(57)【要約】      （修正有）【課題】加温と冷却とを交互に行う電気熱量キャパシタを有するモジュールの効率を改善する。【解決手段】モジュールは、電気熱量キャパシタ２６と、電気エネルギー蓄積装置２８と、制御可能回路５０と、ユニット５２とを備える。制御可能回路５０は、電気熱量キャパシタとエネルギー蓄積装置との間で電気エネルギーを転送し、電気熱量キャパシタとエネルギー蓄積装置との間に接続されたインダクタと、少なくとも１つの制御可能なスイッチとを備える。ユニット５２は、スイッチが、エネルギー回復状態と、スイッチが電気熱量キャパシタとエネルギー蓄積装置とを電気的に分離しているディスエーブル状態と、エネルギー解放状態との間を、順次切り替え、そのたび毎に、所定の閾値よりも長い継続時間の間、転送回路をディスエーブル状態に保持するべく、転送回路を駆動するようにスイッチを制御する。【選択図】図１
2014240746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加温と冷却とを交互に行うためのモジュールであって、
−  少なくとも１つの電気熱量キャパシタ（２６）と、
−  電気エネルギー蓄積装置（２８、１６０）と、
−  前記電気熱量キャパシタと前記エネルギー蓄積装置との間で電気エネルギーを転送するための制御可能回路（５０、１２０、１３０）とを備えるモジュールにおいて、
電気エネルギーを転送するための制御可能回路（５０、１２０、１３０）は、前記電気熱量キャパシタと前記蓄積装置との間に接続されたインダクタ（７０）と、前記蓄積装置と、少なくとも１つの制御可能スイッチとを備え、これにより、
・  エネルギー回復状態であって、前記回路が、前記電気熱量キャパシタの電流を、前記インダクタを通して、前記エネルギー蓄積装置に流し、これにより、前記電気熱量キャパシタの電極間の電圧を減少させるとともに、前記電気熱量キャパシタに蓄積されているエネルギーの少なくとも一部分を前記エネルギー蓄積装置に転送する、エネルギー回復状態と、
・  前記電気熱量キャパシタと前記エネルギー蓄積装置とが電気的に分離されているディスエーブル状態と、
・  エネルギー解放状態であって、前記回路が、エネルギー蓄積装置の電流を、前記インダクタを通して、前記電気熱量キャパシタに流し、前記エネルギー蓄積装置の中に蓄積されていたエネルギーを前記電気熱量キャパシタに転送することより、前記電気熱量キャパシタの電極間の電圧を増加させる、エネルギー解放状態との間を交互に、前記回路を切り替え、
前記転送回路に対する制御ユニット（５２）は、プログラムされて、スイッチが、前記エネルギー回復状態、前記ディスエーブル状態、前記エネルギー解放状態の間を、前記エネルギー回復状態、前記ディスエーブル状態、前記エネルギー解放状態、前記ディスエーブル状態の順序で切り替え、毎回転送回路を、所定の閾値より長い継続時間の間、ディスエーブル状態に保持するべく駆動するように、スイッチを制御するようになっていることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
転送回路（５０、１２０、１３０）は、前記電気熱量キャパシタと直列に接続された制御可能ＤＣ電圧源（７２、８２、１２２、１２４）を備え、前記ＤＣ電圧源は、ゼロ以上のＤＣ電圧と、ゼロ以下のＤＣ電圧とを交互に生成するようになっており、
前記制御ユニットは、プログラムされて、
前記電気熱量キャパシタを通して流れる電流強度が正の値である場合には、ゼロ、または正値のＤＣ電圧を生成し、前記電気熱量キャパシタを通して流れる電流強度が負の値である場合には、ゼロ、または負値のＤＣ電圧を生成し、
前記電流の前記強度が正値、または負値の場合に生成されるＤＣ電圧の少なくとも１つは、ゼロではないように、前記電圧源を制御するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
ダイオード（８６）は、電気熱量キャパシタ（２６）と並列に接続され、電気熱量キャパシタ（２６）の電極間に負電圧が発生するのを防止するようになっていることを特徴とする、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記転送回路は、
−  第１のダイオード（Ｄ２、Ｄ２’）と直列に接続されている第１の制御可能スイッチ（Ｋ１、Ｋ１’）と、
−  第２のダイオード（Ｄ１、Ｄ１’）と直列に接続されている第２の制御可能スイッチ（Ｋ２、Ｋ２’）であって、
第１および第２のダイオード（Ｄ２、Ｄ１、Ｄ２’、Ｄ１’）は、それぞれ、第２および第１のスイッチ（Ｋ２、Ｋ１、Ｋ２’、Ｋ１’）の端子と並列に接続され、前記第１および第２のダイオードは、互いに逆向きに直列に接続されている第２の制御可能スイッチ（Ｋ２、Ｋ２’）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項５】
エネルギー蓄積装置（２８、１６０）は、エネルギーを蓄積するためのキャパシタを備え、
インダクタ（７０）は、電気熱量キャパシタとエネルギー蓄積装置のキャパシタとの間に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項６】
電気エネルギー蓄積装置（２８、１６０）は、電気熱量キャパシタの電気エネルギー蓄積容量の値以上の電気エネルギー蓄積容量を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項７】
エネルギー蓄積装置（２８）は、エネルギーを蓄積するための電気熱量キャパシタを備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項８】
制御ユニット（５２）はプログラムされて、毎回、回復状態の継続時間よりも厳密に長く、解放状態の継続時間よりも厳密に長い継続時間の間、前記スイッチが転送回路を、ディスエーブル状態に保持するよう前記スイッチを制御することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項９】
互いに熱的に絶縁された、高温媒体と呼ばれる媒体と、低温媒体と呼ばれる媒体との間で熱エネルギーを転送するためのシステムであって、
−  加温と冷却とを交互に行うための少なくとも１つの制御可能モジュール（２４）と、
−  前記モジュールを加温するときには、前記モジュールを前記高温媒体と接続し、前記モジュールを冷却するときには、前記モジュールを前記低温媒体と接続するようになっている転送装置とを備えるシステムおいて、制御可能モジュール（２４）は、請求項１〜８のいずれか１項に従っていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
−  前記転送装置は、流体回路を備え、前記流体回路は、
・前記高温媒体と直接に接触している第１の熱交換器（１２）と、
・前記低温媒体と直接に接触している第２の熱交換器（１４）と、
・前記第１、および第２の熱交換器を相互に流体接続している少なくとも１つのパイプ（１６、１８）と、
・前記パイプの内部の熱転送流体を、一方向、およびその反対方向に交互に流れを駆動するようになっている制御可能ポンプ（２０）とを含み、
−  前記モジュールの電気熱量キャパシタ（２６）は、パイプ（１６）の内部に、またはこのパイプの壁面に直接に接触して配置され、前記パイプの加温と冷却とを交互に行い、これにより、このパイプの内部を流れる前記熱転送流体の冷却と加温とを交互に行うことを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記転送装置は、第１および第２のパイプ（１６、１８）を備え、
第１のパイプ（１６）は、前記第１の熱交換器の出力を前記第２の熱交換器の入力に流体接続し、第２のパイプ（１８）は、前記第２の熱交換器の出力を前記第１の熱交換器の入力に流体接続し、
前記モジュールの前記エネルギー蓄積装置は、第２のパイプ（１８）の内部、または前記第２のパイプの壁面に直接接触して配置されている別の電気熱量キャパシタを備え、
前記モジュールの制御ユニット（５２）もまた、前記転送回路が、前記ディスエーブル状態から前記解放状態に、また前記解放状態から前記ディスエーブル状態に移る度毎に、前記熱転送流体の流れの方向を反転させるように、ポンプ（２０）を制御するようにプログラムされていることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記転送装置は、前記高温、および低温媒体に関して、
−  電気熱量キャパシタが高温媒体と直接接触し、低温媒体から熱的に絶縁されている第１の位置と、
−  電気熱量キャパシタが低温媒体と直接接触し、高温媒体から熱的に絶縁されている第２の位置との間を、モジュールの電気熱量キャパシタを、交互に変位させるようになっている機構（２６４、２６６、２８６、２８８）を備えていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
−  少なくとも１電気熱量キャパシタと、
−  電気エネルギー蓄積装置と、
−  前記電気熱量キャパシタと前記エネルギー蓄積装置との間で電気エネルギーを転送するための制御可能回路とを使用して加温と冷却とを交互に行う方法であって、前記回路は、前記電気熱量キャパシタと前記蓄積装置との間に接続されたインダクタと、少なくとも１つの制御可能スイッチとを備え、これにより、
・エネルギー回復状態であって、前記電気熱量キャパシタの電流を前記インダクタを通して、前記エネルギー蓄積装置に流し、前記電気熱量キャパシタの端子間の電圧を減少させるとともに、前記電気熱量キャパシタの中に蓄積されていたエネルギーの少なくとも一部を前記エネルギー蓄積装置に転送する、エネルギー回復状態と、
・前記回路が前記電気熱量キャパシタと前記エネルギー蓄積装置とを分離しているディスエーブル状態と、
・エネルギー解放状態であって、前記エネルギー蓄積装置の電流を、前記インダクタを通して前記電気熱量キャパシタに流し、前記エネルギー蓄積装置の中に蓄積されていたエネルギーを前記電気熱量キャパシタに転送することにより、前記電気熱量キャパシタの端子間の電圧を増加させる、エネルギー解放状態との間を交互に切り替えるようになっている方法において、
