KR101413488B1

KR101413488B1 - 전지용 냉매 매니폴드

Info

Publication number: KR101413488B1
Application number: KR1020120036170A
Authority: KR
Inventors: 김정민; 이성식; 권택만; 조은상; 박종만; 임종대; 이명헌; 이진우
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2014-07-02
Also published as: KR20130113740A

Abstract

본 발명은 복층상태의 전지판들을 제각기 냉각시키는 냉각판들의 냉매관에 연결되어 상기 냉매관을 통해 상기 냉각판들에 냉매를 제각기 분배하는 전지용 냉매 매니폴드에 관한 것으로, 상기 냉매가 유입되는 유입공간을 가지며, 상기 유입공간에 연통하면서 상기 냉각판들의 냉매관이 제각기 연결되는 분배구가 마련되고, 상기 유입공간의 일측이 개구된 함체형의 본체; 상기 본체에 일체적으로 고정되어 상기 유입공간의 일측을 차폐하며, 상기 유입공간에 냉매를 유입시키는 유입관이 마련된 커버; 및 상기 본체의 분배구에 설치되고, 상기 냉매관이 밀착상태로 관통설치되어 상기 냉매관을 유동가능하게 연결하면서 상기 냉매관을 상기 분배구에 수밀가능하게 연결하는 커넥터;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 냉매관이 커넥터에 의해 본체의 분배구에 유동가능하게 연결되면서 수밀가능하게 연결됨에 따라 냉매관의 중심이 설치공차에 의해 분배구의 중심과 일치하지 않는 경우에도 냉매관이 변형됨이 없이 분배구에 원활하게 결합될 수 있다.

Description

전지용 냉매 매니폴드{REFRIGERANT MANIFOLD FOR CELL}

본 발명은 전지용 냉매 매니폴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복층상태의 전지판들을 냉각시키는 냉각판들에 연결되어 냉매를 냉각판들의 냉매관을 통해 분배하는 전지용 냉매 매니폴드에 관한 것이다.

통상적으로 전지는 다양한 전자기기에 사용되고 있으며, 최근에는 환경오염 및 에너지고갈 등을 해결하기 위한 대안으로써 전기자동차나 하이브리드 전기자동차의 동력원으로 사용되고 있다.

이와 같이 전지가 자동차에 사용되는 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2011-11068호에 개시된 전지모듈이 있다.

종래기술의 전지모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 판상형 전지셀(110)들이 모듈케이스(120)에 복층상태로 배치되고, 전지셀(110)들의 사이에 냉각부재(120)가 장착된다.

냉각부재(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 전지셀(110)들의 계면에 접하는 방열핀(141) 및 방열핀(141)에 냉매를 순환시키는 냉매관(142)으로 구성되며, 미도시된 라디에이터와 같은 냉매공급장치에서 냉매관(142)을 통해 공급되는 냉매를 방열핀(141)을 따라 순환시키면서 전지셀(110)들을 냉각시키는 구성이다.

한편, 냉각부재(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 매니폴드(150)가 각각의 냉매관(142)에 연결됨에 따라 라디에이터의 냉매가 각각의 방열핀(141)들에 분배된다.

이러한 매니폴드(150)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 일측에 라디에이터에 연결되는 유입구(123)가 마련되고, 타측에 냉매관(142)들에 제각기 연결되는 다수의 분배구(143)가 마련됨에 따라 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 유입구(123)로 유입된 냉매를 분배구(143)를 통해 각각의 냉매관(142)으로 분배한다.

그런데, 냉각부재(120)를 구성하는 방열핀(141)들은 전지셀(110)들의 사이에 설치되면서 설치공차가 발생하는바, 냉매관(142)들의 중심이 균일하게 정렬되지 않는다.

그런데, 종래기술의 매니폴드(150)는 분배구(143)의 중심이 고정되어 있기 때문에 냉매관(142)들을 분배구(143)에 원활하게 결합할 수 없는 문제점이 있으며, 이에 따라, 냉매관(142)들을 분배구(143)의 중심에 일치하도록 가압하여 억지끼워야 하므로 냉매관(142)의 변형을 초래하고, 분배구(143)에서 냉매의 누수가 발생하는 문제점이 있다.

