"第1の主表面と第2の主表面との間に温度勾配が課されたときにゼーベック効果によって電気を生じさせる熱電デバイスと、相変化材料を包囲する筐体であって、前記熱電デバイスの前記第1の主表面と熱的に連通するように配置された筐体と、前記熱電デバイスに電気的に結合された無線送信器であって、無線受信器へ信号を伝送することが可能な無線送信器とを備えるエネルギー取得デバイス。前記筐体と前記熱電デバイスの前記第1の主表面との間に配置された第1の熱伝導層をさらに備える、請求項1に記載のエネルギー取得デバイス。前記熱電デバイスの前記第2の主表面と熱的に接触するように配置された第2の熱伝導層であって、温度変化を受ける媒体と熱的に接触するように配置することが可能な第2の熱伝導層をさらに備える、請求項2に記載のエネルギー取得デバイス。前記筐体が、熱伝導性の連続気泡発泡体であるか、または熱伝導性の連続気泡発泡体を含み、前記相変化材料が、前記発泡体の前記連続気泡内に包囲される、請求項1に記載のエネルギー取得デバイス。前記筐体が、前記相変化材料の熱分布をより均一にするために、少なくとも1つの伝導フィンを含む、請求項1に記載のエネルギー取得デバイス。前記伝導フィンが、前記筐体内に収容された概ね螺旋状の伝導材料コイルである、請求項5に記載のエネルギー取得デバイス。前記相変化材料が、水であるか、または水を含む、請求項1に記載のエネルギー取得デバイス。前記熱電デバイスと前記無線送信器との間で電気的に連通する昇圧デバイスをさらに備える、請求項1に記載のエネルギー取得デバイス。前記熱電デバイス、前記筐体、ならびに前記第1および第2の熱伝導層が、約0.25cm~1.0cm×0.25cm~5.0cm×5.0cm~5.0cmの立方体であるユニットを画定する、請求項2に記載のエネルギー取得デバイス。前記ユニットが断熱層によって少なくとも部分的に取り囲まれる、請求項9に記載のエネルギー取得デバイス。第1の主表面と第2の主表面との間に温度勾配が課されたときにゼーベック効果によって電気を生じさせる熱電デバイスと、相変化材料を包囲する筐体であって、前記熱電デバイスの前記第1の主表面と熱的に連通するように配置された筐体と、前記相変化材料への熱分布をより均一にするための前記筐体内の伝導フィンとを備えるエネルギー取得デバイス。前記筐体と前記熱電デバイスの前記第1の主表面との間に配置された第1の熱伝導層をさらに備える、請求項11に記載のエネルギー取得デバイス。前記熱電デバイスの前記第2の主表面と熱的に接触するように配置された第2の熱伝導層であって、温度変化を受ける媒体と熱的に接触するように配置することが可能な第2の熱伝導層をさらに備える、請求項12に記載のエネルギー取得デバイス。前記伝導フィンが、前記筐体内に収容された概ね螺旋状の伝導材料コイルである、請求項11に記載のエネルギー取得デバイス。前記伝導フィンが網目状の伝導材料ネットワークである、請求項11に記載のエネルギー取得デバイス。以下の詳細な説明は、本発明の一般原則を示し、追加として、これらの原則の例を添付の図面に示す。図面では、同じ参照番号は、同一または機能的に類似の要素を指す。図1~3をまず参照すると、例示的なエネルギー取得デバイスについて、全体として、フィン16が存在するときは参照番号10で示し、フィンがないときは10’で示す。エネルギー取得デバイス10、10’は、温度の差または勾配から電力を生成するように適合される。これを実現するために、エネルギー取得デバイス10、10’は、主表面40、42の少なくとも1つを温度変化に露出させることによって第1の主表面40と第2の主表面42の間に温度勾配が課されたとき図3参照に熱電効果によって電気を生じさせる熱電デバイス20を含む。本明細書では、熱電効果という用語は、ゼーベック効果、ペルティエ効果、および多くの教科書ではペルティエ-ゼーベック効果と呼ばれるトムソン効果を包含する。熱電デバイス20が露出される温度変化は、熱電デバイス20が熱伝導的に取り付けられた基板24の移動の結果として得ることができる。一実施形態では、基板24は、航空機などの移動車両の一部とすることができる。