前記エネルギー回復状態と、前記ディスエーブル状態と、前記エネルギー解放状態との間を、前記エネルギー回復状態、前記ディスエーブル状態、前記エネルギー解放状態、前記ディスエーブル状態の順序で順次切り替え、切り替えの度毎に、前記転送回路を、所定の閾値より長い継続時間の間、ディスエーブル状態に保持するように前記スイッチが前記転送回路を駆動するように、前記転送回路の前記スイッチを制御するステップ（１００、１０４、１９５、１９８）を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記所定の継続時間は、１００ｍｓより長いことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電気熱量キャパシタを通過する電流が正値である限り、ゼロ以上のＤＣ電圧を発生し、前記電気熱量キャパシタを通過する電流が負値である限り、ゼロ以下のＤＣ電圧を発生し、電流が正値または負値の時に発生するＤＣ電圧の少なくとも１つはゼロでないように、前記電気熱量キャパシタと直列に接続されたＤＣ電圧源を制御するステップ（１１２、１１４）を備えていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法を実行する際に、コンピュータが実行するべき命令を備えていることを特徴とする、情報を記録するための支持手段（１６４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加温と冷却とを交互に行うためのモジュールと、このモジュールを組み込んだ熱エネルギー転送のためのシステムに関する。本発明の主題はまた、この方法を実施するための情報を記録するための支持手段でもある。
【背景技術】
【０００２】
２つの相互に熱的に絶縁された媒体間で熱を転送するために、電気熱量（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｌｏｒｉｃ）材料を使用することが可能であることは、既に知られている。以下においては、相互に熱的に絶縁されたこれら２つの媒体を、それぞれ、「外部媒体」および「内部媒体」、または「高温媒体」および「低温媒体」と呼ぶことにする。
このようなシステムの動作原理は、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
熱的に互いに絶縁された、いわゆる「高温」媒体と、「低温」媒体との間で、熱エネルギーを転送するためのこの公知のシステムは、
−  加温と冷却とを交互に行うための、少なくとも１の制御可能モジュールと、
−  このモジュールが加温されるときには、このモジュールを高温媒体に熱的に接続し、このモジュールが冷却されるときには、このモジュールを低温媒体に熱的に接続するようになっている転送装置とを備えている。
【０００４】
この公知のシステムにおいては、転送装置は、流体回路と、第１のモジュールとを備えている。この流体回路は、
・外部媒体に直接接触している外部熱交換器と、
・内部媒体に直接接触している内部熱交換器と、
・外部熱交換器の出力を内部熱交換器の入力に流体接続している第１のパイプと、
・内部熱交換器の出力を外部熱交換器の入力に流体接続している第２のパイプと、
・これらのパイプの内部の熱転送流体の流れを、１つの方向と、その逆の方向に交互に駆動するようになっている制御可能なポンプとを備えている。第１のモジュールは、
−  第１のパイプの内部の加温と冷却とを交互に行い、このパイプの内部を流れる熱転送流体の加温と冷却とを交互に行う。
【０００５】
この公知のシステムはまた、第２のモジュールを備え、第２のモジュールは、第２のパイプの内部の加温と冷却とを交互に行う。これらのモジュールの各々は、電気熱量キャパシタを備え、電気熱量キャパシタは、それぞれ、第１のパイプ、および第２のパイプの内部に収容され、冷却または加温されるべき媒体に、熱接続されている。
【０００６】
電気熱量キャパシタは、電気熱量効果を有する誘電体材料の層によって、電気的および機械的に互いに分離された２つの電極を備えるキャパシタである。
【０００７】
しかし、このシステムで使用されるモジュールの効率は低い。モジュールの効率は、生成される熱エネルギーの有用な量と、この有用な熱エネルギーの量を生成するために使用される電気エネルギーの量との比率として定義される。熱エネルギーの有用な量は、媒体の冷却が行われているときに排出される熱エネルギー、または媒体の加温が行われているときに発生する熱の量である。
そのため、システムの効率は、例えば、現代の冷蔵庫、および最大カルノー効率よりもはるかに低い値である。
【０００８】
関係する従来技術は、特許文献１〜５から知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第ＵＳ２６３５４３１Ａ号明細書
【特許文献２】旧ソビエト連邦特許第ＳＵ８４０６２１Ａ１号明細書
【特許文献３】国際特許出願ＷＯ２０１２０２６９２４Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第２０１２／０５６５０４Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第ＵＳ６８７７３２５Ｂ１号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Y.V. Sinyavsky, N.D Pashkov, Y.M. Gorovoy and G.E Lugansky, "The optical ferroelectric ceramic as working boby for electrocaloric refrigeration"（電気熱量冷凍に対する動作材料として使用される光学強誘電セラミック）, Ferroelectrics, 1989, Vol 90, pp213-217.
【非特許文献２】A.F. Mischenko, Q. Zhang, J.F. Scott, R.W. Whatmore, N.D. Mathur, "Giant electrocaloric effect in thin-film PbZr0.95 Ti0.05 O3"（薄膜ＰｂＺｒ０．９５Ｔｉ０．０５Ｏ３における巨大電気熱量効果）,3 March 2006, volume 311, science.
【非特許文献３】S.G. Lu, B.R. Rozic, Q.M. Zhang, Z.Kutnjak, Xinyu Li, E.Furman, Lee J. Gorny et al. "Organic and inorganic relaxor ferroelectrics with giant electrocaloric effect"（巨大電気熱量効果を有する有機および無機リラクサ強誘電体）, Applied Physics Letters 97, 162904 (2010).
【非特許文献４】T.M. Correia, J.S. Young, R.W. Whatmore, J.F. Scott, N.D. Mathur and Q. Zhang, Applied Physics Letters 95, 182904 (2009).
【非特許文献５】S. Kar-Narayan and N.D. Mathur, "Predicted cooling powers for multilayer capacitors based on various electrocaloric and electrode materials"（種々の電気熱量材料および電極材料に基づく多層キャパシタに対する冷却電力の推定）,Applied Physics Letters 95, 242903 (2009).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このようなモジュールであって、効率を改善したモジュールの提供を目的としている。その主題は、請求項１に記載されているモジュールである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
公知のモジュールにおいては、電気熱量キャパシタの中に蓄積され、電気熱量材料の温度を変化させるために使用されていなかった電気エネルギーは、再利用することができない。これとは反対に、上述のモジュールは、この未使用電気エネルギーを電気エネルギー蓄積装置に転送し、それに続くサイクルの間に、この蓄積された電気エネルギーを再利用して、電気熱量キャパシタの電極間の電圧を高めることができる。
【００１３】
従って、上記のモジュールにおいては、電気熱量材料の温度を変化させるために使用されていない電気エネルギーの少なくとも一部分を、次に続くサイクルの間に再利用して、この電気熱量キャパシタの電極間の電圧を高めることができる。これにより、上記のモジュールの効率を飛躍的に改善することができる。
【００１４】
更に、電気熱量キャパシタとエネルギー蓄積装置との間に存在するインダクタによって、転送回路におけるエネルギー損失を減少させて、モジュールの効率を向上させることができる。
【００１５】
このモジュールの実施形態では、従属請求項の特徴のうちの１つ以上を備えることができる。
【００１６】
モジュールのこれらの実施形態は、次に示す利点を有する。
−  電気熱量キャパシタと直列に接続されたＤＣ電圧源を使用することにより、モジュールの電源が入った時には、高い電圧（すなわち、１０Ｖよりも高い電圧）によることなく、徐々にこの電気熱量キャパシタを充電することができる。またモジュールが作動すると、損失を補償することができる。
−  キャパシタと並列に接続されたダイオードが存在することにより、電気熱量キャパシタの電極間の電圧がゼロであり、エネルギー蓄積装置も、空である場合であっても、モジュールを起動することができる。
−  上述した第１および第２のダイオードとともに、第１および第２のスイッチを、使用することにより、制御を簡単にすることができる。これは、転送回路の中で電流が逆方向になる時点を正確に予測する必要がなくなり、従って、スイッチが開状態になるべき時点を知る必要がなくなるからである。
−  エネルギー蓄積装置として電気熱量キャパシタの容量以上の蓄積容量を有するエネルギー蓄積装置を使用することにより、効率を向上させることができる。その理由は、この場合には、電気熱量キャパシタを完全に放電させて、電気熱量材料の温度変化を最大にすることができるからである。
−  エネルギー蓄積装置として電気熱量キャパシタを使用することにより、第１の媒体を加温するか、また同時に第２の媒体を冷却することができる。
【００１７】
本発明の主題はまた、請求項８に示すように、いわゆる「高温」媒体と、「低温」媒体との間で、熱エネルギーを転送するためのシステムに関する。
【００１８】
このシステムの実施形態は、従属請求項の特徴のうちの１つ以上を備えることができる。
【００１９】
エネルギー転送システムのこれらの実施形態は、更に、次に示す利点を有する。
−  エネルギー蓄積装置として、別の電気熱量キャパシタを使用することにより、このシステムの実施形態を簡単にすることができる。その理由は、この場合には、各電気熱量キャパシタは、次に示す２つの機能を果たすからである。
・熱転送流体の冷却または加温を行う機能。