KR 10-2011-0011068 A

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 냉각부재들의 설치공차에 의해 냉매관들이 균일하게 정렬되지 않은 경우에도 냉매관의 변형없이 본체에 형성된 분배구에 냉매관을 유동가능하게 연결할 수 있는 전지용 냉매 매니폴드를 제공하기 위함이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지용 냉매 매니폴드는, 복층상태의 전지판들을 제각기 냉각시키는 냉각판들의 냉매관에 연결되어 상기 냉매관을 통해 상기 냉각판들에 냉매를 제각기 분배하는 전지용 냉매 매니폴드에 있어서, 상기 냉매가 유입되는 유입공간을 가지며, 상기 유입공간에 연통하면서 상기 냉각판들의 냉매관이 제각기 연결되는 분배구가 마련되고, 상기 유입공간의 일측이 개구된 함체형의 본체; 상기 본체에 일체적으로 고정되어 상기 유입공간의 일측을 차폐하며, 상기 유입공간에 냉매를 유입시키는 유입관이 마련된 커버; 및 상기 본체의 분배구에 설치되고, 상기 냉매관이 밀착상태로 관통설치되어 상기 냉매관을 유동가능하게 연결하면서 상기 냉매관을 상기 분배구에 수밀가능하게 연결하는 커넥터;를 포함하고, 상기 커넥터는, 상기 분배구에 연통상태로 삽입되어 상기 냉매관을 상기 분배구로 가이드하면서 상기 냉매관의 외주면에 지지력을 제공하는 관형태의 슬리브; 및 상기 슬리브의 외주면에 끼워져서 상기 분배구에 삽입됨에 따라 외주면이 상기 분배구의 내주면에 밀착되면서 상기 분배구에 일체적으로 고정되고, 일부분이 상기 슬리브의 외측으로 돌출되어 상기 냉매관의 외주면에 일부분의 내주면이 밀착되면서 상기 분배구를 수밀시키며, 상기 냉매관의 유동에 의한 상기 슬리브의 유동에 의해 가압됨에 따라 탄성변형하면서 상기 슬리브의 유동을 허용하는 탄성관;을 포함한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의한 전지용 냉매 매니폴드에 의하면, 냉매관이 커넥터에 의해 본체의 분배구에 유동가능하게 연결되면서 수밀가능하게 연결됨에 따라 냉매관의 중심이 설치공차에 의해 분배구의 중심과 일치하지 않는 경우에도 냉매관이 변형됨이 없이 분배구에 원활하게 결합될 수 있다.
특히, 커넥터를 구성하는 슬리브가 탄성관을 탄성변형시키면서 유동하므로 슬리브가 냉매관의 중심에 일치된 상태로 냉매관을 분배구로 가이드할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전지모듈을 나타내는 개념도.
도 2는 종래기술에 따른 냉매 매니폴드를 나타내는 사시도 및 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 전지용 냉매 매니폴드를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 전지용 냉매 매니폴드를 나타내는 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 냉매 매니폴드를 나타내는 횡단면도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 전지용 냉매 매니폴드(1)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본체(10), 커버(20) 및 커넥터(30)를 포함하여 구성할 수 있다.

본체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 복층상태의 전지판(2)들의 사이에 제각기 설치된 냉각판(3)들의 냉매관(4)을 통해 냉매를 분배하는 부재로써, 도 4에 도시된 바와 같이 일측이 개구된 함체형으로 형성됨에 따라 냉매가 유입되는 유입공간(11)을 가지며, 냉매관(4)들에 제각기 연결되는 분배구(13)가 마련된다.

즉, 본체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 분배구(13)를 통해 냉매관(4)들에 제각기 연결됨에 따라 유입공간(11)으로 공급된 미도시된 냉매공급장치의 냉매를 냉매관(4)에 분배하는 부재이다.