基板24は、離陸、飛行、および/または着陸中に温度変化を受ける航空機の壁とすることができる。通常、航空機の壁は、内部パネルと、航空機の外郭と、内部パネルと航空機の外郭の間の壁空間とを含む。エネルギー取得デバイス10は、これらの層のいずれか1つに熱伝導的に取り付けることができる。航空機は、地上の周囲空気の温度から飛行中の約-28°Cまでの温度変化を受けることがある。温度変化はまた、地上動作中または航空機の駐機中、航空機の構造上の他の構成要素、たとえばそれだけに限定されるものではないが、油圧配管通常、約20°Fから周囲温度を上回る約200°Fまでの温度、エンジン、PAC抽気ダクト通常、約490°Fの温度でも存在することがある。これらの温度変化はいずれも、デバイスの構造に対して選択された材料が、そのような温度で劣化、反応、または故障しない限り、エネルギー取得デバイス10、10’によって利用することができる。デバイス10、10’はまた、何らかのよくある中域の温度で相変化の遷移中にエネルギーを取得できるようにするべきである。エネルギー取得デバイス10を取り付けることができる移動車両の一例として航空機を使用したが、移動車両はそれだけに限定されるものではない。移動車両は、船舶、潜水艦、自動車、列車、発射物、気球、動物、または宇宙船とすることができる。図1~2に示すエネルギー取得デバイス10は、熱電デバイス20の第1の主表面40と熱的に接触するように配置された第1の熱伝導層18と、熱電デバイス20の反対側で第1の熱伝導層18と熱的に接触するように配置された筐体12とを含む。筐体12は、相変化材料PCM14を包囲する。この構造により、相変化材料と熱電デバイスの間を熱的に連通させることができ、したがって電力を生成することができる。エネルギー取得デバイス10内では、筐体12内にフィン16が存在し、PCM14と接触する。エネルギー取得デバイス10は、図6に示すように筐体12およびTEG20を取り囲む断熱材22を含むことができる。断熱材22は、周囲の空気を通じた熱損失を最小にし、相変化および発電の持続時間を最大にするため、有利である。一実施形態では、図1に示すように、エネルギー取得デバイス10は、昇圧デバイス26および/または信号を伝送することが可能な無線送信器30に電気的に結合することができる。エネルギー取得デバイス10、10’の様々な構成要素それぞれについて、以下でより詳細に論じる。熱電デバイス20は、Hi-ZTechnology,Inc.、EnOceanGmbH、および/またはMicropeltGmbHから入手可能な熱電発電器などの任意の周知および/または市販のデバイスとすることができる。一実施形態では、熱電デバイス20は、アルミナセラミック材料上にBiSn接合を含むことができる。エネルギー取得デバイス10、10’の一態様は、デバイスを小型化するためのものである。したがって、熱電デバイス20は可能な限り小さく、最大でも約2.5mm×3.3mm×1.1mmとすることができる。別の実施形態では、熱電デバイス20は、最大でも約3.4cm×3.0cm×1.0cmとすることができる。熱電デバイス20と、その2つの主表面40、42が接触する表面との間の熱伝導性を高めるために、熱電デバイス20に接して熱伝導層18、18’が存在することができる。図1~2に示すように、第1の熱伝導層18は、熱電デバイス20とPCM14の筐体12の間に存在することができ、第2の熱伝導層18’は、基板24と熱電デバイス20の間に存在することができる。第1の熱伝導層18および第2の熱伝導層18’は、高い熱伝導性、良好なギャップフィル能力、良好な誘電特性、低い接触応力、および長期間の信頼性を有する材料層とすることができる。一実施形態では、熱伝導層18、18’は、3Mおよび/またはLairdTechnologiesから入手可能なものなどの熱伝導界面パッドとすることができる。パッドは、厚さ約0.5mm~7mmとすることができる。一実施形態では、パッドは、厚さ約1mm~約5mmである。