(57)【要約】  本発明は、物品２、および熱エネルギーを貯蔵するための熱貯蔵装置８０に関する。物品２は、金属ベースシート１２および金属カバーシート１４を含み、金属ベースシートと金属カバーシートとは密封接合されて、１つまたは複数の密封空間１８を形成する。物品２は、密封空間１８内に収容されている熱エネルギー貯蔵材料１６を含む。密封空間は、好ましくは実質的に水を含まないか、または密封空間１８の全容積に対して、約２５℃の温度で１容積パーセント以下の濃度で液体の水を含む。物品は、以下の特徴：ａ）熱エネルギー貯蔵材料の温度が約２５℃である場合に、密封空間内の圧力３６は、約７００Ｔｏｒｒ以下である；ｂ）金属カバーシート１４は、熱サイクルの間にカバーシートにおける最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力を低下させるのに十分な大きさおよび数である、１つまたは複数の補強性特徴３４を含み、補強性特徴は、密封空間の中へのくぼみ、密封空間から外への突起、または両方を含む；ｃ）金属カバーシート１４および／または金属ベースシート１２は、１つまたは複数の体膨張性特徴６２を含む；あるいはｄ）金属カバーシートは厚さｔｃを有し、金属ベースシートは厚さｔｂを有し、ｔｃはｔｂより大きい、の１つまたは複数を含み、そのため、物品は耐久性である。例えば、物品は、約２５℃と約２４０℃との間で１，０００サイクルの熱サイクル後に、漏洩しない。
2014508908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベースシート；
金属カバーシートであって、金属ベースシートと金属カバーシートとが密封接合されて１つまたは複数の密封空間を形成する金属カバーシート；
密封空間内に収容される熱エネルギー貯蔵材料
を含み、
密封空間が、実質的に水を含まないか、または密封空間の全容積に対して、約２５℃の温度で約１容積パーセント以下の濃度で液体の水を含む、物品であって、
以下の特徴：
ａ．熱エネルギー貯蔵材料の温度が約２５℃である場合、密封空間内の圧力は約７００Ｔｏｒｒ以下である；
ｂ．金属カバーシートは、１つまたは複数の補強性特徴を含み、補強性特徴は、熱サイクルの間にカバーシートにおける最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力を低下させるために十分な大きさおよび数である、密封空間の中へのくぼみ、密封空間から外への突起、または両方を含む；
ｃ．金属カバーシートおよび／または金属ベースシートは、１つまたは複数の体膨張性特徴を含む；あるいは
ｄ．金属カバーシートは、厚さｔｃを有し、金属ベースシートは厚さｔｂを有し、ｔｃはｔｂより大きい
の１つまたは複数を含み、
約２５℃と約２４０℃との間で１，０００サイクルの熱サイクル後に漏洩しない物品。
【請求項２】
密封空間内の圧力が、約２５℃の温度で約６００Ｔｏｒｒ以下の真空である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
熱エネルギー貯蔵材料が、熱エネルギー貯蔵材料の少なくとも液相線温度（ＴＬ、ＴＥＳＭ）の接合温度（Ｔｊ）である場合に、金属ベースシートと金属カバーシートとを接合する工程を含む方法によって調製される、請求項１または２に記載の物品。
【請求項４】
ｉ）金属カバーシートの厚さと金属ベースシートの厚さとの比ｔｃ／ｔｂが、約１．０５以上であり；
ｉｉ）金属カバーシートの厚さと金属ベースシートの厚さとの間の差ｔｃ−ｔｂが、約０．０２ｍｍ以上であり；または
ｉｉｉ）ｉ）とｉｉ）の両方である、請求項１から３のいずれかに記載の物品。
【請求項５】
金属カバーシートと金属ベースシートとを接合する１つまたは複数の溶接部を含み、１つまたは複数の溶接部が、密封空間を完全に封入し；熱伝達流体が開口部を通って流れ得るように、物品の中心部の近くに開口部を有し；開口部の周囲の付近で密封され、そのため、熱伝達流体が密封空間内の熱エネルギー貯蔵材料と接触しない、請求項１から４のいずれかに記載の物品。
【請求項６】
金属カバーシートが、１つまたは複数の補強性特徴を含む、請求項１から５のいずれかに記載の物品。
【請求項７】
金属カバーシート、金属ベースシート、または両方が、１つまたは複数の体膨張性特徴を含む、請求項１から６のいずれかに記載の物品。
【請求項８】
１つまたは複数の体膨張性特徴が、ディンプル、シェブロン、皺、フォールド、コンボリューション、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
金属カバーシートが、約２５０℃の温度での物品のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が、金属カバーシートが概して平坦である物品と比較して、約１０％以上だけ低下されるように、エンボス加工される、請求項１から８のいずれかに記載の物品。
【請求項１０】
約３０℃と約２５０℃との間の繰り返し熱サイクルの間の熱エネルギー貯蔵材料の熱膨張による、金属ベースシートと金属カバーシートの両方のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が、カバーシートの金属の降伏応力よりも小さい、請求項１から９のいずれかに記載の物品。
【請求項１１】
物品の密封空間が、約４００℃に約４時間加熱された後に漏洩しない、請求項１から１０のいずれかに記載の物品。
【請求項１２】
熱エネルギー貯蔵材料が、約２５℃以上の液相線温度を有する、請求項１から１１のいずれかに記載の物品。
【請求項１３】
熱エネルギー貯蔵材料が、約１５０℃以上の液相線温度を有し；かつ熱エネルギー貯蔵材料が、実質的に無水である、請求項１から１２のいずれかに記載の物品。
【請求項１４】
金属ベースシートが、液体を収容することができる１つまたは複数のトラフを含む、請求項１から１３のいずれかに記載の物品を形成する方法であって、１つまたは複数のトラフを熱エネルギー貯蔵材料で少なくとも部分的に充填する工程を含む方法。
【請求項１５】
ベースシートとカバーシートとが密封接合される場合に、熱エネルギー貯蔵材料が、熱エネルギー貯蔵材料の少なくとも液相線温度である所定の温度であり、そのため、物品を約２５℃に冷却後に、真空が密封空間内に形成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ベースシートとカバーシートとを密封接合する工程が、トラフを熱エネルギー貯蔵材料で充填する工程の前に開始され、トラフを熱エネルギー貯蔵材料で充填する工程の後に終了される、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
物品が、金属ベースシートと金属カバーシートとを接合して密封空間を形成する工程を含む方法によって調製され、接合する工程が、両シートを接合する前に真空を密封空間の領域にかける工程を含む、請求項１４から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から１３のいずれかに記載の２つ以上の物品のスタックを含む装置。
【請求項１９】
それぞれの物品が、それぞれ開口部を含み、物品が、開口部が概して軸方向に整列されるように配置され、物品のスタックが、断熱容器内に収容される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
請求項１から１５のいずれかに記載の物品に十分な量の熱エネルギーを伝達し、そのため、物品中の熱エネルギー貯蔵材料が、約２００℃以上の温度に加熱される工程を含む、熱を貯蔵する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギー貯蔵材料を用いる熱エネルギー貯蔵、および効率的な熱貯蔵と効率的な熱伝達の両方を可能にする該熱エネルギー貯蔵材料の実装に関する。
【０００２】
出願日の利益の主張
本発明は、米国仮特許出願第６１／３７３，００８号（２０１０年８月１２日出願された）および米国特許出願第１３／２０７，６０７号（２０１１年８月１１日出願された）の出願日の利益を主張し、これらの内容は、両方とも参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
産業界では一般に、より時宜を得たときに利用することができるように、廃熱を効率的に捕捉および貯蔵する新規な手法が活発に求められている。さらに、コンパクトな空間でエネルギー貯蔵を達成する要望により、単位重量および単位体積当たり高エネルギー含量を貯蔵することができる新規な材料の開発が要求されている。画期的な技術の潜在的利用の分野には、輸送、太陽エネルギー、工業製造プロセス、ならびに公営および商業建物の暖房が含まれる。
【０００４】
輸送業に関して、内燃エンジンが非効率的に作動することは周知である。この非効率性の原因には、排気、冷却、放射熱を介して失われる熱、およびシステムからの機械損失が含まれる。内燃エンジン（internal combustion engine）に供給される燃料エネルギーの３０％超が、エンジン排気によって環境に失われると推定される。
【０００５】
「コールドスタート」中に、内燃エンジンは、実質的により低い効率性で作動し、より多くの排出を生じる、またはその両方であり、その理由は、燃焼が非最適温度で行われ、内燃エンジンが冷潤滑剤の高粘度のために摩擦に対して余分の仕事を行う必要があるからであることは周知である。この問題は、内燃エンジンが間欠的に作動し、それにより、コールドスタート状態を長引かせ、および／またはビークルを作動させる単一期間の間に複数のコールドスタート状態の発生を引き起こすハイブリッド電動ビークルにとってさらにより重要である。この問題を解決するのに役立たせるために、元の装置の製造業者は、廃熱の効率的な貯蔵および放出ができる解決策を探している。基本的な考えは、通常のビークル作動中に廃熱を回収および貯蔵し、続いて、その後にこの熱を制御して放出し、それにより、コールドスタート状態の持続期間および頻度を減少させまたは最小化し、最終的に内燃エンジンの効率性を改善し、排出を減少させ、またはその両方を行うことである。
【０００６】
実用的解決策であるためには、熱エネルギー貯蔵システムにとってエネルギー密度および熱出力密度の要件は、極めて高い。出願人は、以前に１）「熱エネルギー貯蔵材料（Thermal Energy Storage Materials）」と表題され、２００９年８月２７日に公開された、Ｓｏｕｋｈｏｊａｋらによる米国特許出願公開第２００９−０２１１７２６号；２）「熱貯蔵装置（Heat Storage Devices）」と表題され、２００９年１０月８日に公開された、Ｂａｎｋらによる米国特許出願公開第２００９−０２５０１８９号；３）「熱エネルギー貯蔵材料を用いる熱伝達システム（Heat Transfer Systems Utilizing Thermal Energy Storage Materials）」と表題され、２００９年１２月１４日に出願された、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７８２３号、および４）「熱エネルギー貯蔵（Thermal Energy Storage）」と表題され、２０１０年１月２９日に出願された米国仮出願第６１／２９９，５６５号を出願している。これらの以前の出願は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術において公知の熱貯蔵装置および排熱回収装置がある。しかし、長期間の（例えば、約６時間を超える）熱貯蔵能を与えるために、それらは一般に、大容量を占め、大容量の熱伝達流体のポンピングを必要とし、流体抵抗に打ち勝つために比較的大きなポンプを必要とする、などである。したがって、高エネルギー密度、高出力密度、長期の保温時間、軽量、熱伝達流体フローのための低い流体抵抗、またはこれらの任意の組合せの先例のない組合せを提供し得る熱貯蔵システムに対する必要性がある。
【０００８】
輸送などにおいて、軽量であるシステムを必要とする用途のための熱エネルギー貯蔵材料の実装の課題は、強固な実装と軽量である実装の両方を必要とすることである。例えば、この実装は、それに、大きな集積の熱エネルギー貯蔵材料を収容し、広範な温度にわたって熱エネルギー貯蔵材料を収容し（それが、体積で大きな変化を受け得る後に）、互いから密封されている複数のセルまたはカプセル内に熱エネルギー貯蔵材料を収容し、またはこれらの任意の組合せであり得るように、耐久性でなければならない。軽量熱エネルギー貯蔵システムに対する必要性は、実装の重量を減少させることを必要とし得る。
【０００９】
例えば、軽量であり、高エネルギー密度を有し、または高出力密度を有し；および耐久性である（例えば、カプセルが、約４００℃の温度に加熱後に漏洩しない；カプセルが、約２５℃の温度と約２４０℃の温度との間で約１，０００サイクル以上の繰り返し加熱後に漏洩しない；または両方であるように）カプセル中に封入されている熱エネルギー貯蔵材料に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、ベースシート（好ましくは、金属ベースシート）；カプセル構造を形成するように該ベースシートに密封接合されたカバーシート（好ましくは、金属カバーシート）を含む物品であって、該カプセル構造は、１つ、２つまたはそれを超える密封空間；熱エネルギー貯蔵材料を含み、ここで、該熱エネルギー材料は該密封空間内に収容されており；該熱エネルギー貯蔵材料は約１５０℃以上の液相線温度を示し、該密封空間は、水を実質的に含まないか、または密封空間の全容積に対して、約２５℃の温度で約１容積パーセント以下の濃度で液体の水を含み；該物品は、約２５℃と約２４０℃との間で約１，０００サイクルの温度サイクリング後に漏洩しないように、以下の特徴：ａ）密封空間内の圧力は、該熱エネルギー貯蔵材料の温度が約２５℃である場合に、約７００Ｔｏｒｒ以下の真空であり；ｂ）該カバーシートは、１つまたは複数の１つまたは複数補強性特徴を含み、該補強性特徴は、温度サイクリングの間に該カバーシートにおける最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力を低下させるのに十分な大きさおよび数である、該密封空間の中へのくぼみ、該密封空間から外への突起、または両方を含み；ｃ）該ベースシートおよび／または該カバーシートは、１つまたは複数の体膨張性特徴を含み；あるいはｄ）該カバーシートは厚さｔｃを有し、該ベースシートは厚さｔｂを有し、ｔｃはｔｂより大きい、の１つまたは複数を含む物品である。補強性特徴は、密封空間内の圧力が増加する場合（例えば、熱エネルギー貯蔵材料の熱膨張、または溶融によって）、補強性特徴を有することなく、かつ同じ圧力下に置かれたベースシートおよび／またはカバーシートに比べて、最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が低下するように、該ベースシートおよび該カバーシートにおける応力を再分配する任意の特徴（例えば、くぼみまたは突起）であってもよい。限定することなく、金属カバーシートに用いられ得る補強性特徴の例には、ディンプル、シェブロン、リブ、またはこれらの任意の組合せが含まれる。
【００１１】
本発明の特に好ましい態様において、カプセル構造は、熱伝達流体を１つまたは複数の流体通路を通って流れさせるのに十分に大きい１つまたは複数の流体通路を有し；カプセル構造が熱伝達流体と接触している場合、熱エネルギー貯蔵材料は、熱伝達流体から隔離される。
【００１２】
本発明の別の態様は、容器、およびその容器内に２つ以上の物品のスタックを含む装置である。例えば、この装置は、本明細書で記載される複数の物品を収容し得る。好ましくは、それぞれの物品は、流体通路を含み、熱エネルギー貯蔵材料を収容する。好ましくは、流体通路を有する物品は、それらの流体通路が概して、好ましくは軸方向に、整列するように積み重ねられる。
【００１３】
本発明の別の態様は、本明細書で記載される物品などの物品を調製する方法であって、ベースシートに１つ、２つのまたはそれを超えるトラフを形成する工程；ｉｉ）１つ、２つのまたはそれを超えるトラフを熱エネルギー貯蔵材料で少なくとも部分的に充填する工程；および第１の金属ホイル（例えば、ベースシート）を第２の金属ホイル（例えば、カバーシート）と少なくとも部分的に接合させて（例えば、密封接合させて）、密封空間を形成する工程を含み、該熱エネルギー貯蔵材料は、金属塩を含み、該金属塩は、該接合工程の間に溶融状態である、方法である。
【００１４】
さらに、本発明の別の態様は、物品中の熱エネルギー貯蔵材料が、約２００℃以上の温度に加熱されるように、本発明の物品に十分な量の熱エネルギーを伝達する工程を含む、熱を貯蔵する方法に関する。
【００１５】
本発明の物品、装置、システムおよび方法は、有利には、大量の熱エネルギーを貯蔵し得るように高集積の熱エネルギー貯蔵材料を収容する（例えば、高エネルギー密度を有する）ことができ、熱が熱エネルギー貯蔵材料（例えば、好ましくは約８ｋＷ／Ｌを超える、高出力密度を有する）の中におよび／またはそれから外に迅速に伝達され得るように熱伝達流体と熱エネルギー貯蔵材料を収容する物品との間に高表面積を有することができ、熱が異なる領域におよび／またはそれから均一に伝達されるように、同様のまたは等しい流体抵抗を有する多数のフローパスを有することができ；それらが容易に配置され得るように回転対称を有し；強くかつ耐久性である構造を有し；コンパクトな設計、軽量コンポーネント、または両方を必要とする用途でそれらが使用され得るように高い熱貯蔵密度を有し；熱伝達流体に対するポンピングの要求が低下するように、熱伝達流体の流れに対して比較的低い流体抵抗（例えば、約１０リットル／分の熱伝達流体ポンプ流量で約１．５ｋＰａ未満の圧力損失）を有し、熱エネルギー貯蔵材料を含むカプセル構造を約４００℃の温度に加熱後に熱エネルギー貯蔵材料が密封空間から漏洩しないように十分に強く、カプセル構造を熱エネルギー貯蔵材料とともに約２５℃と約２４０℃との間で約１，０００サイクル以上繰り返し加熱後に、熱エネルギー貯蔵材料が密封空間から漏洩しないように十分に耐久性であり、またはこれらの組合せである。
【００１６】
