである。流路の断面の形状（例えば幅、高さ、曲率等）も、比較的一定のま
まであってよい。それぞれの流路の断面積に於ける幾らかの変動が存在してもよいことが
認められ、本発明の一面に於いて、このような変動は最小にされる。例えばこの断面積の
標準偏差は、流路の平均断面積の１５％よりも小さい（又は１０％よりも小さい）であろ
う。２個又はそれ以上のカプセル構造体の間の空間は、熱伝導構造体によって占められる
であろうことも意図される。
【００７７】
プライによって占められる空間の体積を無視して、三次元アレー中のＴＥＳＭの体積分
率、ｖTESMは、ｖTESM＝ｔカプセル／（ｔギャップ＋ｔカプセル）又はｖTESM＝ｔカプセ
ル／Δｙによって与えることができる。従って、ｔギャップを最小にすることによって、
ＴＥＳＭの高濃度を達成することができる（例えばｖTESMは０．５よりも大きい、好まし
くは約０．７よりも大きい、更に好ましくは約０．８よりも大きい、最も好ましくは約０
．９よりも大きいであろう）。実際に、図３Ａに示されるブリスター包装の積み重ねは、
互いに接触状態になる隣接層及びゼロになるｔギャップで得られる（即ち熱伝達流体のた
めの流路は除かれる）。図３Ｂは、熱伝達流体のための流路２４が、繰り返し周期的で、
一般的に非平面的な形状を有してよい、カプセルのアレーの別の例を示す。例えば図示さ
れるように、これは、示されるような一般的にシヌソイド形状の断面領域を含んでいてよ
い。図３Ｃは、隣接するアレー構造体の間のギャップを規定し又は維持するための複数の
スペーサー１４以外は、図３Ａに類似の断面を示す。図３Ｄは、図３Ｂに示されるカプセ
ルの三次元アレーの断面の拡大である。一般的にシヌソイドの線２４’が、流路２４の断
面をより良く示すために、この図に付け加えられている。
【００７８】
積み重ねを示しても、本発明は、カプセル構造体の三次元アレーを規定するための多数
の手段のいずれも意図していることが認められるべきである。例えば三次元アレーは、カ
プセル構造体の二次元アレーを、それ自体の上に折り重ねることにより、カプセル構造体
の二次元アレーを、それ自体の上に巻き付けることにより、カプセル構造体の二次元アレ
ーを、互いに対して放射状に配向することにより、これらの任意の組合せ又は他の方法で
形成することができる。従って、アレー部分は、一緒に使用される複数のアレーから（例
えば一対のブリスター包装を一緒に折り重ね若しくは巻き付けることができる）又は単一
のアレーから（例えば１回若しくはそれ以上の曲げ若しくは巻き付けによって、一般的に
互いに共平面状ではない、複数の隣接する層（これは波形若しくは螺旋状巻き付けであっ
てよい）を含むように配置されている単一のアレー）得ることができる。一つのアプロー
チに於いて、複数のアレーのカプセル構造体は、互いとの相補的関係に至ることが意図さ
れる。例えばこれらは一部分のトラフが、別の（例えば逆の）部分のリップ領域に直接的
に対向する（逆も同様）ように、整列されている。
【００７９】
図３Ａ及び３Ｃは本発明のこの面の幾つかの利点を示す。一つの利点はカプセルと熱伝
達流体との間の比較的高い合計接触表面積を有する能力である。この実施例に於いて、こ
の表面積は、ブリスター包装２５の第一のプライ１０の全ての合計表面積によって与えら
れる。同じ係数、１／ｋによってｔカプセル（即ちｔ層）及びｔギャップを減少させ、係
数、ｋによってブリスター包装の数を増加させることによって、接触表面積を係数ｋほど
増加させることができる。層の厚さの選択は、用途及び貯蔵する又は取り出すために熱が
必要とする速度に依存するであろう。図３Ａに例示されたアレー構造の第二の利点は、多
数の小さいカプセルを提供し、そうして任意の利点のために少量での貯蔵が好ましく、必
要であるＴＥＳＭの使用を可能にする能力であろう。
【００８０】
カプセルのアレー構造の利点は、積み重ねて、ＴＥＳＭの高濃度を形成することができ
るカプセル形状を使用する能力である。ＴＥＳＭの濃度は、半径ｒを有し、それぞれＴＥ
ＳＭを含有する球によって体積を充満させることによって達成できる濃度よりも高いであ
ろう。このアレー構造は、三次元アレー構造を含有するために必要な全体積の、約５０％
よりも大きい、好ましくは約６０％よりも大きい、更に好ましくは約７０％よりも大きい
、なお更に好ましくは約７５％よりも大きい、最も好ましくは約８０％よりも大きい（例
えば約９０％よりも大きい）（例えば約２５℃での）ＴＥＳＭの濃度を許容するであろう
。例えば辺当たりそれぞれ１０ｃｍである１０個の正方形アレーを積み重ねて、１０ｃｍ
高さの構造体を形成する。三次元アレー構造体を含有するために必要な全体積は、約１０
００ｃｍ3であろう。従って、ＴＥＳＭは、少なくとも５００ｃｍ3、更に好ましくは少な
くとも６００ｃｍ3などを占めるであろう。
【００８１】
示されるように、ブリスター包装は、２個の対面するトラフプライが、それらのそれぞ
れの表面の一部の上で、互いと密接な近接状態（例えば直接接触状態又は約１ｍｍよりも
小さい距離によって分離された状態）にあるように、「嵌め合わさる（nesting）」こと
ができる。この２個の対面するトラフプライは、それらの対面する表面の全面積の、少な
くとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、更に好ましくは少なくとも４０％、最も好
ましくは少なくとも約６０％の上で密接な近接状態にあってよい。この２個の対面する第
一のプライの間のギャップは、例えば図６に示されるように、パイプ状流路を形成するこ
とができる。
【００８２】
図６は一緒に嵌め合わさっている２個のブリスター包装の界面の図解を示す。第一のブ
リスター包装５５の第一のプライ及び第二のブリスター包装５５’の第一のプライは、２
個の対面する表面が接触状態５８にある領域を有する。第一のブリスター包装５５の第一
のプライは、２個のブリスター包装が互いに嵌め合わさっている時に、ギャップ５７が形
成されるように、そのトラフ内にくぼみ又は溝５９を有する。それぞれのカプセル内のく
ぼみ５９は、熱伝達流体のための流路を作る。図６は１個のブリスター包装のそれぞれの
カプセルが溝又はくぼみを有し、連れになる（mating）ブリスター包装のそれぞれのカプ
セルが溝又はくぼみを有していない、一対のブリスター包装を示している。図６に示され
るように、ブリスター包装の積層体は、瘤又はスペーサーを含んでいなくてよい。熱伝達
流体が、くぼみを含むカプセルの幾らか又は全部と接触することができるように、両方の
ブリスター包装について、カプセルの幾らか又は全部に於いてくぼみを有することも可能
である。好ましくは、流路は、カプセルの少なくとも３０％、好ましくは少なくとも約５
０％、更に好ましくは少なくとも約６０％、最も好ましくは少なくとも約７０％の外側表
面に触れている。ここに於ける図解から判るように、細長いカプセル構造体のジグザグパ
ターンの使用の結果として、本発明に於ける嵌め合わさっているサブアセンブリが、一般
的に互いに対して対向する関係にある、複数の一般的にかみ合わさっている細長いカプセ
ル構造体を含むことが可能である。
【００８３】
流路２４は、任意形状又は寸法を有していてもよい。流路の高さ（例えば平均高さ）、
ｔギャップは、好ましくは約２０ｍｍよりも小さい、更に好ましくは５ｍｍよりも小さい
であろう（ここで、ｔギャップは、スペーサーを有しない流路の領域についてのみ規定さ
れる）。ｔギャップの変動性について低いことが好ましいであろう。例えば流路の高さの
標準偏差、σギャップは、σギャップ＜０．３ｔギャップ又は更に好ましくはσギャップ
＜０．１ｔギャップであるように、ｔギャップよりも遙かに小さいであろう。流路は、更
に、第一の流路内の流速、ｖ１及び第二の流路内の流速、ｖ２が、約３３％よりも多くほ
ど異なっていない（例えば０．６７ｖ１＜ｖ２＜１．５ｖ１）ように設計することができ
る。好ましくはｖ１及びｖ２は、０．９ｖ１＜ｖ２＜１．１１のようなものである。熱伝
達速度及び／又は熱伝達流体の流れを改良するために、流路の高さについて、流路の開始
から流路の終わりまで変えることが望ましいであろう。流路の中心に近い流れは、流れの
抵抗が減少するように層流であってよく、又はこれは、表面付近の流体による熱伝達が改
良されるように乱流であってよい。流路は実質的に真っ直ぐであることが可能である。流
路に、複数の、枝分かれ形状に接続されている実質的に真っ直ぐの区画が含まれることが
可能である。流路に、１個又は複数個の弧状区画が含まれることが可能である。例えば流
路に、一般的に周期的で繰り返しのシヌソイド形状が含まれることが可能である。例えば
アレー部分の表面は、変化する（例えば最小高さと最大高さとの間で繰り返し変化する）
高さを有する流路を規定することができる。
【００８４】
再び図５Ａを参照して、少なくとも１個のアレー部分の２個の対向するプライ（１０及
び１２）は、互いに対して非対称であってよい（例えばプライの一方は一般的に平らであ
り、他方は弧状である（例えば他方はエンボスされたプライである））。
【００８５】
カプセルの三次元アレーの別の例は、熱伝達流体が隣接する層の間を流れることを可能
にするためのギャップを設けて積み重ねられたハニカム構造体の層を含む構造体であって
