KR100950598B1 - 가스 배출 밸브 - Google Patents

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Abstract

배터리 셀의 접근포트에 장착되는 가스 배출 밸브는 상부측이 뚜껑(14)에 의해 닫히는 반면 하부측은 배터리 셀 내부로 안내되는 개구(42)를 갖는 하우징(26)을 포함하고, 상기 개구(42)는 탄성 밀봉 요소(38)에 의해 닫히는 가스제거 통로를 통해, 상기 뚜껑(14) 내에 제공되는 하나 이상의 통기구멍(46)과 연통한다. 상기 탄성 밀봉 요소(38)는 미리 장착된 비복원 요소이고, 상기 비복원 요소의 내부면은, 자신의 탄성에 의해서 또한 상기 통기구멍(46)을 통해 상기 밀봉요소(38)의 외부면에 대하여 작용하는 증가하는 외부 압력에 의해 상기 하우징(26) 내에 제공되는 시트(36)와 밀봉식으로 접촉하게 된다.
밸브, 배터리 셀, 뚜껑, 개구, 밀봉 요소

Description

가스 배출 밸브{GAS RELEASE VALVE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 개시된 배터리의 접근 포트에 장착되는 가스 배출 밸브에 관한 것이다.
이러한 유형의 가스 배출 밸브는 배터리 셀 내에 특별한 장치를 가지며, 이 밸브들은 일반 압력 상태에서 축전지 산 또는 겔 및 수소 가스가 누출되는 것을 피해야만 하고, 한편으로는 미리 정해진 높은 내부압력 상태에서 배터리 셀에서 가스를 제거하는 것을 보장해야만 한다.
상술한 문제점들에 대한 가장 간단한 해결책은 자동차 및 정지된 구동장치의 배터리용으로 사용되는 통기구멍 플러그이다. 이러한 플러그에는 중심 개구가 제공되는데, 이러한 중심 개구는 축전지의 외부에 국부적인 부식을 일으키는 저장 배터리로부터 제어할 수 없게 액체가 누출되는 것을 막을 수가 없다.
국제특허공보 WO 99/36976은 배터리 셀의 접근 포트 내에 삽입되는 하우징을 포함하는 밸브 조절식 전기 저장 배터리용 장치를 개시하고 있다. 상기 하우징은 통기구멍이 제공되는 뚜껑을 포함하고, 통기구멍의 하부 개구는 배터리 셀 내부로 도입되는 축상 개구의 상부에 고정된 화염방지장치에 의해 닫힌다. 상기 개구의 하부는 밸브 본체의 하부를 따라 뻗어나가며 밸브 본체의 상류측으로부터 하류측으로 가스 흐름의 통로를 형성하는 한 쌍의 대향하는 통기구멍을 포함하는 밸브 본체로 형성된 밸브 부재에 의해 닫힌다. 밸브 본체의 외부면에 형성된 일련의 이격된 환형 능선에 의해 밸브 부재는 내부로 삽입될 수 있고 하우징의 내벽에 대항하여 압력을 가하여 끼움으로써 밀봉된다. 밸브 부재는 또한 탄성을 가지고 방사상으로 외부쪽으로 뻗어나가는 환형 스커트를 포함하며, 이 환형 스커트는 하류쪽으로 외부를 향해 벌어져 있고 축상 개구의 측벽과 보통 결합하는 환형 자유 단부를 갖는다.
이러한 알려진 가스제거 밸브가 다수 복잡한 구성을 갖고 있다는 사실과 별개로, 탄성 스커트 형태의 밀봉 요소는 일정한 시간이 지난 후에 하우징 내에 제공되는 원통형 시트에 대항하여 탄성 밀봉 성질을 잃을 수 있다는 것을 피할 수 없다. 이것은 셀 내에서 발생하는 수소가스가 모든 내부 압력에서 계속 배출되는 결함과 또한 외부로부터의 역 대기압이 언제든지 배터리에 들어갈 수 있는 결함을 갖게 된다.