本発明は、本発明の実施形態の非限定的な実施例として示される複数の図面を参照して、次に続く詳細な説明でさらに説明されるが、図面のいくつかの図を通して同様の参照数字は、同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】密封区画を有する例証的物品の図である。
【図２Ａ】複数の密封空間を含む例証的物品の断面図である。
【図２Ｂ】物品に用いることができる、密封空間を有する単一のカプセルの例証的断面の図である。
【図３】物品に用いることができる例証的ベースシートの図である。
【図４Ａ】物品に用いることができる、シェブロンを有する例証的カバーシートの図である。
【図４Ｂ】１つまたは複数のカプセルを有する物品に用いることができる、ディンプルを有するカバーシートを含む例証的カプセルの図である。
【図４Ｃ】物品に用いることができる、ディンプルを含む例証的カバーシートの断面の図である。
【図４Ｄ】物品に用いることができる、複数の突起および／またはリセスなどの複数の補強性特徴を有する例証的カバーシートの図である。
【図５】区画が密封される温度での密封区画の例証的断面（図５Ａ）、密封温度未満の温度での密封の例証的断面（図５Ｂ）、および密封温度を超える温度での密封区画の例証的断面（図５Ｃ）の図である。
【図６Ａ】リブを有するように形成された例証的シートの図である。
【図６Ｂ】リブを有するように形成された例証的シートの図である。
【図６Ｃ】リブを有するように形成された例証的シートの図である。
【図７Ａ】密封空間の容積を増加させる（例えば、熱エネルギー材料が加熱されるおよび／または溶融する場合にそれの体膨張を収容するために）体膨張性特徴を有するシートを例証する図である。
【図７Ｂ】密封空間の容積を増加させる（例えば、熱エネルギー材料が加熱されるおよび／または溶融する場合にそれの体膨張を収容するために）体膨張性特徴を有するシートを例証する図である。
【図８】カバーシートが、熱エネルギー貯蔵材料を収容する物品に用いられ、その熱エネルギー貯蔵材料が加熱される場合のカバーシートの厚さとカバーシートにおける最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力との間の関係を示す例証的グラフである。
【図９】平坦であるカバーシートおよびリブを含むカバーシートについて、カバーシートの厚さとカバーシートにおける最大予想ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力との間の関係を示す例証的グラフである。
【図１０】平坦であるカバーシート、ディンプルを含むカバーシート、シェブロンを含むカバーシート、およびリブを含むカバーシートについて、カバーシートの厚さとカバーシートにおける最大予想ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力との間の関係を示す例証的グラフである。
【図１１】リブを含むシートの製造に用いることができる金型の一部の例証的図である。
【図１２】例証的な物品のスタックを示す。
【図１３】１つまたは複数の密封区画を含む物品のベースシートの表面を示す。図１３は、密封区画が一次シールおよび１つまたは複数の二次シールを有し得ることを例証する。
【図１４】例証的な熱貯蔵装置の図である。
【図１５】ベースシートをエンボス加工するための例証的な金型の図である。
【図１６】ノズルを用いて熱エネルギー貯蔵材料が充填されている１つまたは複数の空間を含む、物品のベースシートの表面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明において、本発明の具体的な実施形態は、その好ましい実施形態と関連して説明される。しかし、以下の説明が特定の実施形態または本技術の特定の使用に特有である程度において、それは、例証のためだけのものであり、および単に例示的な実施形態の簡潔な説明を与えるだけのものであることが意図される。したがって、本発明は、以下に記載される具体的な実施形態に限定されず、むしろ；本発明は、添付の特許請求の範囲の真の範囲内に入る代替、変更、および等価のすべてを含む。
【００１９】
本明細書での教示からわかるように、本発明は、熱エネルギーを貯蔵し、および／または貯蔵された熱エネルギーを流体に伝達する、独特の物品、装置、システム、および方法を提供する。例えば、本発明の熱エネルギーを貯蔵する物品および装置は、熱エネルギーの貯蔵においてより効率的であり、熱エネルギーをより均一に伝達することを可能にさせ、熱伝達流体の比較的小さい圧力損失で熱エネルギーを伝達することを可能にさせ、またはこれらの任意の組合せである。
【００２０】
本発明の様々な態様は、熱エネルギー貯蔵材料がカプセル構造から流出し得ない、またはそうでなければカプセル構造から除去され得ないように、１つまたは複数の密封空間（すなわち、カプセル）およびこのカプセル構造の１つまたは複数の密封空間に封入されている１種以上の熱エネルギー貯蔵材料を有するカプセル構造を含む物品を前提とする。熱エネルギー貯蔵材料が作動中に加熱される場合、その体積は、熱膨張によって、熱エネルギー貯蔵材料の液相と固相との密度の差によって、または両方によって増加し得る。熱エネルギー貯蔵材料の体積の増加は、約５％以上、約１０％以上、約１５％以上、またはさらには約２０％以上であり得る。例えば、硝酸リチウムなどの金属塩は、約２３℃から約３００℃に加熱される場合、体積で２０％を超えるだけ増加し得る。熱エネルギー貯蔵材料が加熱されるにつれて、密封空間内の圧力は増加し得ることが認められる。カプセル構造は、使用中に熱エネルギー貯蔵材料が膨張する場合に、漏洩しないまたはそうでなければ機能しなくならないように、十分に耐久性でなければならない。カプセル構造は好ましくは、熱伝達流体が熱エネルギー貯蔵材料から熱を効率的に奪うようにさせる幾何学的性質を有する。限定することなく、好ましいカプセル構造の例には、参照により本明細書に組み込まれる、２００９年１０月８日に公開された、Ｓｏｕｋｈｏｊａｋらによる米国特許出願公開第２００９／０２５０１８９号、および２０１０年１月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／２９９，５６５号に記載されたものが含まれる。例えば、カプセル構造は、カプセル構造が、流体（例えば、熱伝達流体）を流体通路を通って流れさせることができるように、十分に大きい１つまたは複数の流体通路を含む幾何学的性質を有し得る。熱エネルギー貯蔵材料は、熱伝達流体がカプセル構造と接触するときに、熱エネルギー貯蔵材料が流体から隔離されるように、密封空間の１つまたは複数に十分に封入され得る。
【００２１】
熱エネルギー貯蔵材料が約２５℃である場合に密封空間内で約７００Ｔｏｒｒ以下の真空である圧力を有すること、１つまたは複数の補強性特徴（例えば、１つまたは複数のリブ）を含む金属ベースシートを用いること、１つまたは複数の補強性特徴（例えば、１つまたは複数のリブ、１つまたは複数のディンプル、１つまたは複数のシェブロン、またはこれらの任意の組合せ）を含む金属カバーシートを用いること、ベースシートの厚さより大きい厚さを有するカバーシートを用いること、またはこれらの任意の組合せを含めて、カプセル構造の耐久性を有利に改善する様々な手法が確認されている。
【００２２】
約２５℃の温度での密封空間の圧力を低下させることによって、熱エネルギー貯蔵材料が加熱される場合の密封空間の圧力も低下させ得る。約２５℃の温度での密封空間の圧力は、任意の都合のよい手段を用いて約７００Ｔｏｒｒ以下に低下させ得る。一例として、密封空間中の熱エネルギー貯蔵材料が冷却される場合に、熱エネルギー貯蔵材料が収縮し、密封空間内の圧力が約７００Ｔｏｒｒ未満に低下するように、熱エネルギー貯蔵材料が十分に高い接合温度、Ｔｊである場合、カバーシートとベースシートとは接合されて密封空間を形成し得る。接合温度は、熱エネルギー材料の液相線温度、ＴＬ、ＴＥＳＭよりも大きくてもよい。好ましくは、接合温度、Ｔｊは、約ＴＬ、ＴＥＳＭ＋１０℃以上、より好ましくは約ＴＬ、ＴＥＳＭ＋２０℃以上、さらにより好ましくは約ＴＬ、ＴＥＳＭ＋３０℃以上、さらにより好ましくは約ＴＬ、ＴＥＳＭ＋４０℃以上、さらにより好ましくは約ＴＬ、ＴＥＳＭ＋５０℃以上、最も好ましくは約ＴＬ、ＴＥＳＭ＋６０℃以上である。一例として、Ｔｊは、約２００℃以上、好ましくは約２３０℃以上、より好ましくは約２５０℃以上、さらにより好ましくは約２７０℃以上、最も好ましくは約２９０℃以上であってもよい。ベースシートとカバーシートとが接合される場合の熱エネルギー貯蔵の温度は、約７００℃以下、好ましくは約５００℃以下、より好ましくは約４００℃以下であってもよい。
【００２３】
別の実施例において、カバーシートとベースシートとは、密封空間になる領域に真空がかけられる間に接合されてもよい。用いられる場合、真空は、ベースシートとカバーシートとを密封接合後に、密封空間が真空であるように十分低い圧力を有するべきである。例えば、真空は、約７００Ｔｏｒｒ以下、約６６０Ｔｏｒｒ以下、約６００Ｔｏｒｒ以下、約５５０Ｔｏｒｒ以下、約５００Ｔｏｒｒ以下、約４００Ｔｏｒｒ以下、または約３００Ｔｏｒｒ以下の圧力を有してかけられてもよい。したがって、全体の接合プロセスは、真空環境で行われ得る。カバーシートとベースシートとは、密封空間になる領域の圧力が、約０．１Ｔｏｒｒ以上、好ましくは約１．０Ｔｏｒｒ以上、より好ましくは約１０Ｔｏｒｒ以上である間に、接合されてもよい。より低い圧力が用いられてもよい。好ましくは、熱エネルギー貯蔵材料は、ベースシートとカバーシートとが密封接合されるときに高温である所定の密封温度にあり、そのため、物品を約２５℃に冷却後に、真空が密封空間内に形成される。所定の密封温度は、熱エネルギー貯蔵材料の密度が、その２５℃での密度よりも低い任意の温度であってもよい。好ましくは、所定の密封温度は、熱エネルギー貯蔵材料の液相線温度を超える（例えば、液相線温度より約１０℃以上だけ、約３０℃以上だけ、または約６０℃以上だけ超える）。所定の密封温度は、約５０℃以上、約１００℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、約２５０℃以上、または約３００℃以上であってもよい。所定の密封温度は、好ましくは熱エネルギー貯蔵材料が密封プロセス中に劣化しないように十分に低い。所定の密封温度は、約５００℃以下、約４００℃以下、または約３５０℃以下であってもよい。
【００２４】
密封空間内の熱エネルギー貯蔵材料が約２５℃の温度である場合、密封空間は、好ましくは約６００Ｔｏｒｒ以下、より好ましくは約５００Ｔｏｒｒ以下、さらにより好ましくは約４００Ｔｏｒｒ以下、最も好ましくは約３００Ｔｏｒｒ以下である。熱エネルギー貯蔵材料が２５℃であるときに密封空間内の圧力の下限値は、製造性に基づき、好ましくは約０．１Ｔｏｒｒ以上、より好ましくは約１Ｔｏｒｒ、最も好ましくは約１０Ｔｏｒｒ以上である。
【００２５】
カプセル構造の耐久性は、１つまたは複数の補強性特徴をベースシート、カバーシート、または両方に加えることによって増加させ得る。補強性特徴は、密封空間内の圧力が増加する（例えば、熱膨張、または熱エネルギー貯蔵材料の溶融によって）場合、最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が、補強性特徴を有さずかつ同じ圧力下に置かれたベースシートおよび／またはカバーシートと比べて、低下しているように、ベースシートおよびカバーシートにおける応力を再分配する任意の特徴であってもよい。補強性特徴は、シートに形成されるくぼみまたは突起であってもよい。したがって、補強性特徴は、シートのプロファイルにおける変化であってもよい。補強性特徴は、最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が低下しているように、密封空間内の応力（例えば、密封空間を加熱する場合に得られる応力）を再分布させることによって機能し得る。補強性特徴は、その深さ（すなわち、補強性特徴と離れた領域と比較されるような、プロファイル中の変化の量）、その長さ、その幅、またはこれらの任意の組合せで記述され得る。補強性特徴は、好ましくは約０．１ｍｍ以上、より好ましくは約０．２ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．３ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．４ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．５ｍｍ以上、最も好ましくは約０．６ｍｍ以上の深さを有する。補強性特徴は好ましくは、本明細書で記載されるとおりの多数のカプセル構造を詰め込むまたは積み重ねる効果が大きくは影響されないように、十分に小さい深さを有する。したがって、補強性特徴は、好ましくは約１０ｍｍ以下、より好ましくは約５ｍｍ以下、さらにより好ましくは約３ｍｍ以下、最も好ましくは約２ｍｍ以下の深さを有する。限定することなしに、用いられてもよい補強性特徴の例には、リブ、ディンプル、シェブロンなどが含まれる。リブなどの、補強性特徴は、約１、好ましくは約２以上、さらにより好ましくは約４以上、最も好ましくは約１０以上である長さ対幅を有する突起またはくぼみを含み得る。用いられる場合、密封空間の領域内のベースシートまたはカバーシートにおける２つのリブは、平行、垂直、または鋭角であってもよい。補強性特徴は、ディンプルなどの、概して円形断面を有し得る。補強性特徴は、一方向に整列した複数の補強性特徴、およびシェブロンパターンなどの、異なる方向に整列した複数の補強性特徴を含む繰返しパターンで配置されていてもよい。補強性特徴は、好ましくは密封空間を収容するシートの領域に位置する。密封空間を収容しないシートの領域に位置した補強性特徴があってもよい。
【００２６】
補強性特徴（例えば、カバーシートにおける補強性特徴）は、熱エネルギー貯蔵材料を収容し、２５０℃に加熱されるカプセル構造の最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が、補強性特徴がなくされる（例えば、概して滑らかな表面を有するシートは、概して平坦、または両方、例えば、概して平坦で、滑らかなカバーシートである）こと以外に、同一のカプセル構造のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力よりも低いように、十分な大きさおよび数を有し得る。補強性特徴は、好ましくは２５０℃で熱エネルギー貯蔵材料を収容するカプセル構造のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が、補強性特徴がなくされる（例えば、そのシートは概して滑らかな表面を有し、概して平坦、または両方である）こと以外に同一のカプセル構造のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力と比べて、約５％以上、より好ましくは約１０％以上、さらにより好ましくは約１５％以上、さらにより好ましくは約２０％以上、さらにより好ましくは約３０％以上、最も好ましくは約４０％以上だけ低下されるように、十分な大きさおよび数で存在している。
【００２７】
補強性特徴（場合によって、本明細書で開示される１つまたは複数の他の特徴と一緒の）は、２５０℃の温度における、ベースシートおよびカバーシートにおける最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力、ＳＭａｘ、２５０と、２５０℃における金属（例えば、カバーシート、またはベースシートおよびカバーシートの下側の金属）の降伏応力、ＳＹ、２５０との比が、好ましくは約０．９５以下、より好ましくは約０．９０以下、さらにより好ましくは約０．８５以下、さらにより好ましくは約０．８０以下、最も好ましくは約０．７０以下であるように、熱エネルギー貯蔵材料を収容する密封空間の最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力を低下させるために用いられ得る。
【００２８】
カプセル構造の耐久性は、１つまたは複数のリブをベースシート、カバーシート、または両方に加えることによって増加させ得る。好ましくは、ベースシート、カバーシートは、カプセル構造が、降伏するのに十分に曲がらないように、およびそうでなければ降伏するのに十分に変形しないように、カプセル構造に十分な剛性を与えるリブ構造（例えば、十分な数のリブおよび／または十分な大きさのリブ）を含む。
【００２９】
ベースシートは、概してカバーシートに比べてより剛性である、１つまたは複数のトラフを含む構造などの構造を有してもよいことが認められる。有利には、ベースシートの厚さは、ベースシートの剛性がカバーシートの剛性により近く匹敵するように、十分に減少させてもよい。ベースシートの厚さを減少させることによって、ベースシートおよび／もしくは実装材料の容積を減少させることができ、ベースシートおよび／もしくは実装材料の重量を減少させることができ、または両方であることができる。したがって、カプセル構造の重量の比較的高いパーセントが、熱エネルギー貯蔵材料の重量であり得る。したがって、ベースシートはｔｂの厚さ（例えば、平均厚さ）を有してもよく、カバーシートは約ｔｃの厚さ（例えば、平均厚さ）を有してもよく、ｔｃはｔｂより大きい。ｔｃ／ｔｂの比は、好ましくは約１．０５以上、より好ましくは約１．１０以上、さらにより好ましくは約１．１５以上、さらにより好ましくは約１．２０以上、さらにより好ましくは約１．２５以上、さらにより好ましくは１．３０以上、最も好ましくは約１．３５以上である。ｔｃとｔｂの差は、好ましくは約０．０１ｍｍ以上、より好ましくは約０．０２ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．０３ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．０３５ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．０４ｍｍ以上、最も好ましくは約０．０５ｍｍ以上である。ｔｃとｔｂの差は、好ましくは約１ｍｍ以下、より好ましくは約０．５ｍｍ以下、最も好ましくは約０．２５ｍｍ以下である。一例として、ｉ）ｔｃ／ｔｂの比は、約１．０５以上、約１．１０以上、約１．２０以上、または約１．３０以上であってもよく；ｉｉ）ｔｃ／ｔｂ間の差は、約０．０１ｍｍ以上、約０．０２ｍｍ以上、約０．０３ｍｍ以上、または約０．０５ｍｍ以上であってもよく；または（ｉ）と（ｉｉ）の両方であってもよい。
