KR102179157B1 - 냉각 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일부 실시예는 물품을 냉각하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 사용시에 열교환기 상에 배치된 유체 저장기로부터 유체가 공급되도록 배치된 열교환기를 포함한다. 상기 유체 저장기는 상기 유체가 물품을 냉각하기 위해 상기 열교환기 내로 중력 하에서 흐르도록 상기 저장기 내의 유체를 냉각하는 냉각 수단을 구비한다. 상기 장치는, 예컨대 무선통신 베이스 스테이션 내에서 하나 이상의 배터리 또는 다른 물품을 냉각하도록 배치될 수 있다.

Description

냉각 장치 및 방법{COOLING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로, 이에 제한되지 않고서, 특히 전기 시스템에 백업 전력을 공급하는데 이용되는 배터리 또는 배터리 팩을 냉각하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 관점은 장치, 배터리 또는 배터리 팩 및 방법에 관한 것이다.

세계 인구의 대부분은 메인 전기의 일관성 있고 신뢰성 있는 접근을 할 수 없다. 일부 국가, 특히 후진국에서는, 전기 공급은 로드 쉐딩(load shedding)에 의해 배급되고, 의도적인 파워 정전의 형성은 롤링 블랙아웃(rolling blackouts)으로 알려져 있다. 다수의 아프리카, 남아시아 및 라틴 아메리카 국가에서는, 예컨대, 롤링 블랙아웃이 아주 흔한 일이고, 일간 및 주간의 지정된 시간에 종종 스케쥴되는 동안에, 사람들이 알려진 방해 시간 주위에 작업허용되지만, 종종 예견치 않게 그리고 경고 없이 롤링 블랙아웃이 발생한다.

선진국에서도, 전기에 대한 수요가 네트워크의 파워 서플라이 능력을 종종 초과함으로써, 국부적이거나 또는 광범위한 로드 쉐딩을 필요로 한다. 더욱이, 메인 전기 공급에 대한 실패는 자연 재앙 또는 테러 공격과 같은 예측하지 못한 경우로 인해 발생할 수 있다.

이에 따라, 신뢰성 없는 전기 공급을 받는 지역에서 영구적인 작업을 위해 의도된 전기 장비에 대한 작업이 어려울 수 있다. 조명 시스템, 무선통신 시스템 또는 후진국에서 엄격히 제한된 온도 범위 내의 저장을 요구하는 백신과 같은 의약품을 저장하는데 종종 이용되는 냉동 시스템에 대한 전력 손실은 재난이 될 수 있다.

상기 문제점은 메인 서플라이 결합의 경우에 전기 장비에 전기를 공급하도록 백업 배터리, 예컨대 납 축전지(lead acid batteries)를 마련함으로써 어느 정도 완화된다. 일반적인 무선통신 적용에서는, 복수의 2V 배터리 또는 배터리 셀이 직렬로 제공되어, 파워 요건에 따라 24V, 48V 또는 96V의 복합 출력 전압을 발전시키는 배터리 또는 배터리 팩을 형성한다.

이러한 배터리의 성능, 및 특히 그 유용한 수명은 그 온도에 대해 크게 의존한다. 아레니우스식(Arrhenius equation)은 화학 반응, 예컨대 배터리 내의 반응이 진전되는 속도와 온도 사이의 관계를 정의한다. 그 반응 속도는 온도가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가함을 나타낸다. 배터리의 수명이 반응 속도에 반비례하기 때문에, 배터리의 수명은 온도 상승에 의해 기하급수적으로 쇠퇴하는 결론이 된다.

일반적으로, 매 10℃에 대한 반응 속도의 두 배(및 그에 따른 수명의 반)는 배터리 온도를 증가시킨다. 이에 따라, 35℃에서 작동하는 배터리는 25℃에서 작동하는 배터리의 반 정도 그리고 온도가 15℃로 유지되는 배터리의 1/4 정도의 의 유용한 수명을 가질 것이다.

시간이 경과함에 따라 배터리의 점차적인 열화를 제외하고는, 온도 영향은 전지의 조속한 결함을 종종 초래한다. 이는 배터리 내에 발생되는 열 속도가 환경에서의 열 손실률을 초과한다면 통상적인 작동 조건 하에서도 일어날 수 있다. 이러한 상황에서, 배터리 온도가 계속하여 상승함으로써, 작동적인 결과뿐만 아니라 심각한 물리적 결과를 가질 수 있는 "서멀 런어웨이(thermal runaway)"로 알려진 조건을 초래할 것이다.

신뢰성 없는 메인 전력을 받음으로써 필수적인 전기 시스템에 대한 배터리 백업을 요구하는 세계의 지역에서는, 주위 온도가 계속하여 상승하고, 그에 따라 이러한 배터리의 유용한 수명이 감소된다. 공기조화 장비와 같은 배터리 냉각 시스템은 배터리 수명에 대한 높은 주위 온도의 영향을 감소시킨다. 그러나, 이러한 장치는 그 자체에 전력을 통상적으로 필요로 하므로, 메인 파워가 쉽게 용이하지 않은 곳에서는 비경제적이다.

본 발명은 이러한 배경기술에 대해 고려하고 있다. 본 출원인은 전력의 일정한 소스를 요구하지 않고서 신뢰성 있는 냉각 배터리를 위한 장치 및/또는 방법에 대한 필요성이 있음을 인식하고 있다.

본 출원인은 연속적인 파워 서플라이를 필요로 하지 않고서 냉각 아이템에 적합한 냉동 장치의 신규한 형태를 이전에 제안하고 있다. PCT/GB2010/051129호의 요지인 본 장치는 전력 손실이 따르는 30일까지 동안에 4-8℃의 온도 범위 내에 냉동된 저장 공간을 유지하게 한다.

본 출원인은 본 장치에 채용되는 기술 원리가 냉각 배터리를 위한 장치 또는 방법에 이용될 수 있음을 인식하고 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 전력에 대한 연속적인 외부 공급 없이 연장된 시간 주기 동안에 하나 이상의 배터리를 냉각하는 장치 또는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 설명, 특허청구범위 및 도면으로부터 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 관점은 첨부한 특허청구범위에서 정의한 바와 같은 장치, 배터리 또는 배터리 팩 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 적어도 하나의 물품, 선택적으로 배터리를 냉각하는 장치로서, 유체 저장기로부터 유체가 공급되도록 배치된 열교환기를 포함하며, 상기 유체 저장기는 사용시에 상기 열교환기 상에 배치되고, 상기 유체 저장기는 상기 유체가 물품을 냉각하기 위해 상기 열교환기 내로 중력 하에서 흐르도록 상기 저장기 내의 유체를 냉각하는 냉각 수단을 구비하는, 물품 냉각 장치가 제공된다.

