(57)【要約】  本出願は冷凍システムを提供する。冷凍システムは圧縮機と、圧縮機の下流の凝縮器とを含み得る。凝縮器は冷媒管と、冷媒管を囲繞する外側ジャケットと、冷媒管と外側ジャケットとの間に配置され且つ冷媒管と接触する相変化材料とを含み得る。【選択図】図１４
2017515083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
前記圧縮機の下流に配置された凝縮器と
を含む冷凍システムであって、
前記凝縮器は、冷媒管と、前記冷媒管を囲繞する外側ジャケットと、前記冷媒管と前記外側ジャケットとの間に配置され且つ前記冷媒管と接触する相変化材料とを含む、
冷凍システム。
【請求項２】
前記外側ジャケットが平滑な表面を含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記外側ジャケットが波形の表面を含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記外側ジャケットが、１つまたは複数の外側ジャケットフィンを含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項５】
前記外側ジャケットが、１つまたは複数の区画を含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項６】
前記１つまたは複数の区画が、複数の変体積区画を含む、請求項５に記載の冷凍システム。
【請求項７】
前記１つまたは複数の区画が、異なる溶融温度および固化温度を有する複数の相変化材料を中に含む、請求項５に記載の冷凍システム。
【請求項８】
前記相変化材料がワックスを含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項９】
前記外側ジャケット内に複数の冷媒管をさらに含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項１０】
前記冷媒管が１つまたは複数の冷媒管フィンを含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の冷媒管フィンが１つまたは複数の星形フィンを含む、請求項１０に記載の冷凍システム。
【請求項１２】
前記冷媒管が複数の湾曲部を含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項１３】
前記圧縮機が相変化材料シェルをその上に含む、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項１４】
前記相変化材料圧縮機シェルが、前記圧縮機と接触する前記相変化材料を中に含む、請求項１３に記載の冷凍システム。
【請求項１５】
冷媒を凝縮する方法であって、
冷媒を圧縮機から冷媒管中に流すステップと、
前記冷媒管を相変化材料で囲繞するステップと、
前記圧縮機がオンのときに前記相変化材料を溶融することによって前記冷媒から熱を取り除くステップと、
前記圧縮機がオフのときに前記相変化材料を固化することによって熱を周囲へ放出するステップと
を含む方法。
【請求項１６】
熱源と、
前記熱源を全体的または部分的に囲繞する相変化材料と、
前記相変化材料を囲繞する外側ジャケットと
を含む相変化材料熱交換器であって、
前記相変化材料が、前記熱源がオンのときに溶融することによって熱を取り除き、前記熱源がオフのときに固化することによって熱を周囲に放出する、
相変化材料熱交換器。
【請求項１７】
前記熱源が冷媒である、請求項１６に記載の相変化材料熱交換器。
【請求項１８】
前記熱源が圧縮機である、請求項１６に記載の相変化材料熱交換器。
【請求項１９】
前記熱源が冷凍構成部品である、請求項１６に記載の相変化材料熱交換器。
【請求項２０】
前記外側ジャケットが、複数の変体積区画および／または異なる溶融温度および固化温度を有する複数の相変化材料を中に有する複数の区画を含む、請求項１６に記載の相変化材料熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本出願およびその結果として得られる特許は概して冷凍システムに関し、詳細には、凝縮器としてまたは他の種類の熱散逸要素として相変化材料熱交換器を使用する冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
現代の冷凍システムは、閉鎖容器の全部または一部に対して冷却、通気、および湿度制御を提供する。そのような閉鎖装置は、冷凍装置、冷却装置、自動販売機、ディスペンサおよび他の種類の軽量の商用または家庭用電気機器および同類のものを含み得る。大まかに記載すると、標準的な冷凍サイクルは、冷却を実現するための４つの基礎的な段階を含む。最初に、冷媒が圧縮機内で高圧および高温まで圧縮される。第２に、冷媒は、ファンおよび同類のものによって凝縮器を横切って引かれるまたは吹かれる周囲空気との熱交換によって凝縮器内で冷却される。第３に、冷媒は、圧力および温度の両方を低減する膨張装置を通過する。続いて冷媒は閉鎖容器内で蒸発器へポンプで圧送される。冷媒は蒸発器を横切って空気を吹くまたは引くことによって熱を吸収する。最後に、冷媒は圧縮機に戻され、サイクルは繰り返される。冷凍サイクルの変化は、冷媒の性質に依存し得る。