【００３０】
ベースシート、カバーシートまたは両方は、熱エネルギー貯蔵材料が加熱および／または溶融の間に膨張するにつれて、密封空間の容積が可逆的に増加し得るように、１つまたは複数の体膨張性特徴を有し得る。体膨張性特徴の例には、皺、プリーツ、コンボリューション、フォールド、振動などが含まれる。一例として、体膨張性特徴は、１つ、２つまたはそれを超えるコンボリューション、フォールド、またはプリーツを含み得る。好ましい体膨張性特徴は、一般にベロー、またはアコーディオン形状（典型的にはオリフィスを含まないが）を有し得る。補強性特徴、例えば、１つまたは複数のディンプル、１つまたは複数のシェブロン、または１つまたは複数のリブは、体膨張性機能としても機能し得る。体膨張性特徴の大きさ、形状および体膨張性特徴の数は、密封空間の容積が膨張することができる量に影響を与える。用いられる場合、体膨張性特徴は、密封空間の容積を約５％以上だけ、好ましくは約１０％だけ、より好ましくは約１３％以上、最も好ましくは約１５％以上だけ増加させるのに十分であり得る。体膨張性特徴は、熱エネルギー貯蔵材料が約２５℃から熱エネルギー貯蔵材料が液体である温度に（例えば、約２００℃に、約２４０℃に、または約２５０℃に）加熱される場合、密封空間内の内圧の変化が、約３５ｋＰａ以下だけ（好ましくは約２０ｋＰａ以下だけ、より好ましくは約１０ｋＰａ以下だけ）増加するように、密封空間を十分に膨張させ得る。
【００３１】
本発明の他の態様は、複数の物品を含む新規な配列、該物品の１つまたは複数を含む新規な装置、該物品を製造する新規な方法、および該物品の１つまたは複数を使用する新規な方法を含む。新規な物品を用いることによって、大量の熱エネルギーを貯蔵することができ、熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵材料にまたはそれから迅速に伝達することができ、コンパクトであることができ、軽量であることができ、熱伝達流体の低い圧力損失を有することができ、またはこれらの任意の組合せである装置を組み立てることが可能である。
【００３２】
カプセル構造は概して、他の方向の寸法より小さい一方向の寸法（すなわち、厚さ）を有する。限定することなしに、カプセル構造の例には、「熱貯蔵装置（Heat Storage De
vices）」と表題され、２００９年２月２０日に出願された米国特許出願第１２／３８９，５９８号、および「熱エネルギー貯蔵（Thermal Energy Storage）」と表題され、２０１０年１月２９日に出願された米国仮出願第６１／２９９，５６５号（両方とも参照により本明細書に組み込まれる）に開示されたものが含まれる。
【００３３】
カプセル構造および／または物品の形状は、実装空間によって規定され得、奇妙に形状化されていてもよい。物品は、上面を有するカバーシート（すなわち、カバーシート）および概して対向する、下面を有するベースシートを含み得る。カバーシート（例えば、カバーシートの上面）、ベースシート（例えば、ベースシートの下面）、または両方は、概して平坦（例えば、一般に平面を有する）、概して弓形、またはこれらの任意の組合せである（またはあり得る）部分を有し得る。好ましくは、ベースシートおよび／またはベースシートの下面は、概して弓形部分を含むか、もしくは概して弓形であり、物品の上面は、概して平面であり（例えば、カバーシートは、概して平坦であり）、または両方である。本発明の様々な実施形態において、概して平面のカバーシートは、１つまたは複数の補強性特徴（本明細書で記載されるとおりの１つまたは複数のリブ、ディンプル、シェブロン、または他の突起もしくはリセスなど）および／または１つまたは複数の体膨張性特徴を含み得る。本明細書で記載されるとおりに、カバーシートは、第２のベースシートで置き換えられてもよい。したがって、カプセル構造は、同じかまたは異なる２つのベースシートで規定され得る。
【００３４】
カプセル構造は、流体通路などの１つまたは複数の開口部を含み得る。例えば、カプセル構造は、熱伝達流体などの流体が、熱エネルギー貯蔵材料と接触することなく物品を通って流れ得るように、１つまたは複数の流体通路を含み得る。限定することなく、カプセル構造は、参照により本明細書に組み込まれる、「熱エネルギー貯蔵（Thermal Energy Storage）」と表題され、２０１０年１月２９日に出願された、米国仮出願第６１／２９９，５６５号の段落７〜１２、２８〜４３、および５４〜６７、ならびに図１、図２、図３、図４、図５、図６、および図７に記載された１つまたは複数の特徴を有する流体通路を含み得る。
【００３５】
カバーシートおよびベースシートは、１つまたは複数の開口部を含み得る。カバーシートおよびベースシートは、カバーシートの少なくとも１つの開口部が、ベースシートの少なくとも１つの開口部と重なるように配置され得る。したがって、カバーシートおよびベースシートは、１つまたは複数の対応する開口部を有し得る。カバーシートは、カバーシートの中心から最も遠い領域に外周を有する。カバーシートは、カバーシートの開口部の近くの（好ましくは中心に近くの）カバーシートの領域に１つまたは複数の開口部周囲を有し得る。ベースシートは、ベースシートの中心から遠い領域に外周を有し、やはりベースシートの開口部の近くに（好ましくは中心に近くに）開口部周囲を有し得る。カバーシートおよびベースシートのそれぞれは、それらの間に１つまたは複数の密封空間を形成するために、互いにまたはシートのそれぞれの外周に沿った１つまたは複数の他の場合によるサブ構造（外輪など）に、密封結合され得る。カバーシートおよびベースシートのそれぞれは、それらの間に１つまたは複数の密封空間を形成するために、互いにまたはシートのそれぞれの開口部周囲に沿った１つまたは複数の他の場合によるサブ構造（内輪など）に、密封結合され得る。好ましくは、カバーシートおよびベースシートは、それらのそれぞれの外周に沿って、それらのそれぞれの対応する開口部周囲の少なくとも１つに沿って、または両方で、互いに密封結合される。最も好ましくは、カバーシートおよびベースシートは、それらのそれぞれの外周に沿ってとそれらのそれぞれの対応する開口部周囲に沿っての両方で互いに密封結合される。カバーシートおよびベースシートはまた、複数の密封空間が形成されるように、互いに、または１つまたは複数のさらなる領域（それらの周囲以外の）に沿って１つまたは複数の他の場合によるサブ構造に密封結合され得る。
【００３６】
カプセル構造は、ベースシートおよびカバーシートに密封結合される場合に１つまたは複数の密封空間を形成する１つまたは複数のサブ構造を場合によって含み得る。限定することなく、サブ構造は、用いられる場合、参照により本明細書に組み込まれる、「熱エネルギー貯蔵（Thermal Energy Storage）」と表題され、２０１０年１月２９日に出願された、米国仮出願第６１／２９９，５６５号に記載された特徴の１つまたは任意の組合せを含み得る。例えば、ベースシート、カバーシート、または両方は、１つまたは複数の輪、例えば、１つまたは複数の内輪、１つまたは複数の外輪、または両方に結合され得る。サブ構造は、用いられる場合、ハニカム、または参照により本明細書に組み込まれる、２００９年１０月８日に公開された、Ｂａｎｋらによる米国特許出願公開第２００９−０２５０１８９号の段落８３に記載されたもののような他の開放セル構造を含み得る。
【００３７】
カプセル構造の厚さは、物品の上面（例えば、カバーシートの上面）と物品の下面（例えば、ベースシートの下面）との間の平均距離間隔によって規定される。物品は、熱が流体から熱エネルギー貯蔵材料に迅速に与えられおよび／または熱エネルギー貯蔵材料から流体に迅速に奪われ得るように、十分に薄い幾何学的性質を有し得る。物品は、物品の長さまたは直径より小さい厚さを有し得る。
【００３８】
例えば、物品の長さまたは直径と物品の厚さとの比は、約２以上、約５以上、約１０以上、または約２０以上であり得る。限定することなく、物品の長さまたは直径と物品の厚さとの比は、約１，０００以下、好ましくは約３００以下、より好ましくは約１５０以下であり得る。好ましくは、物品の厚さは、８０ミリ以下、より好ましくは約２０ｍｍ以下、さらにより好ましくは約１０ｍｍ以下、最も好ましくは約８ｍｍ以下である。物品の厚さは、好ましくは約０．５ｍｍを超え、より好ましくは約１ｍｍを超える。
【００３９】
物品の最長寸法（例えば、物品の長さまたは直径）は、典型的には物品が大容積（例えば、大容積の熱エネルギー貯蔵材料を収容するために）と大表面積（例えば、迅速な熱エネルギーの伝達のために）の両方を有し得るように、物品の厚さより非常に大きい。物品の最長寸法は、好ましくは約３０を超え、より好ましくは約５０ｍｍを超え、最も好ましくは約１００ｍｍを超える。最長寸法は、用途によって規定され、特定の用途における熱貯蔵、熱伝達、または両方の必要性を満たす任意の長さであり得る。物品の最長寸法は、典型的には約２ｍ（すなわち、２，０００ｍｍ）未満であるが、約２ｍを超える最長寸法を有する物品も用いられ得る。
【００４０】
物品は、１つまたは複数の側面を有し得る。例えば、物品は、非平面である１つまたは複数の側面を有し得る。物品は、概して弓形、概して非平面、概して連続、またはこれらの任意の組合せである単一の側面を有し得る。好ましくは、１つまたは複数の側面は、物品の平均直径よりほんのわずかに大きいキャビティ直径を有する概して円筒形のキャビティを有する容器内に物品を置き得るように、物品の中心から概して等距離である。キャビティ直径と物品の平均直径との比が低い場合、大量のキャビティが、物品によって占められる。例えば、物品の最大直径と物品の平均直径との比は、約１．８未満、好ましくは約１．２未満、より好ましくは約１．１未満、最も好ましくは約１．０５未満であり得る。物品の最大直径と平均直径との比は約１．０以上（例えば、約１．００１以上）であることが認められる。
【００４１】
カプセル構造の容積の大部分は、物品が比較的大量の熱エネルギー貯蔵材料を収容し得るように、封入された容積（すなわち、１つまたは複数の密封空間の容積）である。物品の１つまたは複数の密封空間の合計容積は、物品の全容積に対して、好ましくは少なくとも約５０容積パーセント、より好ましくは少なくとも約８０容積パーセント、さらにより好ましくは少なくとも８５容積パーセント、最も好ましくは約９０容積パーセントである。物品の１つまたは複数の密封空間の合計容積は、物品の全容積に対して、典型的には約９９．９容積パーセント未満である。熱エネルギー貯蔵材料によって占められていない残りの容積は、カプセル構造、ボイド空間（例えば、１種以上の気体を含む）、熱エネルギー貯蔵材料とカプセル構造との間の熱伝達を改善するための１つまたは複数の構造、もしくはこれらの任意の組合せを含み、またはそれらから実質的に完全になり得る。熱エネルギー貯蔵材料とカプセル構造との間の熱伝達を改善する構造は、熱エネルギー貯蔵材料から熱伝達流体への熱流の速度を増加させることができる、比較的高い熱伝導率（例えば、熱エネルギー貯蔵材料と比べて）を有する材料から形成される任意の構造を含む。熱流の速度を改善する好ましい構造には、フィン、ワイヤメッシュ、密封空間中への突起などが含まれる。
【００４２】
物品は、好ましくは、他の同一の形状物品、または概して合わさり面を有する他の物品によって積み重ねることが容易である。例えば、積み重ねられる２つの物品は、積み重ねられる場合にその２つの物品がともに入れ子になるように、概して合わさり面である対向面を有し得る。物品が容易にともに入れ子になるように物品を積み重ねる一つの手法は、高位の回転対称を有する形状（例えば、弓形面の形状、密封空間の形状、または両方など）を選択することであることが認められる。回転対称は、積み重ね方向の軸（例えば、カプセル構造の流体通路を通る軸）の周りにあってもよい。回転対称の位数により、典型的にはそれらがともに入れ子になる、一緒に積み重ねられる２つの面間の明確な回転の数が記述される。物品、ベースシート（例えば、ベースシートの弓形面）、または両方の回転対称の位数は、好ましくは少なくとも２、より好ましくは少なくとも３、さらにより好ましくは少なくとも５、最も好ましくは少なくとも７である。
【００４３】
物品は、好ましくは曲げることが難しいカプセル構造を有する。例えば、カプセル構造は、カバーシートおよびベースシートが、断面の長さ（例えば、カプセル構造の直径）の大部分またはさらにはすべてにわたって接触している断面を含まなくてもよい。カプセル構造が曲げることが難しいことを保証するために用いられ得る様々な手法があり、回転対称の位数が偶数でないようにカプセルの配置を選択すること、回転対称がないようにカプセルの配置を選択すること、あらゆる径方向断面が少なくとも１つの密封空間を含むように互いに対して回転されている、カプセルの２つ以上の輪（同心円状の輪など）を含むカプセルの配置を選択すること、またはこれらの任意の組合せが挙げられる。他の幾何学的性質および他の手段が、カプセル物品を曲げに対して耐性にするために用いられ得ることが認められる。例えば、カプセル構造用の材料は概して堅い（stiff）ように選択することができ、その構造は１つまたは複数のリブを（例えば、接線方向において）含み得る、などである。
【００４４】
物品の熱エネルギー貯蔵材料のすべては、単一の密封空間にあってもよい。物品の熱エネルギー貯蔵材料は、本明細書で記載される改善にもかかわらず、密封空間が穴を開けられる、またはそうでなければ漏洩する場合、熱エネルギー貯蔵材料の一部のみが除かれ得るように、複数の密封空間の間で場合によって分割されていてもよい。したがって、物品内の密封空間（例えば、熱エネルギー貯蔵材料を収容する密封空間）の数は、１以上、２以上、３以上、４以上、または５以上であってもよい。密封空間の数の上限値は、実用性であり、特定の用途については用途の必要性によって規定される。それにもかかわらず、物品内の密封空間の数は、典型的には、１，０００未満である。しかし、非常に大きな物品は、１，０００以上の密封空間を有し得ることが認められる。同じ理由で、任意の単一の密封区画内に見られる熱エネルギー貯蔵材料の容積分率は、物品内の熱エネルギー貯蔵材料の合計容積に対して、約１００％、約５５％未満、約３８％未満、約２９％未満、または約２１％未満であり得る。典型的には、密封空間は、物品内に少なくとも０．１容積％の熱エネルギー貯蔵材料を含む。しかし、物品は、熱エネルギー貯蔵材料を実質的にまたはさらには完全に含まない１つまたは複数の密封空間を含み得ることが認められる。
【００４５】
密封空間は、それぞれが１つまたは複数の密封空間を収容する、最内輪（例えば、開口部周囲に最も近い輪）および最外輪（例えば、外周に最も近い輪）を含む複数の同心円状の輪などの、本発明の物品の効率的な積み重ねならびにカプセルへのおよび／またはそれからの効率的なエネルギー伝達を容易にするパターンで場合によって配置され得る。１つの輪中の密封空間は、概して繰り返しパターンを有し得る。例えば、輪中のそれぞれの密封空間または２つ、３つ、４つもしくはそれを超える密封空間のそれぞれの群は、概して同じ形状および大きさを有し得る。それぞれの輪中の密封空間の数は、同じかまたは異なっていてもよい。好ましくは、最外輪と最内輪の密封空間の間の容積変化が減少するように、最外輪は、最内輪よりも多い密封空間を有し、最外輪の密封空間の平均長さは、最内輪の密封空間の平均長さよりも小さく、または両方である（ここで、平均長さは、開口部から外周への径方向で測定される）。
【００４６】
以下に検討されるように、物品は、概して円筒形のキャビティを有する容器などの容器内に置かれてもよい。好ましくは、キャビティは、物品の最長寸法よりも寸法でわずかに大きいだけであってもよい。例えば、容器のキャビティの直径は、物品のカプセル構造の直径よりもわずかに大きいだけであってもよい。キャビティの直径は、物品がキャビティ中に挿入され得るように、十分に大きくなくてはならない。物品（または物品のスタック）が、容器内に置かれる場合、流体が、物品の外周と容器の内壁との間に流れることができることが望ましくあり得る。これは、流体フローパスを作製し、かつ維持するように容器の内部と物品の形状との関係を設計することによって達成され得る。このような流体フローパスを作製するいずれの手段も用いられ得る。したがって、物品は、空間が熱伝達流体を流すために形成されるように、その周囲に沿って１つまたは複数のくぼみを場合によって有し得る（例えば、カバーシートおよびベースシートは、それらのそれぞれの外周に沿って１つまたは複数の対応するくぼみを有し得る）。代替として、またはさらに、容器のキャビティは、流体を物品の外周と容器の面との間に流すために１つまたは複数の溝を有する面を有し得る。別の例として、物品の直径は、流体が物品の外周全体に沿って流れ得るように、キャビティの内部の直径に対して十分に小さくてもよい。例えば、密封空間の最外輪のそれぞれの密封空間について、物品は１つまたは複数のくぼみを有してもよく、または容器は１つまたは複数の溝を有してもよい。くぼみまたは溝は、多角形状、弓形状、楔形状などの任意の形状を有し得るが、但し、それは、熱伝達流体が流れることを可能にする十分な大きさを有することを条件とする。用いられる場合、くぼみおよび／または溝の最小寸法は、典型的には少なくとも約０．１ｍｍである）。流体フローパスを作製する２つ以上の手段の組合せが用いられてもよいことが認められる。例えば、物品は、その外周に沿って１つまたは複数のくぼみを有してもよく、物品は、キャビティ内に置かれる場合に流体がその外周全体に沿って流れ得るように、十分に小さい直径を有してもよい。
【００４７】