본 발명의 목적은 구성이 간단한 배터리 셀용 가스 배출 밸브 센서를 제공하여, 단지 몇 개의 요소만 필요하면서도 안전하고 신뢰할 수 있는 작동이 보장되어 외부의 공기가 결코 셀 내부로 들어갈 수 없고, 배터리 셀의 가스제거가 미리 정해진 내부 압력 수준에서 생산자가 설정한 기준에 따라 작은 압력 오차를 가지고 보장되도록 하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타의 다른 목적은, 상부측이 뚜껑에 의해 닫히는 반면 하부측은 배터리 셀 내부로 안내되는 개구를 갖는 하우징을 포함하고, 상기 개구는 탄성 밀봉 요소에 의해 닫히는 가스제거 통로를 통해, 상기 뚜껑 내에 제공되는 하나 이상의 통기구멍과 연통하는, 배터리 셀의 접근포트에 장착되는 가스 배출 밸브에 있어서, 상기 탄성 밀봉 요소는 미리 장착된 비복원 요소이고, 상기 비복원 요소의 내부면은, 자신의 탄성에 의해서 또한 상기 통기구멍을 통해 상기 밀봉요소의 외부면에 대하여 작용하는 증가하는 외부 압력에 의해 상기 하우징 내에 제공되는 시트와 밀봉식으로 접촉하게 되는 가스 배출 밸브에 의해 이루어진다.
바람직한 실시예로, 상기 미리 장착된 탄성 밀봉 요소는 시트가 상기 하우징 내에 제공되는 축상 가스제거 채널과 연통하는 방사상 가스제거 도관의 외부단부에 형성되는 환형 칼라 또는 O-링이다.
이 실시예에서, 탄성 밀봉 요소는 시장에서 쉽게 구할 수 있는 공지의 O-링일 수 있다. 이러한 밀봉 요소를 미리 장착하는 특징은 재료(고무, 합성물질, 또는 기타의 유사한 물질)와 그 단단한 정도를 선택함으로써 미리 정해질 수 있다. 이런식으로, 초과되는 압력을, 즉 가스제거 상태가 시작되는 내부 압력을 정확하게 미리 정할 수 있다. 가스제거 상태가 시작되는 반응 레벨 또는 임계값도 또한 밀봉 요소의 직경에 의해 미리 정해지거나 시트의 기하학적 구조에 의해 미리 정해질 수 있다. 테스트에 의하여, 단지 10 mbar 정도의 밀폐 압력과 개방 압력의 차이값에 대해, 이런식으로 압력 레벨의 응답이 조절될 수 있다는 것을 볼 수 있었다.
적절히, 방사상 가스제거 도관의 직경은 예를 들어 1mm 정도로 매우 작을 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 배터리 셀 내부에 침투하는 액체에 대항하여 보호되도록 탄성 밀봉 요소가 하우징의 내부에 고정된다는 점이다.
바람직하게 변형하면, 상기 방사상 가스제거 도관은 상기 하우징에 고정된 상기 뚜껑의 하부면과, 상기 하우징의 내벽의 맞은편 상부면 사이에 형성될 수 있다. 이러한 실시예는 매우 간단한 구조의 밸브를 제공하는데, 그 이유는 하우징과 뚜껑 사이에서 분할되어 방사상 가스제거 도관이 하우징과 뚜껑 사이의 분할 영역에 정확하게 형성되기 때문이다.
이 실시예에서, 상기 축상 가스제거 채널은, 상기 뚜껑의 하부면으로부터 축방향으로 튀어나온 중앙 자루와 상기 배터리 셀 내부로 안내되는 하우징의 원통형 개구 사이에 형성될 수 있다. 상기 자루의 원통형 외부면에는 축상 홈이 제공될 수 있다.
본 발명에 대한 또 다른 변형예에 의하면, 상기 미리 장착된 탄성 밀봉 요소는 두꺼운 중앙부와, 상기 하우징의 내벽이 제공하는 환형 지지부의 형태인 시트에 안착하고 있는 가요성 환형 외부 엣지를 갖는 원형 디스크일 수 있다.
이 실시예에서, 원형 디스크는 뚜껑의 하부면으로부터 축상에서 튀어나오며 상기 원형 디스크의 중앙부와 접하는 코부분에 의해 위치가 고정된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 미리 장착된 탄성 밀봉 요소는 상기 하우징 내에 단단히 고정된 가요성 관형 스커트이고, 상기 관형 스커트의 위로 뻗어나가는 내부면은 상기 뚜껑의 하부면으로부터 튀어나오는 원통형 요소의 외부면에서 시트에 대항하여 접하면서 밀봉되어 있다.