【０００３】
凝縮器は一般に、熱を対流によって周囲空気に伝達するようにフィンと管の熱交換器の形態で存在する。しかしながら、埃および屑が、密に離されたフィンを閉塞し、その結果、効率的な熱の伝達が低減される可能性がある。熱伝達を低減することは、圧縮機の放出温度を増大し、その結果、全体的な効率および性能を低下させる可能性がある。従って冷却性能のレートは、熱を常に放出する凝縮器の利用可能性によって制限される可能性がある。潤滑油の安定性もまた、増大した冷媒温度によって低減される可能性がある。凝縮器で一般に使用される従来のファンはまた、エネルギーを消費し、およびノイズを生成し、ならびに周期的なメンテナンスを必要とする。さらに、ほとんどの空気冷却式凝縮器は、圧縮機が作動しているときだけ熱を放出し、圧縮機の停止時間中はアイドル状態であり得る。
【０００４】
従って、商用または家庭用電気機器および同類のもので使用するための改良型冷凍システムに対する要望が存在する。そのような改良型冷凍システムは、全体費用、ノイズおよびメンテナンスが低減された、改良された冷却性能および効率を有する凝縮器および他の種類の熱交換器および熱散逸要素を提供し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本出願およびその結果として得られる特許は、冷凍システムを提供する。冷凍システムは、圧縮機と、圧縮機の下流に配置された凝縮器とを含み得る。凝縮器は、冷媒管と、冷媒管を囲繞する外側ジャケットと、冷媒管と外側ジャケットのとの間に配置され且つ冷媒管と接触する相変化材料とを含み得る。
【０００６】
本出願およびその結果として得られる特許はさらに、冷媒を凝縮する方法を提供する。方法は、冷媒を圧縮機から冷媒管中に流すステップと、冷媒管を相変化材料で囲繞するステップと、圧縮機がオンのときに相変化材料を溶融することによって冷媒から熱を取り除くステップと、圧縮機がオフのときに相変化材料を固化することによって熱を周囲へ放出するステップとを含み得る。
【０００７】
本出願およびその結果として得られる特許はさらに、相変化材料熱交換器を提供する。相変化材料熱交換器は、熱源と、熱源を全体的または部分的に囲繞する相変化材料と、相変化材料を囲繞する外側ジャケットとを含み得る。相変化材料は、熱源がオンのときに溶融することによって熱を取り除き、熱源がオフのときに固化することによって熱を周囲に放出する。
【０００８】
本出願およびその結果として得られる特許のこれらのおよび他の特徴および改良は、いくつかの図面および付随する請求項と併せて読まれるとき、以下の詳細な記載を検討すると、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】知られている冷凍システムの概略図である。
【図２】相変化材料凝縮器の形態の相変化材料熱交換器を備えた本明細書で記載され得るような冷凍システムの概略図である。
【図３】図２の相変化材料熱交換器の側断面図である。
【図４】図２の相変化材料熱交換器のさらなる側断面図である。
【図５】図２の相変化材料熱交換器の作動の段階を示す作動図である。
【図６】本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器の代替実施形態の側断面図である。
【図７】本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器のさらなる代替実施形態の側断面図である。
【図８】典型的な二酸化炭素冷凍サイクルの圧力対エンタルピーのチャートである。
【図９】本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器を備えた圧縮機の概略図である。
【図１０】本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器を備えたさらなる圧縮機の概略図である。
【図１１】相変化材料凝縮器の形態の、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器の代替実施形態の斜視図である。
【図１２】図１１の相変化材料熱交換器の凝縮器コイルの側面図である。
【図１３】図１１の相変化材料熱交換器の一部の斜視図である。
【図１４】相変化材料凝縮器の形態の、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器の代替実施形態の一部の斜視図である。