熱エネルギー貯蔵材料を収容するための物品は、液体の保持に適した１つまたは複数のトラフを含むように形成されるベースシートを含む。ベースシートは、１つまたは複数のトラフが熱エネルギー貯蔵材料で満たされ、概して平坦なカバーシートで覆われ、次いで、カバーシートに接合される（好ましくは、熱エネルギー貯蔵材料が少なくとも部分的に融解状態にある間に）方法で用いられ得る。物品が、ベースシートと概して合わさる面を有する別の物品で積み重ねられ、この２つの物品が部分的にだけ入れ子となるように、ベースシートは、１つまたは複数の突起を場合によって有し得る。したがって、１つまたは複数の突起は、流体（例えば、熱伝達流体）が合わさり面の間に流れ得るように、概して合わさり面を分離させるスペーサとして機能し得る。用いられる場合、突起は、好ましくは１つまたは複数の突起が流体の流れと実質的に干渉しないように、ベースシートの面の小部分の範囲だけに及ぶ。突起の高さは、２つの概して合わさり面の間のフローパスの高さ（例えば、平均高さ）を規定するように選択され得る。
【００４８】
ベースシートは、１つまたは複数の体膨張性特徴、および／またはベースシートを補強するように機能する１つまたは複数の補強性特徴、例えば、１つまたは複数のリブ、１つまたは複数のディンプル、１つまたは複数のシェブロン、もしくはこれらの任意の組合せをさらに含み得る。驚くべきことに、ベースシートのトラフ、補強性特徴、体膨張性特徴、またはこれらの任意の組合せが、熱エネルギー貯蔵材料を収容する物品が加熱される場合にベースシート上の最大応力を低下させ得ることが認められた。例えば、ベースシート上の最大応力、例えば、最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、密封空間内の熱エネルギー貯蔵材料が加熱される場合にベースシートと同じ材料（例えば、同じ金属）でできており、かつ同じ厚さを有する平坦なカバーシートの最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力よりも小さくてもよい。ベースシートにおける比較的低い応力は、より低い厚さ（例えば、カバーシートの厚さよりも小さい厚さ）を有するベースシートを用いることによって、物品の重量を減少させ、および／または物品中の熱貯蔵材料の量を増加させる機会を与え得る。
【００４９】
驚くべきことに、ベースシート、カバーシート、または両方の厚さは、ベースシートにリブ、ディンプル、またはシェブロンなどの場合による補強性特徴を加えることによってさらに減少させ得ることも認められた。用いられる場合、補強性特徴は、好ましくはシート（例えば、ベースシートまたはカバーシート）の最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力が、好ましくは約２％以上だけ、より好ましくは約５％以上だけ、最も好ましくは約１０％以上だけ低下されるように、十分な大きさ、形状および数を有する。補強性特徴は、突起（すなわち、密封空間から外に出る）特徴、リセス（すなわち、密封空間の中に入る）特徴、または両方を含み得る。好ましい補強性特徴は、約０．２ｍｍ以上、より好ましくは約０．４ｍｍ以上、最も好ましくは約０．６ｍｍ以上の深さ／高さだけ突出しまたはへこむ。好ましい補強性特徴は、約５ｍｍ以下、より好ましくは約３ｍｍ以下、最も好ましくは約１ｍｍ以下の深さ／高さだけ突出しまたはへこむ。
【００５０】
物品を積み重ねる場合、それらは、２つの隣接する物品由来のカバーシートが互いに少なくとも部分的に接触しているように配置され得る。２つのカバーシートが、それらが良好な熱的連絡状態であるように大きな接触面積を有すること、および／またはそこで空間が無駄にならないように、２つのカバーシート間の隙間もしくは空間があまりないことが望ましくあり得る。したがって、カバーシートは、リセスだけを含み得る。２つのカバーシート間の良好な接触は、概して合わさり面であるカバーシートを有することによっても達成され得る。例えば、第１のカバーシートは、第２のカバーシートの１つまたは複数の突起と合わさる１つまたは複数のリセスを有していてもよく、および／または逆もまた同様である。
【００５１】
ベースシートおよびカバーシートは、熱エネルギー貯蔵材料を含む密封空間が形成されるように、結合される。ベースシートとカバーシートとの結合は、密封空間が、任意の他の密封空間からおよび／または物品の外側の領域から隔離されるように、密封空間の１つまたは複数（例えば、すべて）の周りに一次シールを含み得る。ベースシートとカバーシートとの結合は、一次シールが機能しなくなる場合に密封空間を物品の外側の領域からおよび／または他の密封空間から隔離するシールなどの１つまたは複数の二次シールを含み得る。
【００５２】
限定することなく、熱貯蔵装置用ための好ましい熱エネルギー貯蔵材料には、顕熱、潜熱、または好ましくは両方として熱エネルギーの比較的高い密度を示すことができる材料が含まれる。熱エネルギー貯蔵材料は、好ましくは熱貯蔵装置の作動温度範囲と適合する。例えば、熱エネルギー貯蔵材料は、好ましくは熱貯蔵装置の比較的低い作動温度で固体であり、熱貯蔵装置の最大作動温度で少なくとも部分的に液体（例えば、完全に液体）であり、装置の最大作動温度で著しくは劣化もしくは分解せず、またはこれらの任意の組合せである。熱エネルギー貯蔵材料は、好ましくは、装置の最大作動温度に約１，０００時間以上、またはさらには約１０，０００時間以上加熱される場合に、著しくは劣化または分解しない。
【００５３】
熱エネルギー貯蔵材料は、固体−液体転移温度を有する相変化材料であってもよい。熱エネルギー貯蔵材料の固体−液体転移温度は、液相線温度、溶融温度、または共融温度であり得る。固体−液体転移温度は、熱エネルギー貯蔵材料が少なくとも部分的にまたはさらには実質的に完全に液体状態である場合に、望ましい温度に加熱される１つまたは複数の対象を加熱するために十分なエネルギーが貯蔵されるように、十分に高くなければならない。固体−液体転移温度は、熱伝達流体、加熱される１つまたは複数の対象、または両方が、それが劣化し得る温度に加熱されないように、十分に低くなければならない。したがって、固体−液体転移温度の望ましい温度は、加熱される対象および熱を伝達する方法に依存し得る。例えば、貯蔵された熱を、グリコール／水の熱伝達流体を用いるエンジン（例えば、内燃エンジン）に伝達する用途では、最大の固体−液体転移温度は、熱伝達流体が劣化する温度であり得る。別の例として、貯蔵された熱は、熱伝達流体が高い分解温度を有する熱伝達流体を用いるバッテリーの電気化学セルに伝達され得、最大の固体−液体温度は、電気化学セルが劣化するまたはそうでなければ機能しなくなる温度によって決定され得る。固体−液体転移温度は、約３０℃を超えて、好ましくは約３５℃を超えて、より好ましくは約４０℃を超えて、さらにより好ましくは約４５℃を超えて、最も好ましくは約５０℃を超えていてもよい。熱エネルギー貯蔵材料は、約４００℃未満、好ましくは約３５０℃未満、より好ましくは約２９０℃未満、さらにより好ましくは約２５０℃未満、最も好ましくは約２００℃未満の固体−液体転移温度を有し得る。用途に依存して、固体−液体転移温度は、約３０℃から約１００℃、約５０℃から約１５０℃、約１００℃から約２００℃、約１５０℃から約２５０℃、約１７５℃から約４００℃、約２００℃から約３７５℃、約２２５℃から約４００℃、または約２００℃から約３００℃であり得る。
【００５４】
輸送関連用途などの一部の用途について、熱エネルギー貯蔵材料が小スペースでエネルギーを効率的に貯蔵することが望ましくあり得る。したがって、熱エネルギー貯蔵材料は、融解熱（キログラム当たりメガジュールで表される）と密度（約２５℃で測定され、リットル当たりキログラムの単位で表される）の積で規定される、高い融解熱密度（リットル当たりメガジュールの単位で表される）を有し得る。熱エネルギー貯蔵材料は、約０．１ＭＪ／リットルを超える、好ましく約０．２ＭＪ／リットルを超える、より好ましくは約０．４ＭＪ／リットルを超える、最も好ましくは約０．６ＭＪ／リットルを超える融解熱密度を有し得る。典型的には、熱エネルギー貯蔵材料は、約５ＭＪ／リットル未満の融解熱密度を有する。しかし、より高い融解熱密度を有する熱エネルギー貯蔵材料も用いられ得る。
【００５５】
輸送関連用途などの一部の用途について、熱エネルギー貯蔵材料が軽量であることが望ましくあり得る。例えば、熱エネルギー貯蔵材料は、約５ｇ／ｃｍ３未満、好ましくは約４ｇ／ｃｍ３未満、より好ましくは約３．５ｇ／ｃｍ３未満、最も好ましくは約３ｇ／ｃｍ３未満の密度（約２５℃で測定された）を有し得る。密度の下限値は、実用性である。熱エネルギー貯蔵材料は、約０．６ｇ／ｃｍ３を超える、好ましくは約１．２ｇ／ｃｍ３を超える、より好ましくは約１．７ｇ／ｃｍ３を超える密度（約２５℃で測定された）を有し得る。
【００５６】
密封空間は、任意の当技術分野で公知の熱エネルギー貯蔵材料を収容し得る。熱エネルギー貯蔵材料区画に用いられ得る熱エネルギー貯蔵材料の例には、Atul Sharma、V.V. Tyagi、C.R. Chen、D. Buddhi、「相変化材料による熱エネルギー貯蔵および用途の概説(Review on thermal energy storage with phase change materials and applications)」、Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009年) 318〜345頁およびBelen Zalba、Jose Ma Marin、Luisa F. Cabeza、Harald Mehling、「相変化による熱エネルギー貯蔵の概説：材料、熱伝達解析および用途(Review on thermal energy storage with phase change:materials, heat transfer analysis and applications)」、Applied Thermal Engineering 23 (2003年) 251〜283頁（両方とも参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる）に記載された材料が含まれる。熱伝達装置で用いられ得る好ましい熱エネルギー貯蔵材料の他の例には、米国特許出願公開第２００９／０２１１７２６号（「熱エネルギー貯蔵材料（Thermal Energy Storage Materials）」と表題され、２００９年８月２７日に公開された）および同第２００９／０２５０１８９号（「熱貯蔵装置 （Heat Storage Devices）」と表題され、２００９年１０月８日に公開された）、ならびに米国仮特許出願第６１／２９９，５６５号（「熱エネルギー貯蔵（Thermal Energy Storage）」と表題され、２０１０年１月２９日に出願された）の段落５４〜６３に記載された熱エネルギー貯蔵材料が含まれる。
【００５７】
熱エネルギー貯蔵材料には、以上に記載された固体−液体転移温度、融解熱密度、または両方を示す、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料との混合物が含まれ得る。用いられ得る有機化合物には、パラフィン、および脂肪酸などの非パラフィン系有機材料が含まれる。用いられ得る無機材料には、塩水和物および金属が含まれる。熱エネルギー貯蔵材料は、概して単一の温度で固体−液体転移を有する化合物または混合物（例えば、共融混合物）であり得る。熱エネルギー貯蔵材料は、ある温度範囲（例えば、約３℃を超える、または約５℃を超える範囲）にわたって固体−液体転移を有する化合物または混合物であり得る。
【００５８】
限定することなく、熱エネルギー貯蔵材料には、硝酸塩、亜硝酸塩、臭化物、塩化物、他のハロゲン化物、硫酸塩、硫化物、リン酸塩、亜リン酸塩、水酸化物、カルボキシド、臭素酸塩、これらの混合物、およびこれらの組合せからなる群から選択される１種以上の無機塩が含まれ得る。
【００５９】
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、およびより好ましくは、少なくとも１種の第一の金属含有材料と少なくとも１種の第二の金属含有材料との組合せを含み得る（またはさらにはそれらから本質的になり得るもしくはなり得る）。第一の金属含有材料、第二の金属含有材料、または両方は、実質的に純金属、合金、例えば、実質的に純金属および１種以上のさらなる合金化成分（例えば、１種以上の他の金属）を含むもの、金属間化合物、金属化合物（例えば、塩、酸化物またはそれ以外）、またはこれらの任意の組合せであり得る。好ましい一手法は、１種以上の金属含有材料を金属化合物の一部として用いることであり；より好ましい手法は、少なくとも２種の金属化合物の混合物を用いることである。一例として、好ましい金属化合物は、酸化物、水酸化物、窒素および酸素を含む化合物（例えば、硝酸塩、亜硝酸塩または両方）、ハロゲン化物、またはこれらの任意の組合せから選択され得る。三元、四元または他の多元成分材料系も用いられ得ることが可能である。本明細書での熱エネルギー貯蔵材料は、共晶を示す２種以上の材料の混合物であり得る。
【００６０】
物品の１つまたは複数の密封空間内の熱エネルギー貯蔵材料の容積は、物品が大量の熱エネルギーを貯蔵し得るように十分に高い。物品内に収容される熱エネルギー貯蔵材料の容積と１つまたは複数の密封空間の合計容積との比、熱エネルギー貯蔵材料の容積と物品の全容積との比、または両方（約２５℃の温度、または熱エネルギー貯蔵材料が液体である温度で測定された容積）は、好ましくは約０．５を超える、より好ましくは約０．７を超える、最も好ましくは約０．９を超える。物品内に収容される熱エネルギー貯蔵材料の容積と１つまたは複数の密封空間の合計容積との比、熱エネルギー貯蔵材料の容積と物品の全容積との比、または両方（約２５℃の温度、または熱エネルギー貯蔵材料が液体である温度で測定された容積）は、典型的には約１．０未満、より典型的には約０．９９５未満である。
【００６１】
密封空間は、気体、例えば、空気、Ｎ２または不活性ガス（Ｈｅ、Ａｒなど）などを収容する容積を含んでもよく、そのため、熱エネルギー貯蔵材料は、加熱されるときに膨張し得る。例えば、密封空間は、約２５℃の温度で熱エネルギー貯蔵材料を含まない領域を有していてもよく、そのため、熱エネルギー貯蔵材料をその液相線温度を超えて加熱後に、カバーシートもしくはベースシートに穴を形成するまたは１つまたは複数のシートを層間剥離させることなく、熱エネルギー貯蔵材料が膨張し得る。２５℃で熱エネルギー貯蔵材料を含まない密封空間の容積（例えば、気体を収容する密封空間の容積）は、密封空間の合計の内容積に対して、少なくとも約０．５％、好ましくは少なくとも約１％、最も好ましくは少なくとも約１．５％であり得る。
【００６２】
熱エネルギー貯蔵材料、密封空間、または両方は、密封空間内の圧力を大きくは増加させないように、物品が熱を貯蔵するために使用される場合に蒸発または昇華する材料を実質的に含まなくても、または完全に含まなくてもよい。例えば、熱エネルギー貯蔵材料、密封空間、または両方は、約２５℃から約１００℃、好ましくは約２５℃から約１５０℃、より好ましくは約２５℃から約２００℃、最も好ましくは約２５℃から約３００℃の温度で蒸発または昇華する材料を実質的に含まなくてもよい。したがって、熱エネルギー貯蔵材料、密封空間、または両方は、水を実質的に含まなくてもよい。熱エネルギーを貯蔵するために約１００℃以上の温度を用いる用途では、密封空間が水を実質的に含まないか、またはさらには完全に含まないことが望ましくあり得る。存在する場合、密封空間中の水の濃度は、約５重量％以下、より好ましくは約１重量％以下、さらにより好ましくは約０．２重量％以下、最も好ましくは約０．１重量％以下であり得る。
【００６３】
図１は、カプセル構造を有する物品２の一部を例証する図である。物品のベースシート１２の外面（下面）の一部が図１に示される。物品は、複数のカプセル１０を含む。図１に示されるように、カプセル１０は、周期的配置１１で位置付けされ得る。ベースシートは、カバーシートへのベースシートの結合の前および／または間に熱エネルギー貯蔵材料を保持するために用いられ得るトラフなどの１つまたは複数のトラフ８を有し得る。ベースシートは、リップ領域６も含む。リップ領域は、ベースシートをカバーシートに結合させるために用いられ得る。したがって、リップ領域は、ベースシートとカバーシートとが結合している場合に熱エネルギー貯蔵材料が及んでいない領域であり得る。
【００６４】
図２Ａは、１つまたは複数の密封空間１８を含む例証的カプセル構造２の断面図である。図２Ｂは、単一のカプセル、例えば、１つのカプセル１０を有するカプセル構造または複数のカプセル１０を有するカプセル構造２の一部の断面図である。図２Ａおよび図２Ｂで例証されるように、カプセル１０は、熱エネルギー貯蔵材料１６、および場合によって隙間２０または熱エネルギー貯蔵材料を概して含まない他の空間を収容する密封空間１８であり得る。物品は、１つまたは複数の一次シール２２、例えば、密封空間１８を、物品２４の外側の領域から、他の密封空間から、または両方から隔離するシールを含み得る。物品は、一次シール２２が機能しない場合に密封空間を隔離し得る１つまたは複数の二次シール２２’を含み得る。図２Ａおよび図２Ｂで例証されるように、密封空間１８は、リップ領域６の周りのベースシート１２をカバーシート１４（例えば、概して平坦であるカバーシート）に結合させることによって形成され得る。ベースシートは、トラフ領域８も含み得る。ベースシートの厚さ１３は、トラフ８’によるベースシートの補強によって減少させ得る（例えば、カバーシートの厚さ１５と比べて）。シール（例えば、一次シール１１、二次シール２２’、または両方）は、レーザ溶接などによって、ベースシートとカバーシートとを溶接することによって形成され得る。
【００６５】
１つまたは複数の密封空間は、１つ、２つ、またはそれを超える溶接部（ここで、溶接部は、１つまたは複数の密封空間を完全に封入する）によって金属カバーシートと金属ベースシートとを接合させることによって調製され得る。個々の密封空間は、単一の連続溶接、または複数の溶接部を用いて調製され得る。複数の溶接部は、連続した周囲を形成し得る。複数の溶接部は、非連続であり得る。例えば、個々の密封空間は、外周に沿って１つの溶接部および内周に沿ってもう一つの溶接部を有し得る。
【００６６】