・再利用されるべき電気エネルギーを蓄積するための装置としての機能。
−  加温、または冷却されるべき媒体に対して、電気熱量キャパシタを変位させるための機構を使用することにより、熱絶縁された２つの媒体間で、熱エネルギーを転送するための熱転送流体を使用する必要がなくなる。
【００２０】
本発明の主題はまた、請求項１２に示すように、冷却と加温とを交互に行うための方法に関する。
【００２１】
この方法の実施形態は、方法に関する従属請求項の特徴の中の１つ以上を備えることができる。
【００２２】
最後に、本発明の主題は、上述の方法を実行するための命令を、コンピュータによって実行する際において、これらの命令を備える情報を記録するための支持手段に関する。
【００２３】
図面を参照して、以下の説明を読むことにより、本発明を明確に理解できると思う。これらの説明は、単に非限定的な例に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】外部媒体と内部媒体との間で、熱エネルギーを転送するためのシステムを示す図である。
【図２】図１に示すシステムにおいて使用される電気熱量キャパシタの縦方向断面図である。
【図３】図２に示すキャパシタの電気熱量材料の、時間に対する温度変化を示す図である。
【図４】図１に示すシステムにおいて使用される転送回路の簡略化した図である。
【図５】図１に示すシステムにおいて外部媒体と内部媒体との間で熱エネルギーを転送するための方法を示すフローチャートである。
【図６】図１に示すシステムにおいて測定可能な種々の電圧、および電流の経時変化を示すタイムチャートである。時間軸ｔ上の破線で示される時刻は図６〜図９において共通である。
【図７】それぞれのスイッチを開閉しなければならない瞬間を示すタイムチャートである。時間軸ｔ上の破線で示される時刻は図６〜図９において共通である。
【図８】それぞれのスイッチを開閉しなければならない瞬間を示すタイムチャートである。時間軸ｔ上の破線で示される時刻は図６〜図９において共通である。
【図９】２つの制御可能なＤＣ電圧源の出力電圧の経時変化を示すタイムチャートである。時間軸ｔ上の破線で示される時刻は図６〜図９において共通である。
【図１０】図４に示す転送回路の、可能な別の実施形態を示す図である。
【図１１】図４に示す転送回路の、可能な別の実施形態を示す図である。
【図１２】図１１に示す転送回路における電圧および電流の経時変化を示すタイムチャートである。時間軸ｔ上の破線で示される時刻は図１２、図１３において共通である。
【図１３】図１１に示す転送回路のスイッチの制御を行う時刻を示す図である。時間軸ｔ上の破線で示される時刻は図１２、図１３において共通である。
【図１４】電子部品の温度変動を制限するために使用されるモジュールを示す図である。
【図１５】図１４に示すモジュールを使用して、電子部品の温度変動を制限するための方法を示すフローチャートである。
【図１６】図１４に示すモジュールの電圧、およびの電子部品の温度の経時変化を示すタイムチャートである。
【図１７】２つの媒体の間で熱エネルギーを転送するためのシステムの別の実施形態の、垂直方向断面図である。
【図１８】２つの媒体の間で熱エネルギーを転送するためのシステムの別の実施形態の縦断面図である。
【図１９】図１７および図１８に示すシステムの別の実施形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
各図において、同じ要素には、同じ符号を付してある。
【００２６】
本明細書中の以下の記述では、当業者に公知の特徴および機能については、詳細には説明しない。
【００２７】
図１は、外部媒体４と内部媒体６との間で、熱エネルギーを転送するためのシステムを示す。媒体４および６は、例えば、ガス状の媒体である。典型的には、媒体４および６は空気である。
【００２８】
以下において、システム２を、媒体４に対して媒体６を冷却するために使用される特定の場合に関して説明する。
【００２９】
媒体６は、熱媒体４から、機械的に分離され、熱絶縁されている。図に示す例では、媒体６は、筐体８の内部に配置されている。その意味から、今後は、媒体６を「内部媒体」と呼び、媒体４を、「外部媒体」と呼ぶことにする。
【００３０】
この筐体８は、媒体６に対する漏れ止め外周を形成している。典型的には、筐体８は、熱伝導が悪い材料で形成されている。ここで、「熱伝導が悪い材料」とは、熱伝導率が、典型的に１Ｗｍ−１１Ｋ−１より小さい値（０.１Ｗｍ−１Ｋ−１未満であることが望ましい）の材料を意味している。
【００３１】
このシステムは、媒体６から媒体４に熱を転送するための転送装置を備えている。この転送装置は、流体回路であり、この流体回路は、
−  媒体４と直接機械接触している外部熱交換器１２と、
−  媒体６と直接機械接触している内部熱交換器１４と、
−  熱交換器１２、１４に相互に流体連結されているパイプ１６、１８と、
−  熱交換器１２、１４、およびパイプ１６、１８の内部を流れる熱転送流体と、
−  パイプ１６および１８内部で、一方向、およびその反対方向に、交互に流れる熱転送流体の流れを駆動するためのポンプ２０とを備えている。
【００３２】
熱交換器１２および１４は、それが浸漬されている媒体と、熱転送流体との間の効率的な熱交換を可能にするようになっている。それらの各々は、例えばフィンを有する放熱器を備えている。
【００３３】
熱交換器１２および１４は、それぞれ、媒体４および媒体６に、浸漬されている。従って、熱交換器１４は、この筐体８の内部に位置しており、熱交換器１２は、この筐体８の外部に位置している。
【００３４】
各熱交換器は、熱転送流体入力と熱転送流体出力とを備え、熱交換器１２の入力は、パイプ１８によって、熱交換器１４の出力に直接流体接続されている。熱交換器１４の入力は、パイプ１６によって、熱交換器１２の出力に直接流体接続されている。
【００３５】
パイプ１６および１８は、筐体の壁を貫通し、熱交換器１２および１４を相互に流体接続している。
【００３６】
熱転送流体は、その体積熱容量が２０００ｋＪｍ−３Ｋ−１より大きい値を有する流体であり、これは、例えば、水である。
【００３７】
ポンプ２０は、パイプ１６および１８の中の熱転送流体の流れの方向を制御する。ポンプ２０は、パイプ１８に接続されている。
【００３８】
この特定な実施形態においては、パイプ１６の内部に位置する熱転送流体が加温されるべき場合には、パイプ１８の内部に位置する熱転送流体は、冷却されなければならず、その反対の場合には、反対である。
この目的のために、システム２は、単一のモジュール２４を備えている。このモジュール２４は、制御可能電気エネルギー転送回路５０を介して相互に電気的に連結された２つの電気熱量キャパシタ２６および２８を備えている。ここでは、これらのキャパシタ２６および２８を使用して、それぞれ、パイプ１６および１８の内部を流れる熱転送流体の冷却と加温とを交互に行う。例えば、この目的のために、キャパシタ２６、および２８は、それぞれ、パイプ１６、および１８の内部に収容されている。
【００３９】
この実施形態においては、キャパシタ２６および２８は、配置されている位置が異なるだけであり、構造的には同一である。従って、以後は、キャパシタ２６だけについて詳細に説明する。
【００４０】
図１には、キャパシタ２６の構造だけが示されている。図２には、この実施形態の詳細が示されている。
【００４１】
キャパシタ２６は、２つの金属電極３２、３４を備え、これらの電極は、誘電体材料層３６によって、互いに機械的および電気的に分離されている。電極３２および３４は、良好な導電体材料、および良好な熱伝導材料からなっている。ここでは、２２℃における材料の熱伝導率が２Ｗｍ−１Ｋ−１よりも大きければ（１０Ｗｍ−１Ｋ−１または５０Ｗｍ−１Ｋ−１より大きいことが望ましい）、良好な熱伝導体であると考えることにする。例えば、電極３２、３４は、白金、ニッケル、金、銅、銀、パラジウムなどの金属で形成されている。変形例としては、これらの電極は、酸化物系合金を使用して製造される。例えば、電極は、ＲｕＯ２、ＳｉＲｕＯ３、ＩｒＯ３，またはＬａＮｉＯ３で製造されることが望ましい。実際に、これらの電極の酸素飽和度により、キャパシタの疲労および摩耗を低減することができる。
【００４２】
電極３２および３４は、実質的に一定の厚さｅｅの層の形をしている。典型的には、厚さｅｅは、１０ｎｍまたは０．１μｍよりも厚く、また、１０μｍ、または５μｍよりも薄い。
【００４３】
これらの電極３２、３４の中の少なくとも１つ、望ましくは両方の電極は、パイプ１６内を流れる熱転送流体と熱伝導接触している。ここで、
・ａ）電極が、熱転送流体と機械的および熱的に直接接触している場合、または
・ｂ）電極が、良好な熱伝導性材料を介して熱転送流体と熱的に連結されている場合には、熱伝導接触していると考えることができる。
【００４４】
この実施形態においては、電極３２、３４は、パイプ１６の内部に位置する熱転送流体に直接機械的に接触している。
【００４５】
熱転送流体を冷却できるために、層３６は、誘電体であり、かつ電気熱量特性を有する材料からなっている。電気熱量材料は、電界の印加に応答して、その温度が急激に変化する材料である。より正確には、電気熱量材料は、その温度変化が、典型的に、電界の絶対値の全単射関数（ｂｉｊｅｃｔｉｖｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である材料である。
【００４６】
図３は、正の電気熱量材料の、電界に対する応答を示す。材料の初期の温度は、周囲温度と等しい。すなわち、図３に示す場合では、２５℃である。初期状態では、電気熱量材料は、電界の内部に配置されてはいない。
【００４７】
時刻ｔ１で、電界が印加される。この印加によって、直ちに、この材料の数度の温度上昇ΔＴが引き起こされる。図示の例においては、ΔＴは、９℃に等しい。その後、電界は、時刻ｔ１とｔ２の間は、一定に維持される。この条件では、電気熱量材料の温度は、外部環境との熱交換により低下し、その温度は、外部環境の周囲温度に等しくなる。
【００４８】
電気熱量材料の温度が、再び周囲温度に等しくなる時刻ｔ２において、電界は、取り除かれる。それに応答して、電気熱量材料の温度は、直ちに、ΔＴだけ低下する。その後、外部環境との熱交換によって、電気熱量材料の温度は上昇し、再び、周囲温度と等しくなる。これで初期状態に戻ったことになる。図３に示すように、電気熱量材料を使用して、熱転送流体を交互に、一時的に加温、および冷却することができる。
【００４９】
上記で動作を説明した電気熱量材料は、「正の」電気熱量材料である。「正の」電気熱量材料は、電界を印加したときに、その温度が上昇する。また、電界が印加されたときに温度が低下する負の電気熱量材料も存在する。この実施形態では、キャパシタ２６は、正の電気熱量材料で形成されている。
