KR19990045221A

KR19990045221A - 열 배터리

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Publication number: KR19990045221A
Application number: KR1019980048355A
Authority: KR
Inventors: 마크 지. 보스; 시. 제임스 로저스; 알란 피. 메이스너; 제프리 에이. 로직; 스코트 알. 라라비; 란돌프 에스. 허릭; 부오노 안토니 시. 드; 호프 하.떼.세. 반; 토마스 얀첵; 슈테판 호르쯔; 안드레아스 슈톨쯔; 롤란트 슈트랄레; 바르너 쪼벨
Original assignee: 파블리크 월터 이.; 모다인 매뉴팩츄어링 컴파니
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 1999-06-25
Also published as: EP0916918A2; JPH11283632A; EP0916918A3; CA2254015A1; US6102103A; CN1220950A

Abstract

본 발명에 따르면, 고상(solid phase) 또는 액상(liquid phase)일 수 있는 열 저장 염(heat storage salt)를 수용하기 위한 제 1 콘테이너(10), 제 1 콘테이너 내의 열교환기, 및 열 교환기(22)에 대한 냉각제 유입구 및 배출구 연결부와 함께 제 1 콘테이너(10) 주위의 단열 공간(14)을 에워싸는 제 2 콘테이너(12)를 포함하는 열 배터리에서 벤팅(venting)의 난점이 통상 제 1 콘테이너 단부의 중앙으로 통상 제 1 콘테이너(10)의 상부벽(56) 내의 중앙에 위치되는 벤트 유입구(66)를 포함하는 벤트 시스템(52)에서 방지된다. 벤트 통로는 벤트 개구부(66)에 가까이 근접하여 위치되는 체크 밸브(106)를 포함하며 벤트 개구부는 콘테이너(10)의 내부를 향한 개구부(62)를 갖는 컵 모양 배플(baffle)에 의해 에워싸인다. 필터(78)는 체크 밸브(106) 및 배플(60)에 대한 개구부(62) 사이에 위치된다. 체크 밸브(106)는 체크 밸브(106)가 기능 불량인 경우 압력을 배출시키도록 자신이 안전 밸브로서 사용되는 밸브 하우징(104) 내에 위치된다.

Description

열 배터리

본 발명은 소위 잠열(latent heat) 배터리 또는 축열기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 차량 애플리케이션(vehicular application)이 이상적이나 차량 애플리케이션에 제한되지 않는 열 배터리에 관한 것이다.

소위 최근 차량(vehicular)용 열 배터리에 대한 관심이 증가하고 있다. 상기 열 배터리는 통상적으로는 염(salt) 즉, 고특성 열 단상 재료(high specific heat single phase material)와 같은 상변화 재료이지만 항상 상변화 재료는 아닌 저장 매체를 통상 포함한다. 열 배터리는 엔진 냉각제가 순환되는 내부 열교환기를 포함한다. 배터리에 열을 충전하기 위해, 엔진 동작 중에 가열되는 고온의 엔진 냉각제가 열교환기를 통해 흐르며 그 열은 열 저장 매체로 방출된다. 따라서, 열은 객실을 가열하는데 사용되거나, 기동 마모(startup wear)를 경감시키기 위해 열 교환기를 통해 새로운 차가운 냉각수가 먼저 데워진 다음 엔진으로 통과하도록 순환시킴으로써 방열을 감소시키고 엔진에 즉시 따듯한 냉각제를 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 저장된 열은 성에를 즉시 제거하기 위한 차량 성에 제거기를 동작시키는데 사용될 수 있다. 이 경우, 열은 열 저장 매체에 의해 냉각제로 방출되어 냉각제를 가열한 다음 엔진으로 방출되어 엔진을 데운다.

차가운 기후에서, 차량에 상기 열 배터리를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 열 배터리가 소정의 수단을 제공함으로써 차량 히터용 고온 냉각제가 차량 내로 유입시 즉시 사용할 수 있으며/있거나 엔진이 그 엔진 내에서 발생하는 내부 연소의 결과로서 데워지기 전에 엔진을 데우는데 사용할 수 있기 때문이다. 이것은 객실을 즉시 데울 수 있다는 잇점을 갖는다. 또한, 당업자는 기동 동안 내연 기관이 원하지 않는 방열을 크게 생성한다는 것을 알 수 있을 것이다. 차가운 엔진은 효과적으로 연료의 연소를 촉진할 수 없으며, 따라서 불완전 연소된 연료로부터 탄화수소가 상당량 발생한다.

상업적으로 유용한 열 배터리를 제공하기 위한 종래의 시도는 모두가 성공적인 것으로 입증되지 않았다. 상기 하나의 시도에서, 열 저장 매체는 열 저장 능력이 최대로 되도록 염 융해시 발생되는 잠열을 흡수 또는 방출시키기 위한 동작의 온도 범위 내에서 고상 및 액상 사이로 변할 수 있는 염이었다. 불행하게도, 사용된 상기 재료는 부식성이 커서 확실히 문제점이 많았다.

더욱 최근에는, 소량의 리튬 나이트레이트(lithium nitrate)를 포함하는 마그네슘 나이트레이트 헥사하이드레이트(magnesium nitrate hexahydrate)를 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 재료는 운전이 잘 되지만, 알루미늄으로 형성되는 열 배터리 내에 배치되는 경우에는 발생된 가스가 방출되어야 한다.

따라서, 압력 증가를 피하도록 열 저장 매체를 포함하는 열 배터리의 챔버를 벤팅(venting)하는 수단을 제공하는 것이 본 명세서의 일부를 이루는 유럽 특허 출원 제 770,844호의 전체 개시 내용에 제안되었다. 냉각제 순환 시스템에 벤트 개구부가 후속적으로 연결될 수 있는 소위 염 챔버(열 교환기 및 열 저장 매체를 포함하는 챔버)를 정의하는 자켓 내의 개구부 내에 납땜되거나 아니면 위치되는 체크 밸브를 사용하는 것이 상기 유럽 특허 출원 제 770,844호에 제안되었다. 이러한 접근 방법에 의해 통상적으로 압력 증가에 의해 발생되는 문제가 방지되어 왔지만, 그렇게 함으로써 100% 성공한 것은 아니었다.

특히, 열 배터리가 차량에 장착되는 경우에는 차량이 평탄하지 않거나 또는 수평이 아닌 지역을 주행함에 따라 차량이 가속되며, 감속되고, 모퉁이를 돌아 진행하거나 또는 스키드 패드(skid pad) 상에서 미끄러져 중력뿐만 아니라 상당한 원심력이 발생될 때 생기는 모든 힘을 받는다. 상기 상황에서, 열 저장 매체가 상변화 재료인 경우 열 저장 매체는 차량 엔진의 동작에 의해 가열됨으로써 거의 항상 액상으로 존재한다. 액상으로 존재하는 열 저장 매체는 염 자켓 내에서 사방과 밸브 유입구 상으로 튀긴다. 소정 예에서는 밸브 유입구를 잠기게 조차 할 수 있는 것으로 생각될 수 있다. 염에 의해 밸브 유입구 상에 메니스커스(meniscus)가 형성되면, 배터리가 벤팅될 때 염이 밸브로 들어갈 수 있다.