図３は、複数の密封空間を有する物品２で用いられ得る成形シート４０（例えば、ベースシート１２）の一部の概略図である。成形シートは、シートの中心部の近くに開口部４６（概して円形の開口部）を有し得る。図３は、成形シート４０の約１／４だけを示し、したがって、開口部４６の１／４だけが示される。図３は、成形シート４０の下面４１を示す。成形シートは、複数のトラフ領域８および複数のリップ領域６を有する。トラフ領域は、好ましくは熱エネルギー貯蔵材料を収容することができるトラフ５５を与える。トラフ領域８は、複数のトラフの輪５０、５０’、５０’’に配置され得る。例証されるように、成形シートは、最も内側のトラフの輪５０、最も外側のトラフの輪５０’を有し得る。成形シートはまた、最も内側と最も外側のトラフの輪５０、５０’の間に１つまたは複数のさらなるトラフの輪５０’’を有してもよい。図３で例証されるように、輪におけるトラフの一部もしくはすべて、またはさらには異なる輪におけるトラフの一部もしくはすべては、ほぼ同じ形状、ほぼ同じ容積を有し、実質的に合同であり、またはこれらの任意の組合せであり得る。最も内側のトラフの輪におけるトラフの数は、最も外側のトラフの輪におけるトラフの数より多いか、より少ないかまたはそれと同じであり得る。好ましくは、成形シート４０の最内輪のトラフの数は、図６で例証されるように、最外輪のトラフの数より少ない。トラフ領域８の一部、または好ましくはすべては、トラフ領域の周囲にリップ領域６を有する。したがって、トラフ領域８は、リップ領域６によって他のトラフ領域で分離され得る。成形シート４０は、外周４５、内周４７、または両方を有し得る。図３で例証されるように、成形シートは、外周４５の近くに１つまたは複数のくぼみ５１を有し得る。１つまたは複数のくぼみは、外周４５に沿ったフローチャンネルまたはフローパスのために用いられ得る。好ましくは、成形シート４０の下面の外周は、概して円形形状を有する（場合による１つまたは複数のくぼみ５１は除く）。図３で例証されるように、外周４５、内周４７、および好ましくは両方は、リップ領域６であり得る。
【００６７】
図４Ａは、シェブロン３０を有するカバーシート１４の一部を例証する。図４Ａにおける寸法（例えば、ｘ、ｙ、ｚ、またはこれらの任意の組合せ）は、ｍｍの単位であり得る。シェブロン３０は、約３ｍｍ以上の周期性（一つ以上の方向で）、約５０ｍｍの周期性、もしくはそれら未満、または両方を有し得る。シェブロンの周期性は、個々の密封空間の上のカバーシートの部分が、複数のシェブロン３０を有するように十分に小さくてもよい。例えば、単一の密封空間の上のカバーシート１４の領域にわたるシェブロン３０の数は、約２以上、約５以上、約１０以上、約２０以上、または約３０以上であり得る。シェブロン３０は、約５ｍｍの周期性を有し得る。シェブロン３０は、約０．２ｍｍ以上の深さ、約４ｍｍ以下の深さ、または両方を有し得る。例えば、シェブロン３０は、約１ｍｍの深さを有し得る。より高いもしくはより低い周期性および／またはより高いもしくはより低い深さを有するシェブロンも用いられ得ることが認められる。図４Ａにおける寸法（例えば、ｘ、ｙ、ｚ、またはこれらの任意の組合せ）は、同じかもしくは異なる任意の単位であり得るか、またはｍｍの単位であり得る。シェブロンは、密封空間を覆うカバーシートの一区画に、密封空間から離れているカバーシートの領域に、または両方にあってもよい。シェブロンは、ベースシート、カバーシートまたは両方に用いられ得ることが認められる。
【００６８】
図４Ｂは、ディンプル３２を含むカバーシート１４を有する例証的カプセル１０の概略図である。図４Ｃは、図４Ｂで例証されたカプセルなどの、単一のカプセルの上のカバーシート１４の部分の上面図である。図４Ｂａおよび図４Ｃで例証されるように、カバーシート１４は、１つまたは複数のディンプル３２、特に１つまたは複数のへこんだディンプル３３を含み得る。ディンプル３２は、任意の配置であってもよい。例えば、ディンプルは、レンガ壁パターンを有してもよく、そのため、隣接するディンプルの列は、変えられる。ディンプルは、好ましくは約１ｍｍ以上、より好ましくは約２ｍｍ以上、最も好ましくは約３ｍｍ以上の周期性を有する。ディンプルの周期性は、好ましくは約３０ｍｍ以下、より好ましくは約１５ｍｍ以下、最も好ましくは約１０ｍｍ以下である。ディンプルの周期性は、個々の密封空間の上のカバーシートの部分が、複数のディンプル３２を有するように十分に小さい。例えば、単一の密封空間の上のカバーシート１４の領域にわたるディンプル３２の数は、約２以上、約５以上、約１０以上、約２０以上、または約３０以上であり得る。ディンプルは、好ましくは約０．１ｍｍ以上、より好ましくは約０．２ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．３ｍｍ以上、さらにより好ましくは約０．５ｍｍ以上、最も好ましくは約０．５ｍｍ以上の深さを有する。ディンプルは、好ましくは約３ｍｍ以下、より好ましくは約２ｍｍ以下、最も好ましくは約１ｍｍ以下の深さを有する。より高いもしくはより低い周期性および／またはより高いもしくはより低い深さを有するディンプルも用いられ得ることが認められる。ディンプル３２は、密封空間を覆うカバーシートのセクションに、密封空間から離れているカバーシートの領域に、または両方にあってもよい。ディンプルは、ベースシート、カバーシート、または両方に用いられ得ることが認められる。
【００６９】
図４Ｄは、補強性特徴を含むシート（例えば、カバーシート１４）の一部の例証的図を示す。補強性特徴３４は、概してランダムパターンで配置され得る。図４Ｄで例証されるように、補強性特徴３４は、異なる形状、異なる大きさ、または両方を有し得る。補強性特徴の周期性は、個々の密封空間の上のカバーシート１４の部分が複数の補強性特徴３４を有するように、十分に小さくてもよい。例えば、単一の密封空間の上のカバーシート１４の領域にわたる補強性特徴３４の数は、約２以上、約５以上、約１０以上、約２０以上、または約３０以上であり得る。
【００７０】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、異なる温度でのおよび異なる密封温度で密封された、密封空間１８’、１８’’’内の圧力３６、３６’、３６’’を例証する。図５Ａで例証されるように、密封温度において、密封空間１８’、１８’’の内圧３６および外圧３８はほぼ同じであり得る。図５Ｂで例証されるように、密封空間１８’が低い温度で密封され、物品２がより高い温度に加熱される場合に、密封空間１８’の内圧３６’は、外圧３８よりも高くあり得る。図５Ｂで例証されるように、温度が密封温度を超える場合に圧力差によって、カバーシート１４上に正味の外向きの力３５が存在し得る。図５Ｃは、高温で密封し、次いで温度を下げる場合に、密封空間１８’’の内圧３６’’は、外圧３８未満であり得ることを例証する。図５Ｂで例証されるように、温度が密封温度未満である場合に圧力差によって、カバーシート１４上の正味の内向きの力３５が存在し得る。
【００７１】
図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、突起およびリセスを含むリブ構造３９を含むシート（例えば、カバーシート）の例証的実施例を示す。図６Ａは、単一のカプセルについてのシートの領域の地形学的図である。図６Ｂは、図６Ａの複数の特徴を含むシートの一部の写真である。図６Ｃは、シートを含む密封空間が加熱される場合にシート上の力に対する構造的特徴の影響を例証する。図６で例証されるように、リブは、密封空間の周りにあるトップシートの領域に限られ得る。例えば、カバーシートは、カバーシートがベースシートに結合している領域においてリブまたは他の補強性特徴を含まないリップ領域を有し得る。
【００７２】
図７Ａおよび図７Ｂは、密封空間が、密封空間中の熱エネルギー貯蔵材料が膨張するにつれて容積で増加すること、および熱エネルギー貯蔵材料が収縮するにつれて容積で減少することができるように、体膨張性特徴６２を含むシート６０（例えば、ベースシート１２）を例証する。図８Ａは、体膨張性特徴６２を有するベースシート１２のセクションの概略図である。図７Ａで例証されるように、体膨張性特徴６２は、１つまたは複数のコンボリューション６４などの、１つまたは複数の皺を含み得る。体膨張性特徴は、ベローを含み得る。図７Ａは、ベースシート１２における体膨張性特徴６２を例証する。しかし、ベースシート１２、カバーシート１４、または両方は、１つまたは複数の体膨張性特徴６２を含み得ることが認められる。体膨張性特徴は、シートを密封空間の中に可逆的に収縮させることによって機能し得る。図７Ｂは、体膨張性特徴６２、カバーシート１４、および熱エネルギー貯蔵材料１６を有する、シート６０を含むカプセル１０の一部の例証的断面である。熱エネルギー貯蔵材料１６は、密封空間１８内にあることができ、これは、一次シール２２、および好ましくは二次シール２２’によって密封される。
【００７３】
図８は、カプセル１０が約２５０℃に加熱される場合にカバーシートにおける予想ピークＶｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力間の例証的関係をカバーシート１５の厚さの関数として示す。図８はまた、カバーシートを成形する際に用いられる金属の降伏応力も示す。低い厚さでは、ピークｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、金属の降伏応力よりも高く、カバーシートは降伏し得るかまたは亀裂が入り得る。比較的高い厚さでは、ピークｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は金属の降伏応力よりも低く、カバーシートは降伏もしないし、機能しなくなることもない。図９は、概して平坦であるカバーシートおよび図６に示されるリブ構造を有するカバーシートについて、カプセルが約２５０℃に加熱される場合にカバーシートにおける予想ピークＶｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力間の例証的関係をカバーシート１５の厚さの関数として示す。カバーシートの降伏を防止するために必要とされるカバーシートの厚さは、リブ構造が用いられる場合に減少させ得る。したがって、図６のリブ構造は、軽量であり、より大量の熱エネルギー貯蔵材料を収容し、または両方である物品および熱貯蔵装置を可能にさせ得る。
【００７４】
図１０は、概して平坦であるカバーシート、図６に示されるリブ構造、図４Ａのシェブロン構造、および図４Ｂのディンプルパターンを有するカバーシートについて、カプセルが約２５０℃に加熱される場合にカバーシートにおける予想ピークＶｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力間の例証的関係をカバーシートの厚さの関数として示す。カバーシートの降伏を防止するために必要とされるカバーシートの厚さは、種々の補強構造が用いられる場合に減少させ得る。したがって、図４Ａ、図４Ｂ、および図６の構造は、軽量であり、より大量の熱エネルギー貯蔵材料を収容し、または両方である物品および熱貯蔵装置を可能にさせ得る。
【００７５】
図１１は、１つまたは複数のリブなどの１つまたは複数の補強性特徴を有するシート（例えば、カバーシート１４）を調製する際に用いられ得る金型６１の一部を例証する。このような金型は、エンボス加工処理に用いられ得る。エンボス加工処理は、連続処理またはバッチ処理であってもよいことが認められる。
【００７６】
熱エネルギー貯蔵材料を収容する物品は、好ましくは他の同一の物品でまたは概して合わさり面を有する第２の物品（例えば、概して合わさるベースシート）で積み重ねられることができる。熱伝達流体が軸方向層間で流れ得るように、物品は、隣接する軸方向の層間の空間を有する軸方向の層で積み重ねられてもよい。軸方向の層は、概して１つ、２つ、またはそれを超える物品を含む。軸方向の層（例えば、それぞれの軸方向の層）は、好ましくは１つまたは２つの物品を含む。例えば、軸方向の層は、流体が２つの物品間で概して流れ得ないように、ベース面またはカバー面などの面で接触している２つの物品を有し得る。したがって、物品の一部（例えば、スタックの端にある物品を除く各物品）は、流体が第１の面に沿って流れ得ないように第１の隣接する物品の面と概して完全に接触している第１の面（例えば、ベース面）、および流体が第２の面の一部、大部分、またはさらにはすべてに沿って流れ得るように第２の隣接する物品（例えば、概して第２の面との合わさり面である対向する面を有する）から分離されている第２の面を有し得る。２つの隣接する軸方向の層間の分離は、任意の当技術分野で公知のスペーサ手段によっていてもよい。一例として、好ましいスペーサ手段には、少なくとも１つの物品の面上の１つまたは複数の突起、２層間のスペーサ材、２層間の毛細管構造、またはこれらの任意の組合せが含まれる。好ましくは、物品の第２の面は、概して弓形の形状を有し、物品は第２の隣接する物品と部分的に入れ子になる。部分的に入れ子になる２つの物品間の間隔は、好ましくは、概して一定である（突起、または隣接する物品を分離させる他のスペーサを除いて）。物品の積み重ねは、軸方向の層を回転させる（例えば、物品を回転させる）、またはそうでなければ、軸方向の層が隣接する軸方向の層と少なくとも部分的に入れ子になるようにそれを配置する工程を含み得ることが認められる。２つの隣接する軸方向の層の２つの対向する面間の流体のフローは、概して径方向であり、概して径方向のフローとして記述され得る。間隙を介している軸方向の層のそれぞれの対は、径方向フローパスを有する。物品のスタックは、典型的には複数の径方向フローパス（例えば、２つ、３つ、またはそれを超える）を有する。径方向フローパスの２つ以上（例えば、それぞれ）は、同じフロー長さ、同じ厚さ、同じ断面形状、またはこれらの任意の組合せを有していてもよい。例えば、径方向フローパスの２つ以上（例えば、すべて）は合同であってもよい。開口部（すなわち、流体通路）が物品の中心部にある場合、径方向フローパスは、流れの方向にかかわらず、概して対称であってもよいことが認められる。
【００７７】
積み重ねられる（例えば、３つ、４つ、またはそれを超える物品を含むスタックにおいて）場合、物品は好ましくは、流体の一部が、隣接する物品間を流れることなく（すなわち、概して径方向のフローなしに）最初と最後の物品間に置かれた物品の対応する開口部のそれぞれを通って流れることによって、スタック中の最初の物品からスタック中の最後の物品に流れ得るように、それぞれが、他の物品（恐らくはスタックの一端にある物品を除いて）のそれぞれからの開口部と対応する少なくとも１つの開口部を有する。開口部を通るフローは、概して軸方向であり、概して軸方向のフローと記述され得る。
【００７８】
上記のように、物品のスタックは、中心部の軸方向フローパス（例えば、物品の開口部によって形成される中心軸を通って）および概して中心部の軸方向フローパスと垂直である１つまたは複数の径方向フローパスを規定し得る。
【００７９】
物品のスタックは、物品のスタックがコンパクトでありかつ多量の熱エネルギー貯蔵材料を収容するように、概して密集している（例えば、径方向のフローパスは除いて）。したがって、径方向フローパスは、概して小さい高さ（隣接する物品間の方向の）、例えば、平均高さを有する。径方向フローパスの高さは、好ましくは約１５ｍｍ未満、より好ましくは約５ｍｍ未満、さらにより好ましくは約２ｍｍ未満、さらにより好ましくは約１ｍｍ未満、最も好ましくは約０．５ｍｍ未満である。径方向フローパスの高さは、典型的には、流体がそのパスを通って流れ得るように十分に大きい。典型的には、径方向フローパスの高さ（例えば、平均高さ）は、約０．００１ｍｍを超える（例えば、約０．０１ｍｍを超える）。
【００８０】
図１２は、それぞれが、物品のスタック７０を形成するように配置された、熱エネルギー貯蔵材料１６を収容するための１つまたは複数の密封空間１８を有する、複数の物品２を含む本発明の態様を例証する。物品２は、成形シート、例えば、概して弓形の面４１を有するベースシート１２を含み得る。１つの物品の面４１は、第２の物品の面と概して合わさってもよい。物品は、隣接する物品が部分的にともに入れ子になるように配置され得る。図１２で例証される物品は、９の内輪の概して同一のカプセルおよび１７の外輪の概して同一のカプセルを有する。図１２で例証される物品は、位数１の回転対称を有し、したがって、２つの対向する物品が部分的に入れ子になる１つだけの位置を有する。物品の積み重ねを容易にするために、それぞれの物品は、１つまたは複数の位置決め特徴を有し得る。対称の比較的高い位数を有する物品が用いられてもよいことが認められる。例えば、物品は、カプセルの単一の輪（またはさらには単一のカプセル）を有し得るか、または物品は、カプセルの第２の輪のそれぞれのカプセルについて、整数の倍数のカプセル（例えば、１、２、３、またはそれを超える）を有するカプセルの第１の輪を有し得る。図１２で例証されるように、物品２は、概して円形の断面を有し得る（例えば、積み重ね方向に垂直の方向において）。それぞれの物品の外周は、流体のフローを可能にするのに十分大きい複数のくぼみ５１を有し得る。物品２は、密封空間の１つまたは複数の同心輪に配置される密封空間７４を有し得る。それぞれの物品２は、流体通路４６を有し得る。流体通路４６は、物品が積み重ねられる（例えば、軸方向に積み重ねられる）場合、軸方向フローパス８４が形成されるように、物品２の概して中心部の近くにあり得る。軸方向フローパス８４は、好ましくはそれぞれの物品２の流体通路４６を含む。
【００８１】
図１３は、奇数の数のカプセル１０を含む物品２を例証する。物品は、奇数の回転対称を有してもよく、したがって、それは直径の周りに容易に変形され得ない。物品２は、物品の中心部に１つまたは複数の開口部４６を有する概して円形の断面を有し得る。開口部４６は、概して円形であり得る。図１３で例証されるように、カプセルまたは密封空間の１つまたは複数、またはさらにはそれぞれは、密封空間を物品の外部から隔離する一次シール２２を有し得る。物品は、二次シール２２’も有し得る。二次シールは、物品の内周４７（すなわち、開口周囲）の近くのシール、物品の外周４５の近くのシール、または両方を含み得る。二次シール２２’は、一次シール２２が機能しなくなる場合、密封空間１８からの熱エネルギー貯蔵材料１６の漏洩を防止するのに十分であり得る。
【００８２】