【００５０】
電気熱量材料は、古くから良く知られている。しかしながら、ごく最近、電気熱量材料が薄層の形態で使用された場合に、電気熱量材料の性能を大幅に向上させることができることが発見された。電気熱量材料は、その厚さが５００μｍより薄いか、または５０μｍより薄い（１５μｍ、または１０μｍ、または５μｍより薄いことが望ましい）場合には、材料層は、薄いと考えることができる。この件に関しては、非特許文献２を参照することができる
【００５１】
更に最近になって、特定の電気熱量材料においては、４０℃に近い値の温度変化ΔＴを達成できることが示された。この件に関しては、非特許文献３を参照することができる。
【００５２】
本明細書における説明においては、電界に応答した最大温度変化ΔＴｍａｘが、少なくとも５℃（少なくとも１０℃であることが望ましい）の場合には、層３６は、電気熱量材料で形成されていると考えることができる。
【００５３】
ΔＴｍａｘは、ある温度（ここでは「転移温度」と呼ぶ）の近傍で生ずる。この転移温度は、それぞれの電気熱量材料で異なる。それぞれの電気熱量材料の転移温度は、公知である。この件に関しては、非特許文献３の表１を参照することができる。非特許文献３の表１には、転移温度の値のいくつかの例が示されている。
【００５４】
ここで、層３６の材料は、転移温度Ｔａが、この材料の温度変化ΔＴｍａｘの±５倍、または±２.５倍、または±１倍であるような材料が選択される。温度Ｔａは、それぞれ、媒体４、および６に対して、温度ＴｅおよびＴｉから決まる値に選択さる。これらＴｅおよびＴｉは、システム２を使用している際に経験する温度である。例えば、温度Ｔａは、Ｔｉ、またはＴｅ、または、ＴｅおよびＴｉの平均値に等しい値に選択される。従って、ここでは、この温度Ｔａは、２５℃に等しいと仮定する。従って、電気熱量材料として、［Ｐｂ（Ｍｇ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３］０.９３−［ＰｂＴｉＯ３］０.０７が選択されることになる。ただしこれは、図示の目的からだけである。この材料に関しては、例えば、非特許文献４に詳細に説明されている。
【００５５】
しかしながら、他の温度Ｔａに対しては、電気熱量材料として他の選択も可能である。典型的には、層３６の電気熱量材料は、次に示す素材のグループから選択することができる。
−  頭字語ＰＺＴで知られるＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、
−  頭字語ＰＬＺＴで知られる（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、
−  頭字語ＰＭＮ−ＰＴで知られるＰｂ（Ｍｇ，Ｎｂ、Ｔｉ）Ｏ３、
−  頭字語ＢＳＴで知られる（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３、
−  頭字語ＳＢＴで知られるＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、
−  Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）またはＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）等のＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）。
【００５６】
電気熱量材料の薄層への熱の吸収容量を大きくするために、電極３２、３４および層３６を、多層構造キャパシタ（頭字語ＭＬＣとして知られている）として構成することが提案されている。この件に関しては、非特許文献５を参照することができる。
【００５７】
ここでは、キャパシタ２６は、多層キャパシタであり、その層３６の厚さは、５μｍ未満、または２μｍ未満である。例えば、層の厚さは、１０ｎｍ〜１０μｍ（１０ｎｍ〜２μｍ、または１００ｎｍ〜２μｍであることが望ましい）である。
【００５８】
キャパシタ２６の電極３２および３４は、回路５０の端子４０および４２に電気的に接続されている。キャパシタ２８の電極３２および３４は、回路５０の端子４４および４６に電気的に接続されている。
【００５９】
キャパシタ２６および２８は、公知のキャパシタとしても動作し、従って、キャパシタ２６および２８は、電気エネルギーを蓄積することができる。これらのキャパシタの各々に蓄積される電気エネルギーの量は、一般に、次式で近似的に示すことができる。
2014240746.tif 000003
ここで、
−Ｅｍａｘ、およびＥｍｉｎは、それぞれ、電極３２、３４間に印加される電界Ｅの最大値および最小値である。
−εは、層３６の誘電率であり、εは、印加される電界に依存する。
−Ｅは「電界」を表す変数である。
【００６０】
回路５０により、キャパシタ２６からキャパシタ２８に、またその逆に、蓄えられた電気エネルギーを所定の時刻に転送することができる。この目的のために、回路５０は、コマンドに応答して、次の３つの状態の間で切り替えられることができる。
−電気エネルギー回復状態、
−ディスエーブル状態、および
−電気エネルギー解放状態。
【００６１】
電気エネルギー回復状態では、キャパシタ２６に蓄えられた電気は、キャパシタ２８に転送される。従って、回路５０のスイッチは、キャパシタ２６からキャパシタ２８への電流だけを流すことができるように制御される。従って、この電気エネルギーの転送は、キャパシタ２６の電極間の電圧の降下と、キャパシタ２８の電極間の電圧の上昇を起こさせる。従って、キャパシタ２６の電気熱量材料の温度の低下と、キャパシタ２８の電気熱量材料の温度上昇とが、同時に得られる。
【００６２】
この状態では、キャパシタに蓄えられた電気エネルギーの一部は、電気熱量材料の温度を変化させるために使用される。今日では、キャパシタに供給される電気エネルギーの約５％が、電気熱量材料を冷却または加温のために使用されるものと推定されている。電気熱量キャパシタに供給された電気エネルギーの残りは、電気エネルギーの形で残る。
【００６３】
ディスエーブル状態では、キャパシタ２６と２８とは、電気的に分離され、それぞれの電極の間に、電気エネルギーが蓄積される。従って、電極を通して電流が流れることはなく、キャパシタ２６と２８との間には、電流は流れない。このディスエーブル状態では、各キャパシタに蓄積されたエネルギーの減少は、単に、例えば、これらのキャパシタの不完全性（例えば、キャパシタの電極間の漏れ抵抗の存在）に起因するだけである。
【００６４】
回復状態では、キャパシタ２８に蓄えられていた電気エネルギーはキャパシタ２６に転送される。これにより、キャパシタ２６の電極３２との３４との間の電圧の上昇と、同時に、キャパシタ２８の電極間の電圧の低下とが引き起こされる。これにより、キャパシタ２６の電気熱量材料の温度上昇と、キャパシタ２８の電気熱量材料の温度低下とが、同時に得られる。従って、回路５０は、キャパシタ２８からキャパシタ２６への電流の流れだけが可能となるように制御される。
【００６５】
回路５０の詳細な実施形態を、図４を参照して説明する。回路５０を制御するために、システム２はまた、制御ユニット５２を備えている。
【００６６】
図２は、キャパシタ２６の実施形態を、より詳細に示す。キャパシタ２６は、本質的に水平面内に広がる基板６０を備えている。垂直トレンチ６２は、基板６０の上面からエッチングされる。例えば、基板６０は、シリコンからなる平面基板である。トレンチ６２の幅は、典型的には０．５〜３０μｍ（５μｍ未満、または２μｍ未満であることが望ましい）である。ここでは、トレンチの幅は、１μｍに等しい。トレンチ６２の水平断面は、任意の形状でよい。例えば、円形または長方形であってもよい。
【００６７】
トレンチの深さは、典型的には、１〜５００μｍ（５０〜１００μｍであることが望ましい）である。ここでは、深さは、１００μｍとなっている。
【００６８】
バリア層６４は、基板６０に向かって、望ましくない化学物質の拡散を防止するために、トレンチ６２内に堆積される。例えば、バリア層６４は、基板６０を熱酸化することにより製造される。このバリア層６４の厚さは、典型的には１０ｎｍ〜５μｍ（５０〜１５０ｎｍであることが望ましい）である。ここでは、膜厚は１００ｎｍである。
【００６９】
電極３２は、バリア層６４上に堆積される。ここでは、電極３２の厚さは、１０ｎｍ〜５μｍである。この場合には、１００ｎｍである。
【００７０】
電気熱量材料層３６は、電極３２上に堆積される。ここでは、層３６の厚さは、１０ｎｍ〜５μｍである。
【００７１】
電極３４は、層３６上に堆積される。
【００７２】
電極３４および層３６は、それらの一部がエッチされ、これにより、電極３２の一部分が露出して、端子４２への電気的接続が可能になる。
【００７３】
図４は、回路５０および制御ユニット５２の典型的な実施形態を示す。
【００７４】
回路５０は、インダクタ７０を備え、インダクタ７０は、端子４０と４４との間に直接に接続されている。回路５０は、このインダクタ７０をキャパシタ２６および２８と組み合わせて、ＬＣ回路を形成している。これにより、キャパシタ間で電気エネルギーを転送する際に失われる電気エネルギーの損失を低減させることができ、転送エネルギーの１０％未満にまで低減させることができる。典型的には、電気エネルギーの損失は、転送される電気エネルギーの５％未満であり、２％未満であることが望ましい。
【００７５】
インダクタ７０の値は、キャパシタ２６および２８の容量に応じて選択され、これらのキャパシタが放電するのにかかる時間が、１０μｓより長くなる（通常、３０μｓより長いことが望ましい）ように選択される。
【００７６】
インダクタ７０の値はまた、インダクタを流れる電流ｉが限定されるように選択することができる。
【００７７】
制御可能なスイッチＫ２は、端子４２および制御可能ＤＣ電圧源７２の出力との間に、直接電気的に接続されている。このスイッチＫ２は、コマンドに応答して、開放位置と閉鎖位置との間を切り替えることができる。開放位置は、電流を止める位置であり、閉鎖位置は、電流ｉを通す位置である。スイッチがその閉鎖位置から開開放位置に切り換えられたときには、スイッチは開放されたと言い、逆に、スイッチがその開放位置から閉鎖位置に切り換えられたときは、このスイッチは閉鎖されたと言う。
【００７８】
この特定の実施形態においては、スイッチＫ２は、ＰＭＯＳ（「Ｐチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタ」）トランジスタであり、そのソースＳは、電圧源７２の出力に直接接続され、ドレインＤは、端子４２に直接接続されている。このトランジスタのゲートＧは、直接大地ＧＮＤに接続されている。