상기 장치는 배터리를 냉각하도록 배치될 수 있다.

편리하게, 상기 유체는 대략 4℃ 이상의 열팽창의 양(+)의 온도계수(즉, 그 용적은 온도가 증가함에 따라 증가함)와, 대략 4℃ 이하의 열팽창의 음(-)의 온도계수(즉, 그 용적은 온도가 감소함에 따라 증가함)를 나타내는 물이다. 이에 따라, 이러한 온도에서의 물은 가장 밀도가 높고, 임의의 구속된 용적의 하부로 가라앉는 경향이 있다. 따라서, 상기 장치는 장치의 하부에 위치된 상기 열교환기의 온도가 사용시에 적어도 하나의 배터리를 냉각하기 위해 대략 4℃가 되는 경향이 있거나 또는 그 온도로 유지되도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 장치는 상기 배터리를 향해, 그 상에 또는 그 주위에 상기 열교환기 위로 또는 그를 통해 공기를 통과시키는 공기 흐름 수단을 포함한다. 상기 공기 흐름 수단은 상기 열교환기와 연통하는 팬 또는 압축기를 포함할 수 있다. 상기 열교환기와 상기 팬 또는 압축기 사이에는 덕트가 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 열교환기는 상기 덕트와 유체 연통하는 하우징 내에 배치되며, 상기 하우징은 상기 열교환기 위로 또는 그를 통해 통과하는 공기가 상기 물품을 향해, 그 상에 또는 그 주위에 상기 하우징으로부터 배출되는 하나 이상의 개구를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 하우징은 복수의 작은 직경의 개구를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 열교환기는 적어도 하나의 열교환기 표면을 갖는 얇은 벽의 컨테이너를 포함한다. 상기 열교환기 표면은 공기가 상기 열교환기를 통과하게 하도록 배치된 복수의 개구를 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 금속과 같은 열투과성 재료로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 냉각 요소는 메인 파워 서플라이; 광전기와 같은 솔라 파워 서플라이; 및 배터리, 예컨대 냉각될 배터리 중 하나에 의한 전력으로 공급된다.

일 실시예에서, 상기 장치는 상기 적어도 하나의 냉각 요소에 상기 파워 서플라이의 방해 이후에, 사전결정된 시간 주기 동안에 상기 물품 상에 냉각 효과를 제공하도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 저장기는 단열된다. 상기 장치는 상기 저장기 내의 유체의 온도가 사용시에 상기 열교환기 내의 상기 유체의 목표 온도 아래의 온도가 되도록 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상술한 단락 중 하나에 따른 장치를 포함하는 배터리 또는 배터리 팩이 제공된다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 배터리 근방에 위치된 열교환기 위에 배치된 저장기 내에 저장된 유체를 냉각하는 단계; 및 상기 저장기로부터 상기 열교환기 내로 보다 높은 밀도의 유체가 가라앉게 하여 상기 열교환기를 냉각하여 상기 물품으로부터 열을 흡수하는 단계를 포함하는, 배터리를 냉각하는 방법이 제공된다.

상기 방법은, 상기 열교환기 내의 유체로부터의 열을 상기 저장기 내의 유체에 전달하여 상기 열교환기의 온도를 목표 온도 또는 그 주위로 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 목표 온도는 대략 4℃이다. 일 실시예에서, 상기 유체는 물이다.

상기 방법은, 상기 열교환기로부터 열이 흡수되도록 상기 열교환기를 가로질러 또는 그를 통해 공기를 흐르게 하고, 냉각된 공기를 상기 물품을 향해, 그 상에 또는 그 주위에 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 저장기를 단열하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 배터리 근방에 위치된 열교환기 위에 배치된 저장기 내에 저장된 유체를 냉각하는 단계; 상기 저장기로부터 상기 열교환기 내로 보다 높은 밀도의 유체가 가라앉게 하여 상기 열교환기를 냉각하여 상기 물품으로부터 열을 흡수하는 단계; 및 상기 배터리의 온도를 목표 온도 범위 내에 유지하기 위해 상기 열교환기 내의 상기 유체의 온도에 대응하는 상승 없이 상기 저장기 내의 상기 유체의 온도가 상승하게 하는 단계를 포함하는, 배터리를 냉각하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 열교환기 위에 배치된 저장기 내에 저장된 유체를 냉각하는 단계; 및 상기 저장기로부터 상기 열교환기 내로 보다 높은 밀도의 유체가 가라앉게 하여 상기 열교환기를 냉각하여 상기 물품으로부터 열을 흡수하는 단계를 포함하는, 물품을 냉각하는 방법이 제공된다.

본 발명의 일 관점에서, 유체 저장기로부터 유체가 공급되도록 배치된 열교환기를 포함하는 배터리를 냉각하는 장치가 제공되며, 상기 유체 저장기는 사용시에 상기 열교환기 상에 배치된다. 상기 유체 저장기는 상기 유체가 물품을 냉각하기 위해 상기 열교환기 내로 중력 하에서 흐르도록 상기 저장기 내의 유체를 냉각하는 냉각 수단을 구비한다. 상기 배터리를 향해, 그 상에 또는 그 주위에 상기 열교환기 위로 또는 그를 통해 공기를 통과시키는 팬 또는 압축기가 제공될 수 있다.

본 명세서의 범위 내에는 전술한 설명, 특허청구범위 및/또는 하기의 설명 및 도면에 기술된 각종 관점, 실시예, 예, 특징 및 변형이 단독으로 또는 임의의 조합으로 취해질 수 있음이 고려된다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 예로서만 기술할 것이다.
도 1은 배터리의 유용한 수명이 온도와 함께 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프,
도 2는 본 발명의 일 형태를 채용하는 장치에 대한 개략도,
도 3은 도 2의 장치의 일부인 열교환기의 섹션에 대한 확대도,
도 4는 본 발명의 제2 형태를 채용하는 장치에 대한 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 일부를 도시한 개략도,

도 1의 그래프를 우선 참조하면, 온도에 따른 배터리 수명(가로축)의 변화를 나타낸다. 아레니우스식에 의하면, 배터리 수명은 일반적으로 온도 증가에 따라 기하급수적으로 쇠퇴하고, 경험적으로는 일반적으로 배터리 온도의 매 10℃ 증가에 대한 배터리 수명은 50%만큼 감소한다는 것이다.