本明細書で記載される物品（例えば、物品のスタック）は、熱貯蔵装置に用いられ得る。熱貯蔵装置は、熱伝達流体を容器の中に流すための１つまたは複数のオリフィス、および熱伝達流体を容器から外に流すための１つまたは複数のオリフィスを有する容器または他の筐体を含み得る。熱貯蔵装置は、１つまたは複数の熱伝達流体区画を有する。好ましくは、熱貯蔵装置は、単一の熱伝達流体区画を含む。熱伝達流体区画は、熱伝達流体が流れ得る、入口と出口の間の容器中に連続した空間を含み得るかまたはそれから実質的になり得る。容器は、好ましくは容器から周囲への熱損失が減少または最小化され得るように、少なくとも部分的に断熱される。
【００８３】
熱貯蔵装置は、それが大集積の熱エネルギー貯蔵材料を収容するように、それが熱伝達流体と熱エネルギー貯蔵材料との間で熱エネルギーを迅速におよび／または均一に伝達し得るように、それが概してコンパクトであるように、それが長期間熱を貯蔵し得るように、またはこれらの任意の組合せであるように設計され得る。
【００８４】
熱貯蔵装置の容器の内部は、物品のスタックを保持することができる任意の形状を有し得る。好ましくは、容器の内部の形状は、物品のスタックが、容器の内容積の大部分を占めるようなものである。容器中の物品の密封空間内に収容される熱エネルギー貯蔵材料の全容積（例えば、約２５℃で測定された）と、容器の全内容積（例えば、約２５℃の温度で）との比は、約０．３を超え、好ましくは約０．５を超え、より好ましくは約０．６を超え、さらにより好ましくは約０．７を超え、最も好ましくは約０．８を超え得る。容器中の熱エネルギー貯蔵材料の容積の上限値は、熱エネルギーを伝達するために物品と接触する熱伝達流体にとっての空間に対する必要性である。容器中の物品の密封空間内に収容される熱エネルギー貯蔵材料の全容積（例えば、約２５℃で測定された）と、容器の全内容積（例えば、約２５℃の温度で）との比は、約０．９９未満、好ましくは約０．９５未満であり得る。
【００８５】
熱貯蔵装置は、熱伝達流体が装置中を循環する場合に熱伝達流体を収容することができる、熱伝達流体を流すための熱伝達流体区画を有する。熱伝達流体区画は、好ましくは熱伝達流体を熱伝達流体区画の中に流すために１つまたは複数のオリフィス（例えば、１つまたは複数の入口）に接続される。熱伝達流体区画は、好ましくは熱伝達流体を熱伝達流体区画から外に流すために１つまたは複数のオリフィス（例えば、１つまたは複数の出口）に接続される。熱伝達流体区画は、１つまたは複数の熱伝達流体区画壁によって少なくとも部分的に規定される空間、１つまたは複数の物品によって少なくとも部分的に規定される空間、熱貯蔵装置の筐体または容器によって少なくとも部分的に規定される空間、またはこれらの任意の組合せであり得る。
【００８６】
熱伝達流体区画は、熱貯蔵装置からの熱伝達流体のフローパスを規定する。熱伝達流体区画は、物品のスタックの開口部を通って概して軸方向のフローパスを含む。熱伝達流体区画は、２つの隣接する物品間に概して径方向のフローパスを含む。径方向のフローは、物品の外周から開口部への内向きのフロー、または物品の開口部から外周への外向きのフローであり得ることが認められる。熱伝達流体区画は、物品の外周と容器の壁との間に概して軸方向の成分（および場合によって、接線方向の成分）を有するフローパスを含む。好ましくは、合わせた径方向フローパスは、比較的高い流体抵抗を有する。例えば、合わせた径方向フローパスは、中心部の軸方向フローパス、外側軸方向フローパス、または両方の流体抵抗より大きい（より好ましくは少なくとも２倍大きい）流体抵抗を有する。
【００８７】
熱伝達流体区画は、好ましくは、それが熱を奪いまたは熱エネルギー貯蔵材料に熱を与え得るように、熱エネルギー貯蔵材料を収容する密封空間と十分な熱的連絡を有する。熱伝達流体区画は、好ましくは密封空間の１つまたは複数（またはより好ましくはすべて）と直接の熱的連絡状態にある。直接の熱的連絡は、密封空間と低熱伝導率を有する材料を含まない熱伝達流体区画の一部との間の最短距離の任意のパスであり得る。低熱伝導率材料には、約１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満、好ましくは約１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満、より好ましくは約３Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の熱伝導率を有する材料が含まれる。例えば、熱伝達流体または熱伝達流体区画は、密封空間の１つまたは複数（または好ましくはすべて）の壁と接触し得るか、または高熱伝導率（例えば、約５Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える、約１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える、または約１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える）を有する材料によって実質的にもしくは完全に密封空間から分離され得る。
【００８８】
熱伝達流体区画は、好ましくは熱貯蔵デバイス中の密封空間の１つまたは複数（またはより好ましくはすべて）と直接の熱的連絡状態にある。直接の熱的連絡は、熱エネルギー貯蔵区画と低熱伝導率を有する材料を含まない熱伝達流体区画の一部との間の最短距離の任意のパスであり得る。例えば、熱伝達流体または熱伝達流体区画は、密封空間の１つまたは複数（または好ましくはすべて）の壁（例えば、ベースシートまたはカバーシート）と接触し得るか、または高熱伝導率（例えば、約５Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える、約１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える、または約１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える）を有する材料によって実質的にまたは完全に密封空間から分離され得る。低熱伝導率を有する材料の非常に薄い層（例えば、約０．１ｍｍ未満、好ましくは約０．０１ｍｍ未満、より好ましくは約０．００１ｍｍ未満）は、熱伝達に認め得るほどに影響することなく、熱伝達流体区画と熱エネルギー貯蔵材料区画との間にあってもよい。
【００８９】
密封空間および／または物品の大きさおよび形状は、カプセル中に収容される相変化材料へのおよびそれからの熱の伝達を最大化するように選択され得る。物品の平均厚さは、熱が密封空間の中心部から迅速に逃げ得るように、比較的短くてもよい。物品、密封空間、または両方の平均厚さは、約１００ｍｍ未満、好ましくは約３０ｍｍ未満、より好ましくは約１０ｍｍ未満、さらにより好ましくは約５ｍｍ未満、最も好ましくは約３ｍｍ未満であり得る。物品、密封空間、または両方の平均厚さは、約０．１ｍｍを超え、好ましくは約０．５ｍｍを超え、より好ましくは約０．８ｍｍを超え、最も好ましくは約１．０ｍｍを超え得る。
【００９０】
物品は、好ましくは熱伝達流体との接触の面積が比較的高いように、比較的高い表面積対容積の比を有する。例えば、物品は熱伝達流体区画との接触を最大化する表面を有していてもよく、物品はカプセルと熱伝達流体区画との間の熱の伝達を最大化する幾何学的性質を有していてもよく、または両方を有していてもよい。熱伝達流体区画と熱貯蔵装置中の物品との間の界面の全表面積と、熱貯蔵装置中の熱エネルギー貯蔵材料の全容積との比は、約０．０２ｍｍ−１を超え、好ましくは約０．０５ｍｍ−１を超え、より好ましくは約０．１ｍｍ−１を超え、さらにより好ましくは約０．２ｍｍ−１を超え、最も好ましくは約０．３ｍｍ−１を超え得る。
【００９１】
熱貯蔵装置は、物品のスタックを収容するための容器を有する。物品のスタックは、容器の１つまたは複数のキャビティに収容され得る。限定することなく、用いられ得る容器の例には、米国特許出願公開第２００９−０２１１７２６号（２００９年８月２７日に公開された）、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７８２３号（２００９年１２月１４日に出願された）、および米国仮出願第６１／２９９，５６５号（２０１０年１月２９日に出願された）に記載されたものが含まれる。好ましい容器は、容器のキャビティ中に熱伝達流体を流すために１つまたは複数のオリフィス（例えば、１つまたは複数の入口）、および容器のキャビティから熱伝達流体を流すために１つまたは複数のオリフィス（例えば、１つまたは複数の出口）を有し得る。入口および出口は、熱貯蔵デバイスの同じ側または異なる側（例えば、対向する側）にあってもよい。オリフィス以外に、容器は、好ましくは容器を通って流れる流体が容器から漏出しないように、容器を通って流れる流体が周囲圧力を超える圧力を有し得るように、または両方であるように密封または構築される。
【００９２】
熱貯蔵装置は、長期間熱を貯蔵すること、概して寒い環境（例えば、約０℃未満、またはさらには約−３０℃未満の温度を有する環境）で熱を貯蔵すること、または両方を必要とする用途で使用され得る。好ましくは、熱貯蔵装置中に貯蔵される熱は、環境にゆっくり失われる。したがって、断熱の一部の形態が、好ましくは本発明で用いられる。システムの断熱が良好であればあるほど、貯蔵期間は長くなる。
【００９３】
熱貯蔵装置による熱損失の速度を低下させる任意の公知の断熱形態が、用いられ得る。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第６，８８９，７５１号に開示されたとおりのいずれかの断熱が用いられ得る。熱貯蔵装置は、好ましくはそれが１つまたは複数の面で断熱されるように、（熱的に）断熱された容器である。好ましくは、周囲または外部に露出されている一部またはすべての面が、隣接する断熱材を有する。断熱材は、対流熱損失を減少させる、放射熱損失を減少させる、伝導性熱損失を減少させる、または任意の組合せによって機能し得る。好ましくは、断熱は、好ましくは比較的低い熱伝導率を有する断熱材の材料または構造の使用によってもよい。断熱は、対向する間隔を空けた壁間の隙間を用いることによって得てもよい。隙間は、気体状媒体、例えば、空気空間によって占められていてもよく、あるいは恐らくはさらに真空空間であってもよく（例えば、デュワービンを用いて）、低熱伝導率を有する材料もしくは構造であってもよく、低熱放射率を有する材料もしくは構造であってもよく、低対流を有する材料もしくは構造であってもよく、またはこれらの任意の組合せであってもよい。限定することなく、断熱は、セラミック断熱（石英またはガラス断熱など）、ポリマー断熱、またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。断熱は、繊維形態、フォーム形態、高密度化層、コーティング、またはこれらの任意の組合せであってもよい。断熱は、織布材料、編物材料、不織布材料、またはこれらの組合せの形態であってもよい。熱伝達装置は、デュワービン、より具体的には内部貯蔵キャビティを規定するために設定される概して対向する壁、および対向する壁間の壁キャビティ（この壁キャビティは、大気圧未満に真空排気されている）を含む容器を用いて断熱され得る。壁は、放射熱損失を最小化するために反射面コーティング（例えば、鏡面）をさらに用いてもよい。
【００９４】
好ましくは、熱貯蔵装置または熱貯蔵システムの周りの真空断熱が、与えられる。より好ましくは、参照により本明細書にその全体が組み込まれる、米国特許第６，８８９，７５１号に開示されたとおりの真空断熱が与えられる。
【００９５】
熱貯蔵装置は、層間の間隔が概して維持されるように、物品のスタックに対する１つまたは複数の締め固め手段（compaction means）を場合によって含み得る。締め固め手段は、圧縮力を物品のスタックにかけることができる任意の手段であり得る。圧縮力は、２つの物品が互いに対して回転しない、互いに対して軸方向に移動しない、または両方であるように十分高くなくてはならない。圧縮力は、物品が恒久的に変形しない、亀裂が入らない、または両方でないように、十分に低くてもよい。締め固めの好ましい手段は、熱エネルギー貯蔵材料の温度が変化する場合、熱エネルギー貯蔵材料が固相と液相の間で変化する場合、または両方である場合、物品の厚さにおけるいくらかの変化を許容する。一例として、締め固めの１つまたは複数の手段は、物品のスタックの上に１つまたは複数のバネ、物品のスタックの下に１つまたは複数のバネ、または両方を含み得る。限定することなく、バネなどの締め固めの手段は、熱エネルギー貯蔵材料が加熱される、相転移を行う（固体−液体転移など）、または両方の場合に２つの隣接する物品間の径方向フローパスの厚さの変化を減少または最小化するために用いられ得る。
【００９６】
熱貯蔵装置は、装置を通る熱伝達流体のフローのために複数のフローパスを有し得る。各フローパスは、２つの隣接する物品間に少なくとも１つの径方向フローを含み得る。好ましくは、熱貯蔵装置を通るフローパスの２つ以上（例えば、それぞれ）は、同様の全長、同様の全流体抵抗、または両方を有する。限定することなく、熱貯蔵装置は、米国特許出願公開第２００９−０２１１７２６号（２００９年８月２７日に公開された）、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７８２３号（２００９年１２月１４日に出願された）、および米国仮出願第６１／２９９，５６５号（２０１０年１月２９日に出願された）に記載されたとおりの、１つまたは複数のシール、１つまたは複数のプレート、１つまたは複数のコネクタ、または熱伝達流体のための１つまたは複数のフローパスを含み得る。
【００９７】
熱エネルギー貯蔵材料を収容するカプセル構造および物品は、熱エネルギー貯蔵材料の封入に提供される任意の方法を用いて形成され得る。限定することなく、この方法は、以下、すなわち、カバーシートを通して開口部（例えば、穴部）を切削または穴開けする工程、ベースシート（例えば、ホイルなどの薄いシート）を通して開口部（例えば、穴部）を切削または穴開けする工程、少なくとも１つの凹部またはトラフ領域を含むシートにおけるパターンを規定するためにベースシートを成形する（例えば、熱成形する、スタンピングする、エンボス加工するまたはそうでなければ変形する）工程、１つまたは複数のリップ領域および１つまたは複数のトラフ領域を含むシートにおけるパターンを規定するためにベースシートを成形する工程、ベースシート上の外周（例えば、概して円形の外周）を切削または穴開けする工程、カバーシート上の外周（例えば、概して円形の外周）を切削または穴開けする工程、トラフ（例えば、ベースシートから成形されたトラフ）を熱エネルギー貯蔵材料で充填する工程、トラフ（例えば、充填トラフ）をカバーシートで覆う工程、熱エネルギー貯蔵材料を収容する１つまたは複数の密封空間が形成されるようにカバーシートを（例えば、ベースシートに）密封結合させる工程、外周に沿ってベースシートを密封結合させる工程、開口部周囲に沿ってベースシートを密封結合させる工程、開口部周囲に沿ってカバーシートを（例えば、ベースシートに）密封結合させる工程、または外周に沿ってカバーシートを（例えば、ベースシートに）密封結合させる工程、の１つまたは任意の組み合わせを用い得る。物品を形成する方法は、好ましくは、ベースシートをスタンピングする、エンボス加工する、または熱成形する工程を含む。物品を形成する方法は、「熱貯蔵装置（Heat Storage Devices）」と表題され、２００９年２月２０日に出願された米国特許出願第１２／３８９，５９８号に記載されたカプセルを製造する方法の工程の１つまたは複数を用い得る。物品を形成する方法は、以下、すなわち、ベースシートを内輪、外輪もしくは両方などの１つまたは複数のサブ構造に密封結合させる工程；カバーシートを内輪、外輪もしくは両方などの１つまたは複数のサブ構造に密封結合させる工程；またはベースシートおよび／もしくはカバーシートの外周に沿って１つまたは複数のくぼみを切削、スタンピングまたは穴開けする工程の１つまたは任意の組合せを場合によって含み得る。図１５は、シート（例えば、ベースシート）のエンボス加工に用いられ得る例証的金型の写真である。図１５は、シート５をベースシート１２に成形する前の金型６１に置かれたシート５を例証する。
【００９８】
カバーシート、ベースシート、または両方を調製する方法は、１つまたは複数の補強性特徴、例えば、１つまたは複数のディンプル、１つまたは複数のリブ、１つまたは複数のシェブロン、またはこれらの任意の組合せを含むように、シートをエンボス加工し、またはそうでなければ成形する１つまたは複数の工程を含み得る。
【００９９】
物品を調製する方法は、ベースシートに熱エネルギー貯蔵材料を充填する工程を含み得る。ベースシートは、熱エネルギー貯蔵材料が固体状態または溶融状態である場合に充填され得る。好ましくは、ベースシートは、熱エネルギー貯蔵材料が溶融状態である場合に充填される。したがって、この方法は、熱エネルギー貯蔵材料を加熱および／または溶融する工程を含み得る。
【０１００】
物品を調製する方法は、１つまたは複数の密封空間が形成されるように、トップシートとベースシートとを接合する工程を含む。接合する工程は、一次シールを形成する工程を含み得る。好ましくは、接合する工程は、一次シールを形成する工程および二次シールを形成する工程の両方を含む。接合する工程は、好ましくは熱エネルギー貯蔵材料が溶融状態にある間に行われる。例えば、接合する工程は、熱エネルギー貯蔵材料が、約１００℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、約２５０℃以上、または約３００℃以上の温度にある場合に行われ得る。
【０１０１】