よい。ハニカムカプセルの単一層は、六角形又は細長い六角形パターンを有するハニカム
形状シート材料（例えばHexcelから入手可能なアルミニウムハニカムシート又は他の金属
材料、例えばステンレススチールからの同様の形状の構造体）を使用して形成することが
できる。液体を保持することができる開放セルは、ハニカムシートの表面をアルミニウム
又は他の適切な材料のプライにシール又は他の方法で接合することによって形成すること
ができる。別の工程には、この開放セルの幾つか又は全部にＴＥＳＭを充填し、次いで、
第二のプライ（例えばアルミニウムの第二のプライ）を用意し、開放セルを第二のプライ
で覆うことが含まれてよい。第二のプライをハニカムシートにシール又は他の方法で結合
する工程は、複数のシールされたセル（即ちカプセル）を形成するために使用することが
できる。カプセルの三次元アレーは、複数の、ＴＥＳＭが充填された、シールされたハニ
カムシートを積み重ねることによって形成することができる。一方又は両方のプライが、
スペーサー又はシールされたハニカムシートの層を積み重ねるときギャップを維持する他
の手段を有していてよい。
【００８６】
本教示は、ＴＥＳＭを使用する熱貯蔵デバイス、モジュール及びシステムも意図する。
一つの広い意味に於いて、本教示は、ハウジング（例えば断熱容器又は他の適切なハウジ
ング）、ＴＥＳＭが固体−液体相転移を受けるようにＴＥＳＭを加熱するための熱源及び
／又は集熱器を含む、熱貯蔵デバイス、モジュール又はシステムに於けるＴＥＳＭの使用
並びにこのデバイス、モジュール又はシステムが、後の液体−固体相転移から誘導される
熱を与えるように、ハウジングからの熱を伝達する適切な構造及びメカニズムを意図して
いる。
【００８７】
一つのこのようなシステム６０の図解が図７Ａ及び７Ｂに示される。システム６０は、
一次熱源から誘導される源泉熱が、熱エネルギー貯蔵材料２８に伝達されるように（ここ
で、この熱は、（例えば１個又はそれ以上の適切な容器６４、例えば断熱容器内に）貯蔵
され、続いて１個又はそれ以上のコンポーネントを加熱するために再生される）、少なく
とも１個の一次熱源６２からの熱の源泉（これは廃熱であってよい）と、（例えば伝導、
対流、放射又はこれらの任意の組合せにより）熱的に連通状態にあるように適合されてい
る。熱エネルギー貯蔵材料への伝達は、熱伝導、対流、放射又はこれらの任意の組合せに
より、熱を伝達するであろう適切な第一の熱処理デバイス６６の１個又はそれ以上を使用
して起こり得る。このシステムは、任意的に、熱エネルギー貯蔵材料からの熱を、一次熱
源若しくはそのコンポーネント又は別の品目若しくはそのコンポーネント６２’に伝達す
るための、１個又はそれ以上の適切な第二の熱処理デバイス６８を使用することができる
。
【００８８】
図８Ａは、ブリスター包装を効率的に規定するために、複数の、それぞれＴＥＳＭ２８
が充填されたカプセル構造体を含むアレー部分２５を含む熱貯蔵デバイス８９を示す。図
８Ａに示されるように、この熱貯蔵デバイスは、複数のアレー部分（例えばブリスター包
装）を、対向させて、少なくとも部分的に空間を空けた方式で積み重ねることによって組
み立てることができる。例えばこれらは、嵌め合い方式で及び／又はかみ合わせ方式で積
み重ねられている。このブリスター包装の積層体は、断熱容器８５の中に収容されている
。この熱貯蔵デバイスは、（好ましくはブリスター包装との熱接触部８７を有する）容器
の内側に熱源８１又は熱を容器の中に及び／若しくは容器の外に伝達する手段（例えば１
個又はそれ以上の熱処理デバイス）を有することができる。例えば図８Ａのアレー部分２
５は、図８Ｂに示される形状に従って積み重ねることができる。
【００８９】
図９はブリスター包装２５内にカプセル化された熱エネルギー貯蔵材料２８を有する説
明的な熱エネルギー貯蔵デバイス８０の断面図を示す。この熱エネルギー貯蔵デバイスは
、外側壁８１を有し、ハウジング８３を規定する容器を含んでいてよい。このハウジング
は、内部体積を有するキャビティ８４を形成することができ、このハウジングは少なくと
も１個の開口、例えば入口９１、出口９２又は両方を有していてよい。例えば熱伝達流体
９７は、ハウジングを通って循環し、入口９１を通ってハウジングに入り、出口９２を通
って出ることができる（出口に向けた図９に於ける矢印は、出口の位置を示し、流れの方
向を示さない）。このデバイスは、ハウジングを断熱する手段（例えば断熱層８２又はハ
ウジング８３を少なくとも部分的に取り巻いている真空にしたキャビティ）を有していて
もよい。断熱材８２は熱貯蔵デバイスからの熱損失の速度を低下させる機能をすることが
できる。ハウジングのキャビティ８４はＴＥＳＭ２８を含有するブリスター包装２５を含
んでよい。ブリスター包装２５は、第二のプライ２０にシールされている（例えば溶接又
は拡散結合されている）第一のプライ１０を含んでよく、複数の、個々に単離され、シー
ルされたカプセル２９内にＴＥＳＭ２８を含む。第一のプライ１０は、スペーサー１４と
して機能することができる、１個又はそれ以上の隆起部、瘤又は他の突起を有してもよい
。図９の断面は、カプセルの瘤を含む断面で取られ、（図３Ａに於いて示されるような）
他の断面は、瘤を含まない。この瘤は、好ましくは、熱伝達流体が瘤の周りで容易に流れ
ることができるように、（例えば断面に対して垂直である方向に）小さいことが理解され
るべきである。
【００９０】
対向する積み重ねられたアレー部分（例えばブリスター包装層）が含まれていてよい。
熱貯蔵デバイスは、少なくとも４個、好ましくは少なくとも６個、更に好ましくは少なく
とも８個のアレー部分を含むことができる。例えば第一のブリスター包装及び第二のブリ
スター包装を含む少なくとも一対のブリスター包装を、第一のブリスター包装の第二のプ
ライ２０の表面が、第二のブリスター包装の第二プライ２０’の表面と接触するように、
そして一対のブリスター包装が、一般的に一定の厚さを有してよい層３０を形成するよう
に、配置することができる。それぞれ層を形成する一対のブリスター包装を、これらが、
２個の隣接する層の間の一般的に一定のギャップ距離を形成するように、積み重ねること
ができる。これらの層の間のギャップは、１個又はそれ以上の（例えば複数の）流路２４
を規定する。図９に示されるように、熱貯蔵デバイスは、少なくとも２個、好ましくは少
なくとも３個、更に好ましくは少なくとも４個の流路を含んでよい。
【００９１】
熱伝達材料９７（例えば熱伝達流体又は他の作動流体）は、流路２４を通って流れ、熱
をＴＥＳＭ２８に与えるために又は熱をＴＥＳＭから取り出すために、カプセルの表面１
６と接触することができる。ブリスター包装は、第一の流路２４及び第二の流路２４’が
、一般的に、流れ方向に対して横の同じ断面寸法（例えば形状、高さ、幅、面積又は曲率
）を有するように配置することができ、平行な流路を有することもできる。このハウジン
グは熱伝達流体の流れを、流路２４のそれぞれの方に向けるための１個又はそれ以上のバ
ッフル９６を含んでいてもよい。対面するブリスター包装２５の間の予定の空間（例えば
均一な距離）を維持することに加えて、スペーサー１４は熱伝達流体の流れを分割し、再
び組合せ、よって、熱伝達流体の温度に於ける変動を減少させるために使用することもで
きる。熱伝達流体９７は、全ての時点でハウジング８３内に留まっていてよく又はこれは
それが必要でない時点で、ハウジングから排出されてよい。再び組み合わせる場所で、再
び組み合わせられる流体の混合が生じるであろう。例えばこのデバイス構造体は、このよ
うな場所で複数の流体流を混合するための静的混合機が有効に規定するようなものであっ
てよい。
【００９２】
図９から認められるように、小さいスペーサー１４を使用することによって、２個のブ
リスター包装の隣接する層の間の距離３０を減少させ、よって、ハウジング８３内のＴＥ
ＳＭ２８の濃度（体積％）を増加させることが可能であろう。（例えばブリスター包装の
全ての第一のプライ１０の全表面積を増加させることによって）カプセル２９と熱伝達流
体９７との間の表面積を増加させて、熱を、ＴＥＳＭの中に又はＴＥＳＭから外に伝達で
きる速度が増加するようにすることが有利であろう。第一のプライ、第二のプライ又は両
方は、熱伝達速度が増加されるように、ＴＥＳＭとプライとの間の熱的接触を増加させる
ために、カプセルのキャビティの内側に１個又はそれ以上の突起（図示せず）を有するこ
ともできる。入口９１、出口９２及び流路２４の向きは、任意の方向にあってよい。好ま
しくは、流路方向は、入口から、流路２４を通過して、出口９２から出る熱伝達流体の流
れが、正垂直方向にある（即ち出口が入口よりも高い位置にあり、流路が入口と出口との
間にある）流れであるようなものである。
【００９３】
複数の流路のサイズ及び形状は、（例えば熱伝達流体の圧力低下によって測定したとき
）熱交換器の液抵抗を合理的に保持するように選択することができる。複数の流路は、好
ましくは、熱貯蔵デバイスを通って約１０リットル／分の全流量で流れる熱伝達流体が、
好ましくは約３ｋＰａよりも小さい、更に好ましくは約２．５ｋＰａよりも小さい、なお
更に好ましくは約２．０ｋＰａよりも小さい、最も好ましくは約１．５ｋＰａよりも小さ