이에 따라, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 35℃의 온도(라인 35)에서 작동하는 배터리의 수명은 25℃의 온도(라인 25)에서 작동하는 배터리의 수명의 대략 반이고, 15℃의 온도(라인 15)에서 작동하는 배터리의 수명의 대략 25%이다.

배터리 작동 온도는 배터리 상에 가열 효과를 갖는 배터리로부터 인출된 전류와 주위 온도 양자에 따라 다르므로, 15℃의 주위 온도에서 작동하는 배터리의 온도는 35℃의 주위 온도에서의 휴지상태의 배터리의 온도와 유사하거나 또는 그보다 훨씬 높을 수 있다. 이에 따라, 높은 주위 온도에서 연장된 주기 동안의 배터리의 작동은 75% 이상만큼 배터리의 수명을 감소시켜서, 규칙적인 교체를 필요로 할 수 있다. 그러나, 배터리를 교체하는 비용 및 실행 계획은 후진국 또는 기리적으로 먼 지역에서는 엄두도 못 낼 정도로 높을 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 형태를 채용하는 장치를 참조부호 10으로 도시한다. 장치(10)는 하나 이상의 배터리를 냉각하도록 의도된다. 도시한 실시예에서, 장치는 단일의 배터리(40)를 냉각하도록 배치된다. 여기서, 용어 "배터리"는 단일의 배터리 또는 전지, 혹은 배터리를 집합적으로 형성하는 복수의 전지를 포함하도록 사용된다. 본 발명의 일부 실시예는 복수의 전지, 또는 이러한 복수의 전지를 포함하는 단일의 배터리를 각각 냉각하는데 이용될 수 있다. 배터리는 종래의 차량 배터리, 예컨대 200-500mm의 길이, 100-200mm의 폭 및 150-250mm의 높이와 유사한 사이즈일 수 있다. 장치(10)는 이러한 사이즈 범위에 제한되지 않는 배터리 또는 임의의 적절한 사이즈를 갖는 다른 물품을 냉각하도록 배치될 수 있다.

장치(10)는 유체의 용적을 수용하는 지체(즉, 단열)된 유체 저장기(12)의 형태인 열적 저장소를 포함한다. 도시한 실시예에서, 유체는 대개 물이다. 저장기(12)는 물로 환전하게 충전되지 않음으로써, 사용 동안에 온도 변화로 인한 물 용적의 팽창을 허용하는 것이 바람직하다.

종래의 냉동기 또는 프리저 장치에서의 것과 유사한 전기 동력식 냉각 요소(14)는 저장기(12) 내에 제공되거나 또는 적어도 유체와 열 연통하도록 제공된다. 냉각 요소(14)로의 전력은 메인 파워 출구, 또는 변형적으로 솔라 패널 또는 다른 광 서플라이와 같은 파워 서플라이(16)로부터 공급될 수 있다. 유리하게, 일부 실시예에서, 냉각 요소(14)는 연속적으로 전력 공급될 필요가 반드시 없고, 본 발명의 일부 실시예에 대한 주요 목적 중 하나는 냉각 요소(14)에 대한 전력 서플라이의 부재시에 배터리의 연속적인 냉각을 가능하게 하는 것이다.

유체 도관 또는 파이프(18)는 열교환기(20)와 저장기(12)는 유체 연통하도록 열교환기(20)의 입구에 저장기(12)의 하부 영역을 연결한다. 즉, 저장기(12)와 열교환기(20)는 단일의 인접한 유체 챔버를 형성한다. 도 2의 실시예에서, 도관(18)은 저장기(12)의 베이스 또는 하부에 제공된 개구를 거쳐 저장기(12)와 유체 연통한다.

열교환기(20)는 비교적 높은 표면 대 용적비를 갖는 얇은 벽의 입방형 컨테이너를 포함한다. 도시한 실시예에서, 열교환기(20)는 깊이보다 상당히 큰 높이 및 폭을 갖는 장방형 형상이다. 편리하게, 필수적이지는 않지만, 열교환기(20)는 일반적으로 냉각될 배터리(40)의 형상에 대응하는 사이즈 및 표면적을 갖는다.

그럼에도, 열교환기(20)는 높은 표면 대 용적비가 유체와 배터리 사이에 열전달을 최적화할 수 있지만, 소정의 적요에 따라 실질적으로 임의의 형상을 취할 수 있다. 열교환기(20)는 편리하게 금속 재료와 같은 높은 열전도성 또는 열투과성을 갖는 재료로 형성됨으로써, 열전달을 다시 개선한다. 열교환기(20)는 천공되어, 하나의 방사면으로부터 다른 방사면으로 연장되는 개구 또는 도관(23)을 가지며, 그 목적은 후술한다.

열교환기(20)는 냉각될 배터리에 근접 또는 인접하게 대체로 직립한 배향으로 위치설정되도록 하우징(22) 내에 배치된다. 하우징은 덕트(28)를 거쳐 팬 또는 압축기(26)와 유체 연통하는 공기 입구(24)를 갖는다. 팬 또는 압축기(26)는 주위 공기를 유입하여 덕트(28)와 입구(24)를 거쳐 하우징(22) 내로 주위 공기를 펌핑하도록 배치된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 하우징(22)은 배터리(40)에 면하는 벽 내의 복수의 개구(30)를 특징으로 한다. 이에 따라, 팬 또는 압축기(26)에 의해 덕트(28) 내로 유입된 공기는 입구(24)를 거쳐 하우징(22) 내로 흐르고, 열교환기(20)를 통해 연장되는 열교환 도관(23)을 통과하고, 개구(30)를 통해 배터리(40) 쪽으로 배출된다. 도시한 실시예에서, 열교환 도관은 대략 5-10mm의 직경을 갖는다. 하우징(22)을 통과할 때, 공기 중 일부는 열교환기(20) 주위로 흐르지만, 대부분의 공기는 그 내에 형성된 도관(23)을 통해 흐른다. 하우징 개구(30)는, 그 개구를 통해 배출되는 공기가 배터리(40)의 외부면에 지향되는 복수의 정교한 에어젯의 형태를 취하도록 비교적 작은 사이즈이다. 일부 실시예에서, 개구는 0.5mm 내지 2mm, 선택적으로 최대 대략 5mm의 직경을 가질 수 있다. 개구는 도관(23) 내의 가스의 잔존 시간을 증대시키기 위해 열교환 도관보다 작은 직경을 가짐으로써, 도관(23)을 통과하는 가스의 온도를 더욱 감소시키게 한다. 또한, 다른 사이즈가 유용하다. 일부 실시예에서, 개구(30)는 도관(23)과 실질적으로 동일한 직경을 가지며, 공기 흐름에 방해되지 않도록 개구(30)와 실질적으로 정렬된다. 일부 실시예에서, 하우징(22)은 배터리(40)에 면하는 측부 상에서 실질적으로 개방됨으로써, 공기가 도관(23)으로부터 배터리(40)로 직접 흐르고 개구(30)가 요구되지 않을 수 있다.