別の実施形態では、熱伝導層18、18’は、LairdTechnologiesから入手可能なものなど、動作温度で軟化してわずかな間隙を充填する相変化熱界面材料、または接合表面内の不規則性と共形となる熱伝導グリースなどの熱界面材料とすることができる。別の実施形態では、第1の熱伝導層18および第2の熱伝導層18’は、ArcticSilverから入手可能なものなどの熱化合物または熱接着剤とすることができる。図1~2をさらに参照すると、筐体12は、任意の熱伝導材料から構築することができる。筐体12はまた、相変化が生じるときのPCMの体積の頻繁な変化に持ちこたえ、PCMが壁を通過するのを制限ししたがって材料は枯渇しないが、材料が吸湿性である場合は流出する、また漏れおよび腐食に耐えるのに十分な耐久性を有するべきである。適した熱伝導材料には、それだけに限定されるものではないが、金属、金属含浸プラスチック、および熱伝導性の炭素が含まれる。一実施形態では、筐体12は、銅またはステンレス鋼とすることができる。別の実施形態では、筐体12は、ポリプロピレンもしくはポリオレフィンポリマーとすることができ、またはこれらを含むことができる。図3を次に参照すると、別の実施形態では、筐体のうち、熱電デバイス20と熱的に接触する面44だけを熱伝導材料から構築することができ、他の面はすべて熱伝導材料から構築されない。したがって、これらの他の面は、以下により詳細に論じるように、断熱材22として働くことができる。側面44は、熱電デバイス20と熱的に連通しており、熱電デバイス20の寸法を整合させてその間の熱伝導性を最大にするように寸法設定および/または成形されることが好ましい。筐体12は、いかなる特定の形状または寸法にも限定されるものではない。一実施形態では、筐体12は、図1~3に示すように立方体とすることができる。図6に示す代替実施形態では、図6で全体を60で示すエネルギー取得デバイスは、PCM14を収納するための伝導性の連続気泡発泡体62とすることができ、または発泡体62を含むことができる筐体12と、筐体12の側面44を除いて筐体12を取り囲む断熱材22とを含む。筐体12は第1の熱伝導層18に接触し、第1の熱伝導層18は熱電デバイス20の第1の主表面40と熱的に接触し、熱電デバイス20は第2の主表面42を有し、第2の主表面42は第2の熱伝導層18’と熱的に接触し、第2の熱伝導層18’は、大気46に露出できる基板24と熱的に接触する。PCM14は、発泡体62の気泡内に収容することができ、封止剤、筐体12、または他の包囲手段によってその中に封止することができる。この実施形態では、発泡体62は、熱電デバイス20の寸法を整合させてその間の熱伝導性を最大にするように寸法設定および/または成形することができる。発泡体の筐体は、上述の筐体12と同様に成形することができ、筐体12内の空胴を実質上充填して、発泡体62、PCM14、および熱電デバイス20の間の熱的連通を最大にすることができる。発泡体62はまた、筐体12のうち、熱電発電器20と熱的に接触する面に、はんだ付け、溶接、蝋付け、接合、または他の方法でつなぎ合わせて、発泡体62とこの面の間の効率的な熱伝達を促進させることができる。図6はまた、エネルギー取得デバイス60に対する熱回路図64を含む。この図は、PCM14と大気46の間に位置決めされた各構成要素の抵抗を示す。大気46は、基板24に対する温度変化を提供している。この図では、PCM14は水であり、Twaterと呼ばれる温度を有する。大気は、Tatmosphereと呼ばれる温度を有する。一実施形態では、伝導性の連続気泡発泡体は炭素発泡体である。炭素発泡体は、グラフェン発泡体とすることができる。1つの例示的な市販の発泡体は、GolubicTAkoppers.comでThomasGolubicから入手可能なKFOAMという炭素発泡体である。KFOAMは、アルミニウムと同様に、100W/mKを超える高い熱伝導性のために高次グラファイト膜を有するが、密度は5分の10.35~0.60g/ccの密度範囲であり、熱膨張係数はシリコンに近い。この炭素発泡体の開孔率は、約75~80パーセントである。