(57)【要約】本発明の実施形態は、石油回収増進（ＥＯＲ）のための熱処理、地下地質堆積物の加熱、地熱源からの熱回収、化学的プロセスにおける温度管理、プラントおよび工場における廃熱の捕捉および再使用、ならびに多種多様な他の産業用途における効率的な熱伝達等の産業用途に適用され得る、熱を捕捉、伝達、および続けて放出するための新規の方法を提供する。本発明の実施形態は、最小限の熱損失を伴う、長距離にわたる−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱伝達のためのシステムおよび方法を提供する。本システムは、掘削孔内、または産業プラントにわたる水平距離内に嵌合し、最小限の水、ＣＯ２、または蒸気注入を要求して効果的に熱を伝達し、長年にわたってユーザ介入なしで動作するように構成される、高度なヒートパイプから成る。
2017525926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱管理システムであって、０．１ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき前記熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、蒸気パイプ、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される１つまたはそれを上回る熱伝達デバイスを備え、前記熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から輸送され、前記熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供する、熱管理システム。
【請求項２】
熱管理システムであって、５００ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき前記熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、または蒸気パイプから成る群から選択される１つまたはそれを上回る熱伝達デバイスを備え、前記熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から伝達され、前記熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供する、熱管理システム。
【請求項３】
前記熱伝達デバイスは、１つまたはそれを上回る芯を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱伝達デバイスは、いかなる芯も有していない、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記熱伝達デバイスは、複数の区分を含み、前記区分は、蒸発器、熱伝達区分、および凝縮器、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記区分は、芯なし、完全な芯、部分的な芯、およびそれらの任意の組み合わせから選択される芯特性を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの用途は、発電所、地熱エネルギー生産、石油回収増進、ガス再圧縮、水脱塩、冶金、化学ならびに石油化学事業および生産、パルプおよび製紙産業、プラスチックおよびゴム事業、耐火物産業、ガラス製造事業、採掘事業、合板および配向性ストランドボード製造、発酵、肥料生産、工業用ガス生産、軍事用途、太陽エネルギー生産、ゴム製造、ならびに石油精製から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記熱伝達デバイスは、鋼、銅およびその合金、チタンおよびその合金、アルミニウムおよびその合金、ニッケルおよびクロム合金、巻回された金属フォイル、ワイヤスクリーン、ならびに足場から成る材料の群から製造される、封入材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記熱伝達デバイスの封入材料は、前記種々の熱源に対して非反応性であり、熱伝達媒体に対して非反応性であり、前記熱源に対して非反応性である、金属、プラスチック、またはセラミック組成物を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記熱伝達デバイスは、可変熱伝導率を備える異なる金属および合金を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
異なる個々の芯付き熱伝達デバイスは、継合された芯構造が存在し、長さに沿った毛細管作用と適合する連続性を有するように継合され、前記連続性は、前記長さ全体を通して内部作業材料の熱連通を可能にし、前記内部作業材料は、流体、昇華する固体、複数の化学的水和レベルを有する材料、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１２】
前記芯構造は、異なる多孔率を有する複数の層を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項１３】
前記芯構造は、軸方向芯を備える内部芯構造を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項１４】
前記芯構造は、焼結金属、金属スクリーン、溝、酸化物、ホウ酸塩、昇華する固体、異なる化学的水和レベルを伴う材料、ナノ粒子、ナノ細孔、ナノチューブ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項１５】
異なる材料が、前記長さに沿って異なる位置において使用され、前記材料は、熱捕捉および放出を最適化する一方、熱損失を最小限にするように選択される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記芯は、有機化合物の噴霧、塗装、焼成、ＰＶＤ、ＣＶＤ、または熱分解によって形成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記芯は、液体金属前駆体中の金属粒子のスラリーを熱分解することによって形成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記封入管は、薄いフォイルの巻回されたストリップを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記巻回されたストリップ構造は、メッシュスクリーンを含む金属足場の周囲の管状アセンブリに形成される前に、芯材料を用いて事前コーティングされる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
巻回された管における間隙が、別個の巻回されたストリップによって密封される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記作業材料の量は、前記内部芯構造を飽和させるために必要とされるものを超える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記熱伝達デバイス内の作業材料は、−４０℃〜１，３００℃の範囲内の相変化温度を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記熱伝達デバイスは、部分的真空を制御および維持するために、一方の端部に近接した弁を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
最大１４ｋｍの長さの垂直熱伝達デバイスが、前記熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を防止するように設置され、前記熱伝達デバイスの重量は、少なくとも１つの浮遊バルーン、少なくとも１つのヘリコプタ、またはそれらの組み合わせによって中和される、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記熱伝達デバイスは、クレーン、ヘリコプタ、バルーン、ホイール、油田掘削装置、塔、またはそれらの任意の組み合わせから選択される、少なくとも１つの設置補助装置を使用して設置される、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項２６】
３〜７Ｋｍの長さの熱伝達デバイスが、そのような熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を伴わずに設置され、前記熱伝達デバイスは、前記熱伝達デバイスの曲率を最小限にする直径１００〜５００フィートのホイールの周囲に巻回される、請求項２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記熱伝達デバイスは、断熱される、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記パルス動作型ヒートパイプは、圧力パルスに抵抗するために、強い金属スクリーン内に薄い金属または合金層を封入することによって作製される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
請求項１に記載のシステムを使用する、熱捕捉、伝達、および放出の方法。
【請求項３０】
請求項１に記載のシステムを製造するための方法であって、
従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、スプレッダヒートパイプ、ループヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、蒸気パイプ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から、熱伝達デバイスのタイプを選択するステップと、
はんだ付け、ろう付け、溶接、螺着、フォイル巻回、機械的嵌合、熱流体の封入、およびそれらの任意の組み合わせから成る群のうちの少なくとも１つの方法から、熱伝達デバイス要素を継合する方法を選択するステップと、
焼結金属、軸方向芯、金属スクリーン、溝、それらの任意の組み合わせ、および芯材料なしから成る群から、芯構造のタイプを選択するステップと、
水性溶液、共晶塩混合物、有機熱流体、および−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度において液化する高温金属および合金、昇華する固体、ならびに異なる化学的水和レベルを伴う材料から成る群から、前記内部作業材料を選択するステップと、
そのように選択された前記継合方法、芯構造、および作業流体を適用するステップと、
前記熱伝達デバイスを真空下で密封するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油回収増進（ＥＯＲ）のための熱処理、地下地質堆積物の加熱、地熱源からの熱の回収、および複数の産業用途における効率的な熱の伝達等の用途における、熱エネルギー捕捉、伝達、および放出の分野に関する。特に、本発明の実施形態は、断続的源（冶金事業等）、高温における連続的源（化学および石油化学事業等）、ならびに低温における連続的源（廃熱源等）から熱エネルギーを捕捉、伝達、および放出するシステムならびに方法に関する。本発明の主要な特徴は、最小限の熱および温度損失を伴う、短距離または長距離にわたって熱を伝達する能力である。本発明はまた、熱エネルギーの捕捉、伝達、および放出のためのデバイスを製造する方法と、多数の産業用途においてそのようなデバイスを設置する方法とを含む。
【背景技術】
【０００２】
殆どの産業的状況では、熱捕捉は、相変化が蒸発または溶解を伴う熱交換器の場合のように、急冷反応の場合のように熱伝導率を介して、または対流もしくは放射によって熱を離れるように伝導する他の媒体への、高温の気体、液体、または固体からのそのようなエネルギーの伝達を伴う。しかしながら、多くの産業システムでは、熱は、伝導、対流、または放射によって捕捉されるのではなく、主に、放散される。例えば、水を用いた高温冶金コークスの急冷等の溶解および急冷動作は、生産される放射または蒸気を殆ど捕捉しないため、熱は、捕捉されずに放散される。産業における殆どの熱捕捉動作は、熱生産媒体を封入する金属または他の材料の熱伝導率に依拠する。この金属または他の材料は、続けて、熱をその源から離れるように伝達する。したがって、熱捕捉における重要なパラメータは、封入材料によって提示される熱障壁である。この熱障壁はまた、最終的な熱放出においても重要なパラメータである。
【０００３】
熱が捕捉されると、ある距離にわたる熱伝達の方法は、通常、断熱蒸気パイプライン、またはＤｏｗＴｈｅｒｍ(R)等の油系流体、溶融塩、Ｎａ、もしくはＰｂ、もしくはＳｎ等の溶融金属（これらは、冶金用途に対して適切であり得る）、または溶融合金等の共晶混合物を含み得る、熱流体を介した熱伝達のいずれかに依拠する。蒸気は、通常、凝縮されるとかなりの量の熱を提供するため、殆どの産業用途において好ましく、これは、多くの場合、低コストの選択肢であり、ある程度の距離にわたって容易に圧送される。しかしながら、移動する蒸気における熱損失もまた、断熱にもかかわらず非常に有意であるため、蒸気が経済的に伝達され得る距離は、必然的に制限される。付加的重量およびコストといった悪化する特徴を伴う熱流体もまた、同様である。溶融塩の場合では、頻繁に発生する問題である、塩が定位置に「固結」される場合、パイプライン全体が、交換を要求されるであろう。
【０００４】
上記の制限およびパラメータに加えて、いくつかの産業用途は、熱の捕捉、伝達、および放出に対する一意の問題を提示し、さらなる議論を必要とする。
（石油回収増進における熱伝達）
【０００５】
従来の石油生産では、石油は、掘削によって含油岩塩ドームから回収される。典型的な油層は圧力下にあるため、初期生産は、圧力下での地表への石油の流動によって促進される。経時的に、そのような自然流動は、圧力が低下するにつれて減少し、生産は、石油回収増進方法に依拠する。これらの方法は、ＣＯ２注入、充水、または蒸気を用いた加熱による加圧を含み得る。蒸気注入が、（ａ）蒸気によって引き起こされる温度上昇が石油の流体粘度を減少させ、（ｂ）地下に凝縮する水もまた地下圧力を増加させながら石油を変位させ、（ｃ）二相流動が全体的な流体粘度を低減させ得るため、普及している。
【０００６】
従来の石油鉱床が枯渇するにつれて、石油生産は、概して、より多孔性が低く、よりアクセスすることが困難な油頁岩および類似する油層にますます依拠する。そのような石油源は、概して、別様に「フラッキング」として公知の水圧破砕を受け、高圧の水パルスが、多孔性を増進するように地下の岩石を破砕し、したがって、地表への炭化水素（天然ガスまたは石油）の流動を可能にするために使用される。経時的に、地下圧力が生産とともに低下するにつれて、炭化水素の流動の類似する減少が起こり、類似するＥＯＲ方法（水、ＣＯ２、または蒸気注入）が、採用される。全てのそのような方法は、エネルギー集約的であり、高コストである。エネルギー効率的であり、注入または蒸気生産のいずれかのために膨大な量の水を要求しないＥＯＲ方法の必要性がある。
（地熱帯からの熱伝達）
【０００７】
地下の石油まで熱もたらすことが問題である石油回収増進の場合と異なり、地熱帯は、すでに地下に熱エネルギーを有しており、したがって、熱は、ヒートパイプまたは熱サイホンの底部から上部に流動する一方、作業流体は、重力によって、芯を通して、またはその両方のいずれかによって、上部から底部に流動することができる。したがって、地熱用途におけるヒートパイプの使用に対する重要な障害は、熱伝達の距離、つまり、ヒートパイプまたは熱サイホンに対して必要とされる実践的な長さである。
（産業用途における熱伝達）
【０００８】