장치(10)의 냉각 기능은 잘 공지된 이례적인 물의 특징 중 하나에 의존하는데, 즉 그 밀도는 대략 4℃에서 최대에 도달하므로, 4℃에서의 물은 더욱 높거나 낮은 온도에서 물에 대해 일반적으로 가라앉을 것이다. 이는 그 상부에 근접하게 냉각되는 물의 용적이 온도 구배를 형성함으로써, 용적의 하부를 향하는 물이 4℃에 접근함을 의미한다. 용적의 하부에서의 온도는 용적에서의 물의 더욱 큰 부분이 결빙되지 않는다면 4℃ 이하로 떨어지지 않는다.

도 2의 장치에 대한 작동이 기술될 것이다.

배터리(40)를 냉각하기 위해, 저장기(12) 내의 물은 외부 파워 서플라이(16)로부터의 전력을 이용하여 냉각 요소(14)에 의해 냉각된다. 그 시간 동안에, 배터리(40)를 연결하는 전기 장치는 외부 파워 서플라이(16)에 의해 동력됨으로써, 배터리(40)는 휴지 상태가 되므로, 그 온도는 주위 온도 또는 그 근방에 있을 수 있다.

냉각 요소(14)가 활성화되기 전에, 저장기(12)와 열교환기(20) 내에 수용된 모든 물은 주위 온도 또는 그 근방에 있다. 냉각 요소(14)가 저장기(12) 내에 또는 그에 근접하게 위치됨에 따라, 수용된 물은 비교적 신속하게 냉각한다. 저장기(12) 내의 물의 온도가 감소됨에 따라, 그 밀도는 열교환기(20) 내에 수용된 주위 온도의 물에 대해 증가하므로, 중력 하에서 열교환기(20) 내로 가라앉는 경향이 있어서, 그 내의 물을 변위시킨다.

저장기(12)와 열교환기(20)에 의해 형성된 유체 용적 내에 대류 흐름이 확립됨으로써, 냉각된 물이 저장기(12)로부터 유체 도관(18)을 통해 열교환기(20) 내로 가라앉아서 더욱 따뜻해진(및 그에 따른 더욱 저밀도의) 물을 아래로 변위시킨다. 이와 같이 따뜻해진 물은 도관(18)을 통해 저장기(12) 내로 상승하므로, 장치(10) 내의 모든 물의 평균 온도가 떨어지도록 냉각 요소(14)에 의해 냉각된다. 결국, 대류 속도가 감소하여, 열교환기(10)가 저장기(12) 내의 유체와 유체 연통하지 않는다면 달리 성취되는 온도 아래에서 열교환기(20) 내의 물이 비교적 정체되게 한다. 열교환기(20)로부터 저장기(12)로의 열전달이 충분히 급속적이면, 열교환기 내의 물은 대략 4℃의 온도에 확립될 것이다.

물의 밀도가 4℃에서 최대이기 때문에, 저장기(12) 내의 물의 온도에 대한 후속적인 변동은 대류 흐름이 재확립되게 하지 않는 경향이 있는데, 그 이유는 4℃ 양측에서의 온도가 저장기(12)의 상부로 상승하는 경향이 있기 때문이다.

예를 들면, 냉각 요소(14)에 근접한 저장기(12) 내의 물이 4℃ 이하로 떨어지거나 또는 결빙하기 시작하더라도, 그 밀도는 열교환기(20) 내에 수용된 물의 밀보다 낮게 유지되어, 저장기(12) 내에 유지되게 한다. 마찬가지로, 4℃ 이상의 저장기(12) 내의 물의 온도에서의 상승은 그 밀도를 감소시켜서, 저장기(21) 내에 유지되게 한다.

그 결과, 일부 실시예에서, 저장기(12) 내의 물로부터 열교환기(20) 내의 물로의 임의의 열전달은 대류보다는 전도에 의해 일반적으로 영향을 받는다. 물이 특히 효율적인 열 전도체이지 않기 때문에, 저장기(12) 내에 수용된 물의 비교적 적은 온도 변동은 열교환기(20) 내의 물에 일반적으로 전달되지 않는다.

따라서, 열교환기(20) 내의 물의 온도는 저장기(12) 내에 수용된 물에서의 온도 변동에 실질적으로 관계없이 대략 4℃로 유지할 수 있다.

외부 파워 서플라이(16)에 의해 동력되는 팬 또는 압축기(26)는 주위 공기를 유입하여 덕트(28)를 거쳐, 입구(24)를 통해 그리고 하우징(22) 내로 강제한다. 하우징(22) 내의 공기는 열교환기(20) 내에 형성된 개구 주위로 또는 그를 통해 흐름으로써, 그 내에 수용된 물에 의한 열흡수로 인해 냉각된다. 그 다음, 냉각된 공기는 배터리(40)의 표면을 향해 지향되는 정교한 에어젯의 어레이에서 하우징(22)의 전방벽 내의 개구(30)를 통해 배출된다.

배터리(40)로부터의 열은 냉각된 공기에 의해 흡수됨으로써 배터리(40)의 온도를 낮춘다. 여기서, 높은 주위 온도를 받는 배터리(40)는 단순하고 효율적으로 냉각되어, 더욱 낮은 온도로 유지되게 하고 배터리 수명에 대한 높은 주위 온도의 악영향을 완화한다.

열교환기(20)를 가로질러 주위 공기의 흐름으로부터 흡수된 열은 그 내의 물의 온도를 상승시킨다. 열교환기(20) 내의 물에 의해 흡수된 열은 물 용적 내의 온도 구배에 따라 2가지 방식 중 하나로 물에 전달된다.

예를 들면, 시스템 내의 물의 온도가 대략 4℃에서 실질적으로 균일하다면, 열교환기(20) 내의 물의 온도 증가는 물에 대한 그 밀도를 감소시킨다. 이에 따라, 대류 흐름이 재확립됨으로써, 열교환기(20) 내의 더욱 따뜻하고 저밀도의 물이 더욱 냉각된 물에 의해 변위된다. 더욱 따뜻한 물은 냉각 요소(14)에 의해 다시 냉각되는 저장기(12)를 향해 상승한 다음, 열교환기(20) 내로 다시 가라앉는다. 이에 따라, 주로 대류에 의해 열교환기(20)로부터 저장기(12)로 열이 전달된다.