여기서, 미도시된 냉매공급장치는 예컨대 내연기관의 라이에이터일 수 있으며, 냉매로써 물을 공급할 수 있다.

또한, 본체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 양측에 일체적으로 마련된 브래킷(10a)을 통해 전지판(2) 및 냉각판(3)을 커버링하는 미도시된 모듈케이스에 볼팅된다.

커버(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 본체(10)에 일체적으로 고정되면서 유입공간(11)의 일측을 차폐하는 부재로써, 유입공간(11)에 연통하는 유입관(21)이 마련됨에 따라 유입관(21)을 통해 냉매공급장치에 연결되어 냉매를 유입공간(11)으로 유입시킨다.

여기서, 커버(20)는 열융착이나 접착에 의해 본체(10)에 고정될 수 있으며, 이와 달리 고정볼트와 같은 별개의 고정부재에 의해 본체(10)에 고정될 수도 있다.

커넥터(30)는 본체(10)의 분배구(13)에 냉매관(4)을 유동가능하게 연결하면서 분배구(13)를 수밀시키는 구성요소로써, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 슬리브(31) 및 탄성관(33)을 포함하여 구성할 수 있다.

슬리브(31)는 도 4에 도시된 바와 같이 냉매관(4)이 끼워지는 관형태로 형성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 분배구(13)에 연통가능하게 삽입되어 냉매관(4)을 분배구(13)로 가이드하면서 냉매관(4)의 외주면에 지지력을 제공한다.

탄성관(33)은 도 5에 도시된 바와 같이 분배구(13)와 냉매관(4)의 사이에 개대죔에 따라 분배구(13)를 수밀시키는 부재로써, 도 4에 도시된 바와 같이 관형태의 고무재로 형성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 슬리브(31)의 외주면에 끼워져서 분배구(13)에 삽입됨에 따라 외주면이 분배구(13)의 내주면에 밀착된 상태로 고정된다. 또한, 탄성관(33)은 도 5에 도시된 바와 같이 일부분이 슬리브(31)의 외측으로 돌출되어 냉매관(4)의 외주면에 일부분의 내주면이 밀착되면서 분배구(13)를 수밀시킨다.

이러한 탄성관(33)은 고무재로 형성되어 탄성을 가짐에 따라 냉매관(4)의 유동에 의한 슬리브(31)의 가압에 의해 탄성변형하면서 슬리브(31)의 유동을 허용한다. 즉, 탄성관(33)은 슬리브(31)를 분배구(13)의 내부에서 유동시키면서 슬리브(31)의 중심을 냉매관(4)의 중심에 일치시킨다.

따라서, 커넥터(30)는 냉각판(3)들의 설치공차에 의해 냉매관(4)의 중심이 분배구(13)와 일치하지 않는 경우에도 슬리브(31)의 유동을 통해 냉매관(4)을 분배구(13)로 가이드할 수 있으며, 탄성관(33)을 통해 분배구(13)를 수밀시킬 수 있다.

한편, 탄성관(33)은 도 5에 도시된 바와 같이 내주면에 적어도 하나의 수밀돌기(33a)가 돌출형성되어 냉매관(4)의 외주면에 밀착되므로 분배구(13)를 더욱 견고하게 수밀시킬 수 있다.

또한, 탄성관(33)은 도 5에 확대도시된 바와 같이 외주면에 돌출형성되어 분배구(13)의 내주면에 밀착되는 적어도 하나의 제2수밀돌기(33b)가 마련될 수도 있다. 따라서, 탄성관(33)은 수밀돌기(33a)를 통해 냉매관(4)의 외주면에 밀착되는 동시에 제2수밀돌기(33b)를 통해 분배구(13)의 내주면에 밀착되므로 본체(10)와 냉매관(4)을 수밀상태로 연결할 수 있다.