殆どの産業用途は、運転プラントを伴い、設備は、時として、数エーカーおよび多数の生産ユニットに広がる広大な敷地に配置される。そのような設備における熱エネルギーは、通常、発熱反応が起こる、ボイラーハウス、火炉、および同等物において利用可能である一方、熱エネルギーは、それらの設備からある程度の距離において要求され得る。したがって、産業プラントにおける熱伝達は、主として、数百または数千フィートにわたる水平伝達を伴うが、通常、有意な垂直距離にわたる伝達を伴わない。
【０００９】
蒸気の内部質量伝達に起因するその顕著な熱流束率を伴うヒートパイプが、ある距離にわたる毛細管作用のいかなる有意な制限も存在しないため、水平熱伝達に非常に好適である。したがって、このタイプの用途に関する主な実践的制限は、商業的に利用可能なヒートパイプの長さに起因する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、石油回収増進（ＥＯＲ）のための熱処理、地下地質堆積物の加熱、地熱源からの熱回収、化学的プロセスにおける温度管理、プラントおよび工場における廃熱の捕捉および再使用、ならびに多種多様な他の産業用途における効率的な熱伝達等の産業用途に適用され得る、熱を捕捉、伝達、および続けて放出するための新規の方法を提供する。特に、本発明の実施形態は、断続的源（冶金事業等）から、高温における連続的源（化学および石油化学事業等）から、および低温における連続的源（廃熱源等）から熱エネルギーを捕捉、伝達、および放出するシステムならびに方法に関する。本発明の主要な特徴は、最小限の熱および温度損失を伴う、短距離または長距離にわたって熱を伝達する能力である。本発明は、熱エネルギーの捕捉、伝達、および放出のためのデバイスを製造する方法と、多数の産業用途においてそのようなデバイスを設置する方法とを含む。本発明は、種々の熱源から、−４０℃〜１，３００℃またはそれを上回るものの範囲内の温度における熱の急速な伝達と、長期間にわたる可変または一定温度におけるそのような熱の後続放出とを可能にする。本システムは、その長さの殆どにわたって断熱される新規のヒートパイプを含む。いくつかの実施形態では、温度範囲の下限は、０、５０、１００、１５０、２００、および２５０度であり得る。温度範囲の上限は、１５００またはそれを上回るもの、１４００、１３００、１２００、１１００、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、および３００度であり得る。本システムの実施形態では、ヒートパイプの寸法、断熱のタイプ、加工方法、および敷地におけるその配置は、各産業用途の条件および特性によって、熱放出の観点からの熱伝達の要求によって、および利用可能な熱エネルギーのタイプによって判定される。
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態は、０．１ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、例えば、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、蒸気パイプ、および同等物を含み得る複数の熱伝達デバイスを含み得る、熱管理システムを提供し、熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から伝達されることができ、熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供することができる。本発明のいくつかの実施形態では、距離は、０．３ｍ、１ｍ、３ｍ、１０ｍ、３０ｍ、１００ｍ、３００ｍ、５００ｍ、および１ｋｍ〜２ｋｍ、３ｋｍ、４ｋｍ、５ｋｍ、６ｋｍ、７ｋｍ、８ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１１ｋｍ、１２ｋｍ、１３ｋｍ、１４ｋｍ、またはそれを上回るものであり得る。同様に、本発明のいくつかの実施形態では、温度損失または熱損失は、下限において０％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、および９％、ならびに１２％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、または４０％もしくはそれを上回るものであり得る。許容可能な温度損失は、本システムの特定の使用状況に依存し得る。いくつかの状況では、非常に低い熱損失が、特に有利であり、特定の用途がコスト競争力を有するために要求され得る。競合技術が効果的ではない、または動作不能である他の状況では、より大量の熱損失または温度損失が、許容可能であり得、利用可能な任意の代替物と大いに競合し得る。故に、所望される、または市場に要求される熱損失の最小化の程度は、競合する代替物に相対的であり得る。
【００１２】
他の実施形態では、熱管理システムは、５００ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供し得る本体に組み立てられる、例えば、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、蒸気パイプ、または同等物を含み得る、１つまたはそれを上回る熱伝達デバイスを含むことができ、また、そのような熱伝達デバイスの組み合わせを含むことができ、熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から輸送され、熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供することができる。
【００１３】
他の実施形態では、本システムの熱伝達デバイスは、１つまたはそれを上回る芯を有することができる。いくつかの実施形態では、熱伝達デバイスは、いかなる芯も有さない場合がある。いくつかの実施形態では、熱伝達デバイスは、例えば、鋼、銅およびその合金、チタンおよびその合金、アルミニウムおよびその合金、ニッケルおよびクロム合金、巻回された金属フォイル、ワイヤスクリーン、足場、および同等物、またはそれらの任意の組み合わせから製造される、封入材料を含むことができる。他の実施形態では、熱伝達デバイスは、可変熱伝導率を含み得る異なる金属および合金を含むことができる。
【００１４】
他の実施形態では、本システムの熱伝達デバイスは、例えば、蒸発器、熱伝達区分、および凝縮器、または同等物等の複数の区分を含むことができる。いくつかの実施形態では、区分は、芯なし、完全な芯、部分的な芯、および同等物、またはそれらの任意の組み合わせ等の芯特性を含むことができる。
【００１５】
さらなる実施形態では、本システムの用途は、例えば、発電所、地熱エネルギー生産、石油回収増進、ガス再圧縮、水脱塩、冶金、化学ならびに石油化学事業および生産、パルプおよび製紙産業、プラスチックおよびゴム事業、耐火物産業、ガラス製造事業、採掘事業、合板および配向性ストランドボード製造、発酵、肥料生産、工業用ガス生産、軍事用途、太陽エネルギー生産、ゴム製造、石油精製、および同等物を含むことができる。
【００１６】
付加的実施形態では、熱伝達デバイスの封入材料は、種々の熱源に対して非反応性であり、熱伝達媒体に対して非反応性であり、熱源に対して非反応性であり得る、例えば、金属、プラスチック、またはセラミック組成物、またはそのような成分を組み合わせる組成物を含むことができる。
【００１７】
他の実施形態では、異なる個々の芯付き熱伝達デバイスは、継合された芯構造が存在し、長さに沿った毛細管作用と適合する連続性を有し得るように継合されることができ、連続性は、長さ全体を通して内部作業材料の熱連通を可能にすることができ、内部作業材料は、例えば、流体、昇華する固体、複数の化学的水和レベルを有する材料、および同等物、ならびにそれらの任意の組み合わせを含む。
【００１８】
他の実施形態では、芯構造は、異なる多孔率を有する複数の層を含むことができる。さらなる実施形態では、芯構造は、軸方向芯を含み得る内部芯構造を含むことができる。他の実施形態では、芯構造は、例えば、焼結金属、金属スクリーン、溝、酸化物、ホウ酸塩、昇華する固体、異なる化学的水和レベルを伴う材料、ナノ粒子、ナノ細孔、ナノチューブ、および同等物等の材料を含むことができる。
【００１９】
付加的実施形態では、異なる材料が、長さに沿って異なる位置において使用されることができ、材料は、熱捕捉および放出を最適化する一方、熱損失を最小限にするように選択されることができる。
【００２０】
他の実施形態では、芯は、例えば、有機化合物の噴霧、塗装、焼成、ＰＶＤ、ＣＶＤ、熱分解、または同等物によって形成されることができる。いくつかの実施形態では、芯は、液体金属前駆体中の金属粒子のスラリーを熱分解することによって、および／または類似するプロセスによって形成されることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、封入管は、フォイルの巻回されたストリップまたは同等物を含むことができ、フォイルは、いくつかの実施形態では、薄くあり得る。
【００２２】
付加的実施形態では、巻回されたストリップ構造は、例えば、金属スクリーンを含み得る、例えば、金属足場または同等物の周囲の管状アセンブリに形成される前に、芯材料を用いて事前コーティングされることができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、巻回された管における任意の間隙が、別個の巻回されたストリップまたは同等物によって密封されることができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、作業材料の量は、内部芯構造を飽和させるために必要とされるものを超え得る。
【００２５】
いくつかの実施形態では、熱伝達デバイス内の作業材料は、−４０℃〜１，３００℃またはそれを上回るものの範囲内の相変化温度を有することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、熱伝達デバイスは、部分的真空を制御および維持するために、少なくとも一方の端部に近接した少なくとも１つの弁を含むことができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、最大１４ｋｍの長さの垂直熱伝達デバイスが、熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を防止する様式で設置されることができる。そのような実施形態では、熱伝達デバイスの重量は、例えば、少なくとも１つの浮遊バルーン、少なくとも１つのヘリコプタ、それらの組み合わせ、または同等物によって中和される。
【００２８】
種々の実施形態では、熱伝達デバイスは、クレーン、ヘリコプタ、バルーン、ホイール、油田掘削装置、塔、または同等物等の少なくとも１つの設置補助装置を使用して設置されることができる。いくつかの実施形態では、例えば、３〜７Ｋｍの長さの熱伝達デバイスが、そのような熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を伴わずに設置されることができ、熱伝達デバイスは、熱伝達デバイスの曲率を最小限にする、例えば、直径１００〜５００フィートのホイールの周囲に巻回されることができる。いくつかの実施形態では、熱伝達デバイスは、断熱されることができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、パルス動作型ヒートパイプは、圧力パルスに抵抗するために、例えば、強い金属スクリーンまたは同等物内に薄い金属または合金層を封入することによって作製されることができる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態は、熱管理システムを使用する熱捕捉、伝達、および放出の方法を含むことができる。
【００３１】
いくつかの実施形態は、例えば、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、スプレッダヒートパイプ、ループヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、蒸気パイプ、任意のそのような組み合わせ、または同等物から、熱伝達デバイスのタイプを選択するステップと、例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接、螺着、フォイル巻回、機械的嵌合、熱流体の封入、任意の組み合わせ、または同等物から、熱伝達デバイス要素を継合する方法を選択するステップと、例えば、焼結金属、軸方向芯、金属スクリーン、溝、任意の組み合わせ、または同等物、または芯材料なしから、芯構造のタイプを選択するステップと、例えば、水性溶液、共晶塩混合物、有機熱流体、または−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度において液化し得る高温金属および合金、昇華する固体、または異なる化学的水和レベルを伴う材料から、内部作業材料を選択するステップとを含み得る熱管理システムを製造するための方法を含み、加えて、本方法は、そのように選択された継合方法、芯構造、および作業流体を適用するステップと、熱伝達デバイスを真空下で密封するステップとを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、可能性として考えられる発電所構成を示す。
【図２】図２は、配管構成を示す。
【図３】図３は、抵抗力を最小限にするヒートパイプの空気力学的形状を示す。
【図４】図４は、最小限の圧力降下のための配管構成を例証する。
【図５】図５は、バグハウスからの熱回収のための随意の構成を示す。
【図６】図６は、静電集塵器（ＥＳＰ）からの熱回収のための随意の構成を示す。
【図７】図７は、断続的熱源からの随意の熱捕捉構成を示す。
【図８】図８は、熱貯蔵のための配管構成を示す。
【図９】図９は、バイヤー法から熱を回収するための２つの随意の構成を示す。
【図１０】図１０は、ＥＯＲのための熱伝達方法の実施形態の断面図を例証する。
【図１１】図１１は、ＥＯＲのための熱伝達デバイスの設置を説明する実施形態の断面図である。
【図１２】図１２は、ＥＯＲのための熱伝達デバイスの設置方法の代替実施形態を示す。
【図１３】図１３は、地熱設備のための熱伝達デバイスの実施形態を例証する。
【図１４】図１４は、産業プラントのための熱伝達デバイスの代替実施形態を示す。
【図１５】図１５は、断熱を伴う熱伝達デバイスの図である。
【図１６】図１６は、ヒートパイプの断面図を例証する。
【図１７】図１７は、高性能ヒートパイプの概略図である。
【図１８】図１８は、ヒートパイプの２つの概略図を例証する。
【図１９】図１９は、長距離熱伝達のための代替実施形態を例証する。
【図２０】図２０は、長いヒートパイプを作製するための方法の図である。
【図２１】図２１は、多孔性毛細管表面を伴う巻回ストリップの代替実施形態の断面図である。
【図２２】図２２は、長いヒートパイプを作製するための代替実施形態を例証する。
【図２３】図２３は、ヒートパイプのための軸方向芯の実施形態を例証する。
【図２４】図２４は、ヒートパイプ内の内部真空を維持するための実施形態を例証する。
【図２５】図２５は、高度なヒートパイプを作製するための代替実施形態を示す。
【図２６】図２６は、超長の高度なヒートパイプのための代替実施形態を示す。
【図２７】図２７は、ヒートパイプ継合方法を例証する。
【図２８】図２８は、複合ヒートパイプにおける熱伝達を中断するための方法を例証する。
【図２９】図２９は、熱伝達デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
定義