외부 파워 서플라이(16)로부터의 전력이 냉각 요소(14) 및 팬 또는 압축기(26)에 공급되지만, 저장기(12)와 열교환기(20)에 의해 형성된 물 용적 내의 이와 같은 재순환은 무기한으로 계속됨으로써, 주위 온도보다 낮은 온도로 배터리(40)를 유리하게 유지하여 그 유용한 수명을 연장시킬 수 있다.

한편, 저장기(12) 내의 물의 온도가 열교환기(20) 내의 물의 온도보다 상당히 낮다, 예컨대 결빙 또는 그 아래이면, 열교환기 내의 물의 밀도는 온도 증가에도 불구하고, 저장기(12) 내의 물의 밀도보다 높게 유지될 것이다. 이에 따라, 열교환기(20) 내의 물은 열교환기(20) 내에 유지되는 경향이 있고, 물의 순환이 확립되지 않는다. 이 경우, 열교환기(20) 내의 물에 의해 흡수된 열은 주로 전도에 의해 저장기(12) 내의 더욱 차가운 물로 전달되며, 그 속도는 열교환기(20)와 저장기(12) 사이의 온도차에 따라 다르다.

일부 실시예에서, 열교환기(20) 내의 물에 의해 흡수되는 열은 주로 전도에 의해 저장기(12) 내의 더욱 차가운 물로 전달된다. 열전달의 속도는 열교환기(20) 내의 유체와 저장기(12) 내의 유체 사이의 온도차에 따라 다르다.

다시, 외부 파워 서플라이(16)로부터의 전력이 냉각 요소(14) 및 팬 또는 압축기(26)에 공급되지만, 열교환기(20) 내의 유체와 저장기(12) 내의 유체 사이에는 비교적 큰 음의 온도차가 유지된다. 이에 따라, 열교환기로부터의 열전달은 무기한으로 계속됨으로써, 주위 온도보다 낮은 온도로 배터리(40)를 유리하게 유지하여 그 유용한 수명을 연장시킬 수 있다.

외부 파워 서플라이(16)로부터의 전력이 결함이 있는 이벤트, 예컨대 롤링 블랙아웃 또는 이후의 냉각 요소(14)에 더 이상 전력이 공급되지 않는 예기하지 못한 이벤트에도, 장치(10)는 후술한 바와 같이 배터리(40)에 대한 임시적인 냉각 효과를 제공할 수 있다.

물의 높은 비열 용량으로 인해, 장치(10) 내의 물의 용적은 온도의 상당한 증가 없이 그를 가로질러 흐르는 주위 공기로부터의 대량의 열을 흡수할 수 있다. 예로서, 평균 4℃에서 물의 1000 리터를 수용하는 시스템은 그 온도가 35℃에 도달하기 전에 그를 가로질러 흐르는 공기로부터의 열의 대략 130MJ의 흡수를 필요로 할 것이다. 저장기(12) 내의 물의 온도가 냉각 요소(14)로의 동력이 끊기는 지점에서 4℃보다 낮은 경우에, 흡수될 수 있는 에너지량은 증가할 것이다. 냉각 요소(14) 내의 영역에서 결빙하는 물과 같은 상변화 유체를 채용하는 장치의 경우에는, 결빙된 유체가 녹는데에는 몇 시간이 걸릴 수 있으며, 그동안에 저장기(12) 내의 유체의 냉각 주기가 계속될 수 있다. 물의 높은 비열 용량으로 인해, 장치(10) 내의 물의 용적은 온도의 상당한 증가 없이 열교환기(20)를 통해 흐르는 주위 공기로부터의 대량의 열을 흡수할 수 있다.

열교환기 내의 물에 의해 흡수되는 열이 전력이 끊긴 후에 물 용적을 통해 전달되는 속도는 저장기(12)와 열교환기(20) 사이의 열구배에 따라 다르다. 저장기(12) 내의 많은 물이 아이스 형태에 있음을 가정하면, 열교환기(20)와 저장기(12) 사이의 큰 음의 온도차가 있음으로써 열교환기(20) 내의 물로부터 열이 멀어지게 전도되어 저장기(12) 내의 아이스에 의해 흡수된다.

비교적 대량의 에너지가 저장기(12) 내의 아이스를 용융(융합의 잠열로 알려짐)하는데 요구되기 때문에, 열교환기(20) 내의 물에 의해 흡수되는 에너지를 위한 싱크로서 작용한다. 저장기(12) 내의 물의 온도가 4℃보다 낮지만, 그 밀도는 열교환기(20) 내에 수용된 물의 밀도보다 낮으므로, 가라앉지 않는다. 이에 따라, 열교환기 내에 수용되는 물은 대략 4℃의 온도에 유지하는 경향이 있으므로, 배터리(40)에 대한 냉각 효과를 유지시킨다.

결국, 저장기(12) 내의 물의 온도가 대략 4℃에 도달한다. 그 지점에서, 열교환기(20) 내의 물의 온도 증가는 물의 온도보다 낮게 그 밀도를 감소시키고, 상술한 대류 흐름이 재확립됨으로써, 주로 대류에 의해 열교환기(20) 내의 물로부터 열이 멀어지게 전달된다.

시스템 내의 물의 평균 온도가 주위 온도 아래로 유지되는 한, 열교환기(20)를 가로질러 흐르는 공기로부터 열이 계속하여 흡수됨으로써, 배터리(40)를 향해 지향된 공기를 냉각시킨다. 따라서, 그 시간 동안에, 배터리(40)에 대한 냉각 효과는 냉각 요소(14)에 전력이 공급될 때보다 낮은 정도로 유지된다.

장치(10) 내의 물의 온도가 일단 주위 온도에 도달하더라도, 배터리(40)를 향해 지향되는 주위 온도의 에어젯은 주위 온도보다 상당히 높게 작동하는 배터리(40)로부터 멀어지게 열전달하는 것을 돕는다.

본 발명의 실시예는 하나 이상의 배터리와 같은 하나 이상의 물품을 냉각하기 위한 단순하고 효율적인 방법 및 장치를 제공한다. 메인 또는 다른 외부 전력이 유용한 주기 동안에, 본 발명의 실시예는 주위 온도 아래로 배터리를 상당히 냉각함으로써, 그 유용한 수명을 유지할 수 있다. 외부 전력 손실 이후에, 본 발명의 실시예는 온도 증가 속도를 감소시키도록 배터리에 대한 합리적인 냉각 효과를 유지함으로써, 배터리의 수용한 수명에 대한 온도의 악영향을 적어도 부분적으로 완화할 수 있다.