い、入口と出口との間の圧力に於ける差を有するようなものである。例えば限定無しに、
図９に示される複数の（ここでは第一及び第二の）流路は、一般的に平行であり、それぞ
れほぼ同じ断面積を有する。好ましくは第一の流路を通過する流量と、第二の流路を通過
する流量とは、ほぼ同じものである。例えば二つの流量の比は、約２：３〜約３：２であ
ってよい。
【００９４】
熱エネルギー貯蔵材料を含有するための容器は、好ましくはそれが１個又はそれ以上の
表面上で絶縁されているように、（熱的に）絶縁された容器である。好ましくは、環境又
は外部に露出されている幾つか又は全部の表面は、隣接している断熱材を有するであろう
。この断熱材は、対流熱損失を減少させること、放射熱損失を減少させること、伝導熱損
失を減少させること又は任意の組合せによって機能することができる。好ましくは断熱は
、好ましくは比較的低い熱伝導を有する、断熱材料又は構造体の使用を介してよい。再び
図７Ａ及び７Ｂを参照して、断熱は、熱エネルギー貯蔵材料２８を含有する容器６４の対
向して空間を空けた壁７２と壁７４との間のギャップ７０の使用によって得ることができ
る。このギャップは、気体媒体、例えば空気スペースによって占められていてよく又はお
そらく、真空にされたスペース（例えばジュワー壜による）、低い熱伝導率を有する材料
若しくは構造体、低い熱放射率を有する材料若しくは構造体、低い対流を有する材料若し
くは構造体又はこれらの任意の組合せであってもよい。この容器は、セラミック断熱材（
例えば石英若しくはガラス断熱材）、ポリマー断熱材又はこれらの任意の組合せを含有す
ることができる。この断熱材は繊維形、フォーム形、圧縮層、コーティング又はこれらの
任意の組合せであってよい。この断熱材は、織材料、不織材料又はこれらの組合せの形で
あってよい。この容器は、１個又はそれ以上の金属層又は表面（例えばシート、板、箔、
めっき、ワイヤ、棒、網スクリーン又はこれらの任意の組合せの形で）を含んでよい。こ
の断熱層又は表面のいずれも、任意の孔、フィン又は構造体の利用可能な表面積を増加若
しくは減少するための他の表面形状を含有してよく又は含有しなくてよい。前記検討した
ように並びに図７Ａ及び７Ｂに示したように、一つの好ましい（熱的に）絶縁された容器
は、ジュワー壜、更に具体的に内部貯蔵キャビティを規定するために配置された一般的に
対向する壁及び対向する壁の間の壁キャビティを含み、この壁キャビティが大気圧よりも
下に排気されている容器を含む。この壁は、放射熱損失を最小にするために、反射性表面
コーティング（例えば鏡表面）を更に利用することができる。
【００９５】
この断熱容器は、内部貯蔵キャビティ内の圧力を制御するための、１個又はそれ以上の
バルブを含むことができる。バルブは壁キャビティ内の圧力を制御するために使用するこ
ともできる。他の導管、流量調節器、ポンプ、ベント又は他のコンポーネントを、システ
ム内の流体循環を制御することを助けるために、所望により使用することができる。
【００９６】
前記容器は、望ましくは、最低運転貯蔵温度と最高運転貯蔵温度との間の任意の温度で
機能させることができる。例えば輸送車両に於いて、最低運転貯蔵温度は、車両が、作動
中に経験すると合理的に予想される最低環境条件（例えば約−４０℃又は多分−６０℃以
下）であり、最高運転貯蔵温度は、熱エネルギー貯蔵材料が、（例えば車両運転中に遭遇
する通常の条件、例えば本発明の一つの態様に於いて、約３００℃程度の温度に到達する
と予想される、それから熱が得られる自動車のエンジンブロックのために）加熱されると
意図される最高温度である。
【００９７】
再び図７Ａ及び７Ｂを参照して、本発明に於けるシステムは、好ましくは、熱エネルギ
ーを貯蔵容器に伝達する、貯蔵容器から伝達する又は両方のために、１個又はそれ以上の
熱処理デバイス６６又は６８を含んでよい。例えば１個又はそれ以上の構造体は、熱を熱
源から熱エネルギー貯蔵材料に伝達するために、熱を熱エネルギー貯蔵材料から熱源に伝
達するために、熱を熱エネルギー貯蔵材料から加熱が所望される、熱源以外のコンポーネ
ントに伝達するために又はこれらの任意の組合せのために構成することができる。好まし
い態様に於いて、熱処理デバイスは、ヒートパイプ（これは、任意的に、フラットヒート
パイプ、管型ヒートパイプ又はこれらの組合せであってよい）、サーモサイホン、流体（
例えば気体又は液体）循環ループ、メタルコンタクト（metal contact）（例えば高い熱
伝導率を有する金属、例えば銅を含有するメタルコンタクト）又はこれらの任意の組合せ
から選択された熱処理メカニズムを含む。好ましいヒートパイプについて、このメカニズ
ムは、熱を与える端部での作動流体の蒸発及び加熱される端部での作動流体の凝縮によっ
て作動するであろうことが認められるであろう。作動流体の移動は、作動流体の液相に毛
細管力を加える灯心構造又は重力によりできる。このようなヒートパイプは、蒸気が、作
動流体からの蒸気から実質的に構成される（又は本質的になる）、密閉されたシステムで
ある。チューブの側壁の内部側上で、灯心構造は、作動流体の液相に毛細管力を加える。
【００９８】
例えば一つの熱処理デバイスは、冷媒又は冷却剤ループ（例えば一次熱源と熱エネルギ
ー貯蔵材料との間の、冷媒又は冷却剤、例えばグリコールの循環）を含有することができ
る。ＴＥＳＭが、ループを通って循環されることも可能である。熱エネルギーを熱エネル
ギー貯蔵材料に伝達するための任意の技術的公知の手段を使用することができる。熱エネ
ルギー貯蔵材料を貯蔵するための断熱容器は、熱処理メカニズムの一部を構成することが
できる。例えばこの断熱容器は循環液体のためのチャンネルからなっていてよい。この断
熱容器は、熱を熱エネルギー貯蔵材料に伝達することができる速度を増加させるために、
構成（例えば容器の内壁から容器によって形成されたキャビティの方に突出しているフィ
ン）を含んでいてもよい。この熱処理デバイスは、熱伝達の速度を増加させるための１個
又はそれ以上のデバイス、例えばポンプ、ファン又は送風機等を含んでいてよい。
【００９９】
熱をＴＥＳＭに伝達するための手段は、ＴＥＳＭから熱を取り出すための手段と同じで
あってよく又はこれとは異なっていてもよい（例えば熱貯蔵デバイスは、２通路熱交換器
、２室熱交換器、３通路熱交換器又は３室熱交換器を含むとして記載することができる）
。本明細書に記載された熱処理デバイスのいずれも、熱をＴＥＳＭに伝達するために又は
熱をＴＥＳＭから取り出すために使用することができる。ＴＥＳＭを加熱するための熱源
は、ＴＥＳＭを含有する断熱容器の内側にあってもよい。例えば電気加熱器は、断熱容器
の内側にあってよく、ＴＥＳＭを加熱する手段は、ＴＥＳＭと加熱器との間の熱接続性で
あってよい。ＴＥＳＭから熱を取り出すための手段は、例えば加熱が望まれる対象物を直
接加熱する工程を含んでいてよい（例えば空気は、断熱容器を通して循環され、ＴＥＳＭ
によって加熱されてよく、そうして熱を取りだし、それを空気に伝達し、次いで、暖かい
空気として、例えばビルディングに又は車両の乗客室に提供される）。
【０１００】
前記熱貯蔵システムは、一次熱源が通過する別のコンポーネントに統合することができ
る。例として、輸送車輌からの排気を、触媒コンバーターに通過させることができる。こ
のような一次熱源に於いて、触媒コンバーターの下流部分を、熱貯蔵システムの一部とし
て機能するように適合させることができる。例えば熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵材料
に伝達するための熱処理デバイスは、触媒コンバーターの一部を断熱容器に連結するコン
ポーネントを含むことができる。熱貯蔵デバイスが触媒コンバーターと統合されている場
合、これは、好ましくは、触媒コンバーターの後に配置される。
【０１０１】
一つの面に於いて、本発明は、装置内で比較的小さい体積を占め、装置の現存する境界
内に適合するように詰め込むことができ、装置の全体重量に於ける小さい増加に寄与する
、装置内のサブシステムを提供するその能力による予想しなかった結果を達成する。従っ
て、本発明の好ましいシステムは、驚くべきことに、その中にそれが使用されるシステム
の全体重量の、約５％よりも少なく、更に好ましくは約３％よりも少なく、なお更に好ま
しくは約１％よりも少なく寄与しながら、前記の性能を成し遂げる。例えば約２０ｋｇよ
りも少ない、更に好ましくは約１０ｋｇよりも少ない熱エネルギー貯蔵材料を使用するこ
とによって、自動車に於いて本発明のシステムを使用することが可能であろう。
【０１０２】
前記熱貯蔵システムは１個又はそれ以上の、一次熱源と断熱容器との間の熱伝達を制御
するための制御システム、断熱容器と加熱すべき対象物との間の熱伝達を制御するための
制御システム又は両方を含むこともできる。代表的な制御システムは、米国特許出願第６
１／０６１，９０８号（２００８年６月１６日出願）、米国特許出願第６１／０７４，８
４０号（２００８年６月２３日出願）及び米国特許出願第６１／０９０，０８４号（２０
０８年８月１９日出願）（参照して本明細書中に含める）中に記載されている。
【０１０３】
前記熱貯蔵システムは、モジュール、例えば米国特許出願第６１／０６１，９０８号（