熱エネルギーまたは熱は（一般的な使用では）、運動、振動、および回転形態のエネルギーを含む、分子、原子、またはイオンの熱エネルギーを表す。熱はまた、ある媒体もしくは物体から別のものへの、またはあるエネルギー源からある媒体もしくは物体への運動エネルギーの伝達を表す。そのようなエネルギー伝達は、放射、伝導、および対流の３つの方法で起こり得るが、ここでは、利用可能な熱エネルギー含有量を含むような一般的な常識において使用されるであろう。ある考えでは、熱は、システム内に含有されるエネルギーではなく、システム（または本体）間のエネルギーの伝達を指すが、この理解は、不必要に制限的である。他の考えでは、熱は、その温度異に起因して物質の２つの試料間を流動するエネルギーの形態として定義されるが、これもまた、制限的である。以下の熱の定義が、有用である。
ａ．原子または分子の運動と関連付けられ、伝導によって固体および流体媒体を通して、対流によって流体媒体を通して、および放射によって空隙を通して伝送されることが可能なエネルギーの形態。
ｂ．温度差または相変化の結果としての、ある本体から別のものへのエネルギーの伝達。
ｃ．潜在的または顕在的いずれかの熱エネルギー。
【００３４】
「熱伝達デバイス」（ＨＴＤ）は、本発明の文脈では、従来および新規のＨＰ、スプレッダＨＰ、熱サイホン、蒸気パイプ、ならびにパルス動作型ヒートパイプを含む。ヒートパイプが熱捕捉、伝達、および放出の方法として言及されるとき、パルス動作型ヒートパイプおよびスプレッダヒートパイプもまた、使用されることができる。垂直用途では、熱サイホンが、ヒートパイプの代わりに使用されることができる。ヒートパイプは、熱伝導率だけではなく、２つの物理的原理で動作するため、熱交換器、金属表面、または熱流体よりも効果的に熱を捕捉、伝達、および送達し得るデバイスである。熱捕捉および放出中、ヒートパイプは、熱伝導率および相変化の両方に依拠するが、後者は前者よりも数倍効果的であるため、全体的熱性能は、議論中の用途において、類似する表面積を伴う匹敵する熱交換器よりも数倍良好である。さらに、熱伝達中、質量伝達によって熱を伝達するヒートパイプの能力は、再び、銅または銀等の高伝導性材料に対処するときであっても、熱伝導率単独の速度を数倍上回る。議論中の用途における熱流体にわたるヒートパイプの優れた性能は、ヒートパイプ内の一般的な作業流体（水）の比熱対熱流体の場合の有機液体の熱容量における差異に由来する。
【００３５】
本発明に説明されるＨＴＤの重要な特徴は、ヒートパイプの優れた熱伝達機構である。後続段落に示されるように、ヒートパイプは、熱力学的にほぼ可逆的である熱を伝達する手段、すなわち、効率を殆ど損なうことなくエンタルピを伝達するシステムを提供する。さらに、従来のヒートパイプがこれらの一意の機構を共有しているが、本明細書に説明される高度なヒートパイプは、有意に向上された熱捕捉、伝達、および放出性能によって、したがって、熱力学的に可逆的なプロセスにさらに近づくことによって特徴付けられる。
【００３６】
地表動作から熱を高温において容易に輸送し得、そのような熱を一定温度において長期間にわたって地下層に送達し得、保守を殆どまたは全く要求せず、信頼性があり、動作のために最小限の水または蒸気を要求する、安価な熱伝達機構の必要性がある。
【００３７】
商業的に利用可能なヒートパイプは、数百または数千フィートではなく、数分の１インチ〜数フィートの長さであり、それには理由がある。以下の詳細な説明の節に説明されるように、ヒートパイプの本質的な側面は、凝縮した作業流体をヒートパイプの高温領域に戻すように循環させるその能力である。（ａ）現在のＨＰにおける毛細管作用力は、数百フィート液体を引き上げることが可能ではなく、（ｂ）内部毛細管作用におけるいずれかの中断はまた、内部伝達機構も中断させるであろうため、その能力は、現在の製造プロセスを用いて遂行することが非常に困難である。したがって、効果的に機能するように作製され得る、長いヒートパイプの必要性がある。
（ヒートパイプ、スプレッダヒートパイプ、熱サイホン、およびパルス動作型ヒートパイプを使用する熱捕捉）
【００３８】
図２９は、熱伝達デバイス、例えば、あるタイプのヒートパイプの概略図である。図２９では、ヒートパイプ（４）は、３つの大区分である、熱捕捉区分（４’）、熱伝達区分（４’’）、および熱放出区分（４’’’）から成る。熱伝達区分は、熱損失が小さく、通常無視され、したがって、断熱性という用語が使用されるため、通常、「断熱性」区分と呼ばれるが、断熱性プロセスにおける熱損失は、全くゼロでは決してない。
【００３９】
本発明の実施形態は、いくつかの場合では、例示的形態において、または１つもしくはそれを上回る図を参照することによって本明細書に開示される。しかしながら、特定の実施形態の任意のそのような開示は、例示的にすぎず、本発明の全範囲を示していない。
【００４０】
産業的熱捕捉は、（ａ）高温煙道ガス等の廃熱および／または低品位熱（熱）エネルギーの捕捉、（ｂ）発熱反応を含むもの等、種々の産業および化学的プロセスの冷却、（ｃ）プロピレングリコールの生産中の２００℃における酸化プロピレンの酸化の制御等、ある化学または石油化学プラントにおける温度制御、（ｄ）石油回収増進（ＥＯＲ）等、遠隔の場所における送達のための熱捕捉の使用、および（ｅ）地熱源の利用等、アクセスすることが困難な場所からの熱の捕捉を伴う。本出願者は、種々の用途における本発明の広い範囲を例証する実施例を用いて、これらを検討する。
（廃熱エネルギー、低品位熱エネルギー、および高品位熱エネルギーの捕捉）
【００４１】
これらの産業用途は、通常、約６０℃〜おそらく２５０℃と同程度の高さまで及ぶ温度における大量の熱を包含し、これは、付加的電力生成等、他の熱消費用途のためのそのようなエネルギーの利用を妨げる。大量の低品位熱を生成する産業は、限定ではないが、（ａ）発電所、特に、石炭火力発電所、冶金およびセメントプラント等、大量の燃料を使用し、大量の煙道ガスを生成し、煙突または排気筒を用いてそれらの煙道ガスを処分するもの、（ｂ）石灰生産者、アルミナ生産者、マグネシア生産者、および多くの無機化合物生産者等、工業窯炉、焼成炉、またはプロセス反応炉を使用するもの、（ｃ）原子力発電所、コンプレッサ、電力変圧器、耐火物プラント、ガラス製造プラント、またはその大型熱生産凝縮器を伴う火力発電所等、煙道ガスを伴わずに大量の熱を生成するものを含む。
【００４２】
燃料燃焼は、産業からのエネルギー生成の大きな割合を構成するため、煙道ガスから熱を捕捉することは、多くの産業にとって関連用途となる。石炭火力発電所の煙道ガスからの熱の回収が、熱捕捉方法および機構を例証するために選択される。
【００４３】
図１は、そのような煙道ガスから熱を回収するための典型的な構成を例証する。図１では、典型的な煙道ガスダクト（５２）の断面は、約２０×３０フィートとなる矩形断面である。いくつかのヒートパイプ（４）が、煙道ガスの区分（５２）を貫通する。ヒートパイプは、３００°Ｆ〜４５０°Ｆの温度における煙道ガスと接触し、ガス中のわずかな利用可能な熱を捕捉する。わずかな利用可能な熱のみを捕捉することは、煙道ガスの温度が過剰に降下することが許容され得ないため、本特定の用途において重要な特徴である。そのような降下は、処理排気筒を通した煙道ガスの最終的な流動を損なうであろう。熱を捕捉するヒートパイプ（４）は、より長く、より複合的なヒートパイプ（５８）に接続される。このヒートパイプは、より大きい直径を有し、したがって、大量の熱を伝達するためのより大きい容量を有する。代替として、長距離においてより効率的である、異なる芯構造を使用することができる。より大きい直径のヒートパイプ（５８）は、捕捉された熱を別の場所に伝達し、そのような熱は、より小さい直径のヒートパイプ（４）のセットに供給され、これは、順に、そのような熱を、例えば、水浄化システムの熱入力区分等の熱を要求するプロセス容器（５３）に送達する。したがって、熱捕捉の重要な機能は、煙道ガスから熱を伝達し、これを元々の煙道ガス熱源からある距離にある他のプロセスに送達し得るヒートパイプを使用することを伴う。
【００４４】
図２は、熱捕捉デバイスを配管に挿入するための随意の構成を例証する。図２に示されるように、熱捕捉デバイス（４）（例えば、従来のヒートパイプ、熱サイホン、スプレッドヒートパイプ、またはパルス動作型ヒートパイプ）は、図２（ａ）に例証されるような垂直、または図２（ｂ）に示されるように水平のいずれかで煙道ガスダクト（５２）の断面に部分的に挿入される。好ましい構成では、ヒートパイプは、抵抗力、したがって、煙道ガスの圧力降下およびＨＰの潜在的浸食を最小限にするように、煙道ガスの流動方向と同一線上に置かれる。随意に、ヒートパイプは、垂直および水平方向の間で、または中間挿入角度において交互に置かれることができる。加えて、ヒートパイプは、大量のガスからヒートパイプの表面への熱伝達を最大限にするように、相互に隣接して、または互い違いに置かれ、乱流および圧力降下ならびに境界層の厚さを最小限にすることができる。
【００４５】
図３は、流体流動における抵抗を最小限にするために有用であるヒートパイプの別の特徴を例証し、ヒートパイプの熱性能は、ヒートパイプの断面形状とは無関係であり、つまり、熱の伝達は、主として、ヒートパイプの断面積および表面積に依存し、ガス境界層の厚さおよび滞留時間が類似する限り、断面が円形、矩形、または別の形状であるかどうかには殆ど依存しない。図３は、抵抗、境界層厚さ、および最大接触時間を最小限にするように空気力学的に設計された断面形状を伴う一連のヒートパイプ（４）を伴う、煙道ガスダクト（５２）の断面を示す。したがって、先頭のヒートパイプ（４）は、列における最後のヒートパイプ（４’）と異なる断面を有する。
【００４６】
図４は、流体流動における抵抗を最小限にするための別の方法を例証する。図４では、ヒートパイプ（４）は、煙道ガス流動の方向に対してある角度において挿入される。通常、抵抗力および浸食は、この角度が流動の方向から約３０°にあるときに最小限にされるが、他の角度も、配管の構成に応じて好ましくあり得る。
【００４７】
石炭火力発電所では、典型的には、燃焼ガスは、最初に、アンモニアまたはアミンを用いた触媒脱窒を受け、次いで、煙道ガス中の灰が、バグハウス内での濾過または静電集塵のいずれかによって低減される。続けて、煙道ガスは、煙道ダクトを用いて、煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）に先立って圧力を増加させるファンに伝達される。ＦＧＤに続いて、煙道ガスは、低品位熱の別の潜在的捕捉点である、煙突または排気筒を用いて雰囲気に通気される。図５は、石炭火力発電所において配管から直接熱を捕捉する、つまり、バグハウス（６６）において熱を捕捉するための代替構成を示す。図５では、ヒートパイプ（４）は、ヒートパイプ上への灰堆積を最小限にするために、バグハウス（６６）のフィルタの内側（清浄な側）に置かれる。煙道ガスの流動およびヒートパイプの内側の流体の流動は、平行かつ同時になるであろう。高温ガスは、ヒートパイプに接触し、ヒートパイプの底部に捕捉された熱は、バグハウス面積の外側に急速に伝達され、これは、煙道ガスの冷却を開始するであろう。フィルタバッグ内の流動の合計圧力降下は、バッグ内側の自由断面積の逆数に比例するであろう。１０ｃｍ直径のセラミックフィルタの内側の１ｃｍ直径のヒートパイプに関して、ヒートパイプに起因する付加的圧力降下は、１０２／（１０２−１２）−１、すなわち、約１％の余剰圧力降下になるであろう。６つのヒートパイプを置く場合、１０２／（１０２−６×１２）−１、すなわち、圧力降下の約６％増加を依然として有し、これは、煙道ガスシステムの変動のマージン内である。ヒートパイプの数、配置、および直径は、フィルタバッグの寸法および回収されるべき熱の所望される割合によって判定されるであろう。
【００４８】
図６は、石炭火力発電所において配管から直接熱を捕捉する、つまり、静電集塵器（６７）において熱を捕捉するためのさらに別の随意の構成を示す。静電集塵器システムは、最小の圧力降下で流動する粒子の大部分を帯電させることが可能であるように、煙道ガスとの最大接触面積を有するように設計される。したがって、接触気固接触は、すでに良好である。好ましい構成は、穿孔付き板（図６参照）をヒートパイプになるように作製することである。板は、外部給電システムへの接続部をすでに有しているため、屋根を横断して、接続部もまた、熱伝達導管、すなわち、ＨＰ自体として使用され得る。図６は、静電集塵気において提案される構成を例証する。煙道ガス流動におけるいかなる変化も考慮されないため、本特定の構成における圧力降下は、さらなるいずれの増加も伴わない静電集塵器のものであろう。
【００４９】
これらの直近の２つの構成（バグハウスまたは静電集塵器における熱の捕捉）の利益は、２つあり、第１に、熱が、煙道ガスダクト内よりもわずかに高い温度で捕捉され、したがって、熱効率を向上させ、第２に、これらのプロセスユニットはそれぞれ、二重機能、すなわち、それらの元々の機能および付加的熱捕捉機能を実施するように使用され得ることである。また、ＨＰを使用すると、静電集塵器は、従来のモードよりも低い温度に保たれ、結果として、熱拡散力によって駆動されるより多くの、さらにはより微細な粒子を誘引し、したがって、濾過作用をさらに増進することにも留意されたい。
【００５０】
断続的に大量の熱を生成する産業動作は、特殊な場合を構成する。それらの動作は、酸素転炉を利用する一貫鋼プラント、電気炉を使用する二次鋼プラント、および銅、鉛、シリコン、またはチタンのような金属を生産する非鉄プラント等の産業において起こり得る。これらのプラントにおけるプロセスは全て、必ずしも連続的にではないが、非常に高温における大量の熱を生産する。このタイプの断続的に生産される熱の捕捉は、上記に説明される先の実施例に類似するが、そのような熱の伝達および放出は、連続的な熱源に見出されない制限を提示する。１つの選択肢は、また、断続的に動作する用途における使用のための熱を捕捉することである。別のものは、熱流体、すなわち、中温〜低温のためのＤｏｗＴｈｅｒｍ(R)もしくは均等物、より高温のための溶融塩もしくは共晶物、または２０１１年の１月１２日に出願され、優先日は２０１０年の１月１２日であり、国際出願番号は第ＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１００７号であり、Ｓｙｌｖａｎ  Ｓｏｕｒｃｅ，Ｉｎｃに譲渡された「Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ」（参照することによってその全体として組み込まれる）等の高度な熱貯蔵システムで充填された別個の容器内に断続的な熱を貯蔵することである。
【００５１】
したがって、２つの産業的必要性、すなわち、（ａ）垂直距離を含む、長距離にわたって熱エネルギーを捕捉、伝達、および放出する新規のヒートパイプの必要性、および（ｂ）断続的である高温源からの熱エネルギー貯蔵する必要性が存在することが明白である。そのような２つの特徴の組み合わせは、そうでなければ可能ではない複数の産業用途を開拓する。
【００５２】
図７は、通常、一貫鋼プラントならびに銅および鉛プラントにおいて使用される、酸素転炉からの熱捕捉を例証する。図７では、酸素鋼転炉（７１）は、炭素で飽和され、薄層のスラグ（７３）によって被覆された溶融鉄（７２）を含有する。酸素ガスが、酸素ランス（７４）を用いて約２０〜３０分の周期にわたって溶融鉄に吹き込まれ、この動作中、ＣＯおよびＣＯ２を含有する多量の燃焼ガス（７５）が、１，５００°を上回る非常に高い温度で放出される。そのような燃焼ガス（７５）は、フード（７６）によって転炉の上方に収集され、金属ダクト（７７）によって運び去られる。ダクトは、熱の一部を捕捉し、これをそれらの温度で安定した溶融塩または共晶物を含み得る熱流体で充填された貯蔵タンク（５４に）伝達する、いくつかのヒートパイプ（４）を嵌合させるために拡大される。それらの溶融塩および共晶物に関する好適な組成物が、２０１３年５月２９日に発行された、南アフリカ共和国特許第２０１２／０５９７５号に説明される。
【００５３】