【００７９】
ダイオードＤ２は，スイッチＫ２のドレインとソースとの間に接続されている。このダイオードＤ２のカソードは，端子４２に直接接続されている。ダイオードＤ２は、ＰＭＯＳトランジスタのソースとドレインとの間に存在する寄生ダイオードであってもよい。または、ＰＭＯＳトランジスタのソースとドレインとの間に接続された付加的なダイオードであってもよい。
【００８０】
ここでは、電圧源７２は、増幅器７４を使用して製作されている。増幅器７４の出力Ｇｅｎ１は、スイッチＫ２のソースに直接接続されている。この増幅器７４には、基準電位Ｖｄｄを介して、必ずゼロよりも高い電圧が印加される。
【００８１】
増幅器７４の入力は、制御ユニット５２の出力に接続されている。これらの条件下では、電圧源７２は、制御ユニット５２によって生成される制御信号に比例したＤＣ電圧をＧｅｎ１の上に生成する。
【００８２】
制御可能スイッチＫ１は、端子４６と制御可能電圧源８２の出力Ｇｅｎ２との間に直接接続されている。ここでは、スイッチＫ１は、スイッチＫ２と構造的に同一である。そのドレインＤは、端子４６に直接接続され、ソースＳは、出力Ｇｅｎ２に直接接続されている。そのゲートＧは、電圧源７２の出力Ｇｅｎ１に直接接続されている。
【００８３】
電圧源８２は、制御ユニット５２によって制御される。この目的のために、ここでは、使用される増幅器は、反転増幅器であることを除いて、電圧源７２の場合と同様に製作される。この反転増幅器の入力は、出力Ｇｅｎ１に直接接続され、これにより、出力Ｇｅｎ２の上には、出力Ｇｅｎ１の上に存在する電圧の１８０°位相シフトされた電圧が生成される。
【００８４】
制御ユニット５２は、図５の方法を実行するようにプログラムされている。「プログラムされている」という表現は、ハードウェアの形態、またはソフトウェアの形態のいずれかでプログラムを実行することを意味している。ここでは、ユニット５２は、クロック信号の発生器である。このクロック信号は、その波形が矩形またはスロット状の周期信号である。生成されたこのような信号は、一連のクレストを備え、このクレストの継続時間の間は、生成される直流電圧は、一定値であり、厳密にゼロよりも大きい値である。この信号では、２つの連続したクレストは、谷によって分離され、この谷の継続時間の間は、電圧はゼロである。ここでは、クレストの継続時間は、谷の継続時間と等しいように選択されている。この条件下では、制御信号のデューティ比は、０.５に等しい。
【００８５】
制御信号の周期Ｔは、１００ｍｓより長い（１ｓ、または５ｓ、または１０ｓより長いことが望ましい）。これにより、ディスエーブル状態の継続時間を、１００ｍｓより長くすることができる（１ｓ、または５ｓ、または１０ｓより長いことが望ましい）、実際、キャパシタ２６、２８が熱転送流体を冷却または加温するために必要な時間を確保するためには、かなり長い継続時間のディスエーブル状態が必要である。
【００８６】
ここでは、ユニット５２はまた、ポンプ２０を制御して、
−キャパシタ２６の温度が温度Ｔｅより低くなった場合にだけ、熱転送流体をパイプ１６を通して、熱交換器１２から熱交換器１４へ流出させ、また、
−キャパシタ２８の温度が温度Ｔｅより低くなった場合にだけ、熱転送流体をパイプ１８を通して、熱交換器１２から熱交換器１４へ流出させる。
【００８７】
最後に、ダイオード８６および８８は、それぞれ、キャパシタ２６および２８と並列に接続されている。これらダイオード８６および８８の機能は、キャパシタ２６および２８の電極間の電圧が負になることを防止することである。ダイオード８６、８８のカソードは、インダクタ７０に直接接続されている。
【００８８】
次に、図５に示す方法、および図６〜図９に示すタイムチャートを使用して、システム２の動作を説明する。
【００８９】
図６は、１制御周期に対する、電流強度ｉ、および電圧Ｖ１、Ｖ２の経時変化を示す。電圧Ｖ１およびＶ２は、それぞれ、キャパシタ２６および２８の電極間の電圧を表している。
【００９０】
コマンド時刻に対する、スイッチＫ１およびＫ２の動作は、それぞれ、図７および図８に示されている。これらの図では、値０および１は、それぞれ、スイッチの開放位置、および閉鎖位置に対応している。ハッチングした領域は、スイッチの開閉位置は重要ではない領域を示している。
【００９１】
制御周期は、ステップ１００で始まる。このステップ１００では、キャパシタ２６が充電され、キャパシタ２８が放電しているときに、ユニット５２は、スイッチＫ１の閉鎖を命令する。これにより、回路５０を回復状態に切り替えることができる。従って、ここでは、負のゲートソース間電圧ＶＧＳが、スイッチＫ１の、ゲートとソースとの間に印加され、スイッチＫ１を閉じることができる。これに応答して、キャパシタ２６は、インダクタ７０を介して放電し、キャパシタ２８は充電される。電流ｉは、ダイオードＤ２およびスイッチＫ１を通して流れる。キャパシタ２６の電極間の電圧Ｖ１は、減少し、キャパシタ２８の電極間の電圧Ｖ２は、増加する。これにより、キャパシタ２６の層３６の温度は、低下し、キャパシタ２８の層３６の温度は、上昇する。
【００９２】
回復状態では、電圧Ｖ１が負になった場合には、ダイオード８６は導通状態になり、電圧Ｖ１はゼロに保持される。同様に、ダイオード８８は導通状態になり、キャパシタ２８の電極間に負電圧Ｖ２が出現するのが防止される。
【００９３】
キャパシタ２６の放電が終了すると、電流ｉは消滅する。これは、スイッチＫ２が開放位置になり、ダイオードＤ２はｉが方向を変えるのを妨げるからである。従って、ステップ１０２において、キャパシタ２６が放電を終了したときに、自動的にディスエーブル状態に入る。このディスエーブル状態では、電流ｉの流れを阻止するのは、ダイオードＤ２であるので、スイッチＫ１の位置は重要ではない。一方、スイッチＫ２は、その開放位置にあることが必要である。実際、スイッチＫ２が開放位置から閉鎖位置に移動することだけによって、キャパシタ２８をキャパシタ２６に放電させることができる。
【００９４】
ステップ１００の継続時間は、短い。すなわち、その継続時間は、１００ｍｓより短い（典型的には１ｍｓ未満または１００μｓ未満である）。従って、その継続時間は、パイプ１６の内側に位置する熱転送流体の熱転送によってキャパシタ２６を冷却するには不十分である。これを可能にするために、回路５０は、１００ｍｓを超える継続時間（１ｓ、５ｓまたは１０ｓよりも長いことが望ましい）の間、ディスエーブル状態に留まる。
ここでは、ユニット５２は、ステップ１０２を通して、回路５０をディスエーブル状態に保持する。これは、キャパシタ２６の温度を、パイプ１６内を流れる熱転送流体の温度と平衡させるために十分な時間である。ここでは、両者の温度が、等しいか、±２０％以内（±１０％以内であることが望ましい）になったときには、両者の温度は平衡したと考えることにする。図６〜図９において、時間軸に沿った波線は、ディスエーブル状態の十分な継続時間がまだ得られていないことを示している。
【００９５】
ステップ１０４において、ディスエーブル状態は、スイッチＫ２を閉じることによって終了する。従って、例えば、スイッチＫ２のゲートソース間電圧ＶＧＳとして、−Ｖｄｄ
に等しい値の電圧が印加される。これにより、解放状態（キャパシタ２８に蓄えられたエネルギーがキャパシタ２６に転送される状態）に入る。スイッチＫ２の閉鎖により、ダイオードＤ１およびスイッチＫ２を介して、キャパシタ２８からキャパシタ２６への電流ｉが駆動される。
【００９６】
またこれにより、電圧Ｖ２の低下と電圧Ｖ１の上昇、従って、キャパシタ２８の層３６の温度低下と、キャパシタ２６の層３６の温度上昇が駆動される。
【００９７】
キャパシタ２８からキャパシタ２６に電流が流れている限り、スイッチＫ１の位置は重要ではない。これは、この動作を実行するのは、ダイオードＤ１だからである。一方、遅くとも次の瞬間には、電流ｉが消滅するので、キャパシタ２８が放電を終えた直後に再び充電されるのを防止するために、スイッチＫ１は、開く必要がある。ここに示す場合では、スイッチＫ２が閉鎖位置に切り替わると同時に、スイッチＫ１は、開放位置に切り替わる。すなわち、ステップ１０４が開始される。
【００９８】
これらの条件下では、電流ｉが消滅する次の瞬間に、ダイオードＤ１は、電流ｉを遮断する。従って、回路５０が新たなディスエーブル状態に切り替えられるのは、ステップ１０６の間に、自動的に行われる。典型的には、ステップ１０４、従って、解放状態の継続時間は、厳密に１００ｍｓ未満（多くの場合、１ｍｓ未満、または１００μｓ未満）である。このディスエーブル状態を終了し、ステップ１００に戻るには、スイッチＫ１が閉じられる必要がある。ステップ１０６の間、回路５０は１００ｍｓを超える継続時間の間（１ｓ、５ｓ、１０ｓより長いことが望ましい）、このディスエーブル状態に保持される。ここに示されている場合では、回路５０は、ステップ１０２の継続時間に等しい継続時間の間、このディスエーブル状態に保持される。その後に、本方法は、ステップ１００に戻る。
【００９９】
ステップ１０６の継続時間の間、スイッチＫ２の位置は重要ではない。例えば、ここで示す例においては、スイッチＫ２は、閉鎖位置にある。
【０１００】
ステップ１００、１０２、１０４、および１０６を連続して実行することにより、キャパシタ２６、２８の間のエネルギー転送の完全なサイクルを実行することができる。
【０１０１】
ステップ１００および１０２と並行して行うステップ１０８において、ユニット５２は、ポンプ２０を制御して、熱交換器１２から熱交換器１４に対するパイプ１６内の熱転送流体の流れを駆動する。従って、熱転送流体は、キャパシタ２６と接触し、媒体６の温度よりも低い温度に冷却される。その後、この冷却された熱転送流体は、熱交換器１４を通過し、媒体６を冷却する。
【０１０２】
これと並行して、熱転送流体は、パイプ１８を通して、熱交換器１４から熱交換器１２へと流れる。この流れの間に、熱転送流体は、キャパシタ２８と接触して加温され、媒体４の温度より高い温度を得る。加温された熱転送流体は、その後に熱交換器１２を通過して冷却され、熱交換器１２の出口では、媒体４の温度と等しい温度の一定温度になる。
【０１０３】
ステップ１０４および１０６と並行して行うステップ１１０において、ユニット５２は、ポンプ２０に命令して、熱転送流体の流れの方向を逆転させる。従って、熱転送流体は、熱交換器１４から熱交換器１２へとパイプ１６内を循環する。このステップ１１０の間のシステム２の動作は、キャパシタ２８が熱転送流体を冷却し、キャパシタ２６が熱転送流体を加温することを除いて、ステップ１０８中で記載した動作と同一である。更に、熱転送流体の流れの方向が反転したので、冷却された熱転送流体は、依然として媒体４から媒体６に流れ、これにより、媒体６を冷却し、媒体６の温度を媒体４の温度より低い値に保持し続けることができる。