２００８年６月１６日出願）、米国特許出願第６１／０７４，８４０号（２００８年６月
２３日出願）（参照して本明細書中に含める）中に開示されているモジュールであってよ
い。例えばこの熱貯蔵システムは、電気加熱器（例えば抵抗加熱器）を含むモジュールで
あってよい。
【０１０４】
前記熱貯蔵デバイスは、任意の全量のＴＥＳＭを含有していてもよい。例えば或る種の
自動車用途のために、熱貯蔵デバイス中の（又は車両コンポーネントの熱貯蔵デバイスの
全部中の）ＴＥＳＭの量（即ち体積）について、約１リットルよりも多い、好ましくは約
３リットルよりも多い、更に好ましくは約５リットルよりも多い、最も好ましくは約８リ
ットルよりも多いことが望ましいであろう。熱貯蔵デバイス中の（又は車両コンポーネン
トの熱貯蔵デバイスの全部中の）ＴＥＳＭの量は、約２５リットルよりも少なくて、約２
０リットルよりも少なくて、約１７リットルよりも少なくて、約１４リットルよりも少な
くてよい。他の体積も可能である。このような熱貯蔵デバイス（群）は、ＴＥＳＭを３０
０℃から約８０℃まで冷却する際に、かなりの量の熱を放出することができるであろう。
この熱貯蔵デバイスは、ＴＥＳＭを約３００℃から約８０℃まで冷却するとき、約１ＭＪ
よりも多い、好ましくは約２ＭＪよりも多い、更に好ましくは約４ＭＪよりも多い、最も
好ましくは約６ＭＪよりも多い（又は約１０ＭＪよりも多い）熱を放出することができる
。
【０１０５】
本明細書中に記載された熱貯蔵デバイス又はブリスター包装を使用することができる、
加熱システム（例えば熱貯蔵システム）、加熱モジュール、加熱コンポーネント並びに熱
貯蔵プロセス及び加熱プロセスは、米国特許出願第６１／０３０，７５５号（２００８年
２月２２日出願）、米国特許出願第６１／０６１，９０８号（２００８年６月１６日出願
）、米国特許出願第６１／０７４，７９９号（２００８年６月２３日出願）、米国特許出
願第６１／０７４，８４０号（２００８年６月２３日出願）、米国特許出願第６１／０７
４，８６９号（２００８年６月２３日出願）、米国特許出願第６１／０７４，８８９号（
２００８年６月２３日出願）及び米国特許出願第６１／０９０，０８４号（２００８年８
月１９日出願）（これらの全部を参照して本明細書中に含める）中に更に記載されている
。
【０１０６】
熱貯蔵デバイス中の（例えばカプセル構造体中にカプセル化された）ＴＥＳＭ材料は、
任意の適切なＴＥＳＭであってよい。ＴＥＳＭ材料の例は、米国特許出願第６１／０３０
，７５５号（２００８年２月２２日出願）、米国特許出願第６１／０６１，９０８号（２
００８年６月１６日出願）、米国特許出願第６１／０７４，８６９号（２００８年６月２
３日出願）及び２００９年２月２０日出願の米国特許出願第１２／３８９，４１６号（発
明の名称「熱エネルギー貯蔵材料（THERMAL ENERGY STORAGE MATERIALS）」）（代理人ド
ケット番号６６９５５Ａ（１０６２−０８８））中に記載されている。例えばこの熱エネ
ルギー貯蔵材料は、少なくとも１種の第一の金属含有材料を含み、約８５℃〜約３５０℃
の液相線温度を有し、少なくとも１回の相転移を受け、ｉ）融解熱密度が少なくとも約１
ＭＪ／Ｌであること又はｉｉ）３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度が少なくとも約１Ｍ
Ｊ／Ｌであることのいずれか又は両方を示すことができる。このＴＥＳＭは約１ＭＪ／リ
ットルよりも大きい、好ましくは約１．２ＭＪ／リットルよりも大きい、更に好ましくは
約１．４ＭＪ／リットルよりも大きい、３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度（１０℃／
分の冷却速度で、熱容量について較正された器具を使用して示差走査熱量測定によって測
定され、３００℃〜８０℃の温度範囲に亘る熱流量の積分として定義される）によって特
徴付けられる。適切なＴＥＳＭは約２０℃よりも高い、好ましくは約８５℃よりも高い、
更に好ましくは約８５℃よりも高い、なお更に好ましくは約９５℃よりも高い、最も好ま
しくは約１００℃よりも高い（例えば約１２５℃よりも高い）液相線温度を有してよい。
このＴＥＳＭは約７００℃よりも低い、好ましくは約３００℃よりも低い、更に好ましく
は約２８０℃よりも低い、なお更に好ましくは約２５０℃よりも低い、最も好ましくは約
２００℃よりも低い液相線温度を有してよい。このＴＥＳＭは、約０．５ＭＪ／リットル
よりも大きい、好ましくは約０．７ＭＪ／リットルよりも大きい、更に好ましくは約１．
０ＭＪ／リットルよりも大きい、最も好ましくは約１．２ＭＪ／リットルよりも大きい、
融解熱密度を有してよい。このＴＥＳＭは、ＴＥＳＭ中の原子の合計モル数基準で約５モ
ル％よりも低い水素濃度、ＴＥＳＭの合計重量基準で約５重量％よりも低い水の濃度又は
両方を有してよい。このＴＥＳＭは、硝酸塩、亜硝酸塩又はこれらの任意の組合せを含有
する塩を含有してよい。このＴＥＳＭは、リチウムカチオン、カリウムカチオン、ナトリ
ウムカチオン又はこれらの任意の組合せを含有してよい。このＴＥＳＭは、リチウムカチ
オンを、ＴＥＳＭ中のカチオンの合計モル数基準で、約２０モル％〜約８０モル％、好ま
しくは約３０％〜７０％の濃度で含有してよい。このＴＥＳＭは、硝酸リチウムを、ＴＥ
ＳＭ中の塩の合計モル数基準で、約２０モル％〜約８０モル％の硝酸リチウムの濃度で含
有してよい。このＴＥＳＭは、約３０モル％〜約７０モル％の硝酸リチウム及び約３０モ
ル％〜約７０モル％の硝酸ナトリウムを含有してよい。このＴＥＳＭは、硝酸リチウム及
び硝酸ナトリウムを、ＴＥＳＭの合計重量基準で、９０重量％よりも高い（例えば約９５
重量％よりも高い）合計濃度で含有してよい。このＴＥＳＭは、硝酸塩イオン、亜硝酸塩
イオン又は両方を含有する少なくとも１種の第一の金属化合物、少なくとも１種の第二の
金属化合物を含有する少なくとも１種の第二の金属含有材料を含有してよく、任意的に水
を含有してよい（ここで、存在する場合に水濃度は、約１０重量％よりも低い）。このＴ
ＥＳＭは、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム又はこれ
らの任意の組合せを含有する共融組成物であってよい。
【０１０７】
本明細書中に記載された、ＴＥＳＭ、それを含有するカプセル構造体、サブアセンブリ
及びモジュールは、単独で又は複数で、多数の用途のいずれかに於いて、熱を貯蔵し、放
出するために使用することができる。一つの一般的な意味に於いて、これらは、ａ）熱源
から源泉熱の少なくとも一部を伝達する工程、ｂ）この源泉熱を使用して熱エネルギー貯
蔵材料を加熱する工程、ｃ）この源泉熱の少なくとも一部を潜熱に転換することによって
、熱エネルギー貯蔵材料中の液相の量を増加させる工程、ｄ）熱エネルギー貯蔵材料中の
液相の量を維持して、この潜熱を貯蔵する工程、ｅ）この潜熱の少なくとも一部を放出熱
に転換する工程並びにｆ）この放出熱を加熱すべき対象物に伝達する工程を含む、熱の再
生プロセスに於いて使用することができる。
【０１０８】
前記熱の再生プロセスの工程は、多数のサイクル（例えば約１００回よりも多い、更に
好ましくは１０００回又は５０００回よりも多い）に於いて、確実に、効率よく繰り返す
ことができる。この工程が、各サイクルに於いて、前記の正確な順序で続けられることが
必要ではないことが理解されるべきである。例えば液相の濃度を増加させる工程及び液相
の濃度を維持する工程を、液相の濃度を減少させる工程の前に多数回繰り返すことができ
る。
【０１０９】
本発明の教示は、厳しい性能必要条件を要求する用途に於いて、特に魅力的な有用性を
見出す。上記のプロセスを使用できる多くの用途の中には、輸送車両のための、ビルディ
ングのための、流体加熱のための、電力発生のための、化学反応のための、工業的用途か
らの廃熱を再生するためなどの加熱用途がある。
【０１１０】
例えば本発明は、有利に、ＴＥＳＭから熱伝達流体に、高い初期速度（即ち高い初期電
力）で、熱を放出する工程を含む加熱用途のために使用することができる。熱貯蔵デバイ
スハウジングの体積当たりの熱貯蔵デバイスの初期電力（即ち熱貯蔵デバイスの電力密度
）は、約８ｋＷ／Ｌよりも大きく、好ましくは約１０ｋＷ／Ｌよりも大きく、更に好まし
くは約１４ｋＷ／Ｌよりも大きく、最も好ましくは約１ｋＷ／Ｌよりも大きく（例えば約
２０ｋＷ／Ｌよりも大きく）てよく、２８０℃の初期温度でＴＥＳＭを有する熱貯蔵デバ
イスを使用して測定され、この熱伝達流体は、約１０℃の初期温度を有する（好ましくは
この熱伝達流体は、ハウジングの１リットル当たり約５リットル／分の流量を有する）。
【０１１１】
本発明は、有利に、環境への熱の実質的な損失無しに、長期間（例えば４時間よりも長
く、更に好ましくは１２時間よりも長く、なお更に好ましくは１日間よりも長く、なお更
に好ましくは２日間よりも長く、或る熱貯蔵システムのために約３０日間よりも長く）熱
を貯蔵して、貯蔵された熱を使用することを望むとき、それが、このような使用のために
利用可能であるようにする工程を含む、加熱用途のために使用することができる。本発明
の一つの態様に於いて、熱貯蔵システム内の熱エネルギー貯蔵材料の量（例えば約０．５