KFOAMは、3.5MPaの圧縮強度を有し、単独の材料として実行することができ、または特性を高めるために他の材料に接合される。炭素発泡体はまた、全体にわたって密度が均一であり、その結果、より一貫した機械加工が得られ、廃棄物がより少なくなる。したがって、KFOAMは、様々な形状および構成に容易に切断することができる。筐体12は、約1マイクロリットル~最高約1000ml、より具体的には1/2ミリリットル~約20mlのPCM14を収納できるようにすることができるが、それだけに限定されるものではない。一実施形態では、筐体は、最高約2mlのPCM14を収納することができる。筐体12内には、図1~3に示すように、PCM14と熱的に連通するフィン16を含むことができる。フィン16は、PCM14全体にわたって温度をより均一にするために、筐体12内に様々な構成で位置決めすることができる。図3~5を参照して説明するように、温度をより均一にすることで、優れたエネルギー取得性能のために電圧がより高くなる。図3は、フィンをもたないエネルギー取得デバイス10’と、フィンをもつエネルギー取得デバイス10を並べて示し、どちらも氷点を上回る定常状態の条件にある時点のものである。図3に示すように、コンテナ12内には、熱電発電器TEGなどの熱電デバイス20の片側と熱的に接触するように相変化材料14たとえば、水が収容される。TEG20の反対側は、航空機の構造または構成要素が受けるものなどの温度の変動に露出された基板24と熱的に接触する。ここでは例として、基板24は、飛行機構造の一部である。基板の温度は、様々な温度の大気の一部分に露出されると変化する。たとえば、飛行機が、ある高度から実質上異なる高度へ上昇すると、構造は、大気の異なる部分に露出される。これらの部分は通常、より高い高度でより冷たく、より低い高度でより温かい。したがって、構造の温度は、実質上変動する。構造の温度は、たとえば、飛行機が空港に位置しているときの50°Fから、巡航高度まで上昇した後の-25°Fまで変動することがある。この例では、熱は、水14からコンテナ12、TEG20、および基板24を通って大気46中へ伝達する。水14からの熱エネルギーのこの損失は、最終的に水を氷点まで下げ、氷点で水は相変化し、次いで基板の温度に近い温度たとえば、この例では-25°Fまで引き続き低下する。図3は、2つのエネルギー取得デバイス10、10’内の当該温度を定義する。温度T1およびT1’は、基板24とTEG20の間の表面界面の温度である。T2およびT2’は、TEG20とコンテナ12の間の表面界面の温度である。この例では、エネルギー取得デバイス10内のフィン16は非常に薄く、水14の量をほとんど変位させないものとする。したがって、2つのデバイス10、10’の体積および質量は、非常によく類似している。図4は、これらの温度T1、T1’、T2、T2’が通常、上述の飛行機の上昇進路全体にわたってどのように変動するかをグラフで示す。飛行機が大気中を上昇するにつれて、構造の温度は急速に下落し、最終的には、氷点をかなり下回ってほぼ定常状態の温度この例では、-25°Fに到達する。これを、曲線T1およびT1’で示す。曲線T1およびT1’は、実質上類似している。温度T2およびT2’もまた、急速に下落し始めるが、熱が水14からTEG20を通って構造内へ伝導するため、ある程度の遅延時間が生じる。しかし、-32°Fの氷点に到達すると、これらの温度は、水が一期間にわたって過冷却される可能性に耐えるのではなく、相変化の始まりで安定する。この相変化の始まりは、2つのデバイス10、10’が異なり始める箇所である。デバイス10’内の水は、最も冷たい表面から第1に凝固し始める。この表面は、熱がより著しく失われる表面であるため、TEG20に最も近い表面である。氷がこの表面上に堆積すると、固体の氷は、その厚さx’内で温度勾配を支持することが可能であり、液体/固体界面の表面は氷点-32°Fであり、発電器に最も近い表面はこのとき、氷点を下回る何らかの温度である。したがって、デバイス10’のTEG20の両端の温度勾配ΔT’=T2’-T1’は、低下し始める。