체크 밸브 내로 열 저장 매체 또는 염이 유입되면 체크 밸브가 손상되어 초과 압력을 해제하도록 개방될 수 없거나 또는 더 가능성이 높은 것은 염 자켓의 내부가 냉각 시스템과 자유로이 벤팅할 수 있도록 폐쇄될 수 없는 원하지 않는 사건이 발생한다는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 하나 이상의 상기 문제점을 극복하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 근본적인 목적은 새롭고 개선된 열 배터리를 제공하는 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명의 목적은 상대적으로 낮은 환경의 온도에서는 고상(solid phase)일 수 있으며 차량 냉각 시스템의 동작 온도에 속하는 온도에서는 액상일 수 있는 염 또는 다른 상변화 재료를 수용하기 위한 콘테이너를 포함하는 형태의 새롭고 개선된 열 배터리를 제공하는 것이다. 열 교환기는 콘테이너 내에 위치되며 차량 엔진 냉각제가 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 통로를 포함한다. 단열체는 콘테이너에 대해 단열을 제공하기 위해 콘테이너를 에워싼다. 통상의 경우에서, 이것은 제 1 콘테이너를 통상 이격된 관계로 에워싸는 제 2 콘테이너에 의해 제공되지만, 소정의 경우에서는 제 1 콘테이너를 단열시키는 소정의 수단이 제공되면 제 2 콘테이너가 생략될 수 있다. 냉각제 유입구 및 배출구 연결부는 냉각제를 전달하여 상변화 재료와 열교환하도록 단열 재료 및 콘테이너를 통해 열교환기에 연결된다.

바람직한 실시예에서, 콘테이너는 열 배터리가 설치될 차량의 길이 방향에 대해 횡방향인 통상 수평선을 따라 위치되는 2개의 이격된 측벽과 측면이 접하는 상부벽을 갖는다. 벤트는 제 1 콘테이너의 상부벽 내의 배출구와 유입구를 포함하는 염 콘테이너용으로 제공된다.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 벤트에 대한 유입구는 상변화 재료와 벤트와의 접촉을 최소화하기 위해 통상 이격된 측벽의 중앙에 위치된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 하향으로 면한 개구부를 갖는 컵 모양의 배플(baffle)이 제 1 콘테이너 내에 배치되며 벤트 유입구를 에워싼다. 배플은 상변화 재료가 벤트로부터 떨어져 유지되는 것을 추가로 도와준다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 2 편(piece)의 배플이 벤트 경로 유입구용으로 제공되며, 유입구 주위의 제 1 콘테이너 내에 위치되는 하나의 배플편(baffle piece)과 통상 2개의 콘테이너 사이의 공간에 제 1 콘테이너의 외부 상의 고정편(fixture piece)을 포함한다. 상기 편들은 배터리 내에 납땜하기 위해 자체 고정된 상태가 되도록 염 콘테이너의 상부벽 내의 개구부를 통해 연장되는 상호 맞물림 나사(interengaging thread)를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 벤트 개구부는 통상 상술한 바와 같이 제 1 콘테이너 내에 제공되며 체크 밸브는 제 1 콘테이너의 유체를 유출시키기 위한 벤트 개구부에 연결되지만, 반대 방향으로 유체가 흐르는 것을 실질적으로 방지한다. 모세관 크기의 통로를 갖는 도관(conduit)은 벤트 개구부와 대향하고 있는 체크 밸브에 연결된다. 본 발명의 이러한 특징에 따르면, 오히려 소량의 가스 방출로도 도관 내의 모세관 통로에 의해 정의되는 벤트 통로를 깨끗이 하는데 충분하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 밸브 수용 포켓을 포함하는 고정구(fixture)는 벤트 개구부와 유체가 통해(communication)있는 상태에 있다. 체크 밸브는 포켓 내에 이동 가능하게 수용되며 벤트 개구부로부터 유체가 흐를 수 있도록 개방될 수 있지만, 반대 방향으로 유체가 흐르는 것을 거의 방지한다. 포켓 내에 위치되는 경우 체크 밸브는 실링되도록 고정구와 맞물린다. 체크 밸브를 포켓 내로 바이어싱하며 실링된 맞물림 부재(engagement) 내로 바이어싱하기 위한 수단이 제공된다. 바이어싱 수단은 체크 밸브 또는 모세관이 차단될 경우 체크 밸브가 포켓 및 실링된 맞물림 부재 외부로 이동하기 시작하여 벤트 개구부에서의 압력을 해제시키도록 벤트 개구부에서 미리 정해진 압력을 극복하기 위한 것이다. 이러한 배열은 체크 밸브가 동작 불가능하게 되는 경우 안전 계수를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제 1 내부 콘테이너 및 제 1 콘테이너를 에워싸고 있는 제 2 외부 콘테이너 양자가 사용되고, 개구부는 제 1 콘테이너 내에 위치되며 벤트와 같은 방향으로 정렬된다. 도관은 제 2 콘테이너 내의 벤트 및 개구부 사이에서 연장된다. 벤트용 체크 밸브 어셈블리는 도관 내에 제거 가능하게 수용되며 도관 내의 미리 정해진 위치로 체크 밸브 어셈블리를 위치시키기 위한 수단이 제공된다. 본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 체크 밸브는 체크 밸브 어셈블리로부터 제거되어 필요한 경우 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필터가 벤트 개구부에 제공되며, 상변화 재료에 의해 적셔지지 않은 재료로 이루어진다.

바람직한 실시예에서, 필터 재료는 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(ploytetrafluoroethylene) 재료이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 벤트 개구부는 제 1 콘테이너의 상부 표면 내에 위치되며, 제 2 콘테이너는 제 1 콘테이너를 에워싸며 내부에 소정의 벤트 개구부를 갖는다. 벤트 도관은 제 1 콘테이너 벤트 개구부에 연결되며 제 2 콘테이너 벤트 개구부를 통해 연장된다. 벤트 도관은 제 2 콘테이너 벤트 개구부에서 제 2 콘테이너에 연결되어 실링되며 2개의 관 부분으로 형성된다. 벨로우즈(bellows)는 2개의 관 부분을 상호 연결하여 관 사이에 유체가 통하도록 한다. 본 발명의 상기 측면은 2개의 개구부 사이의 오정렬을 보상하며, 더욱 더 중요한 측면은 2개의 콘테이너 사이의 상이한 열팽창 및 수축과 상대 이동을 수용하는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 벤트 도관은 제 1 콘테이너 내의 벤트 개구부를 2 콘테이너의 외부에 연결하며, 제 2 콘테이너를 통해 제 2 콘테이너의 외부까지 연장된다. 확장 저장기(enlarged reservoir)가 도관에 연결되며 제 2 콘테이너의 외부에 위치된다. 벤트는 저장기의 하부 표면 내에 배치된다. 본 발명의 이러한 측면은 벤팅된 액체 또는 응축물이 저장기 내에 포착되는 반면 벤팅된 가스는 저장기를 통해 차량의 외부로 벤팅될 수 있는 수단을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 콘테이너용 벤트는 제 1 콘테이너 내의 벤트 개구부로부터 떨어져 연장되는 벤트 도관을 포함한다. 체크 밸브는 벤트 개구부에 가까이 근접한 상태로 도관 내에 위치되어 상변화 재료 내에 저장된 열이 도관 내의 습기를 응축시키거나 결빙시키는 것을 방지하도록 체크 밸브를 데울 것이다.