ｋｇよりも多い）は、それが約３００℃の温度まで加熱され、次いで、この容器の外側の
周りの環境空気が、追加の熱を熱エネルギー貯蔵材料の中に伝達すること無しに、約６時
間、更に好ましくは約１２時間、なお更に好ましくは約２４時間、なお更に好ましくは約
４８時間、なお更に好ましくは約７２時間（又はおそらく９６時間又はそれ以上）の期間
、約−６０℃にまで低下させるように、充分に性能を発揮することが意図される。このよ
うな条件下で、容器の断熱及び構造は、熱エネルギー貯蔵材料の温度を、環境露出期間を
通して、少なくとも約８０℃、好ましくは少なくとも約１００℃に維持するために充分で
ある。
【０１１２】
本発明は、有利に、熱エネルギー貯蔵材料が（例えば３００℃から８０℃まで）冷却さ
れるとき、約２０００ｋＪよりも多く、更に好ましくは約３０００ｋＪよりも多く、最も
好ましくは約４０００ｋＪよりも多く（例えば約６，０００ｋＪよりも多く）放出する工
程を含む、加熱用途のために使用することができる。例えば一つのこのような用途は、約
６リットルよりも小さい、更に好ましくは約３リットルよりも小さい、なお更に好ましく
は約２．５リットルよりも小さい、最も好ましくは約２リットルよりも小さい、ＴＥＳＭ
の体積を使用することができる。
【０１１３】
本発明は、有利に、流入空気を、約１２リットル／秒の流量で、約０℃から約３０℃ま
で、任意のＴＥＳＭ、サブアセンブリ又はモジュールへの如何なる外部熱供給も同時に適
用すること無しに（例えばＴＥＳＭを加熱するための電気加熱器に電流を供給すること無
しに）、少なくとも約３０分間、更に好ましくは少なくとも６０分間、なお更に好ましく
は少なくとも１２０分間、最も好ましくは少なくとも約２４０分間加熱する工程を含む、
加熱用途のために使用することができる。
【０１１４】
本発明は、有利に、システムのＴＥＳＭを、約３００℃から約８０℃まで冷却して、こ
のシステムが、ａ）環境温度が約−１０℃よりも低いとき、流体含有部分を、約２０℃よ
りも高い（好ましくは約３０℃よりも高い、更に好ましくは約５０℃よりも高い、最も好
ましくは約６５℃よりも高い）温度で、少なくとも約２時間（好ましくは少なくとも約４
時間、更に好ましくは少なくとも約６時間、最も好ましくは少なくとも約８時間）維持す
る、ｂ）環境温度が約−１０℃よりも低いとき、流体含有部分を、約１０℃よりも高い（
好ましくは約１５℃よりも高い、更に好ましくは約１７℃よりも高い）温度に、少なくと
も２時間（好ましくは少なくとも４時間、更に好ましくは少なくとも６時間）維持する又
はｃ）（ａ）と（ｂ）の両方のために、充分な量の熱を放出するようにする工程を含む、
加熱用途のために使用することができる。
【０１１５】
本発明は、有利に、カプセル化されたＴＥＳＭを、少なくとも４年間（更に好ましくは
少なくとも６年間）の期間に亘って、約１０℃の温度と約３００℃の温度との間で繰り返
し熱サイクリングする工程を含み、このシステムが、このサイクリングの結果として、Ｔ
ＥＳＭの１０％未満が、ブリスター包装から失われるように、ＴＥＳＭからの約３００℃
での腐食攻撃に耐え、約１０℃と約３００℃との間の熱サイクリングからの疲労破損に耐
えるであろう、加熱用途のために使用することができる。これに関して、本発明は、有利
には、これを、少なくとも４年、更に好ましくは少なくとも６年の有用運転寿命を必要と
する用途に於いて使用できるように、環境的損傷（例えば塩スプレー）、熱サイクリング
及び衝撃（例えば石破片）に耐える工程を含む、加熱用途のために使用することができる
。
【０１１６】
例えば本発明の種々の面は、加熱用途、例えば車両用途、例えばｉ）エンジン（例えば
熱伝達流体を使用する）、乗客室、窓若しくはこれらの任意の組合せの冷間始動加熱（例
えば始動の前１０分間以内、始動の間又は始動後５分間以内）、ｉｉ）配電網からの電気
を使用する、プラグイン電気車両、プラグインハイブリッド電気車両（即ちＰＨＥＶ）若
しくはハイブリッド車両（ＨＥＶ）で、乗客室、窓若しくは両方の加熱、ｉｉｉ）一層有
効で目標を絞った加熱（局在化した若しくはサテライト加熱）のために複数の加熱場所を
与えること、ｉｖ）車両がエンジンを切ったモードにある間に、エンジンブロック、エン
ジンオイル、乗客室若しくはこれらの任意の組合せを加熱すること、ｖ）電気車両、ＰＨ
ＥＶ若しくはＨＥＶ内のバッテリーを加熱すること、ｖｉ）トランスミッション若しくは
トランスミッションオイルを加熱すること、ｖｉｉ）ワイパー流体若しくは幾つかの他の
作動流体を加熱すること、ｖｉｉｉ）触媒を加熱すること又はこれらの任意の組合せに於
いて使用することができる。本発明は、コンポーネント、例えば内燃エンジン、トランス
ミッション、触媒コンバーター、コックピット（例えばコックピットを加熱するための空
気流）、乗客シート、窓若しくはフロントガラス又は上記コンポーネントのいずれかに熱
を与えるための循環流体（例えば液体若しくは気体）を加熱するために使用することがで
きる。本発明は、これらの車両コンポーネントの１個、２個、３個、４個又は任意の組合
せを加熱するために使用することができる。本発明は、車両コンポーネントによって、例
えばエンジンブロック、流体循環システム、インタークーラー、ラジエーター（例えば空
気若しくは液体）、ターボチャージャー、エアーコンディショニング装置用の圧縮機、エ
ンジンオイル、トランスミッション、トランスミッション流体、排気マニホールド、排気
管、触媒コンバーター、排気チップ（exhaust tip）、熱シールド、取り付けハードウエ
ア、マフラー、ブレーキコンポーネント、緩衝器又は電気抵抗加熱器から発生する熱を貯
蔵するために使用することができる。一つの好ましい面に於いて、本発明に於けるシステ
ムは、ｉ）内燃エンジン若しくは燃焼エンジンを加熱するための循環流体を、５℃よりも
低い温度から少なくとも６０℃の温度まで、６０秒よりも短い時間内に加熱する工程、ｉ
ｉ）コックピットを加熱するための空気流を、５℃よりも低い温度から少なくとも４０℃
の温度まで、６０秒よりも短い時間内に加熱する工程又は（ｉ）及び（ｉｉ）の両方を含
む、輸送車両用途に於いて使用することができる。
【０１１７】
輸送車両に於いて本明細書中の教示の使用を更に示すことを助けるために、図１０〜１
２に示されているシステムを参照することができる。図１０は、車両１０１上の流体含有
部分１０３及び熱貯蔵デバイス１０４の両方を加熱するために使用することができる、本
発明の教示に従った車両コンポーネント１１１を示す。熱は、加熱器（例えば電気加熱器
）１０２によって発生させることができる。車両コンポーネント１１１は加熱器１０２か
らの熱１０７を、流体含有部分１０３に伝達するための手段及び加熱器１０２からの熱１
０７’を、熱貯蔵デバイス１０４に伝達するための手段を含んでいてもよい。この車両コ
ンポーネントは流体流（例えば空気をコックピットの中又は窓の上に吹く空気流）１０５
及び熱貯蔵デバイスからの熱１０７”を、空気流に伝達するための手段からなっていても
よい。この車両コンポーネントは、加熱器への電気の流れを制御するための（及び任意的
に、加熱器から熱貯蔵デバイス及び流体含有部分への熱流を制御するための）コントロー
ラ（例えば温度制御）１０６を含んでいてもよい。この車両コンポーネントは加熱器を、
車両の外側１００にある電源１０９に接続するためのプラグ１１０又は他の手段を含んで
いてもよい。接続されたとき、加熱器１０２と電源１０９との間に電気路１０８が存在す
るであろう。
【０１１８】
図１１は車両１０１内に配置された流体含有部分１０３及び熱貯蔵デバイス１０４の両
方を加熱するために使用することができる、本発明の教示に従った別の車両コンポーネン
ト１１５を示す。熱は流体含有部分の内側に配置されていてよい（又は流体含有部分と熱
接触状態にある又は熱を流体含有部分に伝達する手段を有する）第一の加熱器（例えば電
気加熱器）１０２によって発生させることができる。車両コンポーネント１１５は、第二
の加熱器（例えば第二の電気加熱器）１０２’からの熱１０７’を、熱貯蔵デバイス１０
４に伝達するための手段を含んでいてもよい。この車両コンポーネントは、空気流（例え
ば空気を、コックピットの中又は窓の上に吹く空気流）１０５及び熱貯蔵デバイスからの
熱１０７”を、空気流に伝達するための手段からなっていてもよい。この車両コンポーネ
ントは、加熱器の一方又は両方への電気の流れを制御するための（及び任意的に、第二の
加熱器から熱貯蔵デバイスへの熱流を制御するための）コントローラ（例えば温度制御）
１０６を含んでいてもよい。この車両コンポーネントは、加熱器を、車両の外側１００に
ある電源１０９に接続するためのプラグ１１０又は他の手段を含んでいてもよい。接続さ
れたとき、加熱器１０２と電源１０９との間に電気路１０８が存在するであろう。
【０１１９】
図１２は、熱貯蔵デバイス１２２内に貯蔵された（又はおそらく複数の熱貯蔵デバイス
からの）熱を使用して、流体含有部分１２３及び空気流１２４の両方を加熱するために使
用することができる、本発明の教示に従った別の車両コンポーネント１２０を示す。この
車両コンポーネントは、熱貯蔵デバイスを加熱するための熱を与えることができる、排気
システム１２１を含んでいてよい。この車両コンポーネントは排気システムからの熱を熱