【０１０４】
媒体６の温度Ｔｉと媒体４の温度Ｔｅとの間の温度差は、電気熱量材料層３６の温度変動の振幅に依存する。
【０１０５】
ユニット５２は、キャパシタ２６、２８を再充電するように、電圧源７２および８２を制御する。この目的のために、電圧源７２および８２は、電流ｉと同じ方向を有する電圧だけを発生する。ここでは、電圧値Ｖ１、Ｖ２、および電圧供給の継続時間は、モジュール２４の起動時に、キャパシタ２６および２８が、初期に完全に放電し切っている場合でも、キャパシタ２６および２８が徐々に充電されるように選定される。その後には、電圧Ｖ１およびＶ２によって、モジュール２４の動作中における電気エネルギー損失を補償することができる。この電気エネルギー損失には、本質的、２つのタイプがある。これらは、
−  キャパシタ２６と２８との間の電気エネルギーの転送のために使用される電子部品の不完全性により引き起こされる電気エネルギー損失と、
−  電気エネルギーの一部は、キャパシタ２６および２８の電気熱量材料層の温度を変化させるために、キャパシタ２６および２８によって使用されると言う事実によって生ずる電気エネルギー損失とである。
【０１０６】
ここでは、ステップ１００と並行して行うステップ１１２において、ユニット５２は、電圧源７２を、電圧源７２がステップ１００の継続時間中を通して正の電圧を生成するように制御する。その後に、ステップ１０２の継続時間中を通して、この制御が維持される。ステップ１０２の継続時間中は、電流ｉの大きさがゼロであるため、これは重要ではない。従って、この特定の実施形態では、電圧源７２の制御は、ステップ１０４の開始まで維持される。
【０１０７】
ステップ１０４と並行して行われるステップ１１４においては、ユニット５２は、電圧源８２を、電圧源８２が、ステップ１０４の継続時間にわたって厳密に正の電圧Ｖ２を発生するように制御する。これにより、キャパシタ２８を再充電することができる。その後、電圧源８２に対するこの制御は、ステップ１０６を通して維持することができる。電流ｉの強度がステップ１０６の間はゼロであるため、従来と同様に、これは重要ではない。ここでは、この制御は、ステップ１００の開始まで維持される。
【０１０８】
図９は、電圧源７２および８２によって発生する電圧のタイムチャートを示す。信号Ｇｅｎ１は、電圧源７２の出力に生成される信号に対応し、Ｇｅｎ２は、電圧源８２の出力に生成される信号に対応する。
【０１０９】
図１０は、転送回路１２０を示す。この転送回路１２０は、次の点を除いて回路５０と同一である。
−  電圧源７２および８２は、制御可能ＤＣ電圧源１２２および１２４に置換されている。
−  スイッチＫ１およびＫ２は、それぞれ、スイッチＫ１’およびＫ２’に置換されている。
−  ダイオードＤ１およびＤ２は、それぞれ、ダイオードＤ１’およびＤ２’に置換されている。
【０１１０】
電圧源１２２および１２４は、電圧源７２および８２とは異なり、どちらも、互いに独立に制御可能である。これにより、キャパシタ２６、２８の充電を、より細かく管理することができる。例えば、電圧源１２２は、ステップ１００の継続時間を通してではなく、ステップ１００の継続時間中、一部の間だけ、厳密に正の電圧を生成することができる。電圧源１２２は、制御されて、キャパシタ２６と２８との間のエネルギー転送の周期よりも厳密に低い周波数で、キャパシタ２６を充電することができる。例えば、電圧源１２２は、制御されて、２周期毎または３周期毎に、キャパシタ２６を充電することができる。電圧源１２４は、電圧源１２２と同様の要領で制御される。
【０１１１】
ここでは、スイッチＫ１’、Ｋ２’、およびダイオードＤ１’、Ｄ２’の位置は、回路５０のスイッチＫ１、Ｋ２、およびダイオードＤ１、Ｄ２のそれぞれの位置に対して逆になっている。
従って、スイッチＫ１’およびＫ２’は、端子４２および４６にそれぞれ直接接続されている。ダイオードＤ１’およびＤ２’のアノードは、それぞれ、端子４２および４６に直接接続されている。
【０１１２】
本実施形態では、スイッチＫ１’およびＫ２’は、互いに独立に制御可能である。従って、スイッチＫ１’、Ｋ２は、ステップ１０２および１０６の間、同時に開くことができる。または、スイッチＫ１’は、ステップ１０４の終了時に、単独に開くことができる。この実施例においては、スイッチＫ１’、Ｋ２は、必ずしも、ＰＭＯＳトランジスタである必要はない。例えば、それらは、ＩＧＢＴトランジスタ（「絶縁ゲートバイポーラトランジスタ」）、または機械式リレー等の制御可能な他の型のスイッチであってもよい。この実施形態では、典型的には、ダイオードＤ１’およびＤ２’は、制御可能なスイッチの端子に付加したダイオードであって、これらのスイッチの寄生ダイオードではない。
【０１１３】
転送回路１２０の動作と、その制御は、図５の方法を参照した説明から推論することができる。
【０１１４】
図１１は、転送回路１３０を示す。この転送回路１３０は、ダイオードＤ１’、Ｄ２’、およびスイッチＫ２’が省略されていることを除いて、転送回路１２０と同一である。これらのダイオードＤ１’、Ｄ２’、およびスイッチＫ２’が省略されているために、キャパシタ２６または２８の放電が終了した時に、ディスエーブル状態への切り替えは、自動的に起こるのではなく、スイッチＫ１’の開放によって促されなければならない。図１２に示されている電圧Ｖ１、Ｖ２、および電流ｉの波形を得るためには、図１３のタイムチャートに示すように、スイッチＫ１’の開閉を制御する必要がある。ここで、図１２に示される波形は、図６に示されている波形と同一である。
【０１１５】
転送回路のこの実施形態は、単純である。しかしながら、電流ｉが消滅する正確な時刻を判定することは容易ではない。従って、この回路１３０の制御は、回路５０の制御回路よりも複雑になる可能性がある。
【０１１６】
図１４は、電子部品１４６の加温と冷却とを交互に行い、この電子部品１４６の温度変動の振幅を制限するためのモジュール１４０を示す。
【０１１７】
電子部品１４６は、例えば、集積回路である。典型的には、この集積回路は、制御可能な複数の電子スイッチを備え、これらの電子スイッチは、開放位置と閉鎖位置との間を切り替えて所定の機能を実行する。開放位置では、スイッチは、電流の通過を困難にする。逆に、閉鎖位置では、スイッチは、電流の通過を容易にする。開放位置と閉鎖位置との間を切り替えるたび毎に、スイッチによって吸収された電気エネルギーの一部は、熱に変換される。閉鎖位置では、スイッチを通過するエネルギーの一部は、このスイッチがこの位置でゼロでない抵抗値を有する場合には、やはり、熱に変換される可能性がある。従って、電子部品１４６が使用されている場合には、電子部品１４６は、熱を発生する。逆に、使用されていない場合には、いずれの熱も発生されない。
【０１１８】
電子部品１４６を冷却する必要がある場合には、電子部品１４６は能動状態にあると言われる。逆に、電子部品１４６は、加温することができる場合には、電子部品１４６は受動状態にあると言われる。これらの受動および能動状態の間の切り替えは、物理量Ｑ（電子部品１４６によって生成される１秒あたりの熱量）の測定値、および／または電子部品１４６の温度Ｔの測定値に基づいて検出される。この実施例においては、電子部品１４６の１秒あたりの熱の発生量Ｑの値（Ｗで表示される）が所定の閾値Ｑ１よりも大きい場合、またその温度Ｔが所定の閾値Ｔ１よりも高い場合には、電子部品１４６は能動状態である旨検出され、逆に、１秒当たりに生成される熱の量Ｑが、この閾値Ｑ１よりも小さいか、温度Ｔが閾値Ｔ１未満である場合には、電子部品１４６は受動状態にある旨検出される。
【０１１９】
典型的に、受動状態では、電子部品１４６は、使用されていないか、または殆ど使用されていない。「殆ど使用されていない」という表現は、例えば、電子部品１４６は待ち受け状態にあることを意味する。
【０１２０】
電子部品１４６は、制御可能であり、能動状態と受動状態とを、交互に切り替えることができる。
【０１２１】
ここでは、電子部品１４６は、最大温度Ｔｍａｘに関連付けられる。温度Ｔｍａｘは、その温度を超えると、電子部品１４６が損傷する危険性があるか、または、電子部品１４６の性能が劣化するという温度に対応している。閾値Ｔ１は、この温度Ｔｍａｘよりも、厳密に低くなければならない。
【０１２２】
ここで、閾値Ｑ１は、厳密に正の値に選ばれ、例えば、０．１ｍＷ、１ｍＷ、または１０ｍＷより大きい値である。
【０１２３】
電子部品１４６から発生する熱の大部分は、熱排出面１４８を介して排出されるようになっている。ここで、熱排出面１４８は、電子部品１４６の上面である。
【０１２４】
電子部品１４６の温度Ｔを測定するために、センサ１５０が設けられている。このセンサ１５０は、制御ユニット５２に接続されている。
【０１２５】
電子部品１４６は、インタフェース１５２を介して取得した外部イベントに応答して、能動状態と受動状態との間を切り替えられる。ここでは、１秒当たりの発熱量Ｑの値が、閾値Ｑ１を超えたことを検出することにより、外部イベントを検出する。換言すれば、電子部品１４６によって毎秒生成される熱の量を表す物理量を検出する。正確に言えば、この実施例では、電子部品１４６の操作を駆動しているイベントを受信したということは、電子部品１４６から毎秒発生する熱の量が閾値Ｑ１を超えているということを示している。逆に、インタフェース１５２を介して、電子部品１４６の操作を停止、または電子部品１４６を待ち受け状態に置いてあるイベントを受信したということは、物理量ＱがＱ１の未満であることを意味している。この要領で操作を行うことにより、１秒当たりの発熱量に対するセンサを使用する必要はなくなる。
【０１２６】
例えば、インタフェース１５２は、マンマシンインターフェース、または情報伝送ネットワーク等のネットワークに接続するためのソケットである。インタフェース１５２は、情報伝送バス１５６を介して、電子部品１４６に接続されている。
【０１２７】
モジュール１４０は、電気熱量キャパシタ２８が電気エネルギー蓄積装置１６０と置換されている点を除いて、モジュール２４と同じである。例えば、電気エネルギー蓄積装置１６０は、キャパシタ２８と同じ容量を有するキャパシタである。しかし、いずれの電気熱量特性は有してはいない。キャパシタ２６の電極３２は、電子部品１４６の熱排出面１４８と熱伝導接触している。
【０１２８】
この実施形態では、制御ユニット５２は、情報を記録するための支持手段の上に記録された命令を実行することができるプログラム可能なコンピュータ１６２を使用して実現される。この目的のために、制御ユニット５２はメモリ１６４を備え、またメモリ１６４は、図１５の方法を実行するために必要な命令を備えている。
【０１２９】
モジュール１４０の動作について、図１５に示す方法と、図１６に示すタイムチャートとを使用して説明する。