본 출원인은 본 발명의 장치가 수 시간 동안에 배터리(40)에 대한 냉각 효과이후에, 냉각 요소(14)에 전력 손실을 제공하지만, 냉각 효과를 유지하는 정확한 시단 길이는 주위 온도, 워터젯(12) 내의 물의 용적 및 전력이 끊겼을 때의 저장기(12) 내의 물/아이스의 온도와 같은 다수의 변수에 따라 다를 것이다.

본 발명이 하나 이상의 배터리를 냉각하기 위한 단순하지만 효과적인 방법 및 장치를 제공한다. 메인 또는 다른 외부 전력이 유용한 주기 동안에, 본 발명의 실시예는 주위 온도 아래로 배터리를 상당히 냉각함으로써, 그 유용한 수명을 유지할 수 있다. 외부 전력 손실 이후에, 본 발명의 실시예는 온도 증가 속도를 감소시키도록 배터리에 대한 합리적인 냉각 효과를 유지함으로써, 배터리의 수용한 수명에 대한 온도의 악영향을 적어도 부분적으로 완화할 수 있다.

본 발명의 실시예는 주로 유체를 통한 열전도에 의해 비교적 늦고/늦거나 조용한 열전달 프로세스에 영향을 미치지만, 그 시스템의 시동시에, 유체 용적 내의 열 유도식 대류 흐름에 의해. 작동 온도에 대한 열교환기를 더욱 신속하게 하도록 더욱 신속하게 영향을 미칠 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 하나의 유리한 형태를 나타내지만, 예로서만 제공되고, 이에 제한될 의도의 것이 아니다. 이러한 관점에서, 첨부한 청구범위 내에서 본 발명에 각종 수정 및/또는 개선은 이루어질 수 있다.

예를 들면, 도 2의 장치(10)가 단일의 배터리를 냉각하는 것으로 도시되지만, 장치는 도 4에 도시한 바와 같이 복수의 배터리를 냉각하는데 동등하게 이용될 수 있다. 본 실시예에서, 제2 하우징(22b)과 열교환기(20b)가 제2 배터리(40b)에 인접하게 제공되고, 덕트(28)가 제2 배터리(40b)와 연통하도록 연장된다. 마찬가지로, 저장기(12)와 제2 열교환기(20b) 사이에는 제2 유체 도관(18b)이 제공된다. 장치(10)에 의해 또 다른 배터리가 냉각되어야 하는 경우에, 이러한 특징은 필요에 따라 중복된다. 냉각될 배터리의 개수가 증가함에 따라, 시스템의 열용량을 증가하도록 저장기의 사이즈를 증가시킬 필요가 있을 수 있다.

일 실시예에서, 열교환기(20)는 듀얼 유체 도관(18)에 의해 저장기(12)와 연통함으로써, 시스템 내의 물의 재순황을 용이하게 할 수 있다. 각각의 유체 도관(18) 쌍은 이격된 위치, 예컨대 종래의 대류 레디에이터의 방식으로 그 대향 단부에 해당하는 열교환기(20) 내로 개방될 수 있다. 일부 구성에서, 유체는 대류 흐름의 방식으로 흐르는 것이라기보다는 도관(18) 각각 내에서 상승하고 가라앉을 수 있으며, 유체는 하나의 도관 내에서 가라앉고, 다른 도관 내에서 상승하여, 유체의 순환을 야기한다.

도 5(a)는 열교환기(120)를 통해 냉각 공기 또는 다른 가스의 흐름을 허용하도록 열교환기(120)의 높이의 일부를 가로질러 형성된 3개의 기다란 개구(120A)를 갖는 유체 컨테이너의 형태로 열교환기(120)를 제공하는 본 발명의 일 실시예의 일부를 도시한다. 이는 열교환기(120)의 벽과 접촉하는 열교환기(120) 내의 유체의 표면적을 증가시킨다. 개구(122A) 각각은 개구(122A)의 일단부로부터 다른 단부로 주행하며 개구(122A)의 폭을 교호적으로 횡단하는 사형형상의 열전도 포일(122B)을 갖는다. 따라서, 포일(122B)은 개구(122A)를 따르는 다수의 위치에서 개구(122A)를 형성하는 열교환기(120)의 벽과 열접촉함으로써, 그와 접촉하는 유체로부터 멀어지게 열에너지의 전도하는 것을 강화한다.

열교환기(120)는 도 4의 실시예의 저장기(12)와 같은 저장기에 열교환기(120)를 연결하는 한 쌍의 유체 도관(118, 118')에 결합된다. 도 4의 실시예에 도시된 도관(18, 18b)은 도 4의 열교환기(20, 20b) 대신에 하우징(122)에 연결될 수 있다.

사용시에, 열교환기(120)를 부착하는 저장기(12) 내에서 냉각되는 액체 형태의 유체는 도관(118, 118')(도 5(a)의 화살표(C))을 통해 가라앉고, 포일(122B)의 냉각 및 그에 따른 개구(122A)를 통해 흐르는 공기의 냉각이 발생하는 열교환기(120)에 들어간다. 열교환기(12)의 벽을 통한 열 전도에 의해 따뜻해진 유체는 도 5(a)의 화살표(W)에 의해 나타낸 바와 같이 도관(118, 118')을 통해 저장기(12)로 상승한다. 유체 흐름의 특정한 방향 및 방식은 열교환기(120)의 내부 형상과, 도관(118, 118')의 위치를 포함하는 다수의 요인에 따라 다를 수 있다. 저장기(12) 및/또는 열교환기(120) 내의 유체가 실질적으로 정적이 될 수 있는 실질적인 정적 평형상태가 결국 확립될 것이다.

도 5(b)는 상세하게 후술된 바와 같은 열교환기(120)의 일면 상에 설치된 개구 플레이트(122P)를 갖는 열교환기(120)의 측면도를 도시한다.

사용시에, 팬(26)과 같은 팬에 의해 개구(122A)를 통해 공기가 송풍되어, 포일(122B)의 냉각을 야기한다. 공기 흐름의 방향은 도 5(b)에서 AF로 나타낸다.