図８は、熱貯蔵の別の実施例を例証するが、連続的熱生成にも適用される。図８は、発電所の配管（５２）から、弁（５６）を単純に開放し、したがって、熱貯蔵タンクを下側容器（５５）に排出させることによって熱伝達の中断を可能にする貯蔵容器（５４）に熱を捕捉および伝達するための随意の構成を示す。熱流体が下側容器内にあるとき、熱は、もはや配管から捕捉されていない。熱流体は、さらなる熱を捕捉することが再び必要になるまで貯蔵され、その時点で、ポンプ（５７）が起動し、熱流体は、容器（５４）まで圧送され、再びヒートパイプ（４）と接触することを可能にされる。加えて、熱流体タンク（５４）は、大径ヒートパイプ（５８）が、熱流体の熱を捕捉することを可能にするため、これは、水浄化等の潜在的な使用のために離れるように伝達されることができる。
（産業および化学的プロセスの冷却）
【００５４】
多数の産業用途が、冷却および冷凍の手段としての熱捕捉を要求する。そのような産業は、限定ではないが、いくつか例を挙げると、製氷、醸造、地下採掘、パルプおよび紙製造、食品加工、飲料生産、バイオ燃料生産中の脱水、ならびにセルロースアセテート、ニトロベンゼン、ポリ塩化ビニル樹脂、二硫化炭素、クメン（プロピレンを用いたベンゼンのアルキル化から）、エチルアルコール（エチレンの水和から）、ホルムアルデヒド（発熱反応炉を使用してメタノールから）、フェノール（クメン過酸化から）、およびプロピレングリコール（２００℃における酸化プロピレンの水和によって）、アクリル樹脂（メタクリル酸メチルの触媒酸化から）、芳香族ケトンポリマー（縮合重合反応から）、コポリエステルエーテルエラストマ、およびポリアセタール樹脂の生産等、発熱性の化学および石油化学反応の冷却を含む。
【００５５】
多くの産業冷却動作は、二重壁反応炉を採用し、外側容器は、内側反応炉から過剰な熱を奪い、したがって、発熱動作から暴走反応を防止する、水または熱流体等の循環冷却剤を含有する。図９は、冷却のための典型的な二重壁反応炉を例証し、本実施例は、アルミナを作製する際の第１のステップとして、ボーキサイトのアルミン酸ナトリウムへの温浸を網羅するが、これはまた、産業プロセスを冷却するために使用される多くの二重壁反応炉も網羅し得る。図９では、２つの代替構成が、提示される。図９（ａ）は、従来の二重壁反応炉を例証し、外側容器（６４）は、熱冷却流体（典型的には、水）を用いて充填され、ボーキサイトが腐食剤（ＮａＯＨ）を用いて温浸される内側反応炉（６３）を囲繞する。反応炉上部（６５）は、反応炉を閉鎖し、圧力および温度を維持する。熱流体は、ポンプ（５７）によって循環を保たれる一方、ヒートパイプ（４）は、別様に可能な使用のために熱流体から熱を離れるように伝導する。
【００５６】
図９（ｂ）は、代替実施形態を例証し、外側容器は、その内側表面積全体を通して毛細管芯（１２）を含有し、したがって、反応炉から離れるような熱の捕捉およびその輸送を加速させる、円筒形に成形されたヒートパイプ（４）によって取って代わられる。このタイプの複合ヒートパイプ（５８）は、後続段落において議論される。冷却用途では、ヒートパイプの作業流体は、水または水性流体である必要はなく、アンモニアおよび同等物等の極低温流体であり得る。冷却および冷凍用途において熱を捕捉するための他の代替構成が、２０１３年５月２９日に発行された、南アフリカ共和国特許第２０１２／０５９７５号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に網羅される。
【００５７】
冷却塔が、概して、火力発電所において過剰な熱を冷却するために使用され、一般的に、化学および石油化学産業全体を通して採用される。冷却塔は、蒸発によって熱を放散し、したがって、実質的に、産業動作における水損失に寄与する。ヒートパイプは、熱を捕捉、伝達、および放出する際のその優れた性能のため、冷却塔の増強および置換のために使用されることができる。したがって、ヒートパイプは、冷却塔に進入する前の流体（気体または液体）から熱を捕捉し、したがって、冷却塔の能力を増強させることができ、十分な熱が捕捉される場合、冷却塔は、完全に排除されてもよい。
（化学または石油化学プラントにおける温度制御）
【００５８】
多くの化学および石油化学産業は、動作温度の精密な制御を要求する。本発明では、温度を制御する手段は、冷却が二重壁反応炉内で行われる、上記の図９で検討されるものと類似する。厳密な温度制御を要求する産業は、限定ではないが、アセトアルデヒド（エチレンの酸化から）、酢酸（メタノールのカルボニル化から）、アセトン（イソプロピルアルコールの触媒脱水素から）、アクリル酸（プロピレン酸化から）、アクリロニトリル（プロピレンのアンモ酸化から）、アジピン酸（シクロヘキサン酸化から）、可塑剤アルコール（オレフィンのヒドロホルミル化から）、アルキルアミン（アルコール／アンモニア反応から）、ベンゼン（トルエンの水添脱アルキル化から）、１，４−ブタンジオール（アセチレン／ホルムアルデヒド反応から）、二硫化炭素（天然ガスおよび硫黄反応から）、炭素繊維、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アセチルセルロースおよびトリアセテート繊維、塩素化イソシアヌレート（尿素熱分解から）、Ｃ２塩素化溶剤（二塩化エチレンの塩素化から）、塩素化メタン、クメン（プロピレンを用いたベンゼンのアルキル化から）、シクロヘキサン（水素を用いたベンゼンの水素化から）、ジイソシアネートおよびポリイソシアネート（第１級アミンのホスゲン化から）、エチルアルコール（エチレンの水和から）、エチルベンゼン（エチレンによるベンゼンのアルキル化から）、二塩化エチレン（エチレンと酸素および塩化水素との反応から）、酸化エチレン（エチレンの酸化から）、ホルムアルデヒド（発熱反応炉を使用してメタノールから）、シアン化水素、イソプロピルアルコール（過熱蒸気を用いたプロピレンの水和から）、ケテン／ジケテン（酢酸の気相分解から）、直鎖アルキル化スルホン酸（発煙硫酸または硫酸中の三酸化硫黄を用いた直鎖アルキルベンゼンのスルホン化から）、直鎖アルファオレフィン（エチレンオリゴマー化から）、無水マレイン酸（炭化水素の気相酸化から）、メタノール（合成ガスおよび二酸化炭素から）、メチルエチルケトン（第２級ブチルアルコールの触媒脱水素から）、フェノール（クメン過酸化から）、ホスゲン（無水塩素ガスおよび一酸化炭素の反応によって）、無水フタル酸（キシレンと酸素の反応によって）、ポリエステル繊維、ポリエステルポリオール（グリコールおよびカルボン酸または酸誘導体の凝縮によって）、ポリエチレン、ウレタンのためのポリグリコール、ポリイミド、プロピレングリコール（２００℃における酸化プロピレンの水和によって）、酸化プロピレン（クロロヒドリンまたは過酸化から）、ピリジンおよびピリジン塩基（通常、アセトアルデヒドとメタノールまたはホルムアルデヒドとアンモニアの反応によって）、ソルビトール（オートクレーブ内のグルコースの高圧触媒水素化によって）、テレフタル酸およびテレフタル酸ジメチル、尿素、アクリルエラストマ、アクリル樹脂（メタクリル酸メチルの触媒酸化から）、アミノ樹脂（アルデヒドおよびアミノ基の反応から）、芳香族ケトンポリマー（縮合重合反応から）、ふっ素ポリマー（テトラフルオロエチレンと酸の反応および界面活性剤から）、コポリエステルエーテルエラストマ、ナイロン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＢＴ樹脂（ビス−（４−ヒドロキシブチル）−テレフタレート−ＢＨＢＴから）、ＰＥＴポリマー（テレフタル酸ジメチルまたはテレフタル酸のいずれかを用いたエチレングリコールの重縮合によって）、不飽和ポリエステル樹脂、ならびにポリスチレン樹脂（開始剤または熱を用いたスチレンの遊離ラジカル重合を使用して）を含む。
（遠隔の場所における送達のための熱捕捉の使用）
【００５９】
本発明の実施形態は、水、ＣＯ２、または蒸気注入を要求することなく、石油鉱床等の地下地質層を加熱する（例えば、石油回収増進（ＥＯＲ））のためのシステム、方法、および装置を含む。好ましい実施形態は、１２０℃〜１，３００℃またはそれを上回るものの温度範囲内で動作し、ユーザ介入を伴わずに数時間、数日、または数ヶ月にわたってその範囲に類似する温度において完全自動化熱回収を提供する、広範囲に使用されるヒートパイプを提供する。例えば、本明細書に開示されるシステムは、１、２、４、６、８ヶ月、またはそれより長い間、ユーザ制御または介入を伴わずに運転することができる。好ましい実施形態では、本システムは、１、２、３、４、５、６、７、８年、またはそれよりも長い間、自動的に運転することができる。
【００６０】
図１０は、ＥＯＲを目的とするヒートパイプの使用を例証する。図１０では、地表現場（１）は、すでに定位置にあった、またはヒートパイプのために具体的に開孔されたドリル穴（３）と、地表から油層（２）に到達するヒートパイプ（４）とを有すると仮定される。動作中、熱が、ヒートパイプの上部に提供される。ヒートパイプは、そのような熱をその上部から、含油層と接触するその下側部分に直接、効率的に伝達する。沈殿作用による油層は、かなりの深度に位置し得るため、ヒートパイプ（４）は、これがその層に到達するために、十分に長くなければならない。したがって、解決すべき重要な問題は、そのようなＨＰを設計および製造する方法、ならびにパイプを過度に屈曲させ、したがって、これを損傷させることなく、非常に長いパイプを垂直または傾斜したドリル穴に挿入する方法である。
【００６１】
図１１は、長いヒートパイプをドリル穴中に置くための１つの可能性として考えられる方法を説明する。図１１では、いくつかの浮遊バルーン（５）が、パイプ（４）の長さに沿って好適な間隔で使用され、その端部のうちの１つを持ち上げると、その重量を中和し、したがって、これが屈曲しないように防止する。実際の持ち上げは、ヘリコプタ（６）または類似する空輸システム（例えば、ドローン）を用いて行われることができる。いったんヒートパイプがドリル穴（３）と整合されると、その本来の重量が、これを定位置に下降することを容易にし、パイプが油層（２）に到達するまで、徐々に個々の持ち上げデバイス（５）をパイプ（４）から除去する。
【００６２】
図１２は、ヒートパイプをドリル穴に下ろすように置くための代替実施形態を示す。図１２では、ヒートパイプ４は、十分な半径を伴う円形ホイール２５の周囲に巻回され、パイプの曲率を最小限にし、したがって、その内部機構への損傷を防止する。ホイールが回転されるにつれて、ヒートパイプは、ドリル穴３中に下降される。
【００６３】
いったん定位置に来ると、ヒートパイプは、ポンプ、外部再循環ループ、または他の機構の必要性なく、地表から油層に直接熱を伝達できる状態になる。熱は、燃料（例えば、天然ガス、石油）の直接燃焼によって、太陽集光器もしくは放物トラフを通した太陽熱によって、電気、地熱源、蒸気、高温の廃熱、または任意の他のタイプのエネルギー源によって、地表上のパイプの上側部分に提供されることができる。ヒートパイプは、音速に近い速度での軸方向熱伝達に秀でているため、地表の源から吸収された熱は、急速に油層に到達し、そのような熱が、放出される。
【００６４】
随意の構成が、上記の段落に説明されるようなヒートパイプとともに、蒸気注入の使用を伴う。これは、蒸気がヒートパイプの長さ全体を通して高温を維持し、したがって、壁の熱損失を最小限にする一方、熱伝達を増進し、ヒートパイプの底部により高い温度の熱を送達することを可能にする。加えて、蒸気凝縮は、油層において流動を増進する液体水を提供する。このタイプの構成は、付加的熱送達の必要性があるとき、またはＥＯＲのためのドリル穴の数が制限されているときに有用であることが分かり得る。
（地熱帯における送達のための熱捕捉の使用）
【００６５】
地熱帯からの熱回収等の他の用途では、好ましい実施形態は、２５０℃〜１，３００℃の温度範囲内で動作し、ユーザ介入を伴わずに数時間、数日、または数ヶ月にわたってその範囲に類似する温度において完全自動化熱回収を提供する、ヒートパイプ、熱サイホン、ループヒートパイプ、またはパルス動作型ヒートパイプのいずれかを含む。
【００６６】
図１３は、地熱帯から熱を抽出するための２つの実施形態選択肢を例証する。地熱源は、典型的には、有意な水分を有する、または実質的に乾燥している場合がある地熱層（２６）を加熱する、深部マグマ溜り（２７）（図１３では縮尺通りに描かれない）から熱エネルギーを得る。図１３（ａ）は、湿潤地熱層を仮定し、したがって、ドリル穴（３）内の液体水は、ヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、または熱サイホン（４）に熱を直接伝達することができる。後続段落において実証されるように、ヒートパイプ、熱サイホン、またはパルス動作型ヒートパイプ（４）は、地熱層（２６）から地表への熱伝達のための高効率的機構を提供し、そのような熱は、熱交換器または水処理のいずれの必要性なく、深部において優勢なものに類似する温度において回収され、直接利用されることができる。
【００６７】
図１３（ｂ）は、地熱層が非常に高密度である、または低い多孔性もしくは浸透性を有する、または深部における熱伝導を補助するために十分な水分が欠如する、いずれかのときの地熱回収のための代替実施形態を例証する。それらの場合では、ドリル穴（３）の底部は、熱伝導率のためにより大きい表面積を提供するために、底部（２８）において拡大される。熱伝導率をさらに増加させるために、この穴の底部部分は、水（２９）または他の高熱伝導率流体を用いて部分的に充填されることができる。さらに、地熱帯において高温を維持するために、地熱深部において優勢な圧力および温度を維持するように、弁（３０）を用いてドリル穴を上部において冠着し、したがって、ヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、または熱サイホン（４）が、最大可能温度において熱を地表に伝達することを可能にすることが有利であろう。
（産業的源からの熱伝達の説明）
【００６８】
他の実施形態は、産業プラントから熱を捕捉し、これを数十〜数百〜数千フィートの距離において熱を使用し得る敷地に伝達する。これらのシステムは、８０℃〜１，３００℃の温度範囲内で動作し、ユーザ介入を伴わずに数時間、数日、または数ヶ月にわたってその範囲に類似する温度において完全自動化熱回収を提供することができる。
【００６９】
図１４は、産業環境において熱を伝達するための実施形態を示す。典型的な産業プラント（３１）では、ヒートパイプ（４）を用いて熱を提供するように使用され得る、発電所、ボイラーハウス、発熱プロセス容器、または化学反応路を含み得る廃熱源（３２）は、そのような熱を最小限の温度損失で遠隔の場所（３３）に伝達し、これは、蒸気生成敷地または他の熱を要求するプロセス容器を含むことができる。
【００７０】
化学プロセス工業は、高発熱プロセスを利用するか、数１００度もの摂氏温度を要求するか、または急速に冷却もしくは冷蔵されなければならない製品を生産するかのいずれかである、数百もの化学および石油化学製品を網羅する。実施例は、限定ではないが、アセトアルデヒト、酢酸、無水酢酸、アセトン、アセトニトリル、アセチレン、アクリルアミド、アクリル酸、アクリロニトリル、アジピン酸、アルキルアミン、アルキルベンゼン、アンモニア、アニリン、ケトンポリマー、ベンゼン、塩化ベンジル、ビスフェノールＡ、ブタンジオール、酢酸ブチル、カプロラクタム、二硫化炭素、アセチルセルロース、セルロースエーテル、塩素化イソシアヌレート、塩素化溶剤、クロロベンゼン、塩素化メタン、クレゾール、キシレノール、クメン、シクロヘキサン、ジメチルホルムアミド、エピクロロヒドリン、エポキシ樹脂、エタノールアミン、酢酸エチル、エタノール、エチルベンゼン、塩化エチル、エチレン、二塩化エチレン、エチレンアミン、エチレングリコール、酸化エチレン、フッ化炭素、ホルムアルデヒド、フマル酸、フルフラール、グリコールエーテル、ヘキサメチレンジアミン、シアン化水素、ヒドロキノン、イソフタル酸、イソプロピルアルコール、ケテン、アルキルスルホン酸、アルファオレフィン、リグニンスルホン酸、無水マレイン酸、メラミン、メタノール、メチルエチルケトン、メタクリル酸メチル、ニトロベンゼン、ナイロン樹脂、フェノール、フェノール樹脂、ホスゲン、無水フタル酸、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアルキレングリコール、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、ポリグリコール、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、プロピオン酸、プロピレングリコール、酸化プロピレン、ピリジン、シリコーン、ソルビトール、スチレン、テレフタル酸、尿素、酢酸ビニル、塩化ビニル、およびゼオライトの製造を含む。