이러한 구성에서, 뚜껑은 하우징의 일체부를 형성할 수 있고, 하우징은 가스 배출 밸브가 단지 두 개의 부분으로 이루어져 있다는 이점, 즉 하우징은 뚜껑과 관형 밀봉 스커트를 포함한다는 이점을 갖는다.
본 발명의 다른 목적과 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참고하여 바람직한 실시예에 대한 아래의 설명을 참고하면 쉽게 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브의 수정된 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 밸브의 하부징에 대한 사시도이다.
도 4는 상기 밸브의 제3 실시예의 단면도이다.
도 5는 상기 밸브에 대한 추가 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 화살표 VI 방향으로 도 5의 밸브의 자루를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 화살표 VII 방향의 밸브에 대한 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 뚜껑의 변형된 형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 밸브에 대한 추가 실시예의 단면도이다.
도 10은 도 9의 밸브에 대한 변형된 형태를 나타내는 도면이다.
도 11은 추가 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 상기 밸브의 추가 실시예에 대한 단면도이다.
도 1 및 도 2에, 사출형성된 요소로 이루어진 원통형 어댑터 플러그(10)가 도시되어 있다. 상기 플러그(10)는 차량 또는 다른 장치에 대한 배터리 셀의 접근포트 내로 삽입될 수 있고, 뚜껑(14)의 돌출 테두리(12)는 상기 접근포트의 상부 엣지에 대항하여 접한다. O-링(16)이 플러그(10)의 원통형 외벽(18)의 환형 홈에 삽입되고, 배터리 셀의 접근포트에 대항하여 빡빡한 밀봉을 제공한다.
플러그(10)의 외벽(18)에는 접근포트 내에서 플러그(10)를 고정하는 수단이 제공된다. 이러한 수단은 도시된 것처럼 나사산(20)일 수 있다; 다른 고정수단으로 꼭지쇠돌기(bayonet) 고정구, 똑딱이 고정구, 또는 기타 유사한 고정수단이 있을 수 있다.
뚜껑(14)의 하부면으로부터,플러그(10)의 외벽(18)의 내면에 대해 반경방향으로 거리를 갖는 중공 원통형 본체(22)가 튀어나오며, 따라서 환형 챔버(24)가 형성된다. 상기 중공 본체(22) 내부로, 사출 형성품으로 제조될 수 있는 원통형 밸브 하우징(26)이 삽입된다. 밸브 하우징(26)은 중공 본체(22) 내에 압력을 가하여 끼워지고, 여기에서 똑딱이 고정구 비드(20)에 의해 고정된다. 상기 밸브 하우징(26)의 상부면은 상기 뚜껑(14)의 하부면(28)과 접한다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 밸브 본체(26)의 상부(32)는 환형 공동(34) 이 형성되도록 하부보다 직경이 더 작다. 밸브 본체(26)의 상부(32)에는 시트(36)와 미리 장착되어 접촉하는 탄성물질로 이루어진 환형 밀봉 요소(38), 즉 O-링을 위한 시트인 환형 홈(36)이 제공된다. 다수의 작은 방사상 가스제거 도관(40)이 환형 홈(36) 내로 들어가서 밸브 하우징(26)의 축상 가스제거 채널(42)에 연결된다. 상기 축상 채널(42)은 배터리 셀 내로 도입되는 밸브 하우징(26)의 개구이다. 도 3에 도시된 것처럼, 방사상 가스제거 도관(40)의 출구 구멍은 환형 홈(36) 내에 만들어진 타원형 오목부(44)의 형태를 띠고 있다.
이미 언급한 것처럼, 방사상 가스제거 도관(40)의 직경은 축상 가스제거 채널(42)의 직경보다 훨씬 작고, 1mm 정도가 될 수 있다.
뚜껑(14)은 다수의 통기구멍(46)을 포함하며, 이 통기구멍은 활모양의 슬릿일 수 있고 또한 환형 공동(34)과 연결되어 있다. 활모양 슬릿 또는 통기구멍(46)은 전체적으로 뚜껑(14)과 플러그(10)의 축(48)에 대하여 동심으로된 기하학적 형태를 갖고 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 축상 가스제거 채널(42)은 상단부에서 폐쇄되어 있는 반면, 도 2의 실시예에서 상기 축상 가스제거 채널(42)은 밸브 하우징(26)을 통과하며, 상단부는 축상에서 뚜껑(14)의 하부면(28)으로부터 튀어나온 코부분(50)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 이 실시예에서도, 축상 채널(42)은 상단부에서 누출이 방지된다.