도시한 실시예에서, 개구 플레이트(122P)는 개구(122A)를 통해 공기 흐름에 대한 하우징(122)의 하류측 상의 하우징(122)의 일부로서 제공된다. 개구 플레이트(122P)는 도 5(c)의 정면도에 도시되며, 그 내에 형성된 3열의 개구(130)를 가지며, 그 개구(130)는 개구(122A)를 통한 공기류의 방향과 평행한 방향으로 플레이스(122P) 상의 열교환기(120)의 각각의 개구(122A)의 돌출부의 종축과 정렬된다. 플레이트(122P) 상의 개구(122A)의 돌출부는 이해의 용이성을 위해 도 5(c)에서 122AP로 점선으로 도시된다. 플레이트(122P) 내에 형성된 개구(130)는 하우징(122)을 통해 형성된 개구(122A)보다 작은 단면적을 갖는다. 개구는 공기가 개구(122A)를 통과함에 따라 개구(122A)의 벽과 접촉하는 공기의 잔류 시간을 증대시키는 효과를 가질 수 있다. 하우징 내의 개구(122A)를 통과한 정교한 에어젯은 개구 플레이트(122P) 내의 개구(130)에서 나와서, 냉각될 배터리 또는 다른 물품을 향해 지향된다. 일부 실시예에서, 개구 플레이트(122P)는 채용되지 않는다.

하우징 내의 개구(30)의 개수 및 사이즈는 소망한 바와 같이 선택될 수 있다. 그러나, 정교한 에어젯의 어레이를 제조하는 복수의 작은 직경의 구멍을 마련하면, 배터리(40)의 표면 상의 공기의 경계층을 관통하는데 조력함으로써, 배터리로부터 멀어지게 열전달을 촉진시킬 수 있다. 그러나, 하우징(22) 내의 열교환기 자체는 필수적이지 않고, 열교환기(20)는 배터리(40)에 근접 또는 인접하도록 단순히 위치설정될 수 있거나, 또는 그에 직접 장착될 수 있다.

또한, 열교환기(20)가 배터리(40)와 물리적 접촉으로 장착되는 경우에는, 그를 통한 공기 흐름의 필요성 없이 충분한 냉각 효과를 제공할 수 있다. 이 경우, 팬(26), 덕트(28) 및 하우징(22)은 시스템으로부터 제거될 수 있다.

팬 또는 압축기(26)가 제공되는 경우, 외부 파워 서플라이(16)로부터의 전력으로 공급되도록 배치된 저전력 장치가 있을 수 있거나, 또는 외부 파워 서플라이(16)가 고장나면, 배터리(40) 자체로부터 전력 공급될 수 있다. 팬 또는 압축기(26)에 전력을 공급하도록 광전지의 사용하는 것이 특히 유리하게 고려된다.

마찬가지로, 냉각 요소(14)는 광전지로부터의 전력으로 공급될 수 있다. 이러한 구성에서, 유용한 태양 에너지의 감소로 인한 전력 손실은 주위 온도가 더욱 낮을 때의 어둡거나 또는 열악한 날씨 조건의 주기와 대체로 일치하므로, 배터리를 냉각하는 요건이 감소된다.

저장기(12)와 열교환기(20)가 단일의 연속적인 용적을 형성하는 것은 필수적이지 않다. 일 실시예에서, 열교환기(20)는 저장기(12) 내의 유체와 도관(18) 내의 유체 사이의 열교환을 위해 제공될 수 있다. 이에 따라, 적어도 2개의 개별적인 유체 바디가 제공될 수 있으며, 하나는 저장기(12) 내의 유체를 포함하고, 다른 하나는 도관(18)과 열교환기(20) 내의 유체를 포함한다. 다른 구성도 유용하다. 예를 들면, 추가로, 또는 그 대신에, 도관(18) 내의 유체는 유체 격리되지만, 열교환기(20) 내의 유체와 열 연통한다.

시스템 내의 물이 가장 높은 밀도를 갖는 온도는 염과 같은 첨가제에 의해 변경될 수 있다. 예를 들면, 염화나트륨 또는 염화칼륨과 같은 염의 첨가는 물이 최고 높은 밀보를 갖는 온도를 낮출 수 있다. 소정 온도 아래의 음의 열팽창 계수(즉, 감소하는 온도에 의한 밀도의 감소)와, 그 온도 이상의 음의 열팽창 계수를 나타내는 다른 유체가 또한 유용하다.

장치의 기능이 열교환기(20) 위에 배치된 저장기(12)에 의존하지만, 저장기(12)는 수직방향으로 정렬되는 것이 필수적이지 않고, 적용 및 임의의 패키징 제한에 따라 소망된 바와 같이 위치설정될 수 있다.

전기식 냉각 요소는 저장기 내에 위치된 상당한 양의 워터 아이스 또는 드라이 아이스와 같은 냉간 열질량으로 대체될 수 있다. 냉간 열질량은 임의의 유체, 바람직하게 물과 같은 결빙된 유체일 수 있다. 냉간 열질량은 아이스 팩과 같은 결빙 유체를 수용하는 유체 컨테이너의 형태일 수 있다. 일부 실시예에서, 냉간 열질량은 저장기 내의 유체와 열 연통하는 구획부 내에 제공될 수 있다. 구획부는 열질량의 도입을 허용하도록 개방 또는 제거될 수 있는 도어 또는 덮개를 가질 수 있다. 다른 구성이 또한 유용하다.

저장기 및 열교환기는 단일의 연속적인 용적을 형성하는 것이 필수적이지는 않다. 열질량이 냉각 수단으로서 제공되는 경우, 저장기는 열전달에 영향을 주도록 대부분의 물의 별개의 회로로부터 분리도리 수 있는, 즉 2개의 별개의 유체 바디가 제공된다.

저장기는 흡수 냉동에 의해 변형적으로 또는 추가로 냉각될 수 있으며, 태양 에너지는 에너지량에 비례하여 그리고 이에 따라 태양광의 가열 효과에 비례하여 냉각 효과를 직접 생성한다.

본 명세서의 설명 및 청구범위를 통해, 용어 "포함하다" 및 "수용하다" 그리고 그 변형은 다른 분자, 첨가제, 구성요소, 정수 또는 단계를 배제하도록 의도되지 않는다.

본 명세서의 설명 및 청구범위를 통해, 단수는 문맥에서 달리 요구하지 않는 한 복수를 포함한다. 특히, 무한 물품이 이용되면, 본 명세서는 문맥에서 달리 요구하지 않는 한 단수뿐만 아니라, 복수도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 특정한 관점, 실시예 또는 예와 함께 기술된 특징, 정수, 특성, 구성요소, 화학 분자 또는 그룹은 양립하지 못하지 않는 한 임의의 다른 관점, 실시예 또는 예에 적용가능한 것으로 이해되어야 한다.