【図１５】相変化材料凝縮器の形態の、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器の代替実施形態の斜視図である。
【図１６】図１５の相変化材料凝縮器で使用するための星形フィン冷媒管の斜視図である。
【図１７】図１５の相変化材料熱交換器の星形フィン冷媒管の側面図である。
【図１８】相変化材料凝縮器の形態の、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器の代替実施形態の一部の斜視図である。
【図１９】相変化材料凝縮器の形態の、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器の代替実施形態の一部の斜視図である。
【図２０】図１９の相変化材料凝縮器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な記載
図面を参照すると（図面中、いくつかの図を通して、同様の番号は同様の要素を指す）、図１は冷凍システム１０の例を示している。冷凍システム１０は、冷凍装置、冷却装置、自動販売機、ディスペンサおよび同類のものなど、いずれかの種類の閉鎖装置を冷却するために使用され得る。冷凍システム１０全体は、いずれかの適切な寸法または処理能力を有し得る。冷凍システム１０はまた、空調システムおよび／または加熱システムでも使用可能であり得る。主として軽量の商用および／または家庭用電気機器を対象とするが、冷凍システム１０はまた、他の種類の商用、産業用および／または住宅用用途等を有し得る。
【００１１】
冷凍システム１０は圧縮機１５を含み得る。圧縮機１５はいずれかの適切な寸法または処理能力を有し得る。圧縮機１５は従来型の設計のものであり得る。圧縮機１５は冷媒２０の流れを高圧および高温で圧縮し得る。冷媒２０はハイドロフルオロカーボン、炭化水素、二酸化炭素および同類のものを含み得る。いずれかの適切な冷媒２０をここで使用してもよい。
【００１２】
冷凍システム１０は、圧縮機１５の下流に配置された凝縮器２５を含み得る。凝縮器２５は、周囲環境との熱交換を介して、冷媒２０の流れを冷却する。凝縮器２５は、いずれかの適切な寸法または処理能力を有するガス冷却装置またはいずれか種類の熱交換器であり得る。凝縮器２５は多数のフィン、コイル、または他の種類の熱交換表面を含み得る。凝縮器ファン３０が凝縮器に隣接して配置され得る。凝縮器ファン３０は単速度ファン、可変速度ファンおよび同類のものであり得る。
【００１３】
冷凍システム１０は、凝縮器２５の下流に配置された膨張装置３５を含み得る。膨張装置３５は従来型の設計のものであり得る。膨張装置３５は冷媒２０の流れの圧力および温度を低減し得る。膨張装置はいずれかの適切な寸法または処理能力を有し得る。
【００１４】
冷凍システム１０はまた、膨張装置３５の下流に配置された蒸発器４０または他の種類の熱交換器を含み得る。蒸発器４０はいずれかの適切な寸法または処理能力を有し得る。蒸発器４０は多数のフィン、コイル、または他の種類の熱交換表面を含み得る。蒸発器ファン４５が蒸発器に隣接して配置され得る。蒸発器ファン４５は単速度ファン、可変速度ファンおよび同類のものであり得る。冷媒２０の流れは蒸発器４０へポンプで圧送され得る。冷媒２０の流れは、閉鎖装置および同類のものを冷却するように蒸発器ファン４５によって蒸発器４０を横切って吹かれるまたは引かれる空気の流れを用いて熱を吸収し得る。蒸発器４０および蒸発器ファン４５は、従来型の設計のものであり得る。続いて冷媒２０の流れは、サイクルを繰り返すように圧縮機１５に戻り得る。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００１５】
本明細書に記載される冷凍システム１０全体およびその構成部品は、単に例のために記載される。多くの他の種類および構成の冷凍システム、冷凍構成部品、および冷媒が知られている可能性があり、ここで使用されてもよい。
【００１６】
図２は、本明細書で記載され得るような冷凍システム１００の例を示す。冷凍システム１００は、上に記載されたものと同様の、圧縮機１１０、冷媒の流れ１２０、膨張装置１３０、蒸発器１４０および蒸発器ファン１５０を含み得る。いずれかの適切な寸法または処理能力の他の種類の冷凍構成部品がここで使用されてもよい。冷凍システム１００はいずれかの適切な寸法、形状または構成の閉鎖装置を冷却するために使用され得る。
【００１７】
冷凍システム１００はまた、相変化材料熱交換器１６０を含み得る。この例では、相変化材料熱交換器１６０は、相変化材料凝縮器１７０の形態であり得る。例えば図３および４に示されるように、相変化材料熱凝縮器１７０は外側ジャケット１８０を含み得る。外側ジャケット１８０は冷媒管１９０を囲繞し、冷媒１２０が冷媒管の中に全体的または部分的に存在する。冷媒管１９０は圧縮機１１０および膨張装置１３０と連通し得る。外側ジャケット１８０は冷媒管１９０よりも大きい表面積を有し得る。外側ジャケット１８０は、優れた熱交換特性を有する様々な種類の薄い金属など、いずれかの適切な種類の実質的に剛性の材料から作製され得る。外側ジャケット１８０はいずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。
