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原文传递用于相变材料的光学方法

专利名称：	用于相变材料的光学方法
摘要：	描述了一种用于测量容器(16)内部的相变材料(14)的相态的设备，该设备包括设置在容器(16)内部的至少一个光纤(18)、发射以波长λ耦合到至少一个光纤(18)的第一端部的光的光源(10)、用于在至少一个光纤(18)的第二端部处测量光在输出处的量的光学测量装置(20)，所述光纤(18)包括围绕芯部的包层，其中，至少一个光纤(18)包括移除了包层的多个部段(12)，使得在这些部段(12)处，芯部与容器(16)内部的相变材料(14)直接接触，并且其中芯部在波长λ下的折射率高于相变材料(14)在第一相中的折射率并低于相变材料在第二相中的折射率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	比利时;BE
申请人：	威拓股份有限公司
发明人：	R·萨楞比恩
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201780080203.8
公开号：	CN110114657A
代理机构：	上海专利商标事务所有限公司
代理人：	茅翊忞
分类号：	G01N21/43(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	比利时莫尔
主权项：	1.一种热储存容器，具有用于测量所述热储存容器内部的相变材料的相态的设备，所述相变材料在相变时具有折射率的步进式变化，所述容器包括： -设置在所述热储存容器内部的至少一个光纤，所述至少一个光纤具有围绕芯部的包层， -以第一波长λ发光的光源，所述光源耦合到所述至少一个光纤的第一端部， -光学测量装置，用于在所述至少一个光纤的第二端部处测量光在输出处的量，其中，所述至少一个光纤包括一个或多个部段，其中所述包层被移除使得在这些部段处所述芯部与所述容器内部的所述相变材料直接接触，并且其中所述芯部在波长λ下的折射率高于所述相变材料在第一相中的折射率并且低于所述相变材料在第二相中的折射率，所述芯部的折射率在相变时位于折射率的步进式变化内。 2.如权利要求1所述的热储存容器，其特征在于，所述相变材料在运行期间在所述热储存容器中。 3.如权利要求1或2所述的热储存容器，其特征在于，所述第一相和所述第二相是液相或固相。 4.如任一前述权利要求所述的热储存容器，其特征在于，所述光纤沿着与所述相变材料直接接触的轨迹不具有包层。 5.如任一前述权利要求所述的热储存容器，其特征在于，所述芯部在分布于所述热储存容器的整个体积中的多个位置处暴露于所述相变材料，以便提供充能状态的指示。 6.如任一前述权利要求所述的热储存容器，其特征在于，具有移除的包层或无包层的光纤部段在整个所述热储存容器上的分布使得处于不同相中的所述相变材料的比率能通过测量在所述至少一个光纤的输出处的光强度来确定。 7.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，所述光源包括激光光源、激光二极管、LED中的至少一个或者是相干光源。 8.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，所述至少一个光纤设置在所述容器内部，使得所述光纤包括具有垂直轨迹的至少一个部段，或者其中，多个光纤垂直地设置在所述容器内部。 9.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，具有移除的包层的部段均匀地分布在整个所述容器中。 10.如权利要求1至9中任一项所述的热储存容器，其特征在于，具有移除的包层的部段的分布基于当PCM靠近相变点时PCM的第一相和第二相的分布进行选择。 11.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，所述至少一个光纤设置在所述容器内部，使得所述光纤的至少一段具有螺旋形或螺旋状轨迹，其中，所述光纤的部段在沿着所述段的多个位置处被移除。 12.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，多个光纤设置在所述容器内部，使得每个所述光纤(O1、O2、O3、O4、O5、O6)测量在由其高度限定的专门的部段(S1、S2、S3、S4、S5、S6)内的液体比固体的量，从而根据所述容器内的高度测量液体比固体的量。 13.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，所述至少一个光纤构造为接收处于多个波长下的光束。 14.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，所述至少一个光纤中的每个光纤构造为利用产生具有不同波长的一个或多个光束的光源运行。 15.如前述权利要求中任一项所述的热储存容器，其特征在于，还包括至少一个温度传感器，用于测量PCM的温度。 16.如权利要求15所述的热储存容器，其特征在于，沿着所述容器内部的垂直线设置多个温度传感器。 17.一种用于校准对容器中的相变材料进行光学测量的测量系统的方法，所述相变材料在相变时具有折射率的步进式变化，所述容器具有设置在所述容器内部的至少一个光纤，所述至少一个光纤包括围绕芯部的包层，所述至少一个光纤具有移除了所述包层的多个部段，使得在这些部段处所述芯部与所述容器内部的所述相变材料直接接触，并且其中所述芯部的折射率高于当所述相变材料处于第一相中时所述相变材料的折射率，并且低于当所述相变材料处于第二相中时所述相变材料的折射率，所述芯部的折射率在相变时位于所述相变材料的折射率的步进式变化内，所述方法包括以下步骤： -将光源耦合到所述至少一个光纤的输入， -当所述相变材料全都处于第一相态时，测量在光纤的输出处发射的光的最大强度， -当所述容器中的所述相变材料全都处于第二相态时，测量在光纤的输出处的最小强度，以及 -储存最小和最大强度值。 18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在运行期间，所述相变材料处于所述热储存容器中。 19.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于，利用所述热储存容器递送所述相变材料，并且所述热储存容器填充有所述相变材料。 20.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一相和所述第二相是液相或固相。 21.