바람직한 실시예에서, 도관은 제 1 콘테이너를 포함하는 2개의 콘테이너 사이의 영역 내에 위치되어 상변화 재료 내의 열이 도관 내의 응축을 최소화하며 동결을 방지하도록 도관을 데울 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 열 배터리는 상술한 바와 같이 제 1 콘테이너 내에 하향으로 면한 개구부를 구비한 컵 모양의 배플을 갖는다. 상변화 재료의 양은 제 1 콘테이너를 상당히 채우지만 완전히 채우지는 못할 만큼의 양이 제 1 콘테이너 내에 배치된다. 상기 상변화 재료의 양은 열 배터리가 정지한 상태이며 정상 동작 위치에 있는 경우 배플이 상변화 재료에 의해 접촉되지 않도록 하는 정도의 양이다. 컵 모양 배플의 용량은 하향으로 면한 개구부가 가속, 감속, 원심력 또는 평탄하지 않은 지형과 마주침 등의 결과로 상변화 재료에 의해 덮여지지 않는 경우 하향으로 면한 개구부가 상변화 재료에 의해 덮여지지 않아서 상변화 물질이 벤트로 전달되는 것을 방지하기 전에 제 1 콘테이너 내의 압력은 벤트 유입구에 도달하기에 불충분한 배플 거리 내로 상변화 재료를 가압하는 정도의 용량이다.

다른 목적 및 장점은 첨부 도면과 함께 후술하는 명세서로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 이루어지는 열 배터리의 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 열 배터리에 사용되는 벤트의 상세 분해 조립 단면도.

도 3은 벤트의 구성 요소를 조립된 관계로 도시한 상세 단면도.

도 4는 벤트 구성 요소의 부품의 추가적인 상세 부분도.

도 5는 본 발명에 사용되는 밸브 하우징의 단면도.

열 배터리의 예시적인 실시예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며 차량 애플리케이션에 사용되는 열 배터리와 관련하여 본 명세서에 기술될 것이다. 그러나, 열 배터리가 그렇게 제한되지 않지만, 열 배터리 또는 임시 열 저장 장치의 사용을 필요로 하는 대다수 어떠한 형태의 환경에도 효율적으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 도 1을 참조하면, 열 배터리는 외부 자켓 또는 소위 단열 자켓(12) 또는 제 2 콘테이너에 의해 이격된 관계로 에워싸여 있으며, 때로는 염 자켓이라고 불리우는 제 1 또는 내부 콘테이너(10)를 포함한다. 자켓(10)과 자켓(12) 사이의 공간(14)은 통상 잘 알려진 바와 같이 고진공을 요구하며 예를 들어 "에어로겔(aerogel)" 분말형 단열 재료로서 본 기술 분야에 알려져 있는 재료와 같은 단열 재료로 통상 채워진다.

소정 실시예에서, 외부 자켓(12)은 제거될 수 있지만, 모든 경우에 내부 자켓(10)은 소정 종류의 단열 재료 또는 단열 구조로 에워싸여 있다.

도시된 실시예에서, 내부 자켓(10)은 통상 참조 기호(22)로 지정되는 열교환기의 대향되는 헤더(header)(18), (20) 주변에 실링되는 피복재(sheath)(16)의 형태로 이루어져 있다. 잘 알려진 바와 같이, 평탄화된 관(24)은 헤더(18), (20) 사이에서 연장되며 관(24) 중 인접한 관 사이에서 연장되는 구불구불한 핀(serpentine fin)(26) 또는 기타 다른 핀을 가질 수 있다. 탱크(28) 및 (30)은 헤더 (18) 및 (20)을 각각 격리시킨다.

하나의 경우에, 기술된 바와 같이 구조 중 2개의 구조는 통상 평행한 관계로 위치되며 교차관(cross over tube)(32)은 헤더(20)의 및 탱크(30)의 대응 공간 사이의 공간을 상호 연결한다. 대안적으로, 기술된 바와 같이 단일 구조에서, 유입 포트 및 배출 포트를 분리하는 탱크(28) 및 헤더(18) 내의 배플(도시되지 않음) 구조가 사용될 수 있다.

탱크(28)의 각각은 U자형 관(36)에 연결되는 포트(34)를 포함한다. U자형 관의 하나의 레그(38)는 공간(14) 내에 위치되어 있는 반면, 다른 레그(40)는 자켓(12)의 외부 상에 위치되어 있다. 관(36)(하나의 관만이 도시되어 있음)은 자켓(12)에 납땜될 수 있는 외부 고정 블록(42)에서 종단된다. 관(36) 중 하나는 열 교환기(22)를 통과하는 엔진 냉각제용 유입구로서 제공되며, 다른 관은 엔진 냉각제용 배출구로서 제공된다. 호스(hose)는 차량 냉각 시스템과 고정 블록(42)을 서로 연결한다.

자켓(12) 및 열 교환기의 헤더 구성 요소(18), (20)에 대한 그 연결부는 통상 염 또는 상변화 재료로 거의 완전히 채워지나, 완전히 채워지지는 않는 폐쇄 공간을 정의한다. 구체적으로, 정지되어 있는 자켓(10) 및 레벨의 경우에는 레벨(50)이 엔진 냉각제용 동작 밸브의 통상적인 범위, 즉 대략 -20。부터 130。까지의 범위에 걸쳐 액상 및 고상 사이의 상변화를 겪는 형태의 염로 채워진다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 열저장 재료로서 제공되는 상변화 재료는 알려진 바와 같이 소량의 리튬 나이트레이트를 포함하는 마그네슘 나이트레이트 헥사하이드레이트이다. 지금까지 기술된 여러 구성 요소는 금속, 바람직하게는 알루미늄으로 이루어지고, 그 결과 상변화 재료는 반응하여 부식성 가스를 형성하므로 배터리 내의 압력 증가를 방지하기 위해 벤팅되어야 한다.

압력 증가를 피하기 위해, 본 발명은 열 배터리 내의 압력 증가를 방지하며 벤팅되는 재료를 무해한 형태로 처리하도록 참조 기호(52)로 표시되는 벤팅 시스템을 포함한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 벤팅 시스템(52)은 헤더(18), (20)에 의해 정의되는 바와 같이 측벽 사이의 통상 자켓(10)의 중앙에 통상 참조 기호(54)로 표시되는 유입 단부를 포함한다. 유입 단부(54)는 염 자켓(10)의 하부 표면 또는 상부 표면(56) 내에 있다. 물론 이것은 차량 등에서 최상위 표면(56)에 설치되는 것으로 간주한다. 이 점에 대해, 헤더(18), (20) 및 탱크(28), (30)은 열 배터리가 설치된 차량의 길이 방향에 대해 횡방향인 통상의 수평선을 따라 이격되는 것이 바람직하다.