【００１８】
外側ジャケット１８０は、その中に配置された相変化材料２００を含み得る。示されているように、相変化材料２００は、冷媒管１９０を囲繞し、熱交換のためにそれと接触する。相変化材料２００はいずれかの種類の２相材料（固体／液体）であり得る。相変化材料２００は、異なる種類およびブレンドのワックスおよび同類のものを含み得る。ワックスは、周囲に近い温度で展性であり得るいずれかの材料、または約３５〜１００℃の間で溶融する材料を含み得る。材料は天然および／または石油由来のものであり得る。適切な例は、パラフィンワックス、ラウリン酸、ケイ酸ナトリウム、ココナッツオイル、水、水およびアルコール、水および塩、および同類のものを含み得る。他の種類の相変化材料２００がここで使用されてもよい。相変化材料２００は、典型的な周囲温度周りまたはそれを超えるが圧縮機１１０を出る典型的な冷媒１２０の温度未満である融点を有し得る。相変化材料２００の溶融温度は、圧縮機１１０および冷凍システム１００全体の動作パラメータとともに変化し得る。異なる溶融温度および固化温度を有する相変化材料２００がここで使用されてもよい。
【００１９】
図５は相変化材料凝縮器１７０の使用の例を示す。時間Ｔ０において、圧縮機１１０がオンにされるとき、相変化材料２００は固体状態２１０であり得る。冷媒管１９０を通過する冷媒１２０の熱が従って相変化材料２００を転移相に溶融し始める。相変化材料２００の融解潜熱が、一定温度での、例えば相変化材料２００の融点周りでの熱交換を実現し得る。従って相変化材料２００は、圧縮機が時間Ｔ１でオフにされるとき、おおむね液体状態２２０であり得る。相変化材料２００は次に、圧縮機１１０が時間Ｔ３で再びオンにされる時までおおむね固体状態２１０に戻り得、サイクルは繰り返される。従って相変化材料２００は、圧縮機１１０が作動する間、熱を吸収し、圧縮機１１０がオフのとき、熱を周囲に放出する。さらに、相変化材料２００は、圧縮機１１０がオフにされたあとでさえ、冷却を提供し続ける。相変化材料凝縮器１７０の効果を考えると、ファンまたは他の種類の空気移動装置は必要とされない可能性がありおよび／またはそのような使用は低減され得ることが予測される。例えば、凝縮器ファンは、商用冷凍装置の初期予冷状態および／または補充状態でのみ使用され得、定常状態では使用されない可能性がある。
【００２０】
図６は、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器２３０の代替実施形態を示す。この例では、多数の冷媒管１９０が、外側ジャケット１８０内に配置され得る。任意の数の冷媒管１９０が、適切に寸法決めされた外側ジャケット１８０内に配置されてよい。外側ジャケット１８０は、いずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００２１】
図７は、相変化材料熱交換器２４０の別の例を示す。この例では、冷媒管１９０は、それに配置された多数の冷媒管フィン２５０を有し得る。任意の数の冷媒管フィン２５０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。冷媒管１９０および冷媒管フィン２５０はまた、外側ジャケット１８０内に配置され得る。この例では、外側ジャケット１８０は、多数の外側ジャケットフィン２６０も有し得る。任意の数の外側ジャケットフィン２６０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成で使用されてもよい。外側ジャケットフィン２６０はさらに、周囲への熱の散逸を促し得る。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００２２】
従って相変化材料２００の使用は、全体的により効率的な凝縮器１７０および冷凍システム１００を提供する。相変化材料２００の熱拒絶の速さは、固体−液体接触により、空気と比べてはるかにより速い可能性がある。詳細には、冷媒１２０が凝縮器１７０を出るとき冷媒１２０の温度および圧力を低下させることは、全体効率およびＣＯＰ（すなわち、仕事量入力あたりの有益な熱移動の観点での動作係数（Coefficient of Performance））の増大を提供し得る。さらに、典型的な凝縮器はもっぱら圧縮機が作動しているときに熱を拒絶し、その結果、所与の時間量における全体的な温度低下は制限的であり得る。相変化材料２００の使用により、この制限は排除または低減される。相変化材料は、圧縮機が作動しているか否かに関わらず、より低い率（ワット）で熱を連続的に拒絶するためである。換言すると、典型的な凝縮器は、より低い拒絶率で連続的に熱を拒絶し得る相変化材料熱交換器と比べて、より高い率の熱拒絶を必要とする。そのような効率の増大は、約２５％以上の利得を提供し得る。
