用于热能的便携式存储的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式总体涉及提高热能的可使用性，更特别地涉及用于捕获、便携式存储和利用热能的系统和方法。
【背景技术】
[0002]通常地，能够从诸如可再生的太阳能等的多种形式的各种源或者作为副产品的其它源等获得丰富的热能。捕获和使用热能的多个技术在不同规模下是可行的。太阳灶和其它太阳能器具以较小规模使用太阳能，而太阳能电站以较大规模运行以通过电网提供电能。此外，还存在用于捕获和利用由机动车和工业燃料燃烧产生的作为副产品的热量的多个技术。
[0003]然而，当前用于捕获和利用热的可行的技术通常是受限和繁琐的。此外，归因于太阳能捕获技术的限制，因此太阳能器具的利用受限。太阳能捕获技术仅在有限的时间段期间起作用并需要大型基础设施。例如，用于利用太阳能的设置通常是固定的，要求能量捕获的点和使用的点在同一位置，这严重限制了该能量的利用。
[0004]因此，需要改善的用于捕获、存储和利用热能的系统和方法。
【发明内容】
[0005]公开了一种用于热能的便携式存储的装置和设备。在一实施方式中，所述装置包括芯、一个或多个传送接口和芯绝缘件。芯存储热能。所述一个或多个传送接口将能量从外部源传递到芯并将存储在芯中的能量传递到外部接收器。芯绝缘件使芯的除了所述至少一个传送接口之外的部位热绝缘。
【附图说明】
[0006]图1示出根据一个或多个实施方式的热能存储系统；
[0007]图2示出根据一个或多个实施方式的便携式热能存储装置；
[0008]图3示出根据一个或多个实施方式的具有热化学材料芯的便携式热能存储装置；
[0009]图4示出根据一个或多个实施方式的便携式热能存储系统的传送模块；
[0010]图5示出根据一个或多个实施方式的具有传导接口的热能利用装置；以及
[0011]图6示出根据一个或多个实施方式的具有辐射界面的热能利用装置。
[0012]在本文中，虽然通过多个实施方式的示例和说明性的【附图说明】了便携式热能装置和系统，但本领域技术人员将认识到便携式热能存储装置和系统不限于所述实施方式或附图。应当理解，附图及其详细说明不意欲将实施方式限制于所公开的特定形式。而是，本发明意欲覆盖落在由所附权利要求书限定的便携式热能存储装置和系统的精神和范围内的所有变型、等同方案和替代方案。附图及其组成部件不是按比例的，而是为了便于说明而如此地示出。本文所使用的任何标题仅出于组织的目的，而不是限制说明书或权利要求书的范围的意思。如本文所使用的，“可以”一词在允许意义上(即，意味着具有潜在可能)而不是强制意义上(即，意味着必须)使用。类似地，“包括”一词意味着包括但不限于。
【具体实施方式】
[0013]说明热能捕获、便携式存储和利用装置和系统的各种实施方式。如此，系统包括便携式热能存储装置、传送模块和热能利用装置。热能存储装置是便携式的并可以例如通过升高物质的温度或化学物质的能级来存储热能。
[0014]传送模块捕获来自能量源的能量并将捕获到的热能传送到便携式热能存储装置。本文将这种通过热能存储装置获取热能称为充热(charging)。
[0015]热能利用装置以可控制的方式分配从热能量源获取的热。热能利用装置可以使用存储在作为热能量源的便携式热能存储装置中的热能。热能从便携式热能存储装置流出并被能量接受者(例如，能量利用装置)接收。本文将这种热能从便携式热能存储装置的流出称为放热(discharging)。
[0016]根据一个实施方式，热能存储装置可以通过将物质的温度降低到环境温度以下的温度(例如，低于0摄氏度)来存储热能。热能存储装置可以使用被冷却剂(例如，冰)冷却的传送模块来充热达到低于0摄氏度的温度。根据一实施方式，热能利用可以通过与所述存储低于0摄氏度的物质的热能存储装置相互作用来分配冷。
[0017]图1示出了热能存储系统100。热能存储系统100包括能量源110、传送模块140和至少一个热能存储装置150。使用传送模块140将来自能量源110的能量传递到所述至少一个存储装置150。如图1所示，热能存储系统100可以包括多个存储装置150a至150η，传送模块140将热能传送到所述多个存储装置150a至150η。