如权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述光纤沿着与所述相变材料直接接触的轨迹不具有包层。 22.如权利要求17至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述芯部在分布于所述热储存容器的整个体积中的多个位置处暴露于所述相变材料，以便提供充能状态的指示。 23.如权利要求17至21中任一项所述的方法，其特征在于，具有移除的包层或无包层的光纤部段在整个所述热储存容器上的分布应使得处于不同相中的所述相变材料的比率能通过在所述至少一个光纤的输出处测量光强度来确定。 24.如权利要求17至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述光源包括激光光源、激光二极管、LED中的至少一个或者是相干光源。 25.如权利要求17至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤设置在所述容器内部，使得所述光纤包括具有垂直轨迹的至少一个部段，或者其中，多个光纤垂直地设置在所述容器内部。 26.如权利要求17至25中任一项所述的方法，其特征在于，具有移除的包层的部段均匀地分布在整个所述容器中。 27.如权利要求17至25中任一项所述的方法，其特征在于，具有移除的包层的部段的分布基于当PCM靠近相变点时PCM的第一相和第二相的分布进行选择。 28.如权利要求17至27中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤设置在所述容器内部，使得所述光纤的至少一段具有螺旋形或螺旋状轨迹，其中，所述光纤的部段在沿着所述段的多个位置处被移除。 29.如权利要求17至28中任一项所述的方法，其特征在于，多个光纤设置在所述容器内部，使得每个所述光纤(O1、O2、O3、O4、O5、O6)测量在由其高度限定的专门的部段(S1、S2、S3、S4、S5、S6)内的液体比固体的量，从而根据所述容器内的高度测量液体比固体的量。 30.如权利要求17至29中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤构造为接收处于多个波长下的光束。 31.如权利要求17至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤中的每个光纤构造为利用产生具有不同波长的一个或多个光束的光源运行。 32.如权利要求17至31中任一项所述的方法，其特征在于，还包括至少一个温度传感器，用于测量PCM的温度。 33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，沿着所述容器内部的垂直线设置多个温度传感器。 34.一种用于校准容器中PCM材料的相态的方法，所述方法包括以下步骤： -通过在光纤的入口处提供第一波长λ和强度I的相干光的光束以在光纤的输出处测量最大强度，其中，所述第一波长选择为使得所述光纤的芯部的折射率始终高于所述光纤的包层或PCM材料的折射率， -通过在光纤的入口处提供第二波长λ和强度I的相干光的光束以在所述光纤的输出处测量最小强度，所述第二波长选择为使得所述相变材料的折射率始终大于所述芯部的折射率， -储存根据强度I的最小和最大强度值。 35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，在运行期间，所述相变材料处于所述热储存容器中。 36.如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述热储存容器递送所述相变材料，并且所述热储存容器填充有所述相变材料。 37.如权利要求34至36中任一项所述的方法，其特征在于，所述相变材料能具有第一相和第二相。 38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述第一相和所述第二相是液相或固相。 39.如权利要求34至38中任一项所述的方法，其特征在于，所述光纤沿着与所述相变材料直接接触的轨迹不具有包层。 40.如权利要求34至39中任一项所述的方法，其特征在于，所述芯部在分布于所述热储存容器的整个体积中的多个位置处暴露于所述相变材料，以便提供充能状态的指示。 41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，具有移除的包层或无包层的光纤部段在整个所述热储存容器上的分布应使得处于不同相中的所述相变材料的比率能通过测量在所述至少一个光纤的输出处的光强度来确定。 42.如权利要求34至41中任一项所述的方法，其特征在于，所述相干光的光束由包括激光光源、激光二极管、LED中的至少一个的光源提供。 43.如权利要求34至42中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤设置在所述容器内部，使得所述光纤包括具有垂直轨迹的至少一个部段，或者其中，多个光纤垂直地设置在所述容器内部。 44.如权利要求39至43中任一项所述的方法，其特征在于，具有移除的包层的部段均匀地分布在整个所述容器中。 45.如权利要求39至43中任一项所述的方法，其特征在于，具有移除的包层的部段的分布基于当PCM靠近相变点时PCM的第一相和第二相的分布进行选择。 46.如权利要求39至45中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤设置在所述容器内部，使得所述光纤的至少一段具有螺旋形或螺旋状轨迹，其中，所述光纤的部段在沿着所述段的多个位置处被移除。 47.如权利要求34至46中任一项所述的方法，其特征在于，多个光纤设置在所述容器内部，使得每个所述光纤(O1、O2、O3、O4、O5、O6)测量在由其高度限定的专门的部段(S1、S2、S3、S4、S5、S6)内的液体比固体的量，从而根据所述容器内的高度测量液体比固体的量。 48.如权利要求34至47中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤构造为接收处于多个波长下的光束。 49.如权利要求34至48中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个光纤中的每个光纤构造为利用产生具有不同波长的一个或多个光束的光源运行。 50.如权利要求34至49中任一项所述的方法，其特征在于，还包括至少一个温度传感器，用于测量PCM的温度。 51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，沿着所述容器内部的垂直线设置多个温度传感器。
所属类别：	发明专利