【００２３】
増大された効率はまた、エネルギー節約を増大するために、圧縮機および／または縮小された圧縮機など、より小型またはよりエネルギー効率的な冷凍構成部品の時間通りの使用を許容し得る。全体的により速い冷却および予冷もまた実現され得る。ファンの使用の排除または低減により、それらに関連付けられる追加エネルギーの使用、調達費、およびノイズも回避される。外側ジャケット１８０が閉塞しない表面であり得るので、全体的なメンテナンス費用も同じく低減され得、また、移動部品を必要としないので、本解決策はノイズフリーでありかつメンテナンス不要である。
【００２４】
さらにより優れた効率の改善が、冷媒１２０として二酸化炭素を使用することにより可能であり得る。典型的な二酸化炭素サイクルが図８に示される。二酸化炭素に特有の温度のわずかな低下は、臨界点より上の領域の膨張後液体分画または潜熱の著しい改善を意味する。ほとんどの場合、動作温度は臨界点より少し上である。示されるように、数度だけ高圧ガスを冷却することにより、臨界点より上の領域でＣＯＰは著しく増大する、すなわち、ポンピングされた熱（１−４）’／仕事量入力（２−１）＞＞ポンピングされた熱（１−４）／仕事量入力（２−１）。従って凝縮器１７０内での相変化材料２００の使用は、全体効率を改善するように冷媒としての二酸化炭素のこの特性を利用する。
【００２５】
図９および１０は、本明細書に記載され得るような相変化材料熱交換器３００のさらなる例を示す。この例では、相変化材料熱交換器３００は、相変化材料圧縮機シェル３１０であり得る。詳細には、相変化材料圧縮機シェル３１０は、圧縮機３２０または他の種類の冷凍構成部品の周りに配置され得る。相変化材料圧縮機シェル３１０は、図９に示されるように部分的に、または図１０に示されるように完全に、圧縮機３２０を囲繞し得る。相変化材料圧縮機シェル３１０は、いずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。相変化材料２００は、相変化材料圧縮機シェル３１０と、圧縮機３２０との間に配置され得、およびそれらと接触し得る。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００２６】
相変化材料圧縮機シェル３１０の相変化材料２００は、従って、圧縮機３２０が作動しているとき熱を吸収し、圧縮機３２０が停止しているとき熱を周囲に放出し得る。従って冷媒１２０は、冷媒１２０が圧縮機３２０を出るとき、全体的なシステム効率を改善するように、より冷たくおよびより高い密度を有し得る。相変化材料圧縮機シェル３１０の使用はまた、圧縮機ファンの使用およびそれに関連する費用およびノイズを回避し得る。さらに、相変化材料２００の使用は、ファンそれ自体の使用よりも効率的であり得る。
【００２７】
他の種類の冷凍構成部品および同類のものに冷却を提供するために、他の種類の相変化材料熱交換器が使用されてもよい。相変化材料２００の使用は、全体的に環境に優しいやり方で、より少ない部品、低減された費用、およびより少ないノイズで全体的なエネルギー効率を改善する。
【００２８】
図１１〜１３は、相変化材料熱交換器３００のさらなる実施形態を示す。相変化材料熱交換器３００は相変化材料凝縮器および同類のものとして使用されてもよい。相変化材料熱交換器３００は外側ジャケット３１０を含み得る。外側ジャケット３１０は第１半部３２０および第２半部３３０を含み得る。図１１に示されるように、半部３２０、３３０は波形パターン３４０を有し得、波形パターン３４０は反復する一連の隆起および窪み部分を有し、それにより、表面積を増大するように、従って相変化材料２００と周囲空気との間の熱交換器を増大するようになっている。他の種類の表面パターンがここで使用されてもよい。外側ジャケット３１０およびその半部３２０、３３０は、いずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。半部３２０、３３０は一緒に溶接または接合され得る。外側ジャケット３１０は回転型押しプロセスまたは押出プロセスまたは他の種類の製造プロセスで形成され得る。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００２９】