또한, 벤팅 시스템(52)은 단열 자켓(12)의 외부 상에 위치되어 있는 통상 참조 기호(57)로 표시되는 배출 단부를 포함한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 배출 단부(57)는 적절한 도관을 통해 확장 저장기(58)에 연결되는데, 이 저장기(58)는 자신의 상부 또는 하부 표면에 차량의 외부로 배출할 수 있는 가스 벤트(60)를 포함한다. 확장 저장기(58)는 통상 예를 들어 10 동안 벤팅 시스템(52)으로 방출된 모든 액체를 수용하기에 충분하도록 크기가 정해진다. 차량이 비교적 정상적으로 사용된다고 가정하면, 저장기(58)의 용량은 상기 목적을 달성하기 위해 대략 75ml의 액체를 수용할 수 있는 크기를 가져야 한다(고 여겨진다). 즉, 다시 말하면, 75ml의 액체가 10년 동안 저장기(58) 내로 방출될 것이라고 여겨진다. 그러나, 실제로는 어쨌든 다량의 액체가 증발하고 증기가 저장기(58)로부터 벤트(60)를 통해 배출된다.

도 2 및 도 3은 각각 분해 관계 및 조립 관계의 벤팅 시스템(52)을 도시한다. 시스템(52)의 유입 단부(54)는 통상 원통형 구성으로 된 통상 컵 모양 배플(60)을 포함하며, 자켓(10)내의 염의 레벨(50)(도 1 및 도 4)을 향해 하향으로 면한 유입 개구부(62)를 포함한다. 배플(60)의 하부 단부는 참조 기호(64)로서 표시되는 바와 같이 나사가 형성되어 있다.

염 자켓은 컵 모양 고정구(70)의 나사형 단부(68)가 통과하는 벤트 개구부(66)를 포함한다. 배플(60)은 고정구(70)의 나사형 단부(68)에 끼워지며 상기 고정구 및 배플은 자체 고정되도록 배열된다. 다시 말하면, 상기 고정구 및 배플은 후속 동작 동안 적절히 납땜되도록 자켓(1)과 적당한 조립 관계로 될 수 있다.

컵 모양 고정구(70)는 내부 포켓(76)을 갖는 구조(74)를 정의하는 포켓을 수용하는 측면 개구부(72)를 포함한다.

포켓(76)의 반대 위치에 구조(74)는 컵 모양 고정구(70)의 내부에 필터(78)를 장착한다. 필터(78)는 자켓(10) 내에 포함되는 염에 의해 적셔지지 않는 재료로 이루어져 있다. 사용될 수 있는 하나의 재료는 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)이다. 필요한 경우, 필터(78)는 규화 폴리테트라플루오로에틸렌 과립(sintered polytetrafluoroethylene granules)의 플러그(plug) 형태로 형성될 수 있다. 대안적으로 등록 상표 "고어텍스(Goretex)"로 판매되는 타입의 필름형 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 컵 모양 고정구(70) 내의 위치에서 숫단부(male end)(144)의 단부 상에 고정되는 소형 콘돔형 덮개의 형태로 형성될 수 있다.

바람직하게는 필터(78)가 적어도 대략 3 psi의 "압력차에 의한 염 파열(salt break)"를 갖는다. 이러한 밸브는 적절한 안전 계수를 사용하여 염이 필터(78)를 통해 밸브 시스템(52)으로 통과하는 것을 방지한다. 하나의 실시예에서, 압력차에 의한 염 파괴는 0.2미크론의 구멍 크기를 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용하여 13 psi에서 발생한다. 일측면 근처에서, 자켓(12)은 단열 자켓(12)의 외부의 단부 상에 나사(84)를 갖는 니플(82)을 수용하는 개구부(80)를 포함한다. 박벽 스테인레스강 관(thin wall stainless steel tube)(86)은 구조(74) 및 니플(82)을 정의하는 포켓 사이에서 연장되며 그 양자에 실링된다. 스테인레스강 관(86)은 상대적으로 짧은 세그먼트(88) 및 상대적으로 긴 세그먼트(90)로 구성된다. 이 두 개의 세그먼트는 벨로우즈 형성부(92)에 의해 서로 연결된다.

선택 사양 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 벨로우즈(92)는 하우징(94)으로 둘러싸일 수 있다. 하우징(94)은 벨로우즈(92) 둘레에 감겨진 금속성 호일(foil)의 형태로 형성될 수 있다. 하우징(94)의 목적은 단열 재료의 입자가 벨로우즈(92)를 정의하는 회선(convolution) 사이의 공간으로 들어가서 입자가 동작과 간섭을 일으키는 것을 방지하는 것이다. 이러한 점에서, 단열체가 공간(14) 내로 도입되는 경우, 전체 열 배터리를 상당히 교반시켜 단열 재료를 안정시키는 것이 통상적이다. 상기 교반 동안, 단열체의 각 과립이 벨로우즈(92) 내에 머무르게 되며 동작과 간섭할 수 있는 가능성이 있다. 벨로우즈의 목적은 두 개로 접히는 것이다. 제 1 목적은 구조(74) 및 니플(82)을 정의하는 포켓 사이에 약간의 각도의 오정렬을 허용하는 것이다. 제 2 목적 및 더 중요한 목적은 자켓(10) 및 자켓(12)은 상이한 온도를 필요로 하기 때문에, 상이한 속도로 팽창 및 수축하며 벨로우즈(92)는 상기 차이가 나는 팽창 및 수축의 결과 열적으로 유도된 응력을 보상한다는 사실이다. 또한, 벨로우즈는 특히 단열체 충진 과정의 진동 동안 콘테이너에 상대 운동이 일어나는 경우 응력을 보상한다.

바람직하게는 관(86)이 자신의 길이 방향을 따라 여러 위치(하나의 위치만이 도시됨)에서 박벽형(thin walled)이기 때문에, 관(86)은 환형 또는 원주형 고정 리브(100)를 갖추고 있다.

통상 참조 기호(102)로 표시되는 밸브 어셈블리는 관(86) 내에 위치된다. 밸브 어셈블리는 도 5에 도시되는 바와 같이 밸브 하우징(104), 통상의 구조 및 바람직하게는 볼과 스프링 형태로 된 자체 포함 체크 밸브(106), 및 연장된 박벽형 관(108)을 구비한 다수의 구성 요소를 포함한다. 관(108)은 모세관 크기, 즉 직경 1mm 이내로 된 크기의 중앙 통로(110)를 갖는다.