도 1에 도시된 것처럼, 축상 가스제거 채널(42)의 하단부는 배터리 셀 내로 도입되고 축상 채널(42)과 연통하는 방사상 채널(54)이 제공되는 방지장치 요 소(52)에 의해 폐쇄될 수 있다. 또한, 이 방지장치 요소(52)는 예를 들어 접착에 의해 밸브 하우징(26)의 하부면(56)에 고정된 주조품으로 제조될 수 있다. 방지장치 요소(52)는, 불순물 및 다른 입자들이 축상 가스제거 채널(42) 내로 따라서 작은 방사상 가스제거 도관(40) 내로 침투하여 차단을 일으키는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 4는 방지장치 요소(52)의 수평 가스 입구 채널(54)에 배터리 셀 내로 들어가는 관형 연장 도관(58)을 제공할 수 있다는 것을 보여준다. 바람직하게, 상기 연장 튜브(58)는 약간 위쪽으로 경사져 있다. 이런식으로, 배터리 셀의 경사진 위치의 경우, 안전하게 배터리 셀의 가스제거를 하는 것이 보장된다.
관형 도관(58)의 개방 단부에는 자동 셔터(64), 예를 들어 볼이 제공되며, 각각의 셔터는 도관(58)의 개방 단부에서의 확장된 시트(62) 내에서 자유롭게 움직일 수 있다. 만일 배터리 셀이 예를 들어 비행기 내에서 경사진 위치를 갖는다면,아래로 연장하는 셔터(64)는 액체가 하부 도관(58)으로 들어가는 것을 막고 따라서, 방지장치 요소(52)가 방해하는 것을 막을 수 있는 반면, 반대편 관형 도관(58)의 자유단부는 개방되어 가스가 내부로 들어간다.
도 4의 실시예에서, 밀봉 요소(38)는 환형 칼라이며, 환형 칼라는 밸브 하우징(26)의 상부(32)에서 시트(38)와 미리 장착되어 접촉한다. 이 경우, 밸브 하우징(26)과 상부(32)는 프리즘 섹션을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2의 화살표는 배터리 셀의 가스제거 상태에서의 가스 흐름을 나타낸다. 미리 정해진 압력차가 존재하는 상태에서, 가스는 축상 가스제거 채널(42) 에 직접(도 2) 또는 방지장치 요소(52)의 입구 채널(54)을 통해서(도 1) 들어간다. 축상 채널(42)의 상단부에서, 가스는 방사상 가스제거 도관(40)에 들어가고, 여기에서 가스는 O-링(도 1 및 도 2)으로 이루어진 또는 환형 칼라(도 4)로 이루어진 밀봉 요소(38)에 대항하여 밀고 나간다. 미리 정해진 가스 압력차는 탄성 밀봉 요소(38)를 순간적으로 펴지게 하고, 따라서 가스는 뚜껑(14) 내에 제공되는 통기구멍(48)을 통해 빠져나가기 위해 환형 공동(34)에 들어간다. 배터리 셀의 내부와 외부 사이의 압력차가 더 이상 초과되지 않게 되자마자, 미리 장착된 탄성 밀봉 요소(38)는 배터리 셀을 다시 밀봉시키는 시트(36)와 다시 결합하게 된다. 방사상 가스제거 도관(40)의 외부 단부에서의 타원형 오목부(44)는 가스를 원활하게 방출시키는 것을 도와준다.