【０１３０】
ステップ１８４において、電子部品１４６は、時刻ｔｏｎに、活性化イベントを受信する。このイベントは、インタフェース１５２および情報伝送バス１５６を介して受信される。
【０１３１】
直ちにこれに応答して、ステップ１８６において、電子部品１４６は、集中動作モードに変わる。その後、時間間隔ΔＴｏｎを通して、集中動作モードを維持する。典型的には、この時間間隔は、１ｍｓより長い（一般的には、１００ｍｓ、または１秒より長い）。しかし、この時間間隔間は、一般的に、１時間、または５分よりは短い。
【０１３２】
その後、ステップ１８８において、電子部品１４６は、時刻ｔｏｆｆに非活性化イベントを受信する。このイベントは、インタフェース１５２および情報伝送バス１５６を介して受信される。
【０１３３】
直ちにこれに応答して、ステップ１９０において、電子部品１４６は、待ち受け状態に移行する。その後、電子部品１４６は、時間間隔ΔＴｏｆｆを通して待ち受け状態にとどまる。時間間隔ΔＴｏｆｆは、一般的に、時間間隔ΔＴｏｎ以上の長さである。待ち受け状態では、外部環境との熱の交換は十分に行われ、その温度は低下し、外部周囲温度で安定化される。
【０１３４】
ステップ１９０が完了すると、本発明の方法は、ステップ１８４に戻る。従って、電子部品１４６は、活性化および非活性化イベントを交互に受信するのに応じて、規則的に、交互に、集中動作モードと待ち受けモードとを繰り返す。
【０１３５】
それと平行して、ステップ１９４において、制御ユニット５２は、時刻ｔｏｎに、能動状態への切り替えを検出する。従って、ここでは、制御ユニット５２は、活性化イベントの受信を検出し、センサ１５０を介して測定温度を取得する。活性化イベントの受信は、電子部品１４６による１秒当たりの発熱量Ｑが、閾値Ｑ１を超えていると解釈される。温度が閾値Ｔ１未満である場合には、能動状態への切り替えは、検出されない。この場合には、制御ユニット５２は、正規の時間間隔で温度Ｔを取得し、電子部品１４６が能動状態に切り替えられる次の切り替えを検出する。取得した温度Ｔが閾値Ｔ１より高い場合には、電子部品１４６が能動状態にあることが検出される。この検出に応答して、制御ユニット５２は、キャパシタ２６の電極３２と３４との間の電位差を小さくするように、回路５０に指示する。この目的のために、前述のステップ１００が実行される。この電位差の減少によって、熱伝導によって電子部品１４６に対して転送されていた熱により上昇していた電気熱量材料の温度は、低下する。この温度の下降により、電子部品１４６が能動状態にあるときの電子部品１４６の温度上昇を低減させるか、または温度上昇させないこととなる。
【０１３６】
ここでは、電圧Ｖ１は、ＤＤＰ１からＤＤＰ２に減少する（図１６、下のタイムチャート）。
【０１３７】
その後、ステップ１９６において、制御ユニット５２は、電子部品１４６の、受動状態への切り替えが検出されない限り、この値ＤＤＰ２に等しい電位差を保持する。従って、電子部品１４６の受動状態への切り替えが検出されるまで、前述のステップ１０２が実行され、回路５０は、ディスエーブル状態に維持される。
【０１３８】
その後、ステップ１９８において、制御ユニット５２は、電子部品１４６の、能動状態から受動状態への切り替えを検出する。ステップ１９４における場合と同様に、制御ユニット５２は、時刻ｔｏｆｆに、電子部品１４６の非活性化イベントの受信を検出する。同時に、制御ユニット５２は、センサ１５０により測定された値を取得する。温度Ｔの測定値が閾値Ｔ１より高い限り、受動状態へ切り替えは、検出されない。
【０１３９】
逆に、温度Ｔの測定値が閾値Ｔ１未満に下降すると直ちに、受動状態へ切り替えが検出される。これに応答して、制御ユニット５２は、再度、電極３２と３４との間の電位差を大きくするように、制御回路５０に命令する。従って、前述のステップ１０４が実行される。この増加は、熱伝導により、材料層３６の温度上昇を引き起こし、電子部品１４６の温度低下を制限する。ここで、電圧Ｖ１は、ＤＤＰ２からＤＤＰ１に上昇する。
【０１４０】
ステップ２００において、電位差が再びＤＤＰ１になると、制御ユニット５２は、電子部品１４６が受動状態のままでいる限り、電位差をこの値に維持する。従って、前述のステップ１０６が実行される。このステップ２００が完了すると、本方法は、ステップ１９４に戻る。
【０１４１】
図１６は、上下２つのタイムチャートを示す。下方のタイムチャートにおいて、線２１０は、図１５の方法が実行された場合の電圧Ｖ１の時間変化を表す。
【０１４２】
上方のタイムチャートにおいては、実線２１２は、図１５の方法が実行された場合の電子部品１４６の温度変化を示す。破線２１４は、図１５の方法が実行されない場合の、電子部品１４６の温度を示す。破線２１４で示すように、図１５の方法が実行されない場合には、電子部品１４６の温度は温度Ｔｍａｘを超える。逆に、図１５の方法が実行された場合には、電子部品１４６の温度は、この温度Ｔｍａｘを超えることはない。
【０１４３】
従って、図１５の方法によって、電子部品１４６の温度変動を制限することができる。しかし、長い継続時間にわたって、その平均温度を低く保つことはできない。
【０１４４】
図１７および図１８は、媒体２５２と媒体２５４との間で熱エネルギーを転送するためのシステム２５０を示す。この実施形態では、媒体２５２および２５４は、固体状態の媒体である。ここでは、これらの媒体は、それぞれ、水平層の形をしている。
【０１４５】
これらの媒体２５２、２５４は、
−熱絶縁材料（すなわち、熱伝導が悪い材料）でできた２つの層２５６、２５８、および
−空洞２６０により、
互いに熱絶縁されている。
【０１４６】
空洞２６０の内部は、真空であることが望ましい。この目的のために、空洞２６０は、いずれの外部媒体からも、気密封止絶縁されている。
【０１４７】
システム２５０は、モジュール２６２を備え、このモジュール２６２は、媒体２５４の加温と、媒体２５２の冷却とを交互に行うことができる。このモジュール２６２は、上記の説明に従って実施される。従って、このモジュールの詳細な説明は省略する。更に、図１７および図１８を簡略化するために、このモジュール２６２のキャパシタ２６および２８だけが示されている。
【０１４８】
この実施形態においては、キャパシタ２６および２８を、交互に、媒体２５２および２５４に熱的に接続するようになっている転送装置は、２つの電気機械アクチュエータ２６４および２６６を備えている。ここで、アクチュエータ２６４は、キャパシタ２６を、
−  図１７に示されている、キャパシタ２６が媒体２５２と熱伝導接続されている休止位置と、
−  図１８に示されている、キャパシタ２６が媒体２５４と熱伝導接続されている活性位置との間を変位させるようになっている。
【０１４９】
同様に、アクチュエータ２６６は、キャパシタ２８を、
−  図１８に示されている、キャパシタ２８が媒体２５２と熱伝導接続されている休止位置と、
−  図１７に示されている、キャパシタ２８が媒体２５４と熱伝導接続されている活性位置との間を変位させるようになっている。
【０１５０】
従って、転送装置はまた、空洞２６０の内部に収容された２つの可動梁２７０および２７２を備えている。キャパシタ２６および２８は、それぞれ、可動梁２７０、２７２の自由端上に、自由度なく固定されている。各可動梁の反対側の一端は、層２５６と２５８との間に、自由度なく固定されている。これらの可動梁は、基本的に、水平に延びている。
【０１５１】
アクチュエータ２６４および２６６は、それぞれ、可動梁２７０および２７２を曲げることができ、それぞれ、キャパシタ２６および２８を、能動位置と休止位置との間を変位させるようになっている。この実施形態においては、アクチュエータ２６４および２６６は、圧電アクチュエータである。例えば、アクチュエータ２６４は、２つの電極２７４および２７６を備え、これらの電極２７４および２７６の間に、圧電材料層２７８が挿入されている。電極２７４、２７６、および層２７８は、可動梁２７０の上に、自由度なく固定され、本質的に、この可動梁と平行に、可動梁の長さ方向に延びている。更に、ここでは、電極２７４および２７６は、それぞれ、電気的にキャパシタ２６の電極３２および３４に恒久的に接続され、これら電極の間の電位差の印加によって、
−  材料層３６の加温と、
−  材料層２７８を変形させ、これにより可動梁２７０を屈曲させ、キャパシタ２６を休止位置から活性位置に変位させることとが、
同時に行われる。
【０１５２】
アクチュエータ２６６は、可動梁２７２およびその電極上に固定され、その電極が、キャパシタ２８の電極と恒久的に電気的に接続されていることを除いて、アクチュエータ２６４と同一である。従って、詳細には説明しない。
【０１５３】
システム２５０の作動中は、モジュール２６２は、上記で説明したように作動する。しかし、ステップ１００の間に、キャパシタ２６の電極間の電圧の低下は、同時に、キャパシタ２６の、活性位置から休止位置への変位を駆動する。それと平行して、キャパシタ２８は、加熱されて、休止位置から活性位置に変位する。次に続くディスエーブル状態では、キャパシタ２６および２８は、それぞれ、休止位置および活性位置に保持される。その後、ステップ１０４において、キャパシタ２６および２８は、ステップ１００において発生した場合とは逆方向にアクチュエータ２６４および２６６によって変位される。最後に、それに続くディスエーブル状態の継続時間の全体にわたって、キャパシタ２６および２８は、それぞれ、活性位置、および休止位置に保持される。この変位サイクルは多数回繰り返すことができる。各サイクルの間に、キャパシタ２６および２８は、媒体２５２から媒体２５４に熱の転送を行う。
【０１５４】
図１９は、媒体２５２と２５４との間で熱エネルギーを転送するためのシステム２８０を示す。このシステム２８０は、
−絶縁層２５８は、省略されていること、
−可動梁２７０、２７２は、中心軸２８４を中心に回転可能に取り付けられたスパーで置換されていること、
−圧電アクチュエータ２６４、２６６は、静電アクチュエータ２８６、２８８で置換されていることを除いて、システム２５０と同じである。
【０１５５】
キャパシタ２６および２８は、スパー２８２のそれぞれの端部に、自由度なく固定されている。これらのキャパシタの各々の電極３２は、層２５２の方向に向けられている。中心軸２８４は、層２５２および２５４の平面と平行に、水平方向に延びている。ここでは、中心軸２８４は、スパー２８２の重心を通過している。
【０１５６】