벤팅 시스템(52)의 외부 단부(57) 부근에서, 스냅 링(112)은 관(108) 상에 위치되며 압축 코일 스프링(114)은 반대로 인접해 있다. 내부에 나사가 형성된 캡(116)은 도시되는 바와 같이 스프링(114)의 단부(118)와 접촉하도록 단부(56) 상에 위치되며 니플(82) 상의 나사(84)에 끼워져 구멍(12)을 통해 연장되는 단부(57) 및 캡(116)의 단부를 사용하여 스프링을 압축할 수 있다.

포켓 정의 구조(74)로 돌아가서, 포켓 정의 구조(74)는 부품 내에 포켓(76)을 정의하는 내부적으로 계단이 형성된 구멍을 포함한다. 상대적으로 작은 직경 부분(122)은 필터(78)를 수용한다. 상대적으로 큰 직경 부분(124)은 외부 관(86)의 짧은 부분(88)을 수용한다.

중간 직경 부분(126)은 밸브 하우징(104)을 이동 가능하며 제거 가능하도록 수용한다.

숄더(128)는 포켓(76)의 큰 직경 부분(124) 및 중간 직경 부분(126)의 경계면을 정의하며 밸브 시트(seat)로서 제공된다.

도 4 및 도 5로 돌아가서, 밸브 하우징(104)은 포켓(76)의 작은 직경 부분(122)으로 개방되는 내부 축방향 통로(130)를 갖는다. 통로(130)의 반대 위치에서, 밸브 하우징(104)은 종래의 구조로 된 체크 밸브(106)가 수용되는 확장형 캐비티(132)를 포함한다. 상기 배열은 체크 밸브(106)의 누출 속도에 따라 흐름이 염 자켓(10)에서 단부(57)의 외부 방향으로 일어나는 것은 허용되지만, 반대 방향으로는 거의 금지되는 배열이다.

또한, 밸브 하우징(104)은 포켓976)의 중간 직경 부분(126) 내에 용이하게 설치되는 크기를 갖는 상대적으로 작은 직경 부분(134)을 포함하는, 계단이 형성된 외부 부분을 갖는다. 캐비티(132)에 대해서, 밸브 하우징(104)은 상대적으로 큰 직경 부분(136)을 갖는다. 큰 직경 부분(136)은 포켓(76)의 큰 직경 부분(124)보다 다소 작으며 정상 동작 동안 포켓(76)의 숄더(128)와 접하는 숄더(138)에 의해 작은 직경 부분으로부터 분리된다.

외부 방향으로 향한 환형 홈(140)은 점탄성 O 링실(O-ring seal)(142)을 수용하도록 하우징(104)의 작은 직경 부분(134) 내에 위치된다. O 링실(142)은 도 4에 도시될 수 있는 바와 같이 정상 동작 동안 포켓(76)의 중간 직경 부분(126)에 대해 실(seal)을 형성한다.

체크 밸브 시스템(102)은 필터(78)를 수용하며 작은 직경 부분(122) 내에 장착하는 작은 직경 돌기 또는 숫단부(144)에 의해 완성된다.

밸브 시스템(102)이 도 3에 도시되는 바와 같이 조립되는 경우, 캡(116)은 스프링(114)을 압축하는데, 이 스프링(114)은 스냅링(112)에 대해 작용하여 도 3에 도시되는 바와 같이 왼쪽으로 스냅링을 바이어스시키도록 바이어싱력을 제공한다. 이것은 숄더(138)가 포켓(76) 상의 숄더(128)와의 맞물림에 의해 추가적인 이동을 중단시키는 지점까지 도 3에 도시되는 바와 같이 밸브 하우징(104)을 왼쪽으로 이동시키는 효과를 갖는다. 이러한 지점에서, O 링(132)은 포켓(76)의 중간 직경 부분(126)에 대해 실링된다. 통상의 경우에서, 밸브(106)는 대략 10 psi의 압력차에서 개방되도록 선택되어 염 자켓(10) 내에 압력 발생시 체크 밸브(106)가 개방되어 압력이 모세관 통로(110)로 방출되도록 해준다. 이러한 점에서, 일단부로부터 다른 단부로의 모세관 통로(110)는 작은 방출만으로도 통로(110)의 응축된 액체를 완전히 제거하는데 충분하도록 작은 용량을 갖는다.

결과적으로, 체크 밸브(106)는 동작하지 않게 되며 증가 압력을 방출시키도록 개방되지 못하여, 압력은 밸브 하우징(104)의 왼쪽 단부에 작용할 것이다. 압력이 증가됨에 따라, 밸브 하우징(104)은 스프링(114)의 바이어스에 대해 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이 오른쪽으로 이동한다. O 링실(142)이 포켓(76) 내의 계단(128)에 의해 정의되는 밸브 시트의 오른 쪽으로 이동하는 지점에서, 밸브 하우징(104) 및 포켓(76) 사이의 실이 손상되어 압력을 박벽형 관(90) 및 박벽형 관(108) 사이의 공간 내로 밸브 하우징(104)의 몸체에 대해 방출하여 압력을 해제시키도록 해준다. 이러한 압력은 관(108)의 단부(57)에 대해 캡(116) 내의 개구부(12)를 통해 대기중으로 배출될 수 있다. 통상, 충분한 압축을 제공하여 실(142)에 의해 정의되는 안전 밸브, 밸브 하우징(104), 및 포켓 내의 계단(128)이 대략 22 psi의 압력차에서 개방되도록 서로에 대해 적절히 스프링(114)이 선택되며 구성 요소가 위치된다. 본 발명의 또 다른 중요한 특징은 염 자켓(10) 내의 벤트 개구부(66)에 가까이 근접한 상태로 밸브(106)가 위치된다는 것이다. 밸브(106)가 상술한 바와 같이 가까이 근접한 상태인 경우, 염 자켓(10), 컵 모양 고정구(70) 및 구조(74)를 정의하는 포켓을 통한 고온 염로부터의 열 전도는 밸브(106)이 충분히 고온이어서 어떤 방출에 대해서도 수분으로 채워지는 응축이 밸브(106) 내에서 발생하지 않는다는 것을 보장한다.

또한, 마찬가지로 염 자켓(10) 및 단열 자켓(12) 사이에 상기 벤팅 구조(52)가 위치되면 벤팅 구조가 충분히 데워진 상태로 유지되어 상기 벤팅 구조 내의 응축이 용이하게 방지될 수 있다. 적어도, 열이 존재함으로써 발생되는 임의의 응축이 낮은 주변 온도에서 결빙되어 벤트 시스템(52)을 막는 것을 방지한다.

또한 밸브 시스템(52)은 컵 모양의 배플(60)의 길이 방향축에 대해 90。보다 약간 더 큰 각도로 되어 있다. 하나의 실시예에서, 대략 97。의 각도가 선택된다.