貯蔵デバイス１２５に伝達するための手段、熱貯蔵デバイスからの熱を空気流１２５”に
伝達するための手段及び熱貯蔵デバイスからの熱を流体含有部分１２５’に伝達するため
の手段を含んでいてもよい。この車両コンポーネントは種々の熱流を制御するための（例
えば熱貯蔵デバイス、流体含有部分及び空気流が過熱しないことを確実にするための）コ
ントローラ（例えば温度制御）１２６を含んでいてもよい。この温度コントローラは熱貯
蔵デバイスの中への又は熱貯蔵デバイスから外への熱伝達を調節するための１個又はそれ
以上の手段、１２７、１２７’、１２７”を有していてよい。
【０１２０】
本明細書中に開示された熱貯蔵デバイスを使用することができる追加の用途には、ビル
ディング内の空気又は水を加熱すること（例えば夏季に集められた太陽エネルギーを使用
して冬季に加熱すること）、ビルディングを改良された効率を有する炉によって加熱する
こと、非自動車バッテリー電池を加熱すること、電気化学バッテリーを加熱すること及び
太陽ハイドロニックシステム、電気システム又は両方を使用する床の加熱が含まれる。加
熱することができる対象の追加の例には、流体容器（例えば熱水タンク内の水）、ビルデ
ィングを加熱するための循環流体（例えば空気流又は液体）、調理装置、タービン、ホッ
トプレート、洗たく乾燥機（例えば回転乾燥機）、電力を発生するための又はエアーコン
ディショニング装置の圧縮機を作動させるための熱エンジン（例えばランキン又はブレイ
トンサイクル）並びに吸収又は吸着サイクルエアーコンディショニングシステムの作動流
体が含まれる。従って、追加の熱源には、太陽、芝刈り機モーター、除雪装置用のモータ
ー、コンベヤー（例えばエスカレーター、エレベーター又はコンベヤーベルト）、オーブ
ン、家庭電気器具、舗装装置、船用モーター、太陽集熱器、排気スタック、非自動車ブレ
ーキシステム、抵抗加熱器、化学反応器、エアーコンディショニングシステムの圧縮機装
置及び地熱循環流体の１個又はそれ以上によって発生される熱が含まれる。
【０１２１】
より大きい規模の構造体も本発明の技術の使用が可能であり、本発明の教示に比較して
、比例的により大きい構造寸法及びＴＥＳＭの体積を使用することができる。
【０１２２】
下記の検討は、全体として教示に適用される。他の方法で記載されていない限り、全て
の範囲は、終点及び終点の間の全ての数値の両方を含む。範囲に関連する「約」又は「ほ
ぼ」の使用は、範囲の両端に適用される。従って、「約２０〜３０」は、少なくとも特定
の終点を包含し、「約２０〜約３０」をカバーすることを意図する。
【０１２３】
特許出願及び刊行物を含む全ての論文及び参照文献の開示を、全ての目的のために参照
して含める。組合せを記載するための用語「から本質的になる」に対する参照は、同定さ
れた元素、成分、コンポーネント又は工程及び組合せの基本的で新規な特徴に著しく影響
を与えない、このような他の元素、成分、コンポーネント又は工程を含むものとする。本
明細書に於いて元素、成分、コンポーネント又は工程の組合せを記載するための、用語「
を含んでなる（comprising）」又は「を含む（including）」の使用も、この元素、成分
、コンポーネント又は工程から本質的になる態様を意図する。
【０１２４】
複数の元素、成分、コンポーネント又は工程は、単一の統合した元素、成分、コンポー
ネント又は工程によって与えることができる。その代わりに、単一の統合した元素、成分
、コンポーネント又は工程は、分離した複数の元素、成分、コンポーネント又は工程に分
割することができる。元素、成分、コンポーネント又は工程を記載するための単数形（「
a」又は「one」）の開示は、追加の元素、成分、コンポーネント又は工程を排除すること
を目的としない。同様に、「第一」又は「第二」項目に対する任意の参照は、追加の項目
（例えば第三、第四又は更なる項目）を排除することを意図せず、他の方法で記載されて
いない限り、このような追加の項目も意図される。一定の族に属する元素又は金属に対す
る本明細書に於ける全ての参照は、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．によって１９８９年に
刊行され、著作権を有する、元素周期表を参照する。族又は族群に対する任意の参照は、
族に番号を付けるためのＩＵＰＡＣシステムを使用してこの元素周期表に反映されるよう
な族又は族群に対するものとする。
【０１２５】
前記の説明は例示であり、限定ではないことを意図することが理解される。記載された
実施例の他の多数の態様及び多数の用途は、前記の説明を読んだ当業者に明らかであろう
。更に、本発明の異なった面又は態様の構成の任意の組合せが可能であることが意図され
る。従って、本発明の範囲は、前記の説明を参照して決定されるべきではなく、その代わ
りに、付属する特許請求の範囲を参照し、このような特許請求の範囲が与える均等の全範
囲と共に決定されるべきである。特許出願及び刊行物を含む全ての論文及び参照文献の開
示を、任意の目的のために参照して含める。本明細書中に開示された主題の任意の面の下
記の特許請求の範囲中の脱落したものは、このような主題の放棄ではなく、本発明者らが
、このような主題が、開示された発明主題の一部であると考えなかったと見なされるべき
でもない。
【実施例】
【０１２６】
実施例１
ブリスター包装の形成
約０．０７ｍｍの厚さを有するアルミニウム合金（１１００）の第一の箔を、エンボス
して、第一プライを形成する。このエンボスプロセスは、図１３に示されるように、雄型
部分１３０及び雌型部分１３２を有するエンボス工具を使用し、箔１０を２個の部分の中
間に置いて実施することができる。次いで、金型の２個の部分を一緒に押し付けるように
、力を掛ける。工具の雄型部分は、形成プロセスに耐えるように耐久性の工具をもたらす
硬質材料（例えば硬化したエポキシ）から作られている。工具の雌型部分は、弾性材料（
例えばフォーム、例えばＥｔｈａｆｏａｍ（登録商標）の商品名で販売されている５０ｍ
ｍ厚さの独立気泡型フォーム）から作られている。プレスを閉じるとき、箔はフォームに
よって押されて、工具の雄型工具部分の中に形作る。皺は、工具の縁の周りにブロックを
置くことによって制御することができる。約３０個のトラフ（例えばパウチ）（ここで、
トラフのそれぞれは、約１ｍＬの体積を有する）を含む第一のプライを形成するために、
約６６，０００Ｎの力を使用する。それぞれのトラフは、トラフを分離するリップ領域に
よって囲まれている。エンボスプロセスの間に、トラフの底に隆起部も形成される。これ
らの隆起部は、第一のプライの残留する底表面よりも低い第一のプライの底表面からの突
起である。
【０１２７】
このトラフに、約８５℃〜約３５０℃の液相線温度を有するＴＥＳＭを充填する。この
ＴＥＳＭは、トラフを充満する前に溶融される。同様の結果は、ＴＥＳＭを固体状態で用
意し、その後、トラフ内で流動性になるように加熱する場合に予想される。
【０１２８】
次いで、アルミニウム合金（１１００）の第二のプライを、第一のプライの上に置く。
第二のプライは、一般的に平面状で、エンボスされた第一のプライのトラフに充填したＴ
ＥＳＭを完全に覆うために充分に大きい表面積を有する。
【０１２９】
第一のプライ及び第二のプライの対面する表面を拡散結合して、個々に単離された（即
ちシールされた）カプセル（この例に於いては３０個のカプセル）を有するブリスター包
装を形成する。２個の予め配置されたプライを、第一のプライと同様のサイズ及び形状を
有するクレードルの中に、第一のプライが、第一のプライのトラフを囲むリップの下の第
一のプライの底表面の上に支持されるように置く。このクレードルは、圧力が、第一のプ
ライのリップ領域内にのみ掛けられ、トラフ内のＴＥＳＭには掛けられないことを確実に
するために使用される。このクレードルは、加圧が、充填されたカプセルの間の領域内に
のみ望まれるので、必要であろう。拡散結合が、加熱されたプレス内で実施される。拡散
結合が、約３５０℃の温度及び約２２，０００Ｎの力で、プライの上で実施されて、それ
ぞれ約１ｍＬの体積を有する３０個のカプセルを形成する。拡散結合は、それぞれのカプ
セルが完全にシールされることを確実にするために約５分間実施されるが、より短い時間
又は連続式プロセスを使用することができる。
【０１３０】
次いで、このプロセスを繰り返して、追加のブリスター包装を形成する。ブリスター包
装を、それらの第二のプライとの対で、互いに対面させて並べ、１個のブリスター包装の
トラフが、第二のブリスター包装のリップの上で中心に置かれるように配置する。ブリス
ター包装のそれぞれの対は、かなり均一な厚さを有する層を形成する。次いで、第一の層
の上表面が、第二の層の底表面と対になるように配置されるように、これらの層を積み重
ねる。このように配置されると、熱伝達流体のための流路が、層のそれぞれの対の間に形
成される。それぞれ一対のブリスター包装を含有する５個の層の構造体が形成される。１
個の弧状表面及び１個の平らな表面を有するブリスター包装２５を使用する、代表的な配
置を、図３Ａに示す。２個の隣接するブリスター包装の弧状表面は、熱伝達流体のための
流路２４を規定している。この例示実施例に於いて、弧状表面は、一般的に平行な空間を