物品を調製する方法は、ベースシートとカバーシートとが概して水平方向にない場合に、ベースシートとカバーシートを部分的に接合して、液体を収容し得る部分的密封空間を形成する工程を含み得る。ベースシートとカバーシートとの間の空間は、充填される空間にノズル端を挿入し、ノズルを通して、部分的密封空間の中に熱エネルギー貯蔵材料を（好ましくは溶融状態で）ポンピングすることによって少なくとも部分的に充填され得る。したがって、ベースシートとカバーシートとの間の空間は、これらのシートが    である間に少なくとも部分的に充填され得、ベースシートにおけるトラフは、ベースシートが概して垂直である間に充填され得る。空間を熱エネルギー貯蔵材料で充填するこのような手法は、比較的高い容積の熱エネルギー貯蔵材料をもたらし得ることが認められる。例えば、空気または他の気体で占められる密封空間の容積パーセントは、約８％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、または約１％以下であり得る。空間に充填するこの手法は、２つのベースシート間の空間を充填するために用いられてもよい。したがって、カバーシートは第２のベースシートであり得る。空間を熱エネルギー貯蔵材料で充填後、一次シールの残りは、充填空間が密封空間になるように形成され得る。二次シールに関して、もしあれば、二次シールの少なくとも一部（例えば、ノズルが挿入される領域における）は、熱エネルギー貯蔵材料が空間に挿入された後まで形成されない。複数の密封空間を有する物品は、以下の工程、すなわち、一次シールの一部を形成することによって１つまたは複数の空間を部分的に密封する（例えば、ベースシートとカバーシートとを接合する、または２枚のベースシートを接合することによって）工程、熱エネルギー貯蔵材料を１つまたは複数の空間に挿入する工程、一次シールの残りを形成する（例えば、空間が密封されるように）工程、充填されている物品を回転させる工程、一次シールの一部を有する１つまたは複数のさらなる空間中に熱エネルギー貯蔵材料を挿入する工程、および１つまたは複数のさらなる空間の一次シールの残りを形成する工程、の１つまたは複数を含む方法によって充填され得る。
【０１０２】
図１６は、熱エネルギー貯蔵材料で充填されている１つまたは複数（例えば、４つ）のカプセル１０および充填されている１つまたは複数の  （例えば、５番目の空間）を有する物品２の実施例を例証する。充填されている空間は、部分的一次シール７４を有し得る。充填されている空間は、部分的二次シール７５を場合によって含み得る。充填されている空間は、好ましくは完全な一次シール２２を有せず、および完全な二次シール２２’を有しない充填領域７６を有する。密封空間は、充填領域７６に挿入されているまたはそうでなければ置かれているノズル７７を用いて充填され得る。ノズルは、部分的一次シール７４を形成する前、間、または後に充填領域に置かれ得ることが認められる。図１６で例証されるように、ノズル７７は、充填される空間の上部に挿入されてもよく、そのため、熱エネルギー貯蔵材料１６は、充填領域７６から漏出しない。熱エネルギー貯蔵材料１６を充填される空間に挿入後、この方法は、以下の工程、すなわち、ノズルを取り出す（好ましくは物品を回転させる前に）工程、一次シールの残りを形成する（好ましくは物品を回転させる前に）工程、または二次シールもしくは二次シールの残りを形成する工程、の１つまたは複数を含み得る。したがって、物品は、１）２つのシート間に部分的一次シールを形成する（例えば、２つのシートをレーザ溶接することによって）、２）熱エネルギー貯蔵材料を（例えば、溶融状態で）２つのシート間の空間に注入する、３）一次シールを完成させることができる機械を用いて調製され得る。複数の密封空間が望ましい場合、この方法は、シート間の別の空間が充填され得るように、シートを回転させる１つまたは複数の工程を含み得る。
【０１０３】
熱エネルギー貯蔵材料の封入に好適なシートには、耐久性、耐腐食性、または両方である任意に薄い金属シート（例えば、金属ホイル）が含まれ、そのため、シートは、熱エネルギー貯蔵材料を、好ましくは漏洩することなく収容することができる。金属シートは、１年を超える、好ましくは５年を超える繰り返し熱サイクルのビークル環境で機能することができ得る。金属シートは、それ以外に作動中に熱エネルギー貯蔵材料と接触する実質的に不活性な外面を有し得る。熱エネルギー貯蔵材料と接触する金属シートの外面は、熱エネルギー貯蔵材料と接触する場合に著しくはそれと反応しない、腐食しない、または両方である１種以上の材料を含まなければまたは本質的にそれらからならなければならない。限定することなく、用いられ得る例示的な金属シートには、真ちゅう、銅、アルミニウム、ニッケル−鉄合金、青銅、チタン、ステンレス鋼などの少なくとも１層を有する金属シートが含まれる。シートは、概して貴金属であってもよく、またはそれは、酸化物層（例えば、天然酸化物層または面上に形成され得る酸化物層）を有する金属を含むものであってもよい。一つの例示的な金属シートは、アルミニウムまたはアルミニウム含有合金（例えば、５０重量パーセントを超えるアルミニウム、好ましくは９０重量パーセントを超える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ホイルである。別の例示的な金属シートは、ステンレス鋼である。好ましいステンレス鋼には、オーステナイトステンレス鋼、フェライトステンレス鋼またはマルテンサイトステンレス鋼が含まれる。限定することなく、ステンレス鋼は、約１０重量パーセントを超える、好ましくは約１３重量パーセントを超える、より好ましくは約１５重量パーセントを超える、最も好ましくは約１７重量パーセントを超える濃度でクロムを含み得る。ステンレス鋼は、約０．３０重量パーセント未満、好ましくは約０．１５重量パーセント未満、より好ましくは約０．１２重量パーセント未満、最も好ましくは約０．１０重量パーセント未満の濃度で炭素を含み得る。例えば、ステンレス鋼３０４（ＳＡＥ表示）は、１９重量パーセントのクロムおよび約０．０８重量パーセントの炭素を含有する。好ましいステンレス鋼には、３１６（ＳＡＥ表示）などのモリブデン含有ステンレス鋼も含まれる。金属シートは、金属シートの腐食を減少またはなくさせ得る任意の当技術分野で公知のコーティングを有していてもよい。
【０１０４】
金属シートは、シートを成形する場合、カプセルを熱エネルギー貯蔵材料で充填する場合、カプセルの使用の間、またはこれらの任意の組み合わせの場合に穴または亀裂が形成されないように十分高い厚さを有する。輸送などの用途に関して、金属シートは、好ましくは熱貯蔵装置の重量が金属シートによって大きくは増加しないように比較的薄い。金属シートの厚さは、約１０μｍを超え、好ましくは約２０μｍを超え、より好ましくは約５０μｍを超え得る。金属シートは、約３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．５ｍｍ未満（例えば、約０．２５ｍｍ未満）の厚さを有し得る。
【０１０５】
図１４は、それぞれが、複数の密封空間１８に封入された熱エネルギー貯蔵材料１６を有する複数の物品２’’、および物品２’’’を有する例示的な熱貯蔵装置８０の断面を例証する。物品は、概して円筒形の形状を有し得る断熱容器８２内に配置される。装置は、第１の隣接する物品２’’’（ａ）および第２の隣接する物品２’’’（ｂ）を有する物品２’’を含む。物品２’’およびその第１の隣接する物品２’’’（ａ）は、概して接触しているそれらのそれぞれの平坦なカバーシートの上面（すなわち、外面）とともに配置され得る。物品２’’および第２の隣接する物品２’’’(b)は、概して合わさり面を有していてもよく(例えば、それらのそれぞれのヘ゛ースシートの外面は概して合わさり面であってもよく)、それらが部分的にともに入れ子になるように配置されてもよい。スヘ゜ーサ(図示せず)は、熱伝達流体が2つの物品2’’と２’’’（ｂ）との間の概して径方向の方向に径方向フローパス８３を通って流れ得るように、物品２’’とその第２の隣接する物品２’’’（ｂ）との間の距離を維持するように用いられ得る。物品２’’と２番目の隣接する物品２’’’（ｂ）との間の空間は、物品２のシートの１つから形成され得る。図１４で例証されるように、それぞれの物品は、熱伝達流体が、それぞれの物品、好ましくはそれぞれの密封空間と直接接触することができるように、熱伝達流体と接触することができる面（例えば、ベースシートの面）を有し得る。図１４で例証されるように、それぞれの径方向フローパス８３は、同じ長さ、同じ断面を有していてもよく、またはさらには合同であってもよい。それぞれの物品２は、その中心部の近くに開口部４６を有し得る。開口部は、装置を通して熱伝達流体を流させる区画の一部であり得る。物品２’’および物品２’’’は、それらの開口部が、中央の軸方向フローパス８４を形成するように配置され得る。物品２’’および物品２’’’の外周と、容器８５の内面との間の空間は、熱伝達流体区画の一部でもあり、外側の軸方向フローパス８６を形成する。熱貯蔵装置は、中心部の軸方向フローパス８４と流体により接続している第１のオリフィス８７を有し得る。熱貯蔵装置８０は、第１のオリフィス８７を外側の軸方向フローパス８６から分離する第１のシールまたはプレート８８を有し得る。容器８２は、図１４で例証されるように、第１のオリフィス８７と容器の同じ側に、または容器の異なる側にあり得る第２のオリフィス８９を有し得る。熱貯蔵装置は、第２のオリフィス８９を中心部の軸方向フローパスから分離する第２のシール９０を有し得る。第１のシール、第２のシール、または両方は、流体が、径方向フローパス８３を通って流れることなく、２つの軸方向フローパス８４と８６との間に流れることを防止し得る。容器８２は、好ましくは断熱されている。例えば、容器は、内壁９１および外壁９２を有し得る。２つの壁間の空間９３は、真空にされ得るかまたは低熱伝導率を有する断熱材で充填され得る。装置は、物品のスタックに圧縮力を及ぼす１つまたは複数のバネ、例えば、１つまたは複数の圧縮バネ９４も有し得る。
【０１０６】
図１４は、容器の片側に２つのオリフィス８７およびオリフィス８９を有する熱貯蔵装置８０を例証する。このような装置は、第１のオリフィスと、第１のオリフィスから最も遠い中心部の軸方向フローパス８４の領域９６との間に流体を流すために、第１のオリフィス８７に接続される管９５を用いてもよい。図１４を参照して、第１のシール８８および第２のシール９０は、径方向フローパス８３を通って最初に流れることなく、流体が第１のオリフィス８７から第２のオリフィス８９に流れるのを防止するために用いられ得る。２つの軸方向フローパス８４および８６の大きさを選択することによって、熱貯蔵装置８０は、Ｔｉｃｈｅｌｍａｎｎシステム（Tichelmann system）と特徴付けしてもよい。
【０１０７】
密封空間の１つまたは複数またはさらにはすべてにおける圧力は、温度が約２５℃である場合、大気圧よりも少なく、例えば、真空下であり得る。例えば、２５℃での密封空間内の圧力は、好ましくは約６００Ｔｏｒｒ以下、約５００Ｔｏｒｒ以下、約４００Ｔｏｒｒ以下、約３００Ｔｏｒｒ以下、または約１００Ｔｏｒｒ以下であり得る。密封空間内の真空は、カバーシートとベースシートとを密封接合する場合に真空をかけることの結果、熱エネルギー貯蔵材料が高温である場合にカバーシートとベースシートとを密封接合することの結果、または両方であり得る。例えば、ベースシートとカバーシートとを密封接合する方法は、ベースシートのトラフ領域に約６００Ｔｏｒｒ以下、約５００Ｔｏｒｒ以下、約４００Ｔｏｒｒ以下、約３００Ｔｏｒｒ以下、約２００Ｔｏｒｒ以下、約１００Ｔｏｒｒ以下、または約５０Ｔｏｒｒ以下の真空をかける工程を含み得る。
【０１０８】
熱貯蔵装置は、熱貯蔵装置の中に熱を伝達するために、熱貯蔵装置から外に熱を伝達するために、または両方のために１種以上の熱伝達流体を用いる熱貯蔵システムにおいて用いられ得る。
【０１０９】
熱エネルギー貯蔵材料の中におよび／またはそれから外に熱を伝達するために用いられる熱伝達流体は、流体が、それが冷たい場合に循環する熱貯蔵装置および他のコンポーネント（例えば、熱供給コンポーネント、１本以上の接続管もしくはライン、熱除去コンポーネント、またはこれらの任意の組合せ）を通って流れるように（固化することなく）、任意の液体または気体であり得る。熱伝達流体は、熱貯蔵装置に用いられる温度で熱を伝達することができる、任意の当技術分野で公知の熱伝達流体または冷却剤であり得る。熱伝達流体は、液体または気体であり得る。好ましくは、熱伝達流体は、使用中に曝露され得る最低作動温度（例えば、最低予想周囲温度）で流れることができる。例えば、熱伝達流体は、約１気圧の圧力および約２５℃、好ましくは約０℃、より好ましくは−２０℃、最も好ましくは約−４０℃の温度で液体または気体であり得る。限定することなく、１つまたは複数の電気化学セルを加熱および／または冷却するための好ましい熱伝達流体は、約４０℃で液体である。
【０１１０】
熱伝達流体は、典型的には顕熱として、大量の熱エネルギーを輸送できなければならない。熱伝熱流体は、少なくとも約１Ｊ／ｇ・Ｋ、好ましくは少なくとも約２Ｊ／ｇ・Ｋ、さらにより好ましくは少なくとも約２．５Ｊ／ｇ・Ｋ、最も好ましくは少なくとも約３Ｊ／ｇ・Ｋの比熱（例えば、約２５℃で測定された）を有し得る。好ましくは、熱伝達流体は液体である。
【０１１１】
用いられ得る熱伝達流体および作動流体には、米国特許出願公開第２００９−０２５０１８９号（２００９年１０月８日に公開された）およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７８２３号（２００９年１２月１４日に出願された）に記載されたものが含まれる。例えば、任意の当技術分野で公知のエンジン冷却剤が、熱伝達流体として用いられ得る。システムは、好ましくは、熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料に熱を伝達するためにおよび熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料から熱を奪うために単一の熱伝達流体を用いる。代替として、システムは、熱エネルギー貯蔵材料に熱を伝達するために第１の熱伝達流体、および熱エネルギー貯蔵材料から熱を奪うために第２の熱伝達流体を用い得る。
【０１１２】
限定することなく、単独でまたは混合物として用いられ得る熱伝達流体には、当業者に公知の熱伝達流体が含まれ、好ましくは、水、１種以上のアルキレングリコール、１種以上のポリアルキレングリコール、１種以上の油、１種以上の冷媒、１種以上のアルコール、１種以上のベタイン、またはこれらの任意の組合せを含有する流体が含まれる。
【０１１３】
熱貯蔵システムは、１つまたは複数の加熱器を場合によって含み得る。加熱器は、熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料の温度をその転移温度を超える温度に上昇させることができる任意の加熱器であり得る。加熱器は、エネルギー（例えば、電気エネルギー、機械エネルギー、化学エネルギー、またはこれらの任意の組合せ）を熱（すなわち、熱エネルギー）に変換する任意の加熱器であり得る。１つまたは複数の加熱器が１つまたは複数の電気加熱器であり得る。１つまたは複数の加熱器が、熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料の一部またはすべてを加熱するために用いられ得る。好ましくは、システムは、熱貯蔵装置と熱的に連絡している１つまたは複数の加熱器を含む。例えば、システムは、熱貯蔵装置の断熱内に１つまたは複数の加熱器を含み得る。電気加熱器は、１つまたは複数の電気化学セルからの、外部源からの、または両方からの電気を用い得る。例えば、ビークルが、固定物に接続されたコンセントにプラグを差し込まれている場合、熱貯蔵装置は、外部源からの電気を用いて熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料の液相線温度を超える温度で維持され得る。ビークルが固定物に接続されたコンセントにプラグを差し込まれていない場合、熱貯蔵装置は、電気化学セルから発生した電気を用いて熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料の液相線温度を超える温度に維持され得る。
【０１１４】
熱貯蔵装置は、１つまたは複数のコンポーネントを加熱する方法において使用され得る。この方法は、熱伝達装置を通して熱伝達流体を流すことを含み得る。熱貯蔵装置を通して熱伝達流体を流す工程は、装置の入口を通して初期の温度を有する熱伝達流体を流す工程；熱伝達流体が複数の径方向フローパスに分かれ得るように軸方向フローパスを通して熱伝達流体を流す工程；熱伝達流体の初期の温度を超える温度を有する熱エネルギー貯蔵材料から熱を奪い得るように、径方向フローパスを通して熱伝達流体を流す工程；複数の径方向フローパスが再結合し得るように異なる軸方向フローパスを通して熱伝達流体を流す工程；装置の出口を通して出口温度を有する熱伝達流体を流す工程；またはこれらの任意の組合せを含み得る。好ましくは、熱伝達流体の出口温度は、熱伝達流体の初期の温度を超える。１つまたは複数のコンポーネントを加熱する方法は、異なる径方向フローパスに対して概して一定である合計のフロー長を有する、径方向フローパスおよび２つの軸方向フローパスの選択の１つを含めて、熱貯蔵装置を通したフローパスを用い得る。
【０１１５】
熱貯蔵装置および／または熱貯蔵システムは、内燃エンジンなどのコンポーネントを迅速に加熱し得るように、比較的高い出力（例えば、加熱の初期３０秒または６０秒の間に測定して）を有すると特徴付けることができる。熱貯蔵装置および／または熱貯蔵システムは、約５ワットを超える、好ましくは約１０ワットを超える、より好ましくは約１５ワットを超える、最も好ましくは約２０ワットを超える平均出力を特徴とすることができる。
【０１１６】
熱貯蔵装置および／または熱貯蔵システムは、比較的高い出力密度を有すると特徴付けることができ、そのため、それは、比較的小さい区画に大量の熱エネルギーを保持し得る。例えば、熱貯蔵装置および／または熱貯蔵システムは、約４ｋＷ／Ｌを超える、好ましくは約８ｋＷ／Ｌを超える、より好ましくは約１０ｋＷ／Ｌを超える、最も好ましくは約１２ｋＷ／Ｌを超える出力密度を有すると特徴付けることができる。
【０１１７】
熱貯蔵装置および／または熱貯蔵システムは、熱伝達流体の比較的低い圧力損失（約１０Ｌ／分の熱伝達流体流量で測定された）を有すると特徴付けることができる。例えば、熱貯蔵装置および／または熱貯蔵システムは、約２．０ｋＰａ未満、好ましくは約１．５ｋＰａ未満、より好ましくは約１．２ｋＰａ未満、最も好ましくは約１．０ｋＰａ未満の熱伝達流体圧力損失を有すると特徴付けることができる。
【０１１８】