또한, 컵 모양 배플(60) 내부의 용량, 위치 및 형상은 염의 레벨이 참조 기호(50)로 도시되는 바와 같이 되어 있지 않고 오히려 유입 개구부(62)를 배플(60)에 대해 커버하는 경우에는 압력을 벤팅하기 위한 "버프(burp)" 효과를 제공하도록 되어 있다. 컵 모양 배플(60)은 개구부(62)가 충분히 큰 직경을 가져 용융된 염의 메니스커스에 의해 폐쇄될 수 없는, 거꾸로 서 있으며 명목상으로 원통형인 컵이 바람직하다. 배플(60)의 중앙축은 염의 정상적 레벨(50)에 수직한 선 상에 가능한 한 가까워야 한다. 배플 개구부(62)는 통상적인 차량의 운전 주기 동안 염와의 접촉이 최소가 되는 레벨로 되어야 한다.

컵 모양 배플(60)의 용량은 (1) 릴리프 밸브(104), (106)용 연결 벤트 배관 및 관련 하드웨어 시스템의 용량, (2) 최악의 경우, 비자세(off-attitude) 동작과 관련되는 염의 최대 예상 압력, (3) 배플의 종횡비(aspect ratio), (4) 릴리프 밸브 누출 속도와, (5) 체크 밸브의 크래킹 압력 및 유동 특성을 포함하는 5개의 요소에 의해 결정된다. 염 헤드 압력은 개구부(62)의 하부 평면 및 염의 밀도에 의해 증가되는 최악의 상황에 있는 용융 염 레벨 사이에 존재하는 평균 수직 압력차로서 정의된다.

배플 용량은 배플 자세와 상관없이 염이 컵 모양 배플 내에서 벤트관(72)으로 들어갈 수 있는 레벨로 상승하지 않는다는 것을 보장하도록 충분히 커야 한다.

배플 종횡비는 중앙축의 길이 대 직경의 비로, 최대로 커져야 하지만, 직경이 충분히 작아져서 메니스커스가 형성되지 않도록 해야 한다.

체크 밸브의 누출 속도는 차량의 최악의 운동에 대해 가스 누출은 메니스커스가 형성되도록 충분히 작은 단면으로 염 레벨이 상승하는 것을 허용하지 않는다는 것을 보장할 만큼 충분히 작아야 한다.

상술한 바와 같이, 구성 요소는 통상 알루미늄으로 형성된다. 구성 요소는 통상 서로 납땜되며 납땜을 입힌 재질은 서로 납땜될 구성 요소 상에 위치된다.

또한, 용접은 예를 들어 포켓 정의 구조(74) 및 컵 모양 고정구(70) 사이의 연결부에서와 같이 여러 위치에서 수행될 수 있다. 또한, 컵 모양 고정구(70) 및 컵 모양 배플(60)은 염 자켓(10)과의 경계부에서 각각 용접될 수 있다. 마찬가지로, 니플(82)은 통상 단열 자켓(12) 내의 개구부(80) 내로 용접된다.

요약해서, 본 발명에 따라 제조되는 열 배터리는 하나 이상의 다음과 같은 특징을 제공한다.

1. 염이 벤팅 시스템에 액세스하는 것을 방지하도록 컵 모양의 배플을 사용한다.

2. 배플의 자체 고정구 및 벤팅 시스템에 대한 연결을 제공하도록 서로 나사로 끼워지는 컵 모양 배플 및 컵 모양 고정구를 사용한다.

3. 염이 벤팅 시스템 내로 임의의 상당한 거리만큼 들어오는 것을 방지하도록 벤팅 시스템의 유입구 구멍(intake) 측면에 비습윤성 필터를 사용한다.

4. 밸브 및 필터의 정비가 허용되도록 제거 가능한 밸브 및/또는 밸브 하우징을 사용한다.

5. 오정렬을 보상하며 상대 운동으로부터 발생하는 열응력 및 열응력들을 제거하기 위해 벤팅 시스템 내에 벨로우즈를 사용한다.

6. 단열재가 벨로우즈의 동작과 간섭하는 것을 방지하기 위해 벨로우즈 둘레에 하우징을 사용한다.

7. 가압된 가스의 작은 방출만으로도 벤트 통로로부터 응축을 제거할 수 있도록 벤팅 시스템 내에 모세관 통로를 사용한다.

8. 염 자켓의 벤팅을 허용하는 안전 밸브 특성을 사용함으로써 결과적으로상기 벤팅 실패시에는 체크 밸브가 통상적으로 사용된다.

9. 열 배터리가 설치된 차량의 가속, 감속, 원심력 등이 발생하는 동안 액체와의 접촉이 거의 안되는 염 자켓의 상부 중앙에 벤트를 위치시킨다.

10. 시스템으로부터 방출되는 임의의 액체 또는 시스템으로부터 방출되는 임의의 증기 응축을 포획하기 위해 벤트 시스템 상에 확장 저장기를 사용한다.

11. 상술한 "버프(burp)" 특징을 달성하도록 배플(60)의 내부 용량의 크기를 정한다.

12. 충분히 데워져서 응축을 방지하며/하거나 발생할 수 있는 상기 응축의 결빙을 방지하도록 유입 개구부에 가까이 근접하게 밸브(106)를 위치시킨다.

본 발명의 열 배터리는 종래의 열 배터리에서 발생되는 벤팅(venting)의 난점을 제 1 콘테이너의 상부벽 내의 중앙에 위치되는 벤트 유입구를 포함하는 벤트 시스템(52)에 의해 해결할 수 있다.

Claims

a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 열 배터리가 설치될 차량의 길이 방향축에 대해 횡방향인 통상 수평 선을 따라 위치되도록 2개의 이격된 측벽과 측면이 접하는 상부벽을 갖 는 상기 제 1 콘테이너; 및

f) 통상 상기 이격된 측벽의 중앙에 위치되며, 상기 단열 공간 제공 수단의 외부 상의 배출구 및 상기 제 1 콘테이너의 상부벽 내의 유입구를 포함 하는 상기 제 1 콘테이너용 벤트(vent)

를 포함하는 열 배터리.
제 1 항에 있어서,

상기 유입구 주위 및 상기 제 1 콘테이너 내에 배플을 포함하는 열 배터리.
제 2 항에 있어서, 상기 배플이 통상 컵 모양이며 상기 상부벽과 반대 방향으로 개방된 입구를 갖는 열 배터리.
제 3 항에 있어서,