相変化材料熱交換器３００はまた、それを通って延在する１つまたは複数の冷媒管３５０を含み得る。この例では、単一の冷媒管３５０が使用され得る。冷媒管３５０はいずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。図１２に示されるように、冷媒管３５０は、多数の湾曲部３６０を有し得る。湾曲部３６０の数および性質は変化し得る。冷媒管３５０は多数のフィン３７０が配置され得る。この例では、フィン３７０は、冷媒管３５０の周りにらせん状に延在する連続フィンであり得る。他の種類のフィン設計がここで使用されてもよい。例えば、多数の非連続または連続フィンが使用されてもよい。同様に、水平または垂直に延在するフィンがここで使用されてもよい。任意の数のフィン３７０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。異なる種類のフィン３７０の組合せがここで使用されてもよい。フィン３７０は表面積の増大を提供し、従って冷媒１２０、冷媒管３５０および相変化材料２００の間の熱交換器の増大を提供する。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３０】
図１３は、外側ジャケット３１０の半部３２０、３３０の内の１つの中に配置された冷媒管３５０を示す。この例では、外側ジャケット３１０は、多数の均一区画３８０に分割され得る。詳細には、第１区画３９０、第２区画４００および第３区画４１０。任意の数の区画３８０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。ワッシャ４２０または似た種類のバリヤが、区画３８０の間で冷媒管３５０の周囲に配置され得る。相変化材料２００は従って区画３８０のそれぞれを満たし、それらと熱交換する。相変化材料熱交換器３００は、冷媒１２０と冷媒管３５０の間；冷媒管３５０と相変化材料２００の間；相変化材料２００と外側ジャケット３１０の間；および外側ジャケット３１０と周囲空気の間の熱交換を促す。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３１】
多数の区画３８０は、異なる溶融温度および固化温度を有する相変化材料２００をその中に有し得る。相変化材料２００の溶融点に依存して、各区画３８０内の液体状態２２０の相変化材料２００の体積は変化し得る。液体状態２２０の相変化材料２００の体積が多いほど、より少ない相変化材料の潜熱が冷媒管３５０を冷却するために必要とされる。しかしながら、液体状態２２０の相変化材料の体積が多いほど、より長い時間をかけて相変化材料は固化し得る。同様に、周囲空気温度と相変化材料の溶融点との間の差が小さいほど、より長い時間をかけて相変化材料は固化し得る。
【００３２】
図１４は外側ジャケット４３０の代替実施形態を示す。この例では、外側ジャケット４３０は、多数の変体積区画４４０を含み得る。詳細には、第１区画４５０、第２区画４６０および第３区画４７０。示されるように、第２区画４６０は第１区画４５０より大きくてもよく、第３区画４７０は第２区画４６０より大きくてもよい。任意の数の変体積区画４４０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３３】
変体積区画４４０の第１区画４５０は、ある熱量の除去を促進する一方で迅速に固化する能力をなおも提供するように、最小の体積を有し得る。従って第２区画４６０は、適時な固化と空気との熱交換とを促進するように、わずかにより大きい体積（ひいては空気との熱交換のためのより大きい表面積）を有し得る。最後に、第３区画４７０は、周囲空気との最小の温度差を前提として熱の散逸および固化に充分な十分な空気との熱交換を実現するように、最大体積を有し得る。さらに、変体積区画４４０はまた、さらなる効率の増大のために、異なる溶融温度および固化温度を有する相変化材料２００をその中に有し得る。
【００３４】
図１５〜１７は、本明細書で記載され得るような相変化材料熱交換器５００のさらなる実施形態を示す。この例では、相変化材料熱交換器５００は、外側ジャケット５１０を含み得る。外側ジャケット５１０は第１半部５２０および第２半部５３０を含み得る。図１５に示されるように、外側ジャケット５１０の半部５２０、５３０は、任意の数の外側ジャケットフィン５４０を有し得る。外側ジャケットフィン５４０は半部５２０、５３０から周囲空気中へ延在し得る。多数の垂直に延在し水平方法に離れたフィン５４０が示されるが、他の種類のフィンの設計がここで使用されてもよい。例えば、多数の非連続または連続フィンが使用されてもよい。同様に、水平または垂直に延在するフィンがここで使用されてもよい。任意の数のフィン５４０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。異なる種類のフィン５４０の組合せがここで使用されてもよい。さらに、フィン５４０は、外側ジャケット５１０の外側と同様に内側に延在してもよい。フィン５４０は表面積の増大を、ひいては外側ジャケット５１０と周囲空気との間の熱交換器の増大を提供する。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３５】