アクチュエータ２８６は、電極３２、層２５２、および膜２９０を備えている。膜２９０は、キャパシタ２６、２８の各々の電極３２の前方にある層２５２の上に堆積されている。膜２９０は、電気絶縁性と良好な熱伝導性とを有する材料で形成されている。層２５２およびスパー２８２は、導電性材料または半導電性材料で作られている。ここでは、層２５２およびスパー２８２は、電気的に接地されている。従って、キャパシタ２８の電極３２上に同じ時刻に存在する電圧より高い値の正電圧が、キャパシタ２６の電極３２に印加された場合には、静電気による力が働いて、キャパシタ２６を休止位置に変位させる。この休止位置は、キャパシタ２６の電極３２が、膜２９０と直接に接触している状態である。この変位によって、キャパシタ２８の変位ももたらされ、キャパシタ２８は、活性位置に変位し、この活性位置では、キャパシタ２８の電極は、層２５４と、熱伝導による熱接触を行うことになる。
【０１５７】
キャパシタ２６の電極３２に印加する電圧より高い値を有する正電圧を、同時にキャパシタ２８の電極３２に印加することにより、スパー２８２の逆方向の変位を得ることができる。それ以降のモジュール２６２の動作は、以前に説明した動作と同じである。
【０１５８】
多数の他の実施形態が可能である。例えば、スイッチＫ１およびＫ２等のスイッチは、ＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、バイポーラ、またはＩＧＢＴトランジスタであってよく、あるいは、機械式リレーとすることもできる。
【０１５９】
転送回路を簡略化するために、インダクタ７０を省略することができる。この場合には、電気熱量キャパシタと電気エネルギー蓄積装置との間の電気エネルギーの転送中に生ずるエネルギー損失は、実質的に増加し、それによって、このモジュールの効率は、低下する。しかしながら、このインダクタを使用しないとしても、このモジュールの効率は、公知のモジュールの効率と比較して、非常に高い値を保持する。公知のモジュールでは、電気熱量キャパシタに蓄えられる電気エネルギーは、その後のサイクルの間に再利用されない。従って、インダクタを使用しないこの実施形態によって、転送回路の体積を実質的に低減し、モジュールの効率の低下を食い止めることができる。
【０１６０】
転送回路のいずれの実施形態においても、制御ユニットは、図１４を参照して説明した形で実施することができる。
【０１６１】
このシステム２は、内部の媒体を冷却するのではなく、加温するために使用することができる。従って、図６〜図９のタイムチャートを参照して説明したコマンドを逆にすれば十分である。換言すれば、冷却媒体６に向かっている熱転送流体を、前述のようにそれを冷却するのではなくて、加温するように回路５０に命令することが必要である。
【０１６２】
内部媒体および外部媒体は、固体または液体であってよい。
【０１６３】
システム２のモジュール２４は、第１および第２の、別個のモジュールで置き換えることができる。第１のモジュールだけを使用して、パイプ１６の内部を加温、あるいは冷却し、第２のモジュールを使用して、パイプ１８の内部を加温、あるいは冷却する。これら第１および第２のモジュールは、例えば、図１４を参照して説明したモジュール１４０と同一である。パイプ１６および１８に関しては、他方とは無関係に、一方の冷却または加温を独立にコマンドすることができる。換言すれば、これによって、第１および第２のモジュールを、逆位相で動作させる必要性をなくすることができる。
【０１６４】
システム２においては、パイプ１６を省略することができる。例えば、パイプ１６は、別個の、第１および第２の熱転送流体リザーバで置換することができる。ポンプ２０が、熱交換器１２から熱交換器１４に向かう熱転送流体をパイプ１８を介して吸引するときには、第１のリザーバが空になり、第２リザーバは充填される。逆に、ポンプ２０が、熱交換器１４から熱交換器１２に向かう熱転送流体をパイプ１８を介して吸引するときには、第２のリザーバが空になり、第１のリザーバは充填される。第２のパイプがない場合のこのシステムのそれ以降の動作は、以前の説明から推論することができる。パイプ１６を省略した特定の場合においては、電気熱量キャパシタ２６は、電気熱量特性を有さない電気キャパシタ等の、任意の電気エネルギー蓄積装置で置換することができる。更に、この電気エネルギー蓄積装置は、加温・冷却用モジュール内のどこにでも配置することができる。
【０１６５】
モジュール１４０においては、装置１６０は、電気熱量キャパシタや電池、または電気エネルギーを蓄積する他の任意の手段とすることができる。
【０１６６】
キャパシタ２６と２８とは、必ずしも同じである必要はない。例えば、１つの変形として、キャパシタ２６および２８は、同じ容量値を持っていない。これらの電気熱量キャパシタの電極の間で観察される電圧の値を除いて、前述の動作様式には、変化するところはない。また、この場合には、大きな容量のキャパシタは、完全に放電することはない。
【０１６７】
熱伝導によって熱転送流体に対する熱接続を得るために、キャパシタ２６および２８は、パイプの内部ではなくて、パイプの外壁面に固定することもできる。この場合には、パイプの壁は、良好な熱伝導材料で作られていることが望ましい。
【０１６８】
キャパシタ２６または２８の他の実施形態も可能である。例えば、非特許文献５に記載されているキャパシタを製作することもできる。非特許文献５では、キャパシタは、多層キャパシタを製造するための従来の方法に従って製造される。キャパシタ２６または２８はまた、誘電体層と、他の金属層との重ね合わせによって生成された多層膜を巻き回して形成された膜キャパシタのように製造することができる。金属層は、電極に対応する。この場合、誘電体層の厚さは、多くの場合、２μｍまたは５μｍより厚い（１４８μｍまたは１５μｍより薄いことが望ましい）。
【０１６９】
各電気熱量キャパシタは、単一の容量性ブロック、または、並列または直列に接続された複数の容量性ブロックから形成することができる。１つの電気熱量キャパシタを、並列または直列に接続された複数の電気熱量キャパシタで置換することもできる。特に、モジュールは、パイプ１６内あるいはパイプ１８内に、直列および／または並列に接続された複数の電気熱量キャパシタを備えることができる。
【０１７０】
１つの変形例として、負電気熱量材料を使用して、電気熱量キャパシタの層３６を形成することができる。この場合において、制御ユニット５２は、転送流体を冷却したい場合には、このキャパシタの電極間の電圧を増加させ、転送流体を加温したい場合には、このキャパシタの電極間の電圧を減少させるようになっていなければならない。この点に対して注意を払い、上記で説明した教示に基づけば、前に述べた正電気熱量材料を使用することなく、負電気熱量材料を使用したキャパシタを使用して、熱エネルギーの転送を行うためのシステムを製造することもできる。
【０１７１】
１つの変形例においては、転送回路は、単一の電圧源を備えている。電圧源７２および８２のうちの１つは、省略されている。この場合には、２つのキャパシタの片方は、再充電されるが、回路５０の損失を補償することはできず、従って、安定した動作を得ることはできない。
【０１７２】
別の変形例では、電圧源は、再充電されるべきキャパシタと直列には接続されてはおらず、これらのキャパシタの電極に並列に接続されている。
【０１７３】
別の実施形態では、ダイオード８６および８８は省略されている。これは、熱エネルギー転送システムの動作を妨げるものではない。しかし、これらのキャパシタ２６および２８の一方のキャパシタの端子間電圧は、その後徐々に正になるのに対して、これらのキャパシ中のもう一方の端子間電圧は徐々に負になる。従って、電圧Ｖ１、Ｖ２は、反対の符号になっている。
【０１７４】
熱エネルギー転送システム２５０は、アクチュエータ２６６および可動梁２７２を省略することにより、簡略化することができる。この場合には、キャパシタ２８は、電気熱量特性を有さない任意の電気エネルギー蓄積装置で置換される。
【０１７５】
アクチュエータ２６４、２６６、２８６、２８８の他の実施形態も可能である。例えば、電磁アクチュエータ、または熱アクチュエータを使用することができる。
【０１７６】
１つの変形例として、アクチュエータは、キャパシタ２６および２８を変位させるのではなく、層２５２および２５４を変位させて、１つの層から他方の層に熱を転送することができる。
【０１７７】
システム２５０、２８０のこれらのアクチュエータは、キャパシタ２６および２８の各電極と直列に接続されている必要はない。変形例として、アクチュエータは、キャパシタ２６および２８を含む電気回路とは電気的に独立な電気回路に基づいて、電力が供給される。
【０１７８】
システム２５０または２８０は、エネルギー蓄積装置を使用せずに実現することもできる。これにより、電気熱量キャパシタの中に蓄積されたエネルギーを回復し、次いで再利用することができる。この場合には、電気エネルギー転送回路、および／または電気エネルギー蓄積装置は省略される。
【符号の説明】
【０１７９】
２  システム
４  外部媒体
６  内部媒体
８  筐体
１２  外部熱交換器
１４  内部熱交換器
１６  １８  パイプ
２０  ポンプ
２４  モジュール
２６、２８  キャパシタ
３２、３４  電極
３６  誘電体材料層
４０  ４２、４４  ４６  端子
５０  制御可能電気エネルギー転送回路
５２  制御ユニット
６０  基板
６２  垂直トレンチ
６４  バリア層
７０  インダクタ
７２  制御可能ＤＣ電圧源
７４  増幅器
８２  制御可能ＤＣ電圧源
８６  ８８  ダイオード
１００、１０２  １０４  １０６、１０８、１１０、１１２、１１４  ステップ
１２０  転送回路
１２２  １２４  制御可能ＤＣ電圧源
１２８  ステップ
１３０  転送回路 
１４０  モジュール
１４６  電子部品
１４８  熱排出面
１５０  センサ
１５２  インタフェース
１５６  情報伝送バス
１６０  電気エネルギー蓄積装置
１６２  コンピュータ
１６４  メモリ
１８４、１８６、１８８、１９０、１９４、１９６、１９８、２００  ステップ  
２１０  実践
２１２  破線
２１４  実線
２５０  熱エネルギー転送システム
２５２、２５４  媒体
２５６、２５８  熱絶縁層
２６０  空洞
２６２  モジュール
２６４、２６６  圧電アクチュエータ
２７０、２７２  可動梁
２７４、２７６  電極
２７８  圧電材料層
２８０  熱エネルギー転送システム
２８２  可動梁
２８４  中心軸
２８６、２８８  静電アクチュエータ
２９０  膜
Ｋ１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’  制御可能スイッチ
Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ２、Ｄ２’  ダイオード
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
2014240746000001.pdf