【００７１】
別のタイプの産業用途は、発電所、特に、石炭を燃料とするものを伴う。これらのプラントは、汚染物質を還元するための進歩的な処理ステップを要求する、かなりの量の燃焼ガスを生成する。典型的には、窒素酸化物（ＮＯｘ）が、燃焼プロセス中に生成され、ＮＯｘを窒素ガスに還元するアンモニアまたはアミンを添加することによって還元される必要がある。次に、飛灰粒子が、捕捉および除去される必要があり、これは、通常、静電集塵器もしくはバグハウス、またはその両方を用いて行われる。煙道ガスもまた、元々の石炭からの有意な硫黄化合物を含有し、これは、通常、スクラビングを伴う煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）システムにおいて処理される。これらの種々の処理ステップにかかわらず、石炭火力発電所における煙道ガスは、プラントの通常動作に過度に影響を及ぼすことなく利用され得る、３３０°Ｆ〜４００°Ｆの範囲内の温度における非常に大量の低品位熱を含有する。
【００７２】
熱捕捉、伝達、および放出の他の実施例は、以下を含む。
火力発電所
・冷却塔の増強および置換
・大型凝縮器の増強および置換
・サイクル効率を最適化するための蒸気および「高温火炉ガス」としての熱の抽出
・小型発電所におけるボイラーハウスからの熱の回収
ホットポンド電力生成
・熱を伝達するためのヒートパイプの使用
・予燃焼ガスの予熱
・ボイラー排出からの熱の捕捉
原子力発電所
・使用済燃料貯蔵装置の冷却
・反応炉コアの冷却
・蒸気凝縮器の増強および置換
天然ガス圧縮ステーション
・大型コンプレッサからの熱の回収
地下採掘
・深部作業現場の冷却
溶解採掘
・溶解性を増加させるための地下層の加熱
合板およびＯＢＳ生産
・原材料の乾燥
産業プロセスの熱管理
・バイオ発酵
・肥料生産（例えば、尿素）
工業ガス生産
・アルゴン、窒素、酸素、ＣＯ２生産におけるコンプレッサの熱
・気体液化
・石炭ガス化および合成ガス（フィッシャトロプシュプロセス）
軍事用途
・据え付け発電機
・車両等の可動性エンジン
・船上エンジン
・冷却および加熱の両方のための可動性／展開可能ヒートパイプ滑走路
太陽熱用途
・太陽集光器における熱の捕捉、伝達、および放出
・光起電性アレイの冷却
冶金用途
・放射熱を使用する結晶（例えば、シリコン）の引上げ
・放射熱および伝導を使用する鋼および他の金属の連続的鋳造
・熱シールドから離れるように熱を伝達することによる熱遮蔽
・砂型鋳造における鋳型の冷却
・レーザ切断におけるレーザヘッドの冷却
ＳＩＣコードにおける熱感受性産業を含む、多方面の他の用途
・半導体処理からの熱回収
・ゴム製造、例えば、加硫
・コーカー、蒸留塔、および化学反応炉を含む石油精製
・居住用および産業用建物の冷却および加熱のためのＨＶＡＣシステムの増強および置換
・ぶどうおよび柑橘類等の農業用途のための凍結防護
・ガス生産のための海底メタンハイドレートの分解
【００７３】
任意のタイプのヒートパイプが、熱伝達において極めて効果的であるため、以下の節は、ヒートパイプ、ならびにアラスカの永久凍土層の安定化等の従来の用途だけではなく、また、限定ではないが、脱塩、産業的熱伝達、冷却、冷凍、および同等物を含む、種々の産業用途にもそれらが適用され得るように、それらの平均性能を向上させる方法に焦点を当てる。
（ヒートパイプについて）
【００７４】
明確なこととして、ヒートパイプは、効果的な熱伝達が行われることを可能にする。ヒートパイプは、ヒートパイプを通して非常に高い熱流束を維持するために十分である、それらの凝縮端と沸騰端との間の温度差（ΔＴ）によって駆動される。商業的に利用可能なヒートパイプは、大量の熱（例えば、＞２００Ｗ）を伝達し、典型的には、より高い電力出力において約８℃（１５°Ｆ）またはそれを上回るΔＴを有するが、いくつかは、３℃と同程度に低いΔＴを有する。地表熱源と地質層との間の温度差は、数百度であるため、ΔＴは、ＥＯＲまたは地熱用途に対して重要ではないが、低いΔＴが、概して、全体的熱効率を最適化するために望ましい。したがって、ヒートパイプ内の熱現象を検証することが、有用である。作業流体は、ここでは（９２）を挿入する。
【００７５】
低いΔＴを維持する際の重要な要因は、壁の熱損失を制限することであり、これは、パイプの（したがって、その長さ上の）表面積と、壁材料およびＨＰを囲繞する媒体の熱伝導率との関数である。この必要性は、通常のＨＰパイプにとって重要ではないが、本願において請求されるような非常に長いＨＰにとって重要である。図１５は、熱の大部分が冷却端に伝達され、中間区分におけるＨＰの壁に沿って殆ど損なわれることがないように、長いヒートパイプに対する表面断熱の異なる可能性として考えられる実施形態を例証する。図１５（ａ）に例証される実施形態では、ヒートパイプ（４）が熱を吸収または放出する面積を除いて、良好な断熱コーティング（７）が、表面積の大部分にわたって使用される。比較的に低温（＜１５０℃）に対する適正な断熱材は、蒸気パイプにおいて使用されるもの等の断熱材料を含む。高温動作に対する適正な断熱材は、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、および類似する組成物等のセラミック組成物を伴う種々の断熱体を含むことができる。優れた断熱のための随意の構成が、図１５（ａ）に示され、緻密な細孔を含有するセラミック材料を伴う。図１５（ｂ）は、部分的真空下の管封入体（７）から成る別の実施形態を示す。この封入体は、優れた断熱に加えて、ヒートパイプの内部真空の構造的歪みを中和する外部真空の利点を提供する。このタイプの封入管は、放物太陽集光器の熱収集管において利用されるものと類似し得る。図１５（ｂ）は、ヒートパイプの重量が、特に、高温動作に関して、ヒートパイプアセンブリの構造的抵抗を圧倒しないように防止するために、一定間隔でヒートパイプ（４）を囲繞する構造支持スリーブ（２４）を含む実施形態を例証する。そのような構造支持は、その最終的場所へのその挿入中および動作中の両方でヒートパイプの重量を緩和することを補助する、二重の目的を果たすことができる。
【００７６】
図１５（ｃ）は、熱伝達性能の最小限の損失を伴う、ヒートパイプの長さを延長するための別の実施形態を例証する。図１５（ｃ）では、ヒートパイプ（４）は、別のヒートパイプの端部である中空半円筒に嵌合する、より小さい直径の管（４０）で終端する。２つのヒートパイプの表面積は、熱が１つのヒートパイプから別のものに伝達することを可能にし、熱損失は、可撓性断熱ブランケット（図示せず）によって最小限にされる。図１５（ｄ）は、各ヒートパイプの小径または毛細管サイズの端部（４０）を使用して、２つまたはそれを上回るヒートパイプ（４）をより長いヒートパイプに接続するための代替構成を例証する。このタイプの構成は、ヒートパイプの共通特徴を利用し、すなわち、ヒートパイプの内部形状は、ヒートパイプの熱伝達性能および機能性に殆ど影響を及ぼさない。両方のタイプの構成は、２つまたはそれを上回るヒートパイプの接合部で枢動および屈曲するように設計される「関節接合」ヒートパイプをもたらし、したがって、非常に長いヒートパイプが非直線経路を辿ることを可能にする。
【００７７】
図１６は、通常、典型的には水であるが、また、アルコールまたは他の揮発性液体でもあり得る少量の作業流体（１１）を含有する、部分的に排気および密封された管（１０）から成る、典型的な商業的ヒートパイプ（４）を例証する。エンタルピの形態の熱がヒートパイプの下端に適用されると、熱は、最初に金属障壁（１０）および内部芯（１２）を横断し、次いで、作業流体（１１）に蒸発熱を提供するように使用され、これは、芯の表面全体に浸透する。作業流体が蒸発すると、結果として生じるガス（水の場合は蒸気）は、排気された管を充填し、ヒートパイプの上端に到達し、ヒートパイプの内側と外側との間のΔＴが、凝縮を引き起こし、したがって、ヒートパイプの外側への凝縮熱の放出を引き起こす。連続的動作を促進するために、管（１０）の内側は、通常、芯（１２）を含み、これは、凝縮相の作業流体を管の高温端部に戻すように伝達する、任意の多孔性かつ親水性の層であり得る。
【００７８】
熱を捕捉する能力は、特に、放射熱の場合では、暗色または黒色であり、より容易に熱を吸収する、金属酸化物および／または顔料の使用によって向上される。黒色外側コーティングを有するヒートパイプの１つの利点は、そのような黒色表面はまた、ヒートパイプの低温端部において熱を放射することに秀でることである。
【００７９】
実験的に、ヒートパイプにおける熱伝達への最大の障壁は、第１に、ヒートパイプの外側に直接隣接する層（境界層）、第２に、ヒートパイプの材料によって提示される伝導障壁、および第３に、ヒートパイプの高温端部に作業流体を戻すための芯材料の制限である。しかしながら、ＥＯＲ用途では、ヒートパイプの外側に隣接する境界層は、２つの理由から最小限であり、第１に、直接加熱が使用される、または蒸気もしくは加圧高温水が使用されない場合、熱障壁は、殆ど有意ではなくなるからであり、第２に、油層側では、いずれの水も、障壁の大部分を担う分子二重層を容易に崩壊させ得る、高塩分を含む傾向にあるからである。図１７は、これらの障壁を最小限にする高性能ヒートパイプを例証する。軸方向芯は、ヒートパイプの壁に隣接する、従来の芯に通常存在する熱障壁を削減することに留意されたい。
【００８０】
図１７では、ヒートパイプ（４）は、垂直位置に示され、熱入力が上部に、熱放出が底部に伴う。ヒートパイプの外側に隣接する熱伝達障壁は、上記の段落に説明されるように、最小限にされることができる。パイプの金属ケーシングを通した熱伝導障壁はまた、殆どのヒートパイプの中実金属管の代わりに、非常に薄い金属フォイル（１０）を使用することによって最小限にされることができる。金属フォイルのための機械的支持は、適度な真空を持続するために十分でなければならず、凝縮／蒸発に必要な熱を提供するために利用可能な内部表面積を増加させることによって付加的機能性を提供する、金属スクリーン（１３）によって提供される。内部芯（１２）はまた、その大きい表面積および開放気孔率によって、内部流体の蒸発を補助するためにも提供される。また、凝縮された作業流体がパイプの内側を進行しなければならない距離が長いと仮定すると、毛細管作用を通して流体を伝達する壁に少なくとも部分的に取り付けられず、表面の芯作用から独立した付加的軸方向芯構造（１４）が存在する。
【００８１】
動作中、熱は、上部近傍に進入し、薄い金属フォイル（１０）を横断する。熱伝導率は、熱が進行しなければならない材料の厚さの逆関数であるため、金属フォイルの薄さは、熱伝達を促進する。内部芯（１２）に到達すると、熱は、芯内に存在する作業流体を急速に蒸発させる。飽和蒸気は、ヒートパイプの内部容積を通して急速に進行し、パイプの対向する端部に到達し、わずかに低い温度が、作業流体に戻るように蒸気の凝縮を引き起こす。本プロセスでは、蒸発熱は、ヒートパイプの上部から底部に伝達されている。凝縮された作業流体は、次いで、毛細管作用によって、表面芯（１２）および中心軸方向芯（１４）の両方を通してパイプの高温端部に向かって流動し、したがって、大きい熱伝達を維持するために必要な流量を提供する。
【００８２】
図１８は、１つは従来の設計であり、１つは新規の設計である、２つのヒートパイプのグラフ比較を示す。従来のヒートパイプでは、主な問題は、パイプの全長にわたって芯構造（１２）を途切れることなく維持することである。通常、これは、長さが数フィートまたはそれよりも短いパイプでは問題ではない。長さがそのような寸法を超えると、これは、深刻な困難となる。新規の設計は、焼結または高熱伝導率を要求せず、内部作業流体によって可湿性の任意の多孔性材料から成り得る軸方向毛細管芯（１４）を有することによって、この問題を回避する。いずれの場合も、目的は、ヒートパイプの上部における熱源からヒートパイプの底部における適用面積に効率的に熱エネルギーを伝達することを可能にすることである。従来のヒートパイプを用いて達成することは不可能ではないにしても、内部芯が途切れることなく機能し得ない限り、その目的は、困難である。ＨＰの別の問題／制限は、非常に長い管を製造することである。長い管を作製することは、通常、より短い長さの管を溶接するか、またはそれらを螺着するかのいずれかによって遂行されるが、いずれの場合も、特に、従来のパイプが最終組立の前に部分的に排気されるときに、漏出の問題が生じる。
【００８３】
内部芯材料は、焼結銅球、金属溝、金属スクリーン、および良好に画定された多孔性を含有する他の材料を含む。
【００８４】
図１９は、極めて長いヒートパイプの必要性を不要にする代替実施形態を例証する。図１９の断面図では、より短いヒートパイプ（４）が、１つのヒートパイプから別のものに熱を伝達する熱伝導性流体（９）を含有する中間リザーバ（８）と組み立てられ、したがって、熱伝達が起こる距離を延長する。しかしながら、本実施形態は、中間リザーバが熱伝達流体（９）の損失を防止するために密封されることを要求する。加えて、各接合部におけるΔＴの増加および中間リザーバの表面積およびその温度に起因するより大きい熱壁損失のため、このタイプの実施形態では、熱損失が、必然的に増加するであろう。しかし、提案される実施形態は、パイプ継合が一般的な活動であり、高温の熱が通常利用可能であるため、特に、ＥＯＲ用途において、非常に長い距離にわたる熱伝達に対する実践的な解決策を提供する。伝達流体のタイプは、ＤｏｗＴｅｒｍ(R)、ある共晶塩混合物、および同等物等、熱伝達接合部に関与する温度において化学的に安定する任意の熱伝導液体であり得る。当業者はまた、密封を維持しながら短いパイプをより長いものに継合することを伴う類似する実施形態もまた可能であり、したがって、提案される実施形態は、単に例示的であり、本発明の範囲に対する制限として意図されないことを認識するであろう。
【００８５】
ヒートパイプの内側の作業流体の組成は、概して、ヒートパイプまたは熱サイホンの温度範囲を判定する。低温は、通常の水または水性溶液よりも低い温度で沸騰する、アンモニア、アルコール、ケトン、アルデヒド、または芳香族炭化水素等の有機化合物を伴う。高温範囲に関して、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アルミニウム、鉛、亜鉛、およびそれらの合金のようなある金属が、１３００℃を超える温度で作業し得る作業流体を提供する。別の選択肢は、高温および低温ヒートパイプの両方のための作業流体として、昇華する塩および塩混合物を使用することである。異なる水和レベルを有する金属酸化物、ホウ酸塩もまた、含まれる。
【００８６】
図２０は、任意の長さのヒートパイプを作製するための方法であって、特に、非常に長いヒートパイプの製造に好適な方法を例証する。本方法は、いったん部分的真空下で密封されると、最終ヒートパイプの構造的統合性を維持するために十分に強いワイヤと、十分に小さい開口部とを伴う金属スクリーンから作製される、管状足場（１３）を用いて開始する。通常、２４〜１５０メッシュの範囲内の金属スクリーンのメッシュサイズは、約０．１バールの部分的真空を維持するために好適であり得る。より高い真空が望ましい場合、金属スクリーンのサイズは、３２５〜４００メッシュに下げられることができ、外部スクリーン表面に剛性を追加するであろう、管状足場の内側表面により大きいスクリーン孔を伴う二重スクリーン表面を提供することができる。当業者は、そのような管状足場を製造するための異なる方法が存在し、これは、全長を数百フィートに制限して事前形成され得る、またはこれは、より長い距離のために原位置で織られ得ることを認識するであろう。