空けた壁であってよく、これらは、この実施例に於いて、一般的にシヌソイド状である流
路を規定している。流路は、任意の形状又は曲率を有していてよい。流路は、平らである
か又は直線状であってよく、これは、１個又はそれ以上の直線状区画と１個又はそれ以上
の弧状（例えばシヌソイド状）区画との組合せを有していてもよい。５個の層によって規
定された構造体内の熱エネルギー貯蔵材料の濃度は、約８０体積％よりも高い。
【０１３１】
このプロセスの工程を、図１４に更に示す。ブリスター包装中に使用すべき第一のプラ
イのための所望のパターンを有する工具１３４を、用意することができる。このプロセス
は、箔をエンボスして、第一のプライを形成する（例えば第一のプライ内にトラフを形成
する）工程１３４を有してよい。このプロセスはカプセルを作るために、ＴＥＳＭ（例え
ば相変化材料）を、第一のプライに充填する（例えば第一のプライ内に形成されたトラフ
に充填する）工程１３６を有してもよい。このプロセスは、第一のプライを第二のプライ
に接合する工程１３７又は他の方法でシールする工程を含んでよい。この工程１３７は、
ブリスター包装の形成となるであろう。このプロセスは、ブリスター包装を積み重ねる（
又はおそらく１個又はそれ以上のブリスター包装を折り曲げる又は巻き取る）工程１３８
を含んでよい。このプロセスは、ブリスター包装を容器のキャビティの中に装入する工程
１３９（又はブリスター包装をキャビティ内に積み重ねることができ又は容器をブリスタ
ー包装の積層物の周りに形成することができる）を含む熱貯蔵デバイスを組み立てる工程
を含んでもよい。
【０１３２】
実施例２
等モル濃度の硝酸リチウム及び硝酸ナトリウムを含有するＴＥＳＭ約２ｇを、第一のプ
ライの３０個のトラフのそれぞれの中に入れることによって、ブリスター包装を製造する
。この第一のプライを、約３５０℃の温度（例えばＴＥＳＭの液相線温度よりも約１００
℃よりも大きく高い温度で）にまで加熱したプレス内の取り付け具内に置く。この取り付
け具は、第一のプライのリップ領域内で第一のプライと接触し、これを支持し、トラフ領
域は、取り付け具のキャビティ内にあり、一般的に取り付け具と接触していない。このＴ
ＥＳＭは、約５分間以内に溶融し、トラフを充填する（例えば少なくとも約９５％充填で
）。このＴＥＳＭ含有第一プライを、少なくとも約１５分間加熱する。ＴＥＳＭ中の任意
の水は、これらの条件下で除去され、ＴＥＳＭは実質的に水を含有しないようになる。次
いで、平らなカバープライ（即ち第二のプライ）を、第一のプライの上に置く。約３，０
００ポンドよりも低い比較的低い力を掛けて、リップ領域から任意の溶融ＴＥＳＭを除去
する。次いで、力を、約６４，０００ポンドまでゆっくり増加させる。第一のプライ及び
第二のプライを接合して、それぞれ約２ｇのＴＥＳＭを含有する３０個の個々に単離され
た気密のカプセルを形成させる。
【０１３３】
それぞれ３０個の個々に単離されたカプセルを含有し、それぞれ約２ｍｍの厚さを有す
る４個の流路をもたらすように対で積み重ねた、このようにして形成されたブリスター包
装の８個の積層物（即ち合計２４０個のカプセル）を使用して、熱貯蔵デバイスを製造す
る。ＴＥＳＭの合計重量は約０．４８５ｋｇである（即ちそれぞれのカプセルは約２ｇの
ＴＥＳＭを含有する）。このブリスター包装を、入口及び出口を有する断熱容器のハウジ
ングの内側に置く。熱貯蔵デバイスのハウジングは、ブリスター包装及び熱伝達流体のた
めの流路によって充填された、合計体積約０．７３リットルを有する。このブリスター包
装を、強制熱空気を使用して約２８０℃まで加熱する。次いで、約４．４℃の初期温度を
有する水を、熱貯蔵デバイスのギャップに、約７．８リットル／分の流量で、約３０秒間
通して供給する。排出された水を集め、これは約３２．８℃の平均温度を有している。こ
うして、熱貯蔵デバイスから取り出された熱は、約０．４４４ＭＪであると計算される。
ＴＥＳＭを含有するこの熱貯蔵デバイスの平均初期電力密度（最初の３０秒間に亘って平
均する）は、断熱容器のハウジングの内部体積基準で約２１ｋＷ／Ｌである。
【０１３４】
実施例３
最初に、５０モル％の硝酸ナトリウム及び５０モル％の硝酸リチウムを含有するＴＥＳ
Ｍサンプルを、２枚の薄い、平らな、平行の金属箔の間にカプセル化して、箔の間にサン
ドイッチされたＴＥＳＭを含有する三層シートを形成することによって、熱貯蔵デバイス
を製造する。ＴＥＳＭは、２枚の金属箔の間の全空間に充満している。このシートを、断
熱容器のハウジングの中に置き、（ＴＥＳＭの液相線温度よりも高い）約２８０℃まで加
熱する。２８０℃で、シート内のＴＥＳＭの厚さは約４ｍｍであり、（シートの２個の平
らな表面のそれぞれの上の）冷却剤を流すための２個のチャンネルは、それぞれ、約０．
６５ｍｍの一定の厚さを有する。このハウジングは、２個のチャンネル及びシートのみを
含有し、予定の体積を有する。ＴＥＳＭは、ハウジングの体積の約７５％を占める。約５
０℃の初期温度を有する冷却剤は、一定の流量で３０秒間、容器を通って流れる。３０秒
間に亘るこの熱貯蔵デバイスの平均初期電力密度は、ハウジングの内部体積基準で約３０
ｋＷ／Ｌであると予想される。これを再現するための試みは、比較目的のために、ＴＥＳ
Ｍをパラフィン（約６５℃の溶融温度を有する）で置き換えることによってなされる。こ
れは正確には再現できない。ワックスの劣化を防止するために、運転条件の修正が必要で
ある。結果として、３０秒間に亘るワックス含有熱貯蔵デバイス（実施例４）の平均初期
電力密度は、ハウジングの内部体積基準で僅かに約５．８ｋＷ／Ｌであると予想される。
【０１３５】
実施例５〜７
約２０〜１００μｍの厚さ及び約６０ｃｍ2の全表面積を有する金属箔のサンプルを秤
量し、次いで坩堝の中に入れる。この坩堝に、５０モル％の硝酸ナトリウム及び５０モル
％の硝酸リチウムを含有する熱貯蔵材料を充填して、ＴＥＳＭが、この金属箔の全表面と
接触するようにする。坩堝をシールし、オートクレーブの中に、約３００℃で４５日間置
く。４５日後に、坩堝を室温にまで冷却し、金属箔の重量変化を決定する。この試験を、
それぞれの金属の２個の試験品を使用して繰り返す。実施例５は、約７５μｍ厚さの初期
厚さを有するアルミニウム箔（Ａｌ  １１００）である。４５日後、オートクレーブ中の
このアルミニウムは、約８．７ｍｇの平均重量増加を有する。実施例６は、約１２５μｍ
の初期厚さを有するステンレススチール（３０４型）である。４５日後、オートクレーブ
中のこの３０４ステンレススチールは、約０．５５ｍｇの平均重量増加を有する。実施例
７は、約１２５μｍの初期厚さを有するステンレススチール（３１６型）である。４５日
後、オートクレーブ中のこの３１６ステンレススチールは、約０．４５ｍｇの平均重量増
加を有する。
【０１３６】
【表１】
2014055762.tif 000003
【図１Ａ】
2014055762.tif 000004
【図１Ｂ】
2014055762.tif 000005
【図２Ａ】
2014055762.tif 000006
【図２Ｂ】
2014055762.tif 000007
【図３Ａ】
2014055762.tif 000008
【図３Ｂ】
2014055762.tif 000009
【図３Ｃ】
2014055762.tif 000010
【図３Ｄ】
2014055762.tif 000011
【図４】
2014055762.tif 000012
【図５Ａ】
2014055762.tif 000013
【図５Ｂ】
2014055762.tif 000014
【図５Ｃ】
2014055762.tif 000015
【図６】
2014055762.tif 000016
【図７Ａ】
2014055762.tif 000017
【図７Ｂ】
2014055762.tif 000018
【図８Ａ】
2014055762.tif 000019
【図８Ｂ】
2014055762.tif 000020
【図９】
2014055762.tif 000021
【図１０】
2014055762.tif 000022
【図１１】
2014055762.tif 000023
【図１２】
2014055762.tif 000024
【図１３】
2014055762.tif 000025
【図１４】
2014055762.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月31日(2013.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部体積を有するハウジングと、前記ハウジング内のカプセルのアレーと、前記カプセル内の熱エネルギー貯蔵材料とを含む熱の貯蔵及び放出デバイスであって、前記デバイスが、前記ハウジングの前記内部体積を基準として少なくとも８ｋＷ／Ｌの、熱伝達流体に伝達される熱の平均初期出力密度を示し、前記平均初期出力密度が最初の３０秒間に亘って規定され、前記平均初期出力密度が前記ハウジング内で２８０℃の初期温度を有する前記デバイスで測定され、前記熱伝達流体が１０℃の初期温度を有し、前記熱エネルギー貯蔵材料は、２つの金属のプライの間でカプセル化され、前記プライは、１０−１〜１０２μｍの厚さを有しており、前記カプセルは、０．５〜２０ｍｍの厚さを有し、前記ハウジング内の前記熱エネルギー貯蔵材料の体積分率は、０．５よりも大きく、前記ハウジングは、当該ハウジングを介して熱伝達流体を流すために、入口、出口、及び１個又はそれ以上の流路を含み、前記１個又はそれ以上の流路と、前記カプセルのアレーとは、前記デバイスが必要な前記平均初期出力密度を有するように配置される、デバイス。