상기 단열 공간 제공 수단 내에 배치되는 컵 모양 고정구, 컵 모양 배플, 및 상기 제 1 콘테이너 상부벽 내의 개구부 내에 자체 고정되는 상태가 되도록 제 1 콘테이너 상부벽 내의 개구부를 통해 연장되는 결합용 나사를 갖는 상기 컵 모양 고정구를 추가로 포함하는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 열 배터리가 설치될 차량의 길이 방향축에 대해 횡방향인 통상 수평 선을 따라 위치되도록 2개의 이격된 측벽과 측면이 접하는 상부벽을 갖 는 상기 제 1 콘테이너;

f) 상기 단열 공간 제공 수단의 외부 상의 배출구 및 상기 제 1 콘테이너의 상부벽 내의 유입구를 포함하는 상기 제 1 콘테이너용 벤트(vent); 및

g) 상기 제 1 콘테이너 내의 아래 방향으로 향하는 개구부를 가지며 상기 유 입구를 에워싸는 컵 모양 배플

을 포함하는 열 배터리.
제 5 항에 있어서,

상기 배플이 상기 제 1 콘테이너 내로 상부벽과 멀어지는 아래 방향으로 개방되는 입구를 갖는 열 배터리
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 콘테이너 주위의 단열 공간 제공 수단 내에 배치되는 컵 모양 고정구, 컵 모양 배플, 및 상기 제 1 콘테이너 상부벽 내의 개구부 내에 자체 고정되는 상태가 되도록 제 1 콘테이너 상부벽 내의 개구부를 통해 연장되는 결합용 나사를 갖는 상기 컵 모양 고정구를 추가로 포함하는 열 배터리.
제 5 항에 있어서,

상기 벤트가 상기 유입구에서 또는 상기 유입구 부근에서 필터를 포함하는 열 배터리.
제 8 항에 있어서,

상기 필터가 상기 상변화 재료에 의해 침윤되지 않는(not wetted) 재료로 이루어지는 열 배터리.
제 8 항에 있어서,

상기 벤트는 밸브 몸체를 포함하며 상기 필터는 상기 밸브 몸체에 부착되는 열 배터리.
제 8 항에 있어서,

상기 필터는 압력차에 의해 미리 정해진 염 파단을 가져서 압력을 통한 상기 염 파단이 초과될 때까지 가스가 상기 필터를 통해 통과할 수 있지만 상기 상변화 재료는 상기 필터를 통해 통과할 수 없는 열 배터리.
제 11 항에 있어서,

압력차를 통한 상기 염 파단이 대략 3 psi 이상인 열 배터리.
제 11 항에 있어서,

압력차를 통한 상기 염 파괴가 대략 13 psi인 열 배터리.
제 8 항에 있어서,

상기 필터가 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 재료인 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 열 배터리가 설치될 차량의 길이 방향축에 횡방향인 통상 수평선을 따라 위치되도록 2개의 이격된 측벽과 측면이 접하는 상부벽을 갖는 상 기 제 1 콘테이너; 및

f) 상기 단열 공간 제공 수단의 외부 상의 배출구 및 상기 제 1 콘테이너의 상부벽 내의 유입구를 포함하는 상기 제 1 콘테이너용 벤트(vent)

g) 상기 유입구 주위의 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 배플편(baffle piece) 및 상기 단열 공간 내의 고정편(fixture piece)을 포함하며, 상 기 유입구용 2 편(piece)―상기 편(piece)들은 상기 배터리 내에 자체 고정되도록 상기 상부벽 내의 개구부를 통해 연장되는 상호 맞물림 나사 를 가짐―의 배플

을 포함하는 열 배터리.
제 15 항에 있어서,

상기 고정편으로부터 상기 배출구까지 연장되는 벤트 도관(vent conduit)을 추가로 포함하며, 상기 고정편이 상기 벤트의 일부를 포함하는 열 배터리.
제 16 항에 있어서,

상기 벤트 도관이 모세관 크기의 통로를 갖는 관(tube)을 포함하는 열 배터리.
제 17 항에 있어서,

상기 관(tube)이 상대적으로 두꺼운 벽을 갖는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너 내의 벤트 개구부;

g) 유체가 상기 제 1 콘테이너 외부로 흐르지만 반대 방향으로는 거의 흐르 지 못하게 해주며, 상기 벤트 개구부에 연결되는 체크 밸브; 및

h) 상기 벤트 개구부와 반대로 상기 체크 밸브에 연결되는 모세관 크기의 통 로를 갖는 도관(conduit)

을 포함하는 열 배터리.
제 19 항에 있어서,

상기 도관이 상대적으로 두꺼운 벽을 갖는 열 배터리.
제 19 항에 있어서,

상기 벤트 개구부에 연결되는 포트, 상기 포트에 대해 실링된 관계로 상기 포트 내에 슬라이딩 가능하게 수용되는 상기 체크 밸브, 및 상기 체크 밸브가 상기 실링된 관계로 적어도 부분적으로 상기 포트의 외부로 이동하도록 해줌으로써 압력 릴리프 밸브를 정의하는 동안 상기 포트 내로 상기 체크 밸브를 바이어싱하는 수단을 포함하는 열 배터리.
제 21 항에 있어서,

상기 포트는 상기 도관과 반대로 위치되고, 상기 바이어싱 수단은 상기 체크 밸브를 상기 포트 내로 압박하도록 상기 체크 밸브에 대해 상기 도관을 바이어싱하는 스프링을 포함하는 열 배터리
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열을 제공하도록 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너 내의 벤트 개구부;

g) 밸브 수용 포켓을 포함하며, 상기 벤트 개구부와 유체 통신하는 고정구;

h) 상기 포켓 내에 이동 가능하게 수용되며, 상기 벤트로부터는 유체가 흐르 지만 반대 방향으로는 거의 흐르지 못하도록 개방 가능한 체크 밸브;

i) 상기 포켓 내의 체크 밸브 및 포켓과 실링된 맞물림부(engagement)를 바 이어싱하는 수단―여기서 바이어싱 수단은 체크 밸브가 폐쇄된 상태로 유지된다 하더라도 상기 체크 밸브가 상기 포켓 및 이 포켓과 실링된 맞 물림부의 외부로 이동하기 시작하여 상기 벤트 개구부에서 압력을 해제 시키기 위해 상기 벤트 개구부에서 미리 정해진 압력에 의해 극복되도록 되어 있음―

을 포함하는 열 배터리.
제 23 항에 있어서,

상기 포켓은 소형 및 대형 직경부―여기서 상기 대형 직경부는 상기 벤트 개구부에서의 압력이 상기 대형 직경부를 향해 상기 하우징을 압박하며 상기 소형 직경부와의 실링 맞물림부(sealing engagement)의 외부로 상기 하우징을 압박하도록 상기 벤트 개구부로부터 상기 소형 직경부보다 더 멀리 떨어져 있음―를 구비한 단차 구멍(stepped bore)을 포함하며, 상기 체크 밸브는 상기 소형 직경부에 대해서는 실링하도록 크기가 정해지지만 대형 직경부에 대해서는 실링하지 않도록 크기가 정해지는 통상 원통형인 하우징을 포함하는 열 배터리.
제 24 항에 있어서,