デバイス10では、内部のフィン16は、相変化材料14内でより深く熱を引き寄せることができる。したがって、PCMの固相この例では、氷の堆積は、フィン16のより大きい表面積にわたって広がり、デバイス10’内の氷の厚さx’より実質上薄い厚さxになる。デバイス10のより薄い氷の堆積は、より小さい温度勾配を支持し、したがってTEG20の表面で、温度T2をT2’より高くすることができる。デバイス10内でこうして温度がより高いことで、デバイス10のTEG20の両端の温度勾配がより高くなるΔT=T2-T1>ΔT’=T2’-T1’。図4に示すように、時点t1で、温度T2はT1より高い。TEG20は、その表面の両端の温度勾配に比例する電圧を提供する。したがって、デバイス10内の電圧は、デバイス10’内の電圧より高く、したがって優れた性能を提供する。エネルギー取得デバイス10には、図5の熱回路図50および以下の等式1で示すように、デバイス10’に勝る追加の熱的な利点がある。T3、T3’=32°F、T1、T1’=-25°Fとし、またRcontainerとRTEGがどちらも設計上同じであるものとすると、Riceは、T2およびT2’の温度を左右する唯一の変数である。Riceが厚さxに比例するため、関係式とすると、デバイス10はTEGの両端で、デバイス10’より高い温度勾配を生じさせることが明らかである。図1~2に示すフィン16は、単一の概ね螺旋状の伝導材料コイルとすることができる。別の実施形態では、フィン16は、複数の螺旋状の伝導材料コイルを含むことができる。代替実施形態では、図3に示すように、フィン16は、筐体12の少なくとも一部分を横切って延びる複数の伝導材料フィンガとすることができる。他のフィン構成も可能であること、そして本発明はこれらの特有の構成に限定されるものではないことが、当業者には理解されるであろう。フィン16は、筐体12と同じ伝導材料もしくは異なる伝導材料とすることができ、またはこれらを含むことができる。一実施形態では、フィン16は、PCM14と熱的に接触するためにより大きい表面積を提供する構造のものとすることができる。一実施形態では、フィン16は、図6のエネルギー取得デバイス60に示すように、伝導性の連続気泡発泡体62とすることができる。伝導性の連続気泡発泡体の一例は、上述のものなどの炭素発泡体である。別の実施形態では、フィン16は、図7のエネルギー取得デバイス70に示すように、伝導性の網72とすることができる。エネルギー取得デバイス70は、図1~3に関して上述した他の構成要素を収容する。伝導性の網は、機械加工、エッチング、成型、もしくは他の周知の技法によって伝導材料に形成された伝導材料のネットワークとすることができ、またはこの網は、付加的な製造技法を使用して筐体12内に形成されたマイクロトラスとすることができる。エネルギー取得デバイス10の筐体12内に収納されてフィン16と接触する相変化材料14は、基板24が受ける温度変化に適した任意の相変化材料とすることができる。一実施形態では、エネルギー取得デバイス10内に存在するPCM14は、移動車両の所期の使用中に基板24が受ける熱サイクルの中域の温度に反応するものである。PCM14によって提供される利点は、表面温度の変動中にTEGの両端で温度差が生じる時間を延ばして、取得される熱電エネルギーの量を増大させることである。一実施形態では、PCM14は、液体から固体へ、また固体から液体へ遷移する。水は、PCMの一例である。水は、水から氷へ相変化するために、334ジュール/グラム放出する必要があり、逆に、再び氷から水へ変化するために、334ジュール/グラム吸収する必要がある。一実施形態では、別のPCMを水と混合することができる。他の適したPCMには、それだけに限定されるものではないが、ラウリン酸、トリメチロールエタン水の約37重量、ヘプタノン-4、n-ウンデカン、TEA-16、エチレングリコール、nドデカン、サーマソーブ43、サーマソーブ65、リン酸水素ナトリウム、サーマソーブ175、およびサーマソーブ215などの有機PCM、ならびにそれだけに限定されるものではないがMnNO326HOHMnCl24HOH、ケイ酸ナトリウム、亜鉛、アルミニウムなどの無機PCMが含まれる。