【００８７】
いったん管状足場が形成されると、これは、図２０の図に示されるように、回転することを可能にされるヒートパイプの仕上面を焼結または溶接し得る、火炉（１９）に挿入される。次に、一方の側に焼結された芯材料のわずかに薄いストリップ（１８）を含む、薄い金属フォイルから作製される金属ストリップ（１７）が、管を形成するように管状足場にわたって連続的に巻回される。金属ストリップ（１７）の巻回角度は、ストリップ（１７）の幅、および巻回面を完全にともに密封するために要求されるストリップ重複の程度によって判定されるであろう。火炉（１９）は、本質的に、内側芯層を伴う管を形成する最後のステップの１つ前のステップである。いったん管が完成すると、軸方向芯が、置かれ、作業流体が、挿入されることができ、パイプは、排気および密封されることができる。代替として、軸方向芯および管は、同時に作製されることができる。
【００８８】
図２１は、内側芯表面を伴う長距離管を巻回するための２つの実施形態の断面図を提供する。図２１（ａ）では、芯（１８）は、焼結球体のストリップ（１７）から成り、芯の縁にわたって突出する多孔性かつ可撓性の織物の２つの上側ストリップ（２０）を示す。管状足場の周囲に巻回されると、織物は、隣接する織物と接触し、したがって、連続的な毛細管表面を構成する連続的な多孔性層を提供する。これは、内側芯材料が、その軸方向長さのいずれの区分において分離されないように防止する。代替実施形態が、図２１（ｂ）に説明され、芯材料の内側ストリップは、巻回されている薄い金属フォイルよりも幅広くなり、内側芯材料の適切な接触を確実にするように、垂直線に対してわずかな角度に置かれる。当然ながら、これは、巻回中に薄い金属フォイル間のわずかな分離を引き起こし得、これは、図２２に例証されるように、溶接炉に進入する直前にパイプの周囲に巻回されるフォイルのより薄いストリップ（２１）を用いて密封されることができる。
【００８９】
図２３は、単一の円筒形多孔体、剛性を提供する内側金属ワイヤを伴う同軸円筒、毛細管作用がガラス、セラミック、もしくは金属から作製される小ビーズに由来する同軸円筒、またはそれらの組み合わせから成り得る軸方向芯（１２）の実施形態を例証する。軸方向芯の屈曲を防止し、ヒートパイプ（４）の内壁からのその分離を維持するために、一連の半径方向に離間される支持具（２２）が、ヒートパイプへのその挿入に先立って芯の長さに沿って置かれる。そのような支持具は、概して、ヒートパイプの内側自由体積を過度に低減せず、したがって、ヒートパイプの長さに沿って蒸気の質量流量を低減しない、薄い区分である。
【００９０】
好適な芯を製造するための代替方法は、銅または他の金属前駆体を使用することである。金属前駆体は、加熱すると金属に分解される化学物質である。焼結銅芯の場合では、前駆体は、銅β−ジケトネート（ＣＢＤＫ）または銅アセチルアセトネート（ＣＡＡ）であり得、その両方は、還元雰囲気中で加熱すると、ミクロンサイズの銅粒子に分解される。概して、分解され得る任意の有機前駆体または電着され得る任意のイオン前駆体が、候補であり得る。好適な芯は、ＣＢＤＫまたはＣＡＡ中のミクロンサイズの銅粒子をスラリー化し、スラリーを銅管または銅ストリップの内側表面に拡散することによって作製されることができる。過剰な液体は排出されるため、固体金属粒子が、続けて、金属粒子の接触点に形成される索状リングの表面張力によって保持される。還元雰囲気中で加熱すると、ＣＢＤＫまたはＣＡＡは、金属粒子の接触点に結合する銅に分解され、したがって、それらを定位置に接合する。代替として、好適な電極電位を提供すると、Ｃｕイオンが、堆積され、所望される接着を提供することができる。多数の金属前駆体が、異なる金属への分解のために利用可能であり、通常の熱拡散は、金属粒子および前駆体金属が相互にある程度の溶解性を有する限り、そのような前駆体が、類似する、および類似しない金属を接合することを可能にするであろう。例えば、Ｃｕ上へのＣｕまたはＣｕ上へのＳｎの堆積は両方とも、ＣｕまたはＣｕＳｎ合金ブリッジを介して、良好な熱接触を提供することができる。
【００９１】
随意であるが、長いヒートパイプにおいて望ましい軸方向芯の設置に続いて、作業流体が、芯の内面および軸方向芯の容積を飽和し得るように挿入される。作業流体の体積は、芯の飽和に要求されるものを０％〜２５％上回り得、蒸発した作業流体がその蒸気形態において過熱状態となり得る場合では、過剰な作業流体は、２５％を超えることができる。
【００９２】
重力に対して毛細管作用を維持する必要性のため、非常に長い垂直ヒートパイプ内の芯構造に潜在的な問題が生じ得る。毛細管上昇の高さｈは、
【数１】
2017525926.tif 000003
によって定義され、式中、γは、液体−空気の表面張力（力／単位長さ）であり、θは、接触角であり、ρは、液体の密度（質量／体積）であり、ｇは、重力に起因する局所加速度（長さ／時間の２乗［２６］）であり、ｒは、管の半径である。標準的実験室条件における空気中の水で充填されたガラス管に関して、２０℃においてγ＝０．０７２８Ｎ／ｍ、θ＝０°（ｃｏｓ（０）＝１）、ρは、１０００ｋｇ／ｍ３、ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２である。これらの値では、水柱の高さは、以下である。
【数２】
2017525926.tif 000004
【００９３】
したがって、ｒ＝０．０００２ｍ（０．２ｍｍ）では、ｈ＝０．０７４ｍであり、ｒ＝０．０００００２ｍ（２ミクロン）では、ｈ＝７．４ｍであり、ｒ＝０．００００００００２ｍ（２ｎｍ）では、ｈ＝７，４００ｍである。しかしながら、実際の産業的実践では、実験室条件は、必ずしも、適用されず、表面張力の値は、通常、温度とともに減少し、接触角は、０°であることは殆どないが、芯表面を清潔に保ち、水性である作業流体を使用することによって、そのような値に近づけることができる。しかしながら、毛細管作用を維持する際の最大要因は、毛細管の半径のままである。したがって、非常に長いヒートパイプにおける芯細孔サイズは、従来のＨＰでは通常であるようなミクロン範囲内ではなく、数ナノメートルの範囲内である必要がある。しかしながら、これは、芯構造を有していないパルス動作型ヒートパイプまたは熱サイホンで遭遇する問題ではない。製造可能性の観点からの実践的な意味合いは、ナノ粒子から作製される焼結芯またはナノチューブもしくはナノサイズ構造の粉末もしくは類似するサイズのフィルムの使用を示唆する。
【００９４】
ヒートパイプを作製する際の最終段階は、真空を適用することによってこれを排気し、圧着または溶接によってこれを密封するステップを伴う。図２４は、密封動作の代替実施形態を例証し、動作中の真空条件の周期的確認を可能にする弁（２３）の設置から成る。
【００９５】
図２５は、薄い壁および特殊な芯構造に起因して、優れた熱伝達性能を呈し、製造することが容易かつ安価である、高度なヒートパイプを作製するための代替実施形態を例証する。図２５（ａ）では、製造プロセスは、最初に芯材料（１８）を用いてコーティングされる２つの薄いフォイル（３５）を用いて開始する。芯は、ヒートパイプが作製される前に平面上に形成されるため、芯構造は、異なるサイズの材料を含むことができる。例えば、フォイル表面に隣り合って、芯材料は、ヒートパイプの最終的な垂直長さに応じて、数ナノメートル〜最大１００ナノメートルの範囲内のナノ粒子から成ることができる。銅およびその合金等の一般的な金属の場合では、このナノ粒子の初期層は、次いで、従来のＨＰに対するものよりも低い約５００〜７００℃の温度で焼結される。本発明者の場合では、これは、数百度低くあり得る。代替として、ナノ粒子の初期層は、続けて、約８００〜８５０℃の温度で熱分解および／または黒鉛化され得る接着剤によって定位置に保持されることができる。また、それらは、使用される温度および蒸気圧においてその構造を維持する材料によって支持されることもできる。例えば、水が作業流体である場合、これは、ＣｕまたはＮｉのナノフィルムもしくはナノアイランドを用いて装飾された２０ｎｍの多孔性ジルコニアナノスポンジであり得る。次に、１〜１００ミクロンの範囲内の粒子等の芯材料の二次層が、フォイル表面上に体積されることができ、焼結または熱分解のプロセスが、繰り返され、それによって、相互付着の量を増加させることができる。代替として、芯材料の二次層は、芯のための優れた細孔構造を提供する、銅ガーゼから成ることができる。そのガーゼ材料は、次いで、芯材料の下側層と継合されることができる。したがって、芯は、異なる多孔性および浸透性の異なる層を含有するように、連続的に構築されることができる。したがって、このタイプのヒートパイプは、最大１０〜１４ｋｍの長さを有することができる。
【００９６】
いったん芯材料がフォイル上に形成されると、いくつかの金属足場（１３）が、図２５（ｂ）に例証されるように、平坦なフォイル表面によって分離される別個の円筒形表面を形成するように、２つの薄いフォイル（３５）の間に置かれることができる。個々の足場を分離するフォイル表面は、次いで、はんだ付けもしくは圧着、またはその両方によって密封されるべきである。図２５（ｂ）では、これらの円筒形形状の一方の端部は、圧着もしくははんだ付け、またはその両方によって閉鎖および密封される。部分的真空が、次いで、足場材料と芯層を含有するフォイルとの間に良好な接触を確実にするために適用される。通常、そのような真空は、フォイルと足場との間に良好な接触を提供するために十分であるが、後続焼結が、これらの表面をともに効果的に溶接することができる。結果として生じる円筒形形状は、したがって、薄い金属フォイル（３５）によって接続されたヒートパイプ（４）となる。これらは、したがって、大きい表面積および有効熱伝達係数を要求する用途において使用されることができる。
【００９７】
図２５（ｃ）は、接続されたヒートパイプアセンブリを個々のヒートパイプに分離し、それぞれ、追加された表面積のための一対の薄い金属フラップを有する選択肢を例証する。しかしながら、そのようなフォイル表面は、図２５（ｄ）に示されるように、トリミングまたは切断され、図２５（ｅ）に示されるように、最終的に個々のヒートパイプを作製することができる。
【００９８】
図２６は、長距離にわたって、特に、深部または垂直配列において大量の熱を伝達するための随意の構成を例証する。図２６では、ヒートパイプ（４）は、「パルス動作型」ヒートパイプ（「Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅｓ」Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｍａｇａｚｉｎｅ．ｗｗｗ  ＜ｄｏｔ＞  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ−ｃｏｏｌｉｎｇ  ＜ｄｏｔ＞  ｃｏｍ／２００３／０５／（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）参照）から成る。図２６では、熱が、任意の熱エネルギー源によって、ヒートパイプ（４）の一方の端部に送達される。ヒートパイプ（４）は、熱がヒートパイプによって吸収されると、蒸気（４６）として蒸発する液体流体（４５）を用いて部分的に充填される。蒸気（４６）は、ヒートパイプの内部圧力を増加させ、一方向弁（４７）が他の方向への流動を防止するため、蒸気（例えば、蒸気泡）および液体プラグ（例えば、スラグ）の両方を一方向に移動させる。蒸気および液体の内部流動は、熱を質量伝達によって、より低い温度のヒートパイプアセンブリの他端に輸送する。この熱伝達は、液体への蒸気の凝縮によって、熱を放出させる（液相中に含有される潜熱／顕熱の放出）。熱が伝達されるにつれて、付加的蒸気が、液相に凝縮され、その液体は、圧力パルスに応答して流動し続ける。
【００９９】
本発明を従来のパルス動作型ヒートパイプと区別するものは、内部圧力パルスに抵抗するための強度を提供するように補剛スクリーン（１３）が金属フォイル（１７）の外部に置かれ、内部芯材料（１８）の必要性がないであろうことを除いて、ヒートパイプが、図２０−２２の長距離ヒートパイプに関する先の議論に留意される原理に従って製造され得ることである。代替として、パルス動作型ヒートパイプは、従来のパイプを継合する方法を使用して組み立てられることができる。付加的な際立った特徴は、蒸発および沸騰を助長するためのヒートパイプの内面、および／または地質層もしくは他の熱要求用途への熱伝達を増進するためのヒートパイプの外側への特殊コーティングの使用を含む。加えて、パルス動作型ヒートパイプの外面は、端部を除いて断熱されることができる。したがって、このタイプのヒートパイプは、最大１０〜１４ｋｍの長さを有することができる。
【０１００】
有意な温度損失を伴わずに起こる効果的な熱伝達はまた、利用可能であるが、通常、種々の産業用途のためには低すぎる温度における、かなりの量の廃熱を有する火力発電所にとって魅力的である。しかしながら、熱エネルギーを殆ど使用せずに広い範囲の汚染水を浄化し得る、新規の技術が、Ｓｙｌｖａｎ  Ｓｏｕｒｃｅ，Ｉｎｃによって開発されており（国際出願日は２０１２年９月７日であり、優先日は２０１１年９月９日である米国特許第８，７７１，４７７号および特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５４２２１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる））、その技術は、熱捕捉と組み合わされ、有用な熱捕捉を水浄化に提供することができる。
【０１０１】
しかしながら、そのような革新が効果的であるために、熱の捕捉、これが使用され得る場所へのその輸送、およびその後続送達が、最小限の温度損失で効果を生じなければならない。ヒートパイプ、熱サイホン、およびパルス動作型ヒートパイプが、ヒートパイプシステムが３つの機能全てを同時かつ中間ステップを伴わずに実行し得るという条件で、実践的な解決策を提供する。したがって、低品位ならびにより高温の熱を捕捉し、いかなる温度損失も伴わずにそのような熱エネルギーをより大きい直径のヒートパイプに伝達し、再び有意な温度損失を被ることなく、実際の利用のためにそのような熱エネルギーをいくつかのより小さい直径のヒートパイプに送達し得る、長距離ヒートパイプの必要性がある。これが遂行され得る１つの方法は、図１に例証されるように、より大きい直径のヒートパイプ（５８）に継ぎ目なく接続され、順に、より小さい直径のヒートパイプ（４）から成る熱送達システムに接続される、いくつかのより小さい直径のヒートパイプ（４）を有することである。
【０１０２】
明確なこととして、複合ヒートパイプが単一ユニットとして機能するために、作業流体をヒートパイプの高温端部に戻すための機構が、中断されてはならないことが不可欠である。つまり、毛細管作用によって機能する内部芯が、ヒートパイプ要素間の種々の継手全体を通して相互接続されなければならないことを意味する。金属ヒートパイプの継合は、通常、外部封入材料を溶接することによって遂行されるであろうため、そのような溶接は、焼結芯を継合するために使用され得ず、類似しないヒートパイプを継合するとき、問題は、「毛細管の連続性を提供する方法」になる。図２７は、この目的を遂行するための方法を例証する。
【０１０３】