도 4에서 볼 수 있듯이, 센서(60)는 밀봉 요소(38) 근처의 환형 공동(34) 내에 위치될 수 있다. 이러한 센서(60)는 가스제거가 진행되는 동안 탄성 밀봉 요소(38)가 변형되는 것을 탐지할 수 있도록 마이크로 스위치, 근접 스위치, 와이어 스트레인 게이지, 또는 포토셀이 될 수 있다. 이런식으로, 배터리 셀 내에서 실제 가스의 압력을 검출할 수 있고, 여러가지 배터리 기능(충전, 방전, 허용 온도 한계의 조절, 등등)을 제어하기 위해 측정된 값을 사용할 수 있다. 이러한 센서(60)는 또한 배터리 셀 내의 가스의 화학적 성질을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 하우징(26)이 컵 모양의 섹션을 갖는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 나타내며, 컵 모양 섹션의 상부 개구는 뚜껑(14)으로 닫혀있다. 뚜껑(14)의 주변부는 밸브 하우징(26)의 개구에 똑딱이 단추식으로 끼워진다. 탄성 밀봉 요 소(38)(O-링)용 시트를 형성하는 환형 홈(36)은 부분적으로 뚜껑(14)의 하부면에 그리고 하우징(26)의 내벽(66)의 맞은편 상부면에 형성되어 있다. 이렇게 분리된 구성에 의해, 방사상 가스제거 도관(40)은 뚜껑(14)의 하부면(28)과 내벽(66)의 상부면 사이에 또한 형성되어 있다.
뚜껑(14)의 하부면(28)으로부터 중앙 자루(68)는 축방향으로 튀어나오며 하우징(26)의 원통형 개구(축상 채널(42))과 결합한다. 도 6에 도시된 것처럼, 자루(68)의 원통형 외부 표면에는 축상 홈(70)이 제공된다.
도 7에 도시된 것처럼, 뚜껑(14)에는 뚜껑(14)의 축(48)에 대해 동심으로 활모양의 슬릿 형태로 되어 있고 뚜껑(14)의 강성이 축방향으로 약해지도록 부분적으로 겹쳐지는 배열로 되어 있는 일련의 통기구멍(46)이 제공된다.
도 8은 부분적으로 활모양으로 된 슬릿(46)의 변형된 배열상태 및 기하학적 구조를 갖는 뚜껑(14)의 상부를 나타낸다. 또한 이 실시예에서, 뚜껑(14)은 약해지고 따라서 도 5의 뚜껑(14)의 상부에 두 개의 화살표로 표현된 것처럼 축상에서 잘 휘어진다.
배터리 셀이 가스를 생성할 때와 같이 일반적인 상태에서, 뚜껑(14)의 자루(68)와 밸브 하우징(26)의 내벽(66) 사이에 흐름이 이루어질 수 있다. 일반적으로, 가스는 방사상 가스제거 도관(40)을 통해 도관과 뚜껑(14) 사이의 밀봉 요소(38)(O-링)를 지나서 누출된다. 가스압력이 증가할 때, 자루(68)가 갖추어진 뚜껑(14)의 중앙부는 위로 이동하여 더 많은 가스가 빠져나갈 수 있도록 밀봉 요소(38)와 뚜껑(14) 사이에 더 많은 공간을 허용한다. 뚜껑(14) 중앙부의 이러한 가 요성 이동은, 뚜껑(14) 자체의 성질과 통기구멍(46)의 기하학적 구조 및 배치 때문에 이루어질 수 있다.
외부로부터의 역 압력(대기압)으로 인해 뚜껑(14)은 아래로 내려가게 되어 밀봉 요소(38)와 더 많이 접촉하게 되고, 따라서 밀봉효과를 향상시킬 수 있게 되어 언제든지 외부의 공기가 배터리 셀에 들어갈 수 없게 된다.
도 9 및 도 10은 통기구멍(46)이 제공되는 똑딱이 단추식 끼움 뚜껑(14)에 의해 닫히는 도 5와 유사한 밸브 하우징(26)을 포함한다. 이 실시예에 의하면, 탄성 밀봉 요소(38)는 가요성 합성 물질로 된 원형 디스크이다. 디스크는 두꺼운 중앙부(72)를 구비하며, 또한 하우징(26)의 내벽(66)이 제공하는 환형 지지부(76)의 형태로 된 시트(36)에 안착하고 있는 가요성 환형 외부 엣지(74)를 구비하고 있다.
뚜껑(14)의 하부면(28)으로부터, 축방향으로 튀어나온 코부분(50)은 원형 디스크(38)의 중앙부(72)와 접촉하고 있다. 원형 디스크(38)는 밸브 하우징(26)의 내벽(66)으로부터 방사상으로 튀어나오는 돌출부(78)에 의해 중앙에 고정되어 있다.