[0018]所述至少一个存储装置150是存储热能的便携式部件，稍后参照图2和图3对其详细说明。不论能量源110和传送模块140两者的位置如何，存储在所述至少一个存储装置150中的热能均可以被位于任何位置处的各种热能利用装置使用。根据一些实施方式，所述一个或多个存储装置150为了人的便携性而被设计。例如，所述一个或多个存储装置150可以被设计成重量小于10千克，以使所述一个或多个存储装置150容易被人在不使用机器的情况下手动地携带。此外，所述一个或多个存储装置150可以在一处或多处包括诸如手柄等的把持设备(handling contrapt1n)，以使所述一个或多个存储装置150容易把持。在存储在所述至少一个存储装置150中的热能已被使用，并且所述至少一个存储装置150完全或部分地放热之后，所述至少一个存储装置150可以再次充热以反复提供便携式的热能。
[0019]能量源110可以以各种形式提供能量。例如，能量源110可以以热量的形式或电能的形式提供能量。以热的形式提供能量的能量源110包括诸如太阳能、燃气火、木材火、工业/机动车燃料燃烧废气、热交换器和其它废热等的源。
[0020]根据图1示出的实施方式，热能存储系统100包括太阳能源和聚能器120。聚能器120聚集太阳能并将聚集的能量导向传送模块140。聚能器120可以是本领域已知的抛物面盘(parabolic dish)、菲涅耳反射器或其它公知的聚能器。本领域技术人员将理解，虽然捕获太阳能需要聚能器120，但捕获来自其它能量源的能量可能不需要聚能器120，传送模块140可以直接获得来自能量源110的能量。例如，能量源110可以是电能源，传送模块140可以包括用于将电能传送到所述至少一个存储装置150的导电线缆。
[0021]根据一些实施方式，传送模块140和联接到传送模块140的所述至少一个存储装置150被系统盖145覆盖。系统盖145完全覆盖所述至少一个存储装置150并部分地覆盖传送台140。传送台140的除了传送台140相互作用以获得来自能量源110的能量的位置之外均被系统盖145覆盖。系统盖145防止热能因雨水、吹动环境空气和其它类似冷却剂而从传送台140损失。此外，系统盖145防止因无经验的操作者、无戒心的鸟等与所述至少一个存储装置150或传送台140的热的表面接触而导致的意外事故。
[0022]图2示出了根据一实施方式的所述至少一个存储装置150。所述至少一个存储装置150包括芯210、一个或多个传感器212a…n、至少一个传送接口 260、外壳280、至少一个热绝缘保温盖(thermally insulating heat cover) 270和结构组成部件290。芯210和结构组成部件290包含在外壳280中。可以使用诸如提供适当的刚性并易于人把持的材料等的适当的材料来构造外壳。结构组成部件290支撑保持芯210和所述至少一个传送接口260就位。芯210可以通过升高材料(例如，石墨)的温度，或者通过将化学物质从低能量状态转变成高能量状态来存储热能。所述一个或多个传感器212a…η被构造成检测芯210的可用能量含量。所述一个或多个传感器212a…η可以例如获得芯210的温度。根据一些实施方式，所述至少一个温度或可用能量含量传感器212a…η包括感应温度的诸如热电偶、恒温器和热敏电阻等的任何装置。
[0023]根据一个实施方式，芯210包括通过相变来存储热能的相变材料(PCM)。例如，水可以构成芯210，并且通过变成高温度的水、水蒸气或低温度的冰来存储能量。
[0024]当所述至少一个存储装置150充热时，所述至少一个传送接口 260与传送模块140连通以将能量传递到芯210。当放热时，所述至少一个传送接口 260将存储在芯210中的热能传递到热能利用装置。本领域技术人员将理解，所述至少一个传送接口 260可以允许通过包括传导、对流、吸收和辐射或其组合的各种热传递方式来将热传递到芯210以及传递来自芯210的热。通过使用本领域公知的技术的各种热传递方式，传送模块140和所述至少一个传送接口 260适用于热传递。当所述至少一个传送接口 260未联接到传送模块140或热能利用装置时，所述至少一个保温盖270使所述至少一个传送接口 260绝热。移除所述至少一个保温盖270以允许所述至少一个传送接口 260在充热时与传送模块140进行热传递并在放热时与热能利用装置进行热传递。
[0025]本领域技术人员将理解，所述至少一个温度传感器212a…η的数量和布置