図２７（ａ）は、異なる直径の２つのヒートパイプ（４）および（５８）を継合する方法を示す。より小さいヒートパイプ（４）が精密に嵌合し得るように、孔が、より大きいヒートパイプ（５８）に開けられる。図２７（ｂ）に示されるように、芯材料と同一サイズの粒子を含有するドーナツ形状ゲル（４８）が、より小さいヒートパイプ（４）の端部に置かれ、２つのヒートパイプは、図２７（ｃ）に示されるように継合される。図２７（ｄ）は、２つのヒートパイプおよび芯材料内に存在する間隙の拡大断面図を示す。図２７（ｅ）は、はんだ（４９）または溶接が２つの継合されたヒートパイプの外面に適用されたときに起こることを例証し、ゲル材料は、完全にではないが、液化および蒸発し、したがって、毛細管材料（１２）内の間隙を充填するように、毛細管作用が微細粒子の懸濁液を引き込むことを可能にする。はんだ付けまたは溶接の熱は、微細粒子を懸濁させるために使用される液体の全てを蒸発させるために十分であり、図２７（ｆ）に示されるように、新しい芯材料を熱分解し、したがって、これをともに保持し得る小索状リング（５０）を残す。付加的芯粒子をともに焼結するために、必要に応じて、付加的熱が、次いで、適用されることができる。当然ながら、上記の全ては、ヒートパイプが継合されているときに真空が存在しないことを要求する。示されるように機能し得るゲルの実施例は、シリカゲルであり、これは、毛細管の連続性を促進するであろう親水性物質であるシリカから成る新しい芯材料間に溶接スポットを残すであろう。しかしながら、シリカは、溶解し、ヒートパイプの高温側から低温側に移動する可能性が高いであろうため、好ましい材料は、懸濁液中のアルミナ粒子、ジルコニアまたは希土類粒子を有するシリカゲルであり、したがって、それらは、芯を恒久的にともに溶接するであろう。
【０１０４】
高度なヒートパイプ、特に、いくつかの小径および大径ヒートパイプを統合するものの別の重要な特徴は、主要プラントが熱伝達機能から切り離されなければならない産業的状況等において、任意で熱の伝達を停止する能力である。図２８は、高度な複合ヒートパイプにおいて熱伝達を制御する一機構を例証する。図２８（ａ）に示されるように、電子的に、または遠隔で制御され得る単純な弁（６０）が、大径ヒートパイプ（５８）の内側に取り付けられ、弁（６０）が開放される間、ヒートパイプは、設計されるように熱を伝達し続ける。図２８（ｂ）は、外部アクチュエータに応答して弁が閉鎖する場合に起こることを例証し、ガス状作業流体の流動は、小径ヒートパイプ（４）への進入を停止し、したがって、熱伝達は、中断される。
【０１０５】
高度なヒートパイプの随意の構成は、各タイプのヒートパイプの最良な特徴を優れた性能を伴う単一本体に組み合わせる、ヒートパイプのパルス動作型ヒートパイプおよび／またはループヒートパイプとのハイブリッドを含む。例えば、パルス動作型ヒートパイプの組み合わせは、最適な熱捕捉および放出を提供することができる一方、一体要素である標準またはループヒートパイプは、最適な熱伝達を提供する。そのようなハイブリッドは、熱捕捉および放出端部における薄い壁厚さと、長距離損失を防止するための断熱の有無にかかわらないより薄い壁と、毛細管作用に起因するハイブリッドパイプ内側の連続的流体連通を確実にする共通芯材料とを含むことができる。さらに、毛細管芯は、内壁に周期的に接触する軸方向芯または渦巻状に巻回された芯から成り、したがって、ヒートパイプの長さ全体を通して毛細管の連続性を維持することができる。そのような可撓性芯は、溶接に先立って異なるヒートパイプを継合し、したがって、また、毛細管の連続性を維持するために使用されることができる。代替として、芯材料は、ヒートパイプの長距離区分に対して溝を付けられ、したがって、ヒートパイプの各機能である、熱捕捉、伝達、および放出を最適化する異なる芯構造を提供することができる。別の選択肢は、毛細管現象を提供するわずかに大きいまたは小さい直径のスクリーン上に溶接され得る、金属スクリーンの使用を伴う。
（ヒートパイプ、スプレッダヒートパイプ、熱サイホン、およびパルス動作型ヒートパイプを使用する熱放出）
【０１０６】
熱の放出は、ヒートパイプの場合では、特に、従来のヒートパイプでは、それらの原理の実行が逆の順序であることを除いて、熱の捕捉と同一の原理を伴う。したがって、従来のヒートパイプから熱を放出することは、最初に、ヒートパイプの低温端部における内部蒸気の凝縮、次いで、芯材料を通した、続けて、通常、金属または合金である封入管を通した、熱伝導率を介したその熱の伝達、最終的に、ヒートパイプの外側の媒体へのその熱の放散を伴う。異なる多孔率の複数の芯層を含有し得る高度なヒートパイプの場合では、熱伝導率は、各芯層の厚さおよび芯材料の熱伝導性に依存するであろう。パルス動作型ヒートパイプおよび熱サイホンの場合では、いかなる芯も存在しないと、封入管を通した熱伝導率は、内部流体が液体またはガス状形態であるかどうか、ならびに管の熱伝導性およびその厚さに依存するであろう。
【０１０７】
先の段落に説明される多数の可能性として考えられる構成は、熱を効率的に放出するための以下の固有の利点を有する。
・ヒートパイプのための封入材料におけるより薄い壁厚さの使用は、図１７、２０、２２、および２５に例証されるように、表面積の単位当たりの伝達される熱量を増進しながら、温度損失を最小限にする。
・図２５に例証されるような薄いフォイルの使用は、表面積を増進し、熱放出を最大限にする薄いフィン構造の同時製造を可能にする。
・芯の一貫性および連続性を維持しながら複合ヒートパイプの複数の区分を継合する能力は、異なる場所からの熱の捕捉、より大きい、より効率的なヒートパイプを使用した短距離または長距離にわたるそのような熱の伝達、およびより小さいヒートパイプを用いたそのような熱の複数の場所への送達を可能にする。
・ヒートパイプにおけるオン／オフ切替の制御特徴は、任意で熱の流動を中断または維持することを可能にする。
・パルス動作型ヒートパイプ等の特殊な構成のヒートパイプの使用は、非常に長い距離にわたる熱の垂直または水平伝達を可能にする。
・ヒートパイプの端部および中間のための異なる封入材料の使用は、低熱伝導率を有する接続材料を用いて、またはヒートパイプの外側への断熱コーティングによって、熱伝達中の熱損失を最小限にしながら、熱捕捉および放出を最適化する。
・ヒートパイプの熱貯蔵システムとの可能性として考えられる統合は、産業プラントにおける動作柔軟性を提供する。
これらの全てが、優れた熱特性に寄与する。
【０１０８】
熱流体、または水噴射に基づく急冷動作に依拠する、熱交換器よりも効率的に熱を捕捉、伝達、および放出する能力、すなわち、いわゆる「節約装置」は、複数の産業用途において先の段落に説明されるヒートパイプに以下の固有の利点を付与する。
・水浄化において、特に、海水の脱塩において、いくつか例を挙げると、汽水の浄化、石油およびガス抽出からの超高塩分水性廃棄物の浄化、化学または冶金プロセス、パルプおよび製紙産業、ならびにプラスチックおよびゴム事業。実際、ヒートパイプによってもたらされる低温度差は、蒸留システムにおけるより効果的な複数の蒸発器の使用を可能にし、ヒートパイプの優れた熱伝達が、熱性能を増進する。さらに、水浄化構成は、垂直に配列された煙突、側方に配列された蒸留システム、または「蒸留コア」のカテゴリに該当するハイブリッド構成等の複数の設計を含むことができる。
・発熱反応の効果的な冷却、狭い範囲内の反応温度の維持、合成のための容器の冷凍、または低温における触媒反応のいずれかを要求する、化学および石油化学処理。
・冷却塔および他の冷却システムの非常に効果的なヒートパイプ駆動凝縮容器との置換等によって、効果的な冷却を要求する、発電所、原子力発電所、および類似する産業。逆に、プロセス容器の予熱または煙道ガスの温度制御のためのヒートパイプの熱放出特徴の使用。特に、抵抗を低減させるために、また、直交角度から傾斜され得る、空気力学的に成形されたヒートパイプを使用する、煙道ガスからの低品位熱の回収。
・鋼および非鉄プラント等、断続的に熱を生成する、またはバイヤー法等における冶金温浸プロセスのような温度制御を要求する冶金動作。
・石油回収増進、石油およびガスフラッキング動作、コンプレッサから熱を回収するガスハブ動作、石油精製（例えば、蒸留塔、コーカー動作、および冷却塔）、地熱エネルギー生産、ならびに冶金および化学的動作のような大量の熱エネルギーの効率的伝達および放出。
・食品および飲料加工等の多方面の用途。
・特に、大量の廃熱を生成しながら、汚染源から得られる飲用水を要求する、軍事作戦。
【０１０９】
当
業者は、これらの方法およびデバイスが、本目的を実行し、言及される目標および利点、ならびに種々の他の利点および利益を得るために適合される、または適合され得ることを理解するであろう。本明細書に説明される方法、手順、およびデバイスは、現在、好ましい実施形態の代表であり、例示的であり、本発明の範囲に対する制限として意図されない。それにおける変更および他の使用が、当業者に想起され、これらは、本発明の精神内に包含され、本開示の範囲によって定義される。例えば、内側芯が、パイプ管の内側に散布され、続けて、焼結される材料に依存する適切な温度で焼結されることができる。
【０１１０】
全ての特許および公開は、各個々の公開が、具体的かつ個別に参照することによって組み込まれると示される場合、同程度が参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０１１１】
本明細書に例証的に説明される発明は、本明細書に具体的に開示されない、任意の要素または複数の要素、制限または複数の制限がなければ、好適に実践されることができる。採用されている用語および表現は、制限ではなく、説明の用語および表現として使用され、そのような用語および表現の使用において、示され、説明される特徴の均等物またはその一部の除外を示す意図はない。種々の修正が、開示される発明の範囲内で可能であることを認識されたい。したがって、本発明は、好ましい実施形態および随意の特徴によって具体的に開示されたが、本明細書に開示される概念の修正および変形例が、当業者によって用いられ得、そのような修正および変形例が、本開示によって定義されるような本発明の範囲内であると見なされることを理解されたい。
【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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１５ｄ】
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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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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２５ｃ】
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【図２５ｄ】
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【図２５ｅ】
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【図２６】
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【図２７ａ】
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【図２７ｂ】
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【図２７ｃ】
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【図２７ｄ】
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【図２７ｅ】
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【図２７ｆ】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月25日(2017.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱管理システムであって、５００ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき前記熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、蒸気パイプ、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される１つまたはそれを上回る熱伝達デバイスを備え、前記熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から伝達され、前記熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供する、熱管理システム。
【請求項２】
熱管理システムであって、０．１ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき前記熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、蒸気パイプ、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される複数の熱伝達デバイスを備え、前記熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から輸送され、前記熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供する、熱管理システム。
【請求項３】
前記熱伝達デバイスは、１つまたはそれを上回る芯を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱伝達デバイスは、いかなる芯も有していない、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記熱伝達デバイスは、複数の区分を含み、前記区分は、蒸発器、熱伝達区分、および凝縮器、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記区分は、芯なし、完全な芯、部分的な芯、およびそれらの任意の組み合わせから選択される芯特性を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの用途は、発電所、地熱エネルギー生産、石油回収増進、ガス再圧縮、水脱塩、冶金、化学ならびに石油化学事業および生産、パルプおよび製紙産業、プラスチックおよびゴム事業、耐火物産業、ガラス製造事業、採掘事業、合板および配向性ストランドボード製造、発酵、肥料生産、工業用ガス生産、軍事用途、太陽エネルギー生産、ゴム製造、ならびに石油精製から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記熱伝達デバイスは、鋼、銅およびその合金、チタンおよびその合金、アルミニウムおよびその合金、ニッケルおよびクロム合金、巻回された金属フォイル、ワイヤスクリーン、ならびに足場から成る材料の群から製造される、封入材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記熱伝達デバイスの封入材料は、前記種々の熱源に対して非反応性であり、熱伝達媒体に対して非反応性であり、前記熱源に対して非反応性である、金属、プラスチック、またはセラミック組成物を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記熱伝達デバイスは、可変熱伝導率を備える異なる金属および合金を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
異なる個々の芯付き熱伝達デバイスは、継合された芯構造が存在し、長さに沿った毛細管作用と適合する連続性を有するように継合され、前記連続性は、前記長さ全体を通して内部作業材料の熱連通を可能にし、前記内部作業材料は、流体、昇華する固体、複数の化学的水和レベルを有する材料、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１２】