또한 이 실시예에서, 배터리 셀이 가스를 생성할 때의 일반적인 조건에서, 도 9의 화살표로 도시된 것처럼 흐르게 된다. 가스는 원형 디스크(38)와 그 시트(지지부(76)) 사이에서 흐른다. 원형 디스크(38)는 중앙부(72)에 압력을 살짝 가하는 뚜껑(14)의 코부분(50)에 의해 중앙부(72)의 상부면에 고정되어 있다. 증가하는 가스 압력에 의해, 디스크(38)의 외부 엣지(74)는 더 많은 가스가 빠져나갈 수 있도록 위쪽으로 굴곡될 것이다.
뚜껑(14) 내의 통기구멍(46)에 들어가는 외부로부터의 역 압력은 지지부(76) 에 대항하여 아래쪽으로 원형 디스크(38) 가요성 외부 엣지(74)에 힘을 가하고, 따라서 상기 지지부(76)와 더 많이 접촉하도록 압력을 받고, 그 결과 밀봉효과가 향상되어 언제든지 외부의 공기가 배터리 셀에 들어갈 수 없게 될 것이다.
도 10은 도 9의 밸브 본체(26)를 약간 수정한 실시예를 나타낸다. 여기에서 환형 지지부(76)는 하우징(26) 내에 제공되는 축상 가스제거 채널(42) 쪽으로 경사진 방사상 내부 경사 엣지(80) 쪽으로 전환된다. 밸브 기능의 주요 원리는 도 9의 이전 버전과 유사하다; 그러나, 밸브가 배터리 셀 내부의 내부 압력 보다 외부에서 더 높은 압력을 받을 때 탄성 디스크(38)가 내부쪽으로 붕괴되는 것을 방지하는 능선부(80)에 의해 개선되는 점이 존재한다. 이러한 상황은 배터리가 항공기에 있을 때 그리고 외부 압력이 낮을 때 발생할 수 있다. 착륙하면, 배터리의 내부 압력은 외부의 대기압 보다 훨씬 더 낮을 수 있다. 이것은 원형 디스크(38)가 내부쪽으로 붕괴되는 경향을 보이게 될 것이다.
이 변형된 형태가 갖는 또 다른 이점은 외부에서 폭발이 일어날 때 탄성 디스크(38)가 붕괴되는 것을 방지하는 것이다. 폭발이 발생할 때, 밸브 근처의 외부의 압력은 배터리의 내부 압력과 비교할 때 매우 높은 값에 도달하게 될 것이다. 연장된 능선부(80)는 탄성 원형 디스크(38)가 붕괴되는 것을 막을 것이다.
도 11은 밀봉 요소(38)가 또한 도 9 및 도 10에서의 원형 디스크인 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 그러나, 뚜껑(14)과 원형 디스크(38) 사이의 공간은 분할 요소(88)에 의해 상부 챔버(90)와 하부 챔버(92)로 나누어진다. 상부 챔버(90)는 뚜껑(14) 내에 형성된 중앙 통기구멍(46)과 연통한다. 상부 챔버(90)와 하부 챔버(92)는 분할 요소(88)의 주변부의 측면 덕트(94)에 의해 연결되어 있다.
분할 요소(88)는 단단한 상부판(96)과 하부의 가요성 격막(98)으로 형성되며, 이들은 내부 챔버(100)를 형성한다. 격막(98)으로부터 튀어나오는 중앙 코부분(50)은 원형 디스크(38)의 중앙부(72)에 대항하여 작용한다.
내부 챔버(100)는 일정한 압력으로 가압되며, 바람직하게는 일반적인 대기압으로 가압된다. 일반적인 대기 조건에서, 밸브는 도 9 및 도 10에서의 이전 버전과 같이 작용한다. 그러나, 대기압이 감소되었을 때, 즉, 챔버(90, 92) 내의 압력이 감소되었을 때, 항상 일정한 압력을 유지하는 내부 챔버(100) 내의 갇혀 있는 공기의 압력은 대기압이 이렇게 감소되는 것을 보상할 것이다. 격막(98)은 따라서 기초가 되는 밀봉 디스크(38) 쪽으로 이동하여 압력을 보상할 것이다. 이러한 상태에서, 챔버(90, 92) 내의 압력이 감소할지라도 탄성 밀봉 디스크(38)는 축상 가스제거 채널(42)을 개방시키지 않을 것이다.
결과적으로, 밸브 센서는 기계적으로 밀봉 요소(38)에 영향을 가하는 대기압-반응 격막을 포함하고 있고, 따라서 배터리 내부와 외부 사이의 임계 가스 방출 압력차가 내부 가스 압력의 증가가 아니라 배터리 대기압의 예상되는 변화에 의해 유발될 때, 가스를 방출하지 않는다.