【請求項２】
ｉ）前記ハウジング内のカプセルのアレーであって、このカプセルのアレーは、
ａ）少なくとも２個の対向するプライを含有する少なくとも１個の第一のアレー部分であって、熱エネルギー貯蔵材料を含有し、予定の体積を有する複数のカプセルを含有する第一のカプセル構造体を規定するために、前記第一のアレー部分の前記プライは、それらのそれぞれの対面する表面の一部の上で互いに接触状態で結合される、少なくとも１個の第一のアレー部分と、
ｂ）少なくとも２個の対向するプライを含有する少なくとも１個の第二のアレー部分であって、熱エネルギー貯蔵材料を含有し、予定の体積を有する複数のカプセルを含有する第二のカプセル構造体を規定するために、前記第二のアレー部分の前記プライは、それらのそれぞれの対面する表面の一部の上で互いに接触状態で結合される、少なくとも１個の第二のアレー部分とを含み、そして
ｉｉ）前記第一のアレー部分と前記第二のアレー部分との間の体積によって規定される流路を含んでなり、
前記第一のアレー部分と前記第二のアレー部分とが、２０ｍｍよりも小さいギャップ厚、ｔギャップによって分離されており、
前記デバイスは、それぞれの流路が一般的に非平面状である複数の流路を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記熱エネルギー貯蔵材料が前記ハウジングの内部体積の７０％又はそれ以上を満たす、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第一のアレー部分と前記第二のアレー部分とが、５ｍｍよりも小さいギャップ厚、ｔギャップによって分離される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記熱貯蔵デバイスが少なくとも３０個の個々に単離され、シールされたカプセルを含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１個の第一のアレー部分が１個の第一のアレー部分を含み、前記１個の第一のアレー部分が、融解結合、レーザー溶接、摩擦溶接又はこれらの任意の組合せから選択される方法を使用して、第一のプライと第二のプライとを接合することによって形成される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１個の第一のアレー部分が１個の第一のアレー部分を含み、前記少なくとも１個の第二のアレー部分が１個の第二のアレー部分を含み、前記１個の第一のアレー部分が、前記１個の第一のアレー部分と前記１個の第二のアレー部分との間にスペースを設けるための、複数の瘤を含有する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１個の第一のアレー部分が１個の第一のアレー部分を含み、前記少なくとも１個の第二のアレー部分が１個の第二のアレー部分を含み、前記１個の第一のアレー部分と前記１個の第二のアレー部分とが、それらの対面する表面の少なくとも２５％の領域の上で接触状態にあるように、前記１個の第二のアレー部分が前記１個の第一のアレー部分の中に嵌め込まれる、請求項４に記載のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１個の第一のアレー部分が１個の第一のアレー部分を含み、前記少なくとも１個の第二のアレー部分が１個の第二のアレー部分を含み、前記１個の第一のアレー部分の第一のカプセル、前記１個の第二のアレー部分の第一のカプセル、及び前記１個の第一のアレー部分の第二のカプセルを順次的に通過する少なくとも１本の線が存在するように、前記１個の第一のアレー部分及び前記１個の第二のアレー部分が組み合わされる、請求項４に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記プライがアルミニウム、ステンレススチール又は両方から選択された金属を含有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、１ＭＪ／Ｌよりも大きい、３００℃から８０℃までの熱貯蔵密度を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ハウジングが、真空断熱されている断熱容器によって少なくとも部分的に覆われている、請求項１〜１１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１３】
ｉ）第一の金属箔を、トラフを有する第一のプライが形成されるように変形する工程、
ｉｉ）前記トラフに、熱エネルギー貯蔵材料を少なくとも部分的に充填する工程、
ｉｉｉ）前記熱エネルギー貯蔵材料を、一定の時間、前記熱エネルギー貯蔵材料が本質的に水を含有しないように前記熱エネルギー貯蔵材料の液相線温度よりも高い温度に加熱する工程、
ｉｖ）金属箔の第二のプライを、第一プライの上に、第一のプライの表面と第二のプライの表面とが部分的接触状態になるように置く工程及び
ｖ）前記熱エネルギー貯蔵材料を含有する複数のカプセルを含有するブリスター包装が形成され、前記カプセルがお互いに熱伝導関係にあり、そして前記熱エネルギー貯蔵材料が、それらの意図される環境内での運転の間にカプセルから逃げるのを防止するように、第一のプライと第二のプライとの対面する表面の一部をシールする工程を含む、熱貯蔵デバイスの製造方法であって、
前記デバイスが、内部体積を有するハウジングと、前記ハウジング内のカプセルのアレーと、前記カプセル内の熱エネルギー貯蔵材料とを含み、前記デバイスが、前記ハウジングの前記内部体積を基準として少なくとも８ｋＷ／Ｌの、熱伝達流体に伝達される熱の平均初期出力密度を示し、前記平均初期出力密度が最初の３０秒間に亘って規定され、前記平均初期出力密度が前記ハウジング内で２８０℃の初期温度を有する前記デバイスで測定され、前記熱伝達流体が１０℃の初期温度を有し、前記熱エネルギー貯蔵材料は、２つの金属のプライの間でカプセル化され、前記プライは、１０−１〜１０２μｍの厚さを有しており、前記カプセルは、０．５〜２０ｍｍの厚さを有し、前記ハウジング内の前記熱エネルギー貯蔵材料の体積分率は、０．５よりも大きく、前記ハウジングは、当該ハウジングを介して熱伝達流体を流すために、入口、出口、及び１個又はそれ以上の流路を含み、前記１個又はそれ以上の流路と、前記カプセルのアレーとは、前記デバイスが必要な前記平均初期出力密度を有するように配置される、熱貯蔵デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記第一のプライの表面と前記第二のプライの表面とをシールする工程が、拡散結合、蝋付け、熱溶接、接着剤結合、レーザー溶接、超音波溶接又はこれらの任意の組合せからなる群から選択された工程を含む、請求項１３に記載の熱貯蔵デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記熱エネルギー貯蔵材料が工程（ｉｖ）に於いてシールするとき液体である、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記加熱の時間が、前記熱エネルギー貯蔵材料が少なくとも５分間液体であるような時間である請求項１３〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記加熱の温度が、前記熱エネルギー貯蔵材料の液相線温度よりも少なくとも２５℃高く、前記熱エネルギー貯蔵材料が、金属亜硝酸塩、金属硝酸塩又はこれらの組合せを含む、請求項１３〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記熱エネルギー貯蔵材料が、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩又はこれらの任意の組合せを含む請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記加熱が最大１Ｐａの水の分圧を有する雰囲気下で実施される請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記カプセルの間にスペースを設けるために、前記プライが、当該プライと一体的に形成される複数の瘤を有し、前記瘤内に前記熱エネルギー貯蔵材料が配置される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記カプセルの間にスペースを設けるために、前記プライが、当該プライと一体的に形成される複数の瘤を有し、前記瘤内に前記熱エネルギー貯蔵材料が配置される、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【外国語明細書】
2014055762000001.pdf