다른 한편, 커넥터(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 유동제한수단(35)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

유동제한수단(35)은 탄성관(33)의 탄성변형에 의해 분배구(13)의 내부에서 유동하는 슬리브(31)의 과도한 유동을 제한하는 수단으로써, 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이 플랜지(35a) 및 걸림턱(35b)을 포함하여 구성할 수 있다.

플랜지(35a)는 도 5에 도시된 바와 같이 슬리브(31)의 일단부에 동일체로 형성되어 분배구(13)의 단부에 걸린다.

걸림턱(35b)은 도 5에 도시된 바와 같이 본체(10)에 돌출형성되어 플랜지(35a)의 외주면이 걸리면서 슬리브(31)의 유동을 억제한다. 이러한 걸림턱(35b)은 도 5에 도시된 바와 같이 플랜지(35a)와 간극(t)으로 이격됨에 따라 슬리브(31)의 유동범위를 이격거리만큼 간극(t)의 범위 내에서 제한한다.

이에 따라, 슬리브(31)는 플랜지(35a) 및 걸림턱(35b)에 의해 과도한 유동이 방지되므로 냉매관(4)의 설치공차 범위의 내에서만 유동한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 냉매 매니폴드(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 복층상태의 전지판(2) 및 냉각판(3)으로 구성된 전지모듈에 설치되며, 냉각판(3)의 입구측 및 출구측에 제각기 설치되어 냉매를 냉각판(3)으로 분배하는 동시에 냉각판(3)을 순환한 냉매를 배출한다.

본체(10)는 브래킷(10a)을 통해 미도시된 모듈케이스에 고정되고, 분배구(13)를 통해 냉각판(3)들의 냉매관(4)에 연결된다.

이때, 냉매관(4)은 도 5에 도시된 바와 같이 분배구(13)에 마련된 슬리브(31)에 의해 가이드되면서 탄성관(33)에 의해 분배구(13)에 수밀상태로 고정된다.

여기서, 냉매관(4)의 중심이 냉각판(3)들의 설치공차에 의해 분배구(13) 및 슬리브(31)과 일치하지 않은 경우, 슬리브(31)는 가압에 의해 탄성관(33)을 탄성변형시키면서 유동함에 따라 중심을 냉매관(4)의 중심에 일치시킴으로써 냉매관(4)을 분배구(13)로 원활하게 가이드한다.

이때, 슬리브(31)는 탄성관(33)의 탄성변형을 통해 유동하면서 플랜지(35a)가 걸림턱(35b)에 걸림에 따라 냉매관(4)의 설치공차범위 내에서만 유동한다.

또한, 탄성관(33)은 도 5에 도시된 바와 같이 수밀돌기(33a)를 통해 냉매관(4)의 외주면에 밀착되고, 제2수밀돌기(33b)를 통해 분배구(13)의 내주면에 밀착됨에 따라 분배구(13) 및 냉매관(4)을 수밀시킨다.

한편, 커버(20)는 유입관(21)을 통해 미도시된 라디에이터와 같은 냉매공급장치에 연결되어 냉매를 본체(10)의 유입공간(11)으로 유입시킨다.

이에 따라, 냉매는 분배구(13) 및 냉매관(4)을 통해 각각의 냉각판(3)을 순환한 후 출구측의 냉매관(4) 및 매니폴드(1)를 통해 냉매공급장치로 배출된다.

이상과 같이 본 발명의 전지용 냉매 매니폴드(1)에 의하면, 냉매관(4)이 커넥터(30)에 의해 본체(10)의 분배구(13)에 유동가능하게 연결되면서 수밀가능하게 연결됨에 따라 냉매관(4)의 중심이 설치공차에 의해 분배구(13)의 중심과 일치하지 않는 경우에도 냉매관(4)이 변형됨이 없이 분배구(13)에 원활하게 결합될 수 있다.

특히, 커넥터(30)를 구성하는 슬리브(31)가 탄성관(33)을 탄성변형시키면서 유동하므로 슬리브(31)가 냉매관(4)의 중심에 일치된 상태로 냉매관(4)을 분배구(13)로 가이드할 수 있다.