Claims (36)

1. 물품을 냉각하는 장치에 있어서,
   유체를 포함하도록 구성된 컨테이너를 구비하는 열교환기로서, 상기 컨테이너는 외부 열교환 표면을 갖고, 상기 열교환기는 사용시에 물품을 냉각하도록 구성된, 상기 열교환기;
   상기 열교환기 위에 배치되는 유체 저장기로서, 상기 열교환기의 컨테이터와 상기 유체 저장기 사이에서 유체가 흐르게 하도록 상기 열교환기에 결합되며, 상기 열교환기는 도관을 통해 상기 유체 저장기로부터 개별적으로 위치되도록 구성되는, 상기 유체 저장기;
   상기 유체가 물품을 냉각하기 위해 상기 열교환기 내로 중력 하에서 흐르도록 상기 유체 저장기 내의 유체를 냉각하는 냉각 요소; 및
   상기 유체 저장기 내에 배치되며, 상기 유체 저장기 내의 결빙된 유체의 형성을 감지하도록 구성된 센서로서, 상기 센서의 출력은 결빙된 유체의 형성의 감지시에 상기 냉각 요소의 작동을 방해하도록 이용되는, 상기 센서
   를 포함하며,
   상기 유체는 임계 온도 이상의 열팽창의 양(+)의 온도계수와, 상기 임계 온도 이하의 열팽창의 음(-)의 온도계수를 갖고,
   상기 임계 온도는 상기 유체의 결빙점 위의 온도인,
   물품 냉각 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 요소는 워터 아이스 또는 드라이 아이스의 용적과 같은 저온 열질량(low temperature thermal mass); 및
   적어도 하나의 전기 또는 연료 동력식 냉각 요소
   중 하나 이상을 포함하는,
   물품 냉각 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 냉각 요소는 상기 유체 저장기 내의 유체의 결빙을 야기하도록 배치된 동력식 냉각 요소를 포함하는,
   물품 냉각 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서는 상기 냉각 요소와 상기 열교환기 사이에 배치되는,
   물품 냉각 장치.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 요소는 상기 임계 온도 또는 그 아래의 온도에 상기 유체를 냉각하도록 구성되는,
   물품 냉각 장치.
   
9. 제2항에 있어서,
   상기 냉각 요소는,
   메인 파워 서플라이;
   광전기와 같은 솔라 파워 서플라이; 및
   배터리
   중 하나에 의한 전력으로 공급되는,
   물품 냉각 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 물품은 배터리인,
    물품 냉각 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각 요소는 상기 장치가 냉각하도록 배치된 상기 배터리를 통해 전력을 공급받는,
    물품 냉각 장치.
    
12. 삭제
13. 삭제
14. 제1항에 있어서,
    상기 물품을 향해, 그 상에 또는 그 주위에 상기 열교환기 위로 또는 그를 통해 공기를 통과시키는 수단을 더 포함하는,
    물품 냉각 장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 공기를 통과시키는 수단은 덕트를 거쳐 상기 열교환기와 유체 연통하는 팬 또는 압축기를 포함하는,
    물품 냉각 장치.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 덕트와 유체 연통하는 하우징 내에 배치되며,
    상기 하우징은 상기 열교환기 위로 또는 그를 통해 통과하는 공기가 상기 물품을 향해, 그 상에 또는 그 주위에 상기 하우징으로부터 배출되는 하나 이상의 개구를 포함하는,
    물품 냉각 장치.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 하우징은 복수의 개구를 포함하는,
    물품 냉각 장치.
    
18. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 복수의 열교환기 표면을 갖는 컨테이너를 포함하는,
    물품 냉각 장치.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 열교환기 표면은 공기가 상기 열교환기를 통과하게 하도록 배치된 복수의 개구를 포함하는,
    물품 냉각 장치.
    
20. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 열투과성 재료로 형성되는,
    물품 냉각 장치.
    
21. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 물인,
    물품 냉각 장치.
    
22. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 요소의 작동 방해 이후에, 사전결정된 시간 주기 동안에 상기 물품 상에 냉각 효과를 제공하도록 배치되는,
    물품 냉각 장치.
    
23. 제1항에 있어서,
    상기 유체 저장기는 단열되는,
    물품 냉각 장치.
    
24. 제1항에 있어서,
    상기 유체 저장기 내의 유체의 온도는 상기 열교환기 내의 상기 유체의 목표 온도 아래의 온도가 되도록 배치되는,
    물품 냉각 장치.
    
25. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉각될 상기 물품에 인접하게 위치되는,
    물품 냉각 장치.
    
26. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉각될 상기 물품과 열접촉으로 위치되는,
    물품 냉각 장치.
    
27. 물품을 냉각하는 방법에 있어서,
    저장기 내에 배치된 냉각 요소를 이용하여 열교환기 위에 배치된 상기 저장기 내에 저장된 유체를 냉각하는 단계;
    상기 저장기로부터 상기 열교환기 내로 남아 있는 유체보다 높은 밀도를 갖는 상기 유체의 일부가 가라앉게 하여 상기 열교환기의 외부 열교환 표면을 냉각하여 상기 물품으로부터 열을 흡수하는 단계로서, 상기 외부 열교환 표면은 도관을 통해 상기 저장기로부터 개별적으로 위치되도록 구성되는, 상기 흡수하는 단계; 및
    상기 열교환기 내의 유체로부터의 열을 상기 저장기 내의 유체에 전달하여 상기 열교환기의 온도를 목표 온도 또는 그 주위로 유지하는 단계
    를 포함하며,
    상기 유체는 임계 온도 이상의 열팽창의 양(+)의 온도계수와, 상기 임계 온도 이하의 열팽창의 음(-)의 온도계수를 갖고,
    상기 임계 온도는 상기 유체의 결빙점 위의 온도인,
    물품 냉각 방법.
    
28. 삭제
29. 제27항에 있어서,
    상기 목표 온도는 4℃인,
    물품 냉각 방법.
    
30. 제27항에 있어서,
    상기 열교환기로부터 열이 흡수되도록 상기 열교환기를 가로질러 또는 그를 통해 공기를 흐르게 하고, 냉각된 공기를 상기 물품을 향해, 그 상에 또는 그 주위에 지향시키는 단계를 더 포함하는,
    물품 냉각 방법.
    
31. 제27항에 있어서,
    상기 물품은 배터리를 포함하는,
    물품 냉각 방법.
    
32. 제27항에 있어서,
    상기 유체는 물을 포함하는,
    물품 냉각 방법.
    
33. 제32항에 있어서,
    상기 유체는 하나 이상의 첨가제를 갖는 물을 포함하는,
    물품 냉각 방법.
    
34. 삭제
35. 제27항에 있어서,
    상기 저장기를 단열하는 단계를 더 포함하는,
    물품 냉각 방법.
    
36. 삭제

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