前記芯構造は、異なる多孔率を有する複数の層を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項１３】
前記芯構造は、軸方向芯を備える内部芯構造を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項１４】
前記芯構造は、焼結金属、金属スクリーン、溝、酸化物、ホウ酸塩、昇華する固体、異なる化学的水和レベルを伴う材料、ナノ粒子、ナノ細孔、ナノチューブ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項１５】
異なる材料が、前記長さに沿って異なる位置において使用され、前記材料は、熱捕捉および放出を最適化する一方、熱損失を最小限にするように選択される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記芯は、有機化合物の噴霧、塗装、焼成、ＰＶＤ、ＣＶＤ、または熱分解によって形成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記芯は、液体金属前駆体中の金属粒子のスラリーを熱分解することによって形成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記封入管は、薄いフォイルの巻回されたストリップを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記巻回されたストリップ構造は、メッシュスクリーンを含む金属足場の周囲の管状アセンブリに形成される前に、芯材料を用いて事前コーティングされる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
巻回された管における間隙が、別個の巻回されたストリップによって密封される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記作業材料の量は、前記内部芯構造を飽和させるために必要とされるものを超える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記熱伝達デバイス内の作業材料は、−４０℃〜１，３００℃の範囲内の相変化温度を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記熱伝達デバイスは、部分的真空を制御および維持するために、一方の端部に近接した弁を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
最大１４ｋｍの長さの垂直熱伝達デバイスが、前記熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を防止するように設置され、前記熱伝達デバイスの重量は、少なくとも１つの浮遊バルーン、少なくとも１つのヘリコプタ、またはそれらの組み合わせによって中和される、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記熱伝達デバイスは、クレーン、ヘリコプタ、バルーン、ホイール、油田掘削装置、塔、またはそれらの任意の組み合わせから選択される、少なくとも１つの設置補助装置を使用して設置される、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項２６】
３〜７Ｋｍの長さの熱伝達デバイスが、そのような熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を伴わずに設置され、前記熱伝達デバイスは、前記熱伝達デバイスの曲率を最小限にする直径１００〜５００フィートのホイールの周囲に巻回される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記熱伝達デバイスは、断熱される、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記パルス動作型ヒートパイプは、圧力パルスに抵抗するために、強い金属スクリーン内に薄い金属または合金層を封入することによって作製される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
請求項１に記載のシステムを使用する、熱捕捉、伝達、および放出の方法。
【請求項３０】
請求項１に記載のシステムを製造するための方法であって、
従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、スプレッダヒートパイプ、ループヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、蒸気パイプ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から、熱伝達デバイスのタイプを選択するステップと、
はんだ付け、ろう付け、溶接、螺着、フォイル巻回、機械的嵌合、熱流体の封入、およびそれらの任意の組み合わせから成る群のうちの少なくとも１つの方法から、熱伝達デバイス要素を継合する方法を選択するステップと、
焼結金属、軸方向芯、金属スクリーン、溝、それらの任意の組み合わせ、および芯材料なしから成る群から、芯構造のタイプを選択するステップと、
水性溶液、共晶塩混合物、有機熱流体、および−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度において液化する高温金属および合金、昇華する固体、ならびに異なる化学的水和レベルを伴う材料から成る群から、前記内部作業材料を選択するステップと、
そのように選択された前記継合方法、芯構造、および作業流体を適用するステップと、
前記熱伝達デバイスを真空下で密封するステップと、
を含む、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
いくつかの実施形態は、例えば、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、スプレッダヒートパイプ、ループヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、蒸気パイプ、任意のそのような組み合わせ、または同等物から、熱伝達デバイスのタイプを選択するステップと、例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接、螺着、フォイル巻回、機械的嵌合、熱流体の封入、任意の組み合わせ、または同等物から、熱伝達デバイス要素を継合する方法を選択するステップと、例えば、焼結金属、軸方向芯、金属スクリーン、溝、任意の組み合わせ、または同等物、または芯材料なしから、芯構造のタイプを選択するステップと、例えば、水性溶液、共晶塩混合物、有機熱流体、または−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度において液化し得る高温金属および合金、昇華する固体、または異なる化学的水和レベルを伴う材料から、内部作業材料を選択するステップとを含み得る熱管理システムを製造するための方法を含み、加えて、本方法は、そのように選択された継合方法、芯構造、および作業流体を適用するステップと、熱伝達デバイスを真空下で密封するステップとを含むことができる。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
熱管理システムであって、０．１ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき上記熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、蒸気パイプ、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される１つまたはそれを上回る熱伝達デバイスを備え、上記熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から輸送され、上記熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供する、熱管理システム。
（項目２）
熱管理システムであって、５００ｍ〜１４ｋｍの距離において−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度における熱を捕捉、伝達、および放出するように適合され、捕捉から放出までに伝達されるべき上記熱の源における温度の０％〜４０％の温度損失を伴う連続的熱連通を提供する本体に組み立てられる、従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、熱スプレッダ、パルス動作型もしくはループヒートパイプ、または蒸気パイプから成る群から選択される１つまたはそれを上回る熱伝達デバイスを備え、上記熱は、したがって、１つまたはそれを上回る熱源から伝達され、上記熱伝達デバイスは、少なくとも１つの用途のために熱を捕捉または提供する、熱管理システム。
（項目３）
上記熱伝達デバイスは、１つまたはそれを上回る芯を有する、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記熱伝達デバイスは、いかなる芯も有していない、項目１に記載のシステム。
（項目５）
上記熱伝達デバイスは、複数の区分を含み、上記区分は、蒸発器、熱伝達区分、および凝縮器、またはそれらの組み合わせから選択される、項目１に記載のシステム。
（項目６）
上記区分は、芯なし、完全な芯、部分的な芯、およびそれらの任意の組み合わせから選択される芯特性を備える、項目５に記載のシステム。
（項目７）
上記少なくとも１つの用途は、発電所、地熱エネルギー生産、石油回収増進、ガス再圧縮、水脱塩、冶金、化学ならびに石油化学事業および生産、パルプおよび製紙産業、プラスチックおよびゴム事業、耐火物産業、ガラス製造事業、採掘事業、合板および配向性ストランドボード製造、発酵、肥料生産、工業用ガス生産、軍事用途、太陽エネルギー生産、ゴム製造、ならびに石油精製から選択される、項目１に記載のシステム。
（項目８）
上記熱伝達デバイスは、鋼、銅およびその合金、チタンおよびその合金、アルミニウムおよびその合金、ニッケルおよびクロム合金、巻回された金属フォイル、ワイヤスクリーン、ならびに足場から成る材料の群から製造される、封入材料を含む、項目１に記載のシステム。
（項目９）
上記熱伝達デバイスの封入材料は、上記種々の熱源に対して非反応性であり、熱伝達媒体に対して非反応性であり、上記熱源に対して非反応性である、金属、プラスチック、またはセラミック組成物を含む、項目８に記載のシステム。
（項目１０）
上記熱伝達デバイスは、可変熱伝導率を備える異なる金属および合金を含む、項目８に記載のシステム。
（項目１１）
異なる個々の芯付き熱伝達デバイスは、継合された芯構造が存在し、長さに沿った毛細管作用と適合する連続性を有するように継合され、上記連続性は、上記長さ全体を通して内部作業材料の熱連通を可能にし、上記内部作業材料は、流体、昇華する固体、複数の化学的水和レベルを有する材料、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、項目３に記載のシステム。
（項目１２）
上記芯構造は、異なる多孔率を有する複数の層を含む、項目３に記載のシステム。
（項目１３）
上記芯構造は、軸方向芯を備える内部芯構造を備える、項目３に記載のシステム。
（項目１４）
上記芯構造は、焼結金属、金属スクリーン、溝、酸化物、ホウ酸塩、昇華する固体、異なる化学的水和レベルを伴う材料、ナノ粒子、ナノ細孔、ナノチューブ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、項目３に記載のシステム。
（項目１５）
異なる材料が、上記長さに沿って異なる位置において使用され、上記材料は、熱捕捉および放出を最適化する一方、熱損失を最小限にするように選択される、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
上記芯は、有機化合物の噴霧、塗装、焼成、ＰＶＤ、ＣＶＤ、または熱分解によって形成される、項目３に記載のシステム。
（項目１７）
上記芯は、液体金属前駆体中の金属粒子のスラリーを熱分解することによって形成される、項目３に記載のシステム。
（項目１８）
上記封入管は、薄いフォイルの巻回されたストリップを含む、項目１に記載のシステム。
（項目１９）
上記巻回されたストリップ構造は、メッシュスクリーンを含む金属足場の周囲の管状アセンブリに形成される前に、芯材料を用いて事前コーティングされる、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
巻回された管における間隙が、別個の巻回されたストリップによって密封される、項目１８に記載のシステム。
（項目２１）
上記作業材料の量は、上記内部芯構造を飽和させるために必要とされるものを超える、項目２０に記載のシステム。
（項目２２）
上記熱伝達デバイス内の作業材料は、−４０℃〜１，３００℃の範囲内の相変化温度を有する、項目１に記載のシステム。
（項目２３）
上記熱伝達デバイスは、部分的真空を制御および維持するために、一方の端部に近接した弁を備える、項目１に記載のシステム。
（項目２４）
最大１４ｋｍの長さの垂直熱伝達デバイスが、上記熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を防止するように設置され、上記熱伝達デバイスの重量は、少なくとも１つの浮遊バルーン、少なくとも１つのヘリコプタ、またはそれらの組み合わせによって中和される、項目１または項目２に記載のシステム。
（項目２５）
上記熱伝達デバイスは、クレーン、ヘリコプタ、バルーン、ホイール、油田掘削装置、塔、またはそれらの任意の組み合わせから選択される、少なくとも１つの設置補助装置を使用して設置される、項目１または項目２に記載のシステム。
（項目２６）
３〜７Ｋｍの長さの熱伝達デバイスが、そのような熱伝達デバイスの物理的劣化または破損を伴わずに設置され、上記熱伝達デバイスは、上記熱伝達デバイスの曲率を最小限にする直径１００〜５００フィートのホイールの周囲に巻回される、項目２に記載のシステム。
（項目２７）
上記熱伝達デバイスは、断熱される、項目１または項目２に記載のシステム。
（項目２８）
上記パルス動作型ヒートパイプは、圧力パルスに抵抗するために、強い金属スクリーン内に薄い金属または合金層を封入することによって作製される、項目１に記載のシステム。
（項目２９）
項目１に記載のシステムを使用する、熱捕捉、伝達、および放出の方法。
（項目３０）
項目１に記載のシステムを製造するための方法であって、
従来のヒートパイプ、高度なヒートパイプ、熱サイホン、スプレッダヒートパイプ、ループヒートパイプ、パルス動作型ヒートパイプ、蒸気パイプ、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から、熱伝達デバイスのタイプを選択するステップと、
はんだ付け、ろう付け、溶接、螺着、フォイル巻回、機械的嵌合、熱流体の封入、およびそれらの任意の組み合わせから成る群のうちの少なくとも１つの方法から、熱伝達デバイス要素を継合する方法を選択するステップと、
焼結金属、軸方向芯、金属スクリーン、溝、それらの任意の組み合わせ、および芯材料なしから成る群から、芯構造のタイプを選択するステップと、
水性溶液、共晶塩混合物、有機熱流体、および−４０℃〜１，３００℃の範囲内の温度において液化する高温金属および合金、昇華する固体、ならびに異なる化学的水和レベルを伴う材料から成る群から、上記内部作業材料を選択するステップと、
そのように選択された上記継合方法、芯構造、および作業流体を適用するステップと、
上記熱伝達デバイスを真空下で密封するステップと、
を含む、方法。
【国際調査報告】
2017525926.tif 000050