항공기 내에서 이렇게 적용하여 사용할 수 있으며, 항공기 내에서 항공기의 고도에 따라 대기압은 계속 변한다. 스스로 보상하며 교정하는 가스 배출 밸브 센서를 이용하는 이 실시예에 의하면, 항공기 배터리용 밸브로서 이상적인 것이 될 수 있다.
추가적으로 도 11에 도시된 것처럼, 본 발명은 튜브(108)를 통해 가스를 원격 컬렉터에 보내는 컬렉터 튜브(102)를 뚜껑(14) 내의 중앙 통기구멍(46)에 설치할 수 있는 가능성을 포함하고 있고, 따라서 배터리에 가까운 영역을 가스가 없는 상태로 만들 수 있다.
도 11에 도시된 중앙 수직 컬렉터 튜브(102)는 예를 들어 고무나 플라스틱과 같이 고체로 된 가벼운 물질로 된 유동 볼(104)을 수용하는 투명 튜브일 수 있다. 이 볼(104)은 튜브(102)에 들어가는 가스의 흐름 때문에 뜰 수 있고, 그 높이는 어떤 특정 가스-흐름 제한을 위해 조절될 수 있는 광학 시스템에 의해 검출될 수 있다. 흐름이 강하면 강할수록, 볼(104)은 더 높이 떠있을 것이다.
튜브(102)의 외부측에, 볼(104)의 미리 정해진 임계 높이에서 활성화되는 변환기(106)가 부착되어, 전기 출력 신호를 알람 및/또는 제어 장치에 전송하게 된다. 이런식으로, 배터리가 과충전되고 가스가 과공급되는 경우 알람을 유발하기 위해 또는 심지어 충전기를 끄기 위해 가스 흐름을 측정하는 것은 전자 장치로서 역할을 한다.
도 12는 뚜껑(14)이 하우징(26)의 일체부를 형성하는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 미리 장착된 탄성 밀봉 요소(38)는 하우징(26)의 하단부에서 환형 오목부 내에 단단히 고정된 가요성 관형 스커트의 형태로 되어 있다. 위쪽으로 뻗어나가는 관형 스커트(38)의 내부면(82)은 뚜껑(14)의 하부면(28)으로부터 튀어나오는 원통형 요소(84)의 외부면에 대항하여 견고하게 밀봉상태로 접하고 있다.
원통형 요소(84)가 제공하는 원통형 시트(36)에 관형 스커트(38) 내부면(82) 이 미리장착되어 접촉함으로써, 가스가 배터리로부터 빠져나가는 것이 방지된다.
가스의 압력이 증가할 때, 스커트(38)의 상부 얇은 부분(86)은 부서져서 스커트(38)와 뚜껑(14)의 원통형 요소(84) 사이에서 가스가 빠져나가게 될 것이다. 스커트(38)의 성질과 크기는 밸브의 교정을 지시할 것이다.
반대방향으로부터의 압력(대기압)에 의하면, 관형 스커트(38)의 위로 뻗어나가는 얇은 부분은 시트(36)에 압력을 더 많이 가하게 될 것이고, 효과적으로 훨씬 더 우수한 밀봉효과를 제공하여 공기가 배터리에 들어가지 않게 될 것이다.