PCMはまた、2元および3元共晶系を含む金属PCMとすることができる。いくつかの例示的な金属PCMを、以下の表1に示す。エネルギー取得デバイス10、10’内のTEG20は通常、比較的低い電圧を生じさせるため、エネルギー取得デバイス10、10’に昇圧回路26を電気的に結合させて、選択された末端デバイスの電気負荷に有用な電圧を生じさせることができる。たとえば、実験によれば、上述のエネルギー取得デバイス10、10’で使用される典型的なTEGは、0.5V程度の開回路を生じさせる。昇圧回路26は、この電圧を4.5V程度まで上昇させることができる。4.5Vは、小さい電池、または無線センサノードの一部であるキャパシタを充電するのに十分である。昇圧回路の効率は、入力電圧に関係することが多く他はすべて等しい、したがって、図3および5のデバイス10はこの場合も、この回路を通じて総出力を生じさせるのに、デバイス10’より優れているPdevice10>Pdevice10’。昇圧回路26は、EnOceanGmbHから入手可能なEnOcean登録商標という昇圧器などの市販の昇圧器とすることができる。TEG20の両端で温度勾配がより高い結果、エネルギー取得デバイス10によって生じる電圧が増大する。したがって、伝導フィン複数可、任意選択で昇圧回路の存在は、TEG20によって生成される全体的なエネルギーを約20~約40増大させる。一実施形態では、昇圧回路26は、無線送信器30に電気的に結合することができる。無線送信器は、昇圧回路26からのエネルギーを蓄積するために、キャパシタなどのエネルギー蓄積デバイス32を含むことができる。元はエネルギー取得デバイス10、10’からきた無線送信器30内に蓄積されるエネルギーは、信号38を送るように無線送信器からの複数の伝送をトリガするのに十分なものとすることができる。無線送信器30の代わりに、独立したエネルギー蓄積デバイス図示せずを熱電デバイス20に電気的に接続して、熱電デバイス20からの電力を受け取り、かつ/または蓄積することもできる。蓄積された電力は、暗くなってきた窓またはセンサなどの様々な電気デバイスに電力供給するために使用することができる。別の実施形態では、熱電デバイス20または昇圧回路26を、通常は配線を通じて、電気デバイスに直接接続し、その電気デバイスに電力供給することもできる。典型的な用途では、エネルギー取得デバイス10は、選択された1つまたは複数の電気デバイスへの十分な電力供給を確保するために、移動デバイス上の複数の位置たとえば、航空機の胴体全体に提供される。一実施形態では、エネルギー取得デバイス10からの電力を最終的に受け取る電気デバイスはセンサである。このセンサは、無線センサとすることができ、したがって、無線送信器30の存在が必要とされる。無線センサは、ワイアの追加または後付けが困難なはずの航空機の翼、尾部、または脚格納部で特に有用である。たとえば、エネルギー取得デバイス10は、監視されるデバイスまで配線の長さを延ばす必要なくアクチュエータの位置または表面の温度を報告するための飛行試験または健康監視の用途によく適している。1回の飛行サイクルにつき50ジュールという低さのエネルギーレベルは、最低出力の無線センサを保持するのに有用であろう。例示的なセンサは、1時間に一度、またはトリガ事象時に起動し、センサ変換器をサンプル化し、後の検索のために不揮発性メモリ内にデータをログするセンサとすることができる。エネルギー取得デバイスおよび方法の特有の例示的な実施形態を参照することによって詳細に説明した本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内である。開示した手法を利用して、エネルギー取得デバイスおよび方法の多数の他の修正および変更を加えることができることが企図される。つまり出願人は、本明細書による特許の範囲が、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定されるものとする。"