一例として、熱エネルギー貯蔵システムは、エンジン排ガスからエネルギーを貯蔵するために輸送ビークル（例えば、自動車ビークル）に用いられ得る。エンジンが排ガスを発生するときに、バイパスバルブは、熱貯蔵装置がチャージされるように熱貯蔵装置を通して、または熱貯蔵装置が過熱するのを防止するようにバイパスラインを通してガスのフローを導き得る。エンジンが、例えば、ビークルが停車している間に、止められると、熱貯蔵装置に貯蔵された熱のかなりの部分は、長期間保持され得る（例えば、熱貯蔵装置の周りの真空断熱によって）。好ましくは、熱貯蔵装置内の熱エネルギー貯蔵材料の少なくとも５０％は、ビークルが約−４０℃の周囲温度で１６時間停車した後、液体状態のままである。エンジンが実質的に冷える（例えば、エンジンと周囲の温度差が約２０℃未満である）のに十分長い時間（例えば、少なくとも２時間または３時間）、ビークルが停車する場合、熱貯蔵装置に貯蔵された熱は、作動流体用のコンデンサを含む熱交換器を通して熱伝達流体（エンジン冷却剤など）を流すことによって冷えたエンジンまたは他の熱受容体に間接的に放出され得る。作動流体は、作動流体が気化される、熱貯蔵装置内の毛細管構造を用いて、毛細管でポンピングされるループで循環される。作動流体からの熱は、熱交換器においてエンジン冷却剤に伝達される。熱貯蔵装置を用いることによって、そうでなければ廃棄される熱は、コールドスタートを緩和しおよび／または即時の操縦席加熱を与えるために、前の移動の間に捕捉され得る。
【０１１９】
作動流体を用いる熱の伝達は、作動流体バルブ（すなわち、放出バルブ）を開くことによって開始し得る。さらなる液体ラインを介してループに接続された密封作動流体リザーバは、実質的な圧力変化なしに、ループ内の作動流体の液体容積の変化を受け入れるのに役立つ。十分なまたはすべての有用な熱が熱貯蔵装置から伝達されると直ちに、放出バルブは閉じてもよい。熱貯蔵装置内の残りの作動流体は、蒸発し（例えば、熱貯蔵装置に残っている熱から、または熱貯蔵装置がチャージし始めるときに）、次いで、コンデンサ内で凝縮し得る。熱貯蔵装置が作動流体を抜かれるにつれて、作動流体レベルの液体レベルは変化し得る（例えば、上昇し得る）。
【０１２０】
熱貯蔵装置は、場合によって直交流熱交換器（すなわち、作動流体のフロー方向および排ガスのフローの直角なフロー方向を有する）であってもよい。例えば、作動中に、熱貯蔵装置は、１）排ガス；２）流れない相変化物質（例えば、ブリスタ包装などのカプセル内）；および３）作動流体で占められた３つのチャンバを含み得る。３つのチャンバすべては、適当な材料、好ましくはステンレス鋼でできている薄い壁で分離されている。排ガスは、ブリスタ内の相変化物質のカプセルの面（例えば、曲面）の間を流れることができ、作動流体は、排ガスのフロー方向に概して直角である方向にブリスタ内の相変化物質のカプセルの異なる面（例えば、平面）の間を流れることができる。そのチャンバに入る液体作動流体は、好ましくは毛細管構造（例えば、金属ウィック）を湿らし、毛細管内に形成された作動流体の液体メニスカスに作用する毛管力によって、重力と蒸気圧との合力に反して上方へ輸送される。このフローは、ブリスタ内の相変化物質から取り出された熱を用いて液体を連続的に蒸発させることによって維持される。作動流体の蒸気は、毛細管構造を出て、ブリスタ内の相変化物質のカプセルの面（例えば、平面）間で圧迫された毛細管構造のカラム間で互いに入り込ませ得る蒸気チャンネルを経て装置の上部に抜ける。作動流体の蒸気は、コンデンサ中に流れ、ここで、それは、蒸発熱および顕熱を冷えた冷却剤に伝達し、再び液体になって、熱貯蔵装置に戻り、ループ内のその循環を続け、液体作動流体で部分的に含浸されている毛細管構造（例えば、金属ウィック）内に存在する毛管力のみでポンピングされる。毛細管構造のカラムのすべては、共通の多孔質ベースに接続されていてもよい。このような多孔質ベースは、装置の底部から異なるカラムに入る液体の作動流体を分配するために用いられ得る。
【０１２１】
さらに、本発明は、さらなる要素／コンポーネント／工程と組み合わせて使用されてもよい。例えば、空調装置用の吸収または吸着サイクル冷凍システムが、冷えた冷却剤に代えてまたは加えて熱受容体として用いられ得る（例えば、コンデンサは、空調装置の流体ループ内に循環する冷媒のための蒸発器としても役立ち得る）。別の用途では、ヒートエンジン、例えば、ランキンサイクルを用いる定常廃熱回収システムが、同じかまたは異なる毛細管ポンピングされたループ作動流体を用い、機械式発電ダービンを熱貯蔵装置とコンデンサとの間の蒸気ラインに加えるように（例えば、タービンからの高い蒸気圧アップストリームを克服するために）、および／または液体ポンプをコンデンサと熱貯蔵装置との間の液体ラインに加えるように、構成され得る。上記タービンは、排ガス廃熱から捕捉された一部を有用な機械的または電気的仕事に変換し、ビークルの全体的な燃料効率を改善し得る。
【実施例】
【０１２２】
実施例１は、熱エネルギー貯蔵材料を収容し、熱貯蔵に適した７つの密封空間を含む物品である。７つのトラフを有するベースシートに熱エネルギー貯蔵材料を充填することによってパックを形成する。それぞれのトラフは、約７ｃｍ３の液体を収容することができる。ベースシートを平坦なカバーシートで覆う。ベースシートおよびカバーシートは、ステンレス鋼３０４で作られており、約０．１０２ｍｍの厚さを有する。熱エネルギー貯蔵材料は、金属塩であり、約１９５℃の液相線温度を有する。熱エネルギー貯蔵材料は、無水であるか、または約０．０１重量％以下の水分濃度を有する。これらの２つのシートを、熱エネルギー貯蔵材料が固体状態（約２３℃）である間に接合する。ベースシートとカバーシートとをそれぞれの密封空間の周囲の付近で合わせてレーザ溶接することによって、一次シールを与える。約２５０℃の温度に加熱されるとき、密封空間は、約６９ｋＰａ（約１０ｐｓｉ）の内圧を有する。
【０１２３】
熱サイクル試験
実施例１の約１０個の物品を積み重ね、入口および出口を有する容器内に置く。入口は、約２５０℃の温度の熱伝達流体の高温リザーバおよび約１５℃の温度の熱伝達流体の冷温レザーバに接続されている。熱伝達流体を熱エネルギー貯蔵材料の温度が約２４０℃になるまで容器を通して流れさせ、次いで、冷えた熱伝達流体を熱エネルギー貯蔵材料の温度が約２５℃になるまで容器を通して流れさせる。熱エネルギー貯蔵材料の温度は、約１０００サイクルの間約５分ごとにサイクルさせる。
【０１２４】
実施例１の１つまたは複数の密封空間は、１，０００サイクルに達する前に熱サイクル試験の間に破裂しおよび／または一次シールに漏れを生じさせる。熱エネルギー貯蔵材料は、１つまたは複数の密封空間から漏出し、実施例１は、熱サイクル試験に不合格になる。
【０１２５】
熱試験
実施例１の物品を、約４００℃の温度で約３０分間オーブン中に置く。次いで、熱エネルギー貯蔵材料を物品から漏出させる漏れまたは破裂がないかどうか決定するために、物品を評価する。１つまたは複数の漏れおよび／または破裂が認められ、実施例１は熱試験に不合格になる。
【０１２６】
ベースシートとカバーシートとをそれらの外周近くでおよびそれらの開口部周囲の近くでレーザ溶接することによって、二次シールを調製することを除いて、実施例２は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。実施例１について記載したものと同じ用法を用いて、物品を試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、ホイルの降伏応力を超える。熱サイクルの間に、一次シールは、１つまたは複数の密封空間の付近で機能しなくなる。二次シールは、１，０００回の熱サイクル後に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は、物品から漏出しない。
【０１２７】
実施例２の別の物品は、４００℃に加熱することによって試験する。４００℃で、１つまたは複数の一次シールは機能しなくなる。しかし、二次シールは機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩しない。
【０１２８】
ベースシートとカバーシートの両方が約０．２０４ｍｍの厚さを有するホイルを用いることを除いて、実施例３は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、ホイルの降伏応力未満である。一次シールは、１，０００回の熱サイクル後に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は、物品から漏出しない。
【０１２９】
実施例３の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールは一つも機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩しない。
【０１３０】
カバーシートが約０．２０４ｍｍの厚さを有するホイルを用いることを除いて、実施例４は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、ホイルの降伏応力未満で、約１８０ＭＰａに低下する。一次シールは１，０００回の熱サイクル後に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は物品から漏出しない。
【０１３１】
実施例４の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールは一つも機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩しない。
【０１３２】
熱エネルギー貯蔵材料を収容するそれぞれの密封空間の上のカバーシートが、０．１から０．５ｍｍの深さをそれぞれ有するくぼみと突起の両方を含む約１５のリブを有するように、カバーシートをエンボス加工することを除いて、実施例５は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、ホイルの応力未満で、約２３３ＭＰａである。一次シールは、１，０００回の熱サイクル後に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は物品から漏出しない。１つ、２つ、またはそれを超えるリブを用いてもよいこと、およびリブは、くぼみ、突起、または両方であってもよいことが認められる。
【０１３３】
実施例５の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールの一つも機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩しない。
【０１３４】
熱エネルギー貯蔵材料を含む密封空間が、密封空間の中に約０．６ｍｍへこむ約３４のディンプルを有するように、カバーシートをエンボス加工することを除いて、実施例６は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。カバーシートのディンプルは、図４Ｂで概略的に示すとおりのレンガ壁パターンである。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、約５９０ＭＰａであり、ホイルの降伏応力を超える。一次シールは熱サイクルの間に機能しなくなり、熱エネルギー貯蔵材料は、物品から漏出する。より少ないまたはより多いディンプルを用いてもよいこと、およびディンプルはより深くても、より浅くてもよいことが認められる。
【０１３５】
実施例６の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールは機能しなくなり、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩する。
【０１３６】
カバーシートが、約０．１５３ｍｍの厚さを有するホイルから作られていることを除いて、実施例７は、実施例６の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅ応力は、約２８２ＭＰａであり、ホイルの降伏応力未満である。一次シールは熱サイクルの間に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は、１，０００回の熱サイクル後に物品から漏出しない。
【０１３７】
実施例７の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールは機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩しない。
【０１３８】
カバーシートが、約０．５ｍｍのリセスおよび突起を含む複数のシェブロンでエンボス加工することを除いて、実施例８は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。カバーシートのシェブロンは、図４Ａに概略的に示すとおりの繰り返しパターンである。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、約６００ＭＰａであり、ホイルの降伏応力を超える。
【０１３９】
カバーシートとベースシートとを合わせて溶接するときに、約２００Ｔｏｒｒの真空をかけることを除いて、実施例９は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。熱エネルギー貯蔵材料が約２５℃の温度であるときに、密封空間内の圧力は約４００Ｔｏｒｒ未満である。物品は、実施例１について記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、ホイルの降伏応力未満である。一次シールは熱サイクルの間に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は、１，０００回の熱サイクル後に物品から漏出しない。
【０１４０】
実施例９の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールは機能しなくなり、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩する。
【０１４１】
熱エネルギー貯蔵材料が約２５０℃の温度である場合にカバーシートとベースシートとを、合わせて溶接することを除いて、実施例１０は、実施例１の方法を用いて調製した７つの密封空間を含む物品である。熱エネルギー貯蔵材料が約２５℃の温度である場合、密封空間内の圧力は、約４００Ｔｏｒｒ未満である。物品は、実施例１に記載したものと同じ方法を用いて試験する。最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、ホイルの降伏応力未満である。一次シールは、熱サイクルの間に機能しなくならず、熱エネルギー貯蔵材料は、１，０００回の熱サイクル後に物品から漏出しない。
【０１４２】
実施例１０の別の物品を、４００℃に２０分間加熱することによって試験する。４００℃で、シールは機能しなくなり、熱エネルギー貯蔵材料は漏洩する。
【０１４３】
本発明の好ましい実施形態を開示してきた。しかし、当業者は、特定の変更が本発明の教示の範囲内に入ることを理解する。しかし、以下の特許請求の範囲が、本発明の真の範囲および内容を決定するために検討されるべきである。
【０１４４】
上記出願において説明したいずれの数値も、任意のより小さな値と任意のより大きな値の間に少なくとも２単位の分離があることを条件として、１単位きざみでより小さな値からより大きな値のすべての値を含む。一例として、コンポーネントの量またはプロセス変量の値、例えば、温度、圧力、時間などが、例えば、１から９０、好ましくは２０から８０、より好ましくは３０から７０であると記載される場合、それは、１５から８５、２２から６８、４３から５１、３０から３２などの値が本明細書で明示的に列挙されることが意図される。１未満である値について、１単位は、必要に応じて０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であると考えられる。これらは、具体的に意図されているものの例に過ぎず、列挙された最小値と最大値の間の数値の可能な組合せのすべては、本出願で明示的に記載されていると考えられるべきである。特に断らない限り、範囲のすべては、両端点、および端点間のすべての数を含む。範囲に関連して「約（about）」または「近似的に（approximately）」の使用は、範囲の両端に適用される。したがって、「約２０から３０」は、少なくとも特定された端点を含めて、「約２０から約３０」に及ぶことが意図される。本明細書で使用される場合の重量部は、１００重量部を含有する組成物を指す。特許出願および公報を含む、論文および参考文献のすべての開示は、すべての目的のために参照により組み込まれる。組合せを記述する「から本質的になる（consisting essentially of）」という用語は、特定される要素、成分、コンポーネントまたは工程、およびその組合せの基本的または新規な特徴に実質的に影響を与えないような他の要素、成分、コンポーネントまたは工程を含むものとする。本明細書で要素、成分、コンポーネントまたは工程を記述する「含む（comprising）」または「含む（including）」という用語の使用はまた、要素、成分、コンポーネントまたは工程から本質的になる実施形態を企図する。複数の要素、成分、コンポーネントまたは工程は、単一の統合された要素、成分、コンポーネントまたは工程によって与えることができる。あるいは、単一の統合された要素、成分、コンポーネントまたは工程は、分離した複数の要素、成分、コンポーネントまたは工程に分割されてもよい。要素、成分、コンポーネントまたは工程を記述する「一つの（a）」または「一つの（one）」の開示は、さらなる要素、成分、コンポーネントまたは工程を除外することが意図されるものではない。
【図１】
2014508908.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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