Claims (22)

  1. 상부측이 뚜껑(14)에 의해 닫히는 반면 하부측은 배터리 셀 내부로 안내되는 개구(42)를 갖는 하우징(26)을 포함하고, 상기 개구(42)는 탄성 밀봉 요소(38)에 의해 닫히는 가스제거 통로를 통해 상기 뚜껑(14) 내에 제공되는 하나 이상의 통기구멍(46)과 연통하는, 배터리 셀의 접근포트에 장착되는 가스 배출 밸브에 있어서,
    상기 탄성 밀봉 요소(38)는 미리 장착된 비복원 요소이고, 상기 비복원 요소의 내부면은, 자신의 탄성에 의해서 또한 상기 통기구멍(46)을 통해 상기 밀봉요소(38)의 외부면에 대하여 작용하는 증가하는 외부 압력에 의해 상기 하우징(26) 내에 제공되는 시트(36)와 밀봉식으로 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    미리 장착된 상기 탄성 밀봉 요소(38)는, 상기 하우징(26) 내에 제공되는 축상 가스제거 채널(42)과 연통하는 방사상 가스제거 도관(40)의 외부단부에 시트(36)가 형성되어 있는 환형 칼라 또는 O-링인 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시트(36)는 환형 홈의 형태인 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 방사상 가스제거 도관(40)은 상기 하우징(26)에 고정된 상기 뚜껑(14)의 하부면(28)과 상기 하우징(26)의 내벽(66)의 맞은편 상부면 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 축상 가스제거 채널(42)은, 상기 뚜껑(14)의 하부면(28)으로부터 축방향으로 튀어나온 중앙 자루(68)와 상기 배터리 셀 내부로 안내되는 하우징(26)의 원통형 개구(42) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자루(68)의 원통형 외부면에는 축상 홈(70)이 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  7. 제1항에 있어서,
    미리 장착된 상기 탄성 밀봉 요소(38)는 두꺼운 중앙부(72)와, 상기 하우징(26)의 내벽이 제공하는 환형 지지부(76)의 형태인 시트(36)에 안착하는 가요성 환형 외부 엣지(74)를 갖는 원형 디스크인 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 환형 지지부(76)는 상기 하우징(26) 내에 제공되는 축상 가스제거 채널(42) 쪽으로 기울어진 방사상 내부의 경사 능선부(80) 쪽으로 전환되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 원형 디스크(38)는 상기 하우징(26)의 내벽(66)으로부터 방사상으로 튀어 나오는 돌출부(78)에 의해 중앙에 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 뚜껑(14)의 하부면(28)으로부터 축방향으로 튀어나오는 코부분(50)이 상기 원형 디스크(38)의 중앙부(72)와 접하는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 뚜껑(14)과 상기 원형 디스크(38) 사이의 공간이 분할 요소(88)에 의해 상기 통기구멍(46)과 연통하는 상부 챔버(90)와 하나 이상의 측면 덕트(94)에 의해 상부 챔버(90)와 연통하는 하부 챔버(92)로 분할되고, 상기 분할 요소(88)는 하부 가요성 격막(98)에 의해 닫히는 일정한 압력을 갖는 내부 챔버(100)를 갖고, 상기 가요성 격막의 중앙은 상기 원형 디스크(38)의 중앙부(72)에 대항하여 작용하는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  12. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 뚜껑(14)은 축방향으로 가요성인 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 뚜껑(14) 내에 제공되는 상기 통기구멍(46)은, 부분적으로 겹치는 배열구조를 갖는 활모양 슬릿인 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  14. 제1항에 있어서,
    미리 장착된 상기 탄성 밀봉 요소(38)는 상기 하우징(26) 내에 단단히 고정된 가요성 관형 스커트이고, 상기 관형 스커트의 위로 뻗어나가는 내부면(82)은 상기 뚜껑(14)의 하부면으로부터 튀어나오는 원통형 요소(84)의 외부면에서 시트(36)에 대항하여 접하면서 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 뚜껑(14)은 상기 하우징(26)과 일체부를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  16. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(26) 하단부의 상기 입구 개구(42)는 방지장치 요소(52)에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 방지장치 요소(52)에는 상기 배터리 셀 내부로 안내되는 관형 연장 도관(58)을 갖는 방사상 입구 채널(54)이 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 관형 연장 도관(58)의 개방 단부에는 자동 셔터(64)가 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  19. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 밀봉 요소(38)는 대응하는 셀 기능을 제어하는데 사용되는 실제 가스 압력을 측정하기 위해 상기 밀봉 요소(38)의 변형을 감지하는 센서(60)와 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  20. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    가스를 원격 컬렉터에 보내는 컬렉터 튜브(102)가 상기 뚜껑(14) 내에 제공되는 상기 하나 이상의 통기구멍(46)에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  21. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 통기구멍(46)은 제어 또는 알람 장치에 전송되는 출력 신호를 생성하는 가스 흐름 측정장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 가스 흐름 측정장치는 유동 볼(104)을 수용하는 수직 투명 튜브(102)이며, 상기 유동 볼은 미리 정해진 임계 높이에서 상기 튜브(102)의 외측에 제공되며 상기 제어 또는 알람 장치와 연결된 변환기 요소(106)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 가스 배출 밸브.
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