또한, 플랜지(35a) 및 걸림턱(35b)으로 구성된 유동제한수단(35)에 의해 슬리브(31)의 과도한 유동이 방지되어 플랜지(35a)와 걸림턱(35b)의 간극(t)내에서만 유동하므로 슬리브(31)가 냉매관(4)의 설치공차범위에서만 유동할 수 있다.

또, 탄성관(33)이 수밀돌기(33a)에 의해 냉매관(4)의 외주면에 밀착되므로 분배구(13)가 견고하게 수밀될 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

1 : 냉매 매니폴드 2 : 전지판
3 : 냉각판 4 : 냉매관
10 : 본체 11 : 유입공간
13 : 분배구 20 : 커버
21 : 유입관 30 : 커넥터
31 : 슬리브 33 : 탄성관
33a : 수밀돌기 33b : 제2수밀돌기
35 : 유동제한수단 35a : 플랜지
35b : 걸림턱

Claims

복층상태의 전지판들을 제각기 냉각시키는 냉각판들의 냉매관에 연결되어 상기 냉매관을 통해 상기 냉각판들에 냉매를 제각기 분배하는 전지용 냉매 매니폴드에 있어서,
상기 냉매가 유입되는 유입공간을 가지며, 상기 유입공간에 연통하면서 상기 냉각판들의 냉매관이 제각기 연결되는 분배구가 마련되고, 상기 유입공간의 일측이 개구된 함체형의 본체;
상기 본체에 일체적으로 고정되어 상기 유입공간의 일측을 차폐하며, 상기 유입공간에 냉매를 유입시키는 유입관이 마련된 커버; 및
상기 본체의 분배구에 설치되고, 상기 냉매관이 밀착상태로 관통설치되어 상기 냉매관을 유동가능하게 연결하면서 상기 냉매관을 상기 분배구에 수밀가능하게 연결하는 커넥터;를 포함하고,
상기 커넥터는,
상기 분배구에 연통상태로 삽입되어 상기 냉매관을 상기 분배구로 가이드하면서 상기 냉매관의 외주면에 지지력을 제공하는 관형태의 슬리브; 및
상기 슬리브의 외주면에 끼워져서 상기 분배구에 삽입됨에 따라 외주면이 상기 분배구의 내주면에 밀착되면서 상기 분배구에 일체적으로 고정되고, 일부분이 상기 슬리브의 외측으로 돌출되어 상기 냉매관의 외주면에 일부분의 내주면이 밀착되면서 상기 분배구를 수밀시키며, 상기 냉매관의 유동에 의한 상기 슬리브의 유동에 의해 가압됨에 따라 탄성변형하면서 상기 슬리브의 유동을 허용하는 탄성관;을 포함하는 전지용 냉매 매니폴드.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 커넥터는,
상기 탄성관의 탄성변형에 의해 상기 분배구의 내부에서 유동하는 상기 슬리브의 과도한 유동을 제한하는 유동제한수단;을 더 포함하는 전지용 냉매 매니폴드.
제 3 항에 있어서, 상기 유동제한수단은,
상기 슬리브의 일단부에 동일체로 마련되어 상기 분배구의 단부에 걸리는 플랜지; 및
상기 분배구가 형성된 상기 본체에 마련되고, 상기 플랜지의 측방에 돌출형성되어 상기 플랜지의 외주면이 걸리면서 상기 슬리브의 유동을 억제하며, 상기 플랜지와 간극으로 이격됨에 따라 이격거리만큼 간극으로 상기 슬리브의 유동을 허용하면서 상기 슬리브의 과도한 유동을 억제하는 걸림턱;을 포함하는 전지용 냉매 매니폴드.
제 1 항에 있어서, 상기 탄성관은,
상기 냉매관의 외주면에 밀착되면서 상기 분배구를 수밀하는 적어도 하나의 수밀돌기가 일부분의 내주면에 마련된 것을 특징으로 하는 전지용 냉매 매니폴드.