相変化材料熱交換器５００はまた、それを通って延在する１つまたは複数の冷媒管５５０を含み得る。冷媒管５５０は直線または湾曲または他の構造であり得る。この例では、冷媒管５５０は、多数のフィン５６０をその上に含み得る。図１６および１７に示されるように、フィン５６０は多数の星形フィン５７０であり得る。星形フィン５７０は、冷媒管５５０の周りにらせん状に延在する連続フィンであり得る。他の種類のフィンの設計がここで使用されてもよい。例えば、多数の非連続または連続フィンが使用されてもよい。同様に、水平または垂直に延在するフィンがここで使用されてもよい。任意の数のフィン５７０が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。異なる種類のフィン５７０の組合せがここで使用されてもよい。フィン５７０は表面積の増大を、ひいては冷媒１２０、冷媒管５５０および相変化材料２００の間の熱交換器の増大を提供する。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３６】
図１８は本明細書に記載され得るような相変化材料熱交換器６００のさらなる実施形態を示す。相変化材料熱交換器６００は外側ジャケット６１０を含み得る。外側ジャケット６１０は第１半部６２０および第２半部６３０を含み得る。この例では、半部６２０、６３０は波形パターン６４０を有し得、波形パターン６４０は反復する一連の隆起および窪み部分を有し、それにより、表面積を増大するように、ひいては相変化材料２００と周囲空気との間の熱交換器を増大するようになっている。他の種類の表面パターンがここで使用されてもよい。外側ジャケット６１０は、いずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。星形フィン５７０を有する冷媒管５５０が外側ジャケット６１０内に配置され得、それと熱交換するようになっている。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３７】
図１９は本明細書に記載され得るような相変化材料熱交換器６５０のさらなる実施形態を示す。相変化材料熱交換器６５０は外側ジャケット６６０を含み得る。外側ジャケット６６０は中央ボア６７０および多数のキャビティ６８０を含み得る。冷媒管６９０が中央ボア６７０を通って延在し得る。キャビティ６８０は全体的または部分的に外側ジャケット６６０の長さに沿って延在し得る。相変化材料２００はキャビティ６８０のそれぞれを満たし得る。異なる相変化材料が、キャビティ６８０の一部または全部の中で使用されてもよい。エンドキャップ（不図示）および同類のものがキャビティを閉鎖し得る。外側ジャケット６６０およびキャビティ６８０は、いずれかの適切な寸法、形状または構成を有し得る。外側ジャケット６６０は押出しプロセスおよびその類似プロセスで作製され得る。
【００３８】
外側ジャケット６６０は多数の星形フィン７００を有し得る。星形フィン７００は外側ジャケットから半径方向に延在し得る。他の種類のフィンの設計がここで使用されてもよい。例えば、多数の非連続または連続フィンが使用されてもよい。同様に、水平または垂直に延在するフィンがここで使用されてもよい。任意の数のフィン７００が、いずれかの適切な寸法、形状または構成でここで使用されてもよい。異なる種類のフィン７００の組合せがここで使用されてもよい。フィン７００は表面積の増大を、ひいては相変化材料２００と周囲空気との間の熱交換器の増大を提供する。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００３９】
図２０は、多数の相変化材料熱交換器６５０を有する凝縮器７１０を示す。冷媒管６９０は、相変化材料熱交換器６５０と接触するように、多数の湾曲をその中に有し得る。任意の数の相変化材料熱交換器６５０がここで使用されてもよい。相変化材料２００の特性は相変化材料熱交換器６５０の一部または全部の中で変化してもよい。他の構成部品および他の構成がここで使用されてもよい。
【００４０】
相変化材料熱交換器の使用を主に凝縮器１７０および圧縮機２９０との関連において記載してきたが、外側ジャケットおよび相変化材料２００は冷凍システム１００の「冷たい」側と同様に「熱い」側で使用されてもよい。実際に、本明細書に記載される外側ジャケットの使用は、特に炭化水素ベースの冷媒および同類のものを使用する状況において、冷媒管からの冷媒１２０の流出を防止または制限するのに有用であり得る。外側ジャケットは従って格納容器として機能し得る。さらに、相変化材料熱交換器は、システム効率の全体的な向上を実現する。
【００４１】
前出の記載は本出願およびその結果として得られる特許の特定の実施形態のみに関連することは明らかなはずである。本明細書の一般的な趣旨および範囲から逸脱することなく当業者によって多数の変更および修正が本明細書中で実行されてもよく、本明細書の一般的な趣旨および範囲は以下の請求項およびそれらの等価物によって定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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