상기 하우징이 상기 구멍의 소형 직경부 내에 안정적으로 수용되는 상대적으로 소형인 직경부 및 상기 구멍의 대형 직경부 내에 수용되는 다소 대형인 직경부―여기서 하우징의 대형 직경부는 상기 구멍 대형 직경부, 상기 하우징의 소형 직경부 중간 단부내의 환형 홈, 및 상기 환형 홈 내의 O 링실(O-ring seal)―여기서 O 링실은 상기 구멍 대형 직경부보다 더 작은 직경을 가짐―보다 직경이 작음―를 갖는 단차 하우징(stepped housing)인 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 통상 이격된 관계로 제 1 콘테이너를 에워싸는 제 2 콘테이너;

d) 상기 콘테이너들을 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너로부터의 벤트;

f) 상기 벤트와 정렬되며, 상기 제 2 콘테이너 내에 위치되는 개구부;

h) 상기 벤트 및 상기 제 2 콘테이너 개구부 사이에 연장되는 도관;

i) 상기 도관 내에 제거 가능하게 수용되며, 상기 벤트용 체크 밸브 어셈블 리; 및

j) 상기 도관 내의 미리 정해진 위치에 상기 체크 밸브 어셈블리를 위치시키 기 위한 수단

을 포함하는 열 배터리.
제 26 항에 있어서,

상기 위치 지정 수단은 상기 도관 내의 압력 해제 밸브 시트(press release valve seat)에 대해 체크 밸브 어셈블리를 바이어스시키기 위한 상기 체크 밸브 어셈블리용 바이어싱 수단을 포함함으로써, 상기 체크 밸브 어셈블리가 고장나는 경우 상기 벤트에서의 압력 증가가 상기 시트로부터 이격되어 있는 상기 체크 밸브를 압박하여 상기 체크 밸브 어셈블리에 대해 압력이 감소되도록 해주는 열 배터리.
제 26 항에 있어서,

상기 도관이 두 개의 정렬된 관 및 상기 관을 상호 연결하는 벨로우즈로 이루어지는 열 배터리.
제 28 항에 있어서,

상기 관이 원주 방향 보강 리브(stiffening ribs)를 포함하는 열 배터리.
제 28 항에 있어서,

상기 콘테이너 사이의 공간 내에 미립자형 단열 재료, 및 상기 단열 재료가 상기 벨로우즈를 상당히 접촉하는 것을 방지하도록 상기 벨로우즈 주위에 위치되며 벨로우즈를 포함하는 하우징을 추가로 포함하는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열을 제공하도록 상기 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너의 상부 표면 내의 벤트 개구부; 및

f) 상기 상변화 재료에 의해 침윤되지 않는 재료로 이루어지는 상기 벤트 개 구부용 필터

를 포함하는 열 배터리.
제 31 항에 있어서,

상기 필터 재료가 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 재료인 열 배터리.
제 31 항에 있어서,

상기 벤트 개구부 주위에 고정되며, 상기 콘테이너 주위의 단열재 내에 위치되는 고정구―여기서 고정구는 내부 챔버를 포함하고 상기 필터는 상기 챔버와 함께 위치됨―를 포함하는 열 배터리.
제 33 항에 있어서,

상기 필터의 하류 위치(location downstream)에서 상기 챔버와 유체가 통신하는 체크 밸브를 포함하는 열 배터리
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 통상 이격된 관계로 제 1 콘테이너를 에워싸는 제 2 콘테이너;

d) 상기 콘테이너들을 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너의 상부 표면 내의 벤트 개구부;

f) 상기 제 2 콘테이너 내의 벤트 개구부;

h) 상기 제 1 콘테이너 벤트 개구부에 연결되며 상기 제 2 콘테이너 벤트 개 구부까지 연장되는 벤트 도관―여기서 벤트 도관은 추가로 제 2 콘테이 너 벤트 개구부에서 상기 제 2 콘테이너에 연결되며 실링됨―;

h) 두 개의 관 부분으로 형성되는 상기 도관; 및

i) 상기 관 부분 사이의 유체 통신을 제공하도록 관 부분을 상호 연결하는 벨로우즈

를 포함하는 열 배터리.
제 35 항에 있어서,

상기 콘테이너 사이의 공간 내에 미립자형 단열 재료, 및 상기 단열 재료가 상기 벨로우즈를 상당히 접촉하는 것을 방지하도록 상기 벨로우즈 주위에 위치되며 벨로우즈를 포함하는 하우징을 추가로 포함하는 열 배터리.
제 35 항에 있어서,

상기 도관은 밸브 챔버에서 종료되며, 체크 밸브는 상기 도관을 통해 상기 밸브 챔버 내에 제거 가능하게 배치되는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너의 내부와 유체가 통하며, 상기 단열 공간의 외부 단 부를 갖는 벤트 도관;

g) 상기 도관 단부에 연결되며 상기 단열 공간의 외부에 위치되는 확장 저장 기(enlarged reservoir); 및

h) 상기 확장 저장기의 상부 표면 내에 위치되는 벤트

를 포함하는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 제 1 콘테이너 내의 벤트 개구부로부터 떨어져 연장되는 벤트 도관 을 포함하는 제 1 콘테이너용 벤트; 및

g) 상기 상변화 재료 내에 저장되는 열이 습기의 응축을 방지하도록 체크 밸 브를 데우기 위해 상기 벤트 개구부 가까이 근접하여 상기 도관 내에 위 치되는 체크 밸브

를 포함하는 열 배터리.
제 39 항에 있어서,

상기 상변화 재료 내의 열이 상기 도관 내의 응축을 방지하도록 도관을 데우기 위해, 상기 에워싸는 수단은 상기 제 1 콘테이너로부터 이격된 상기 제 2 콘테이너를 포함하고, 상기 도관은 상기 제 1 및 제 2 콘테이너 사이의 공간 내에 위치되는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 상대적으로 고온에서는 액상으 로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 냉각제가 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열을 제공하도록 제 1 콘테이너를 에 워싸는 수단;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 열 배터리가 설치될 차량의 길이 방향축에 횡방향인 통상 수평선을 따라 위치되도록 2개의 이격된 측벽과 측면이 접하는 상부벽을 갖는 상 기 제 1 콘테이너; 및

g) 상기 단열체의 외부 상에는 배출구를 포함하며 상기 콘테이너의 상기 상 부벽 내에는 유입구를 포함하는 상기 제 1 콘테이너용 벤트; 및

h) 상기 제 1 콘테이너 내의 아래로 향한 개구부를 가지며 상기 유입구를 에 워싸는 컵 모양 배플

을 포함하고,

상기 제 1 콘테이너 내의 상기 상변화 재료의 양―여기서 상변화 재료의 양은 열 배터리가 고정되어 있으며 정상 동작 위치에 있는 경우 상기 배플이 상변화 재료에 의해 접촉되지 않도록 함―은 상기 제 1 콘테이너를 거의 채우지만, 완전히 채우지 않고,

상기 컵 모양의 배플의 용량은 가속, 감속, 원심력 또는 평탄하지 않은 지역의 결과로서 상기 아래로 향한 개구부가 상기 상변화 재료에 의해 덮여지는 경우, 상기 상변화 재료가 상기 벤트로 배달되는 것을 방지하기 위해 상기 아래로 향한 개구부가 상기 상변화 재료에 의해 노출되기 전에 상기 제 1 콘테이너 내의 압력이 상기 벤트에 도달하기에 불충분한 거리로 상기 상변화 재료를 상기 배플 내로 가압하도록 하는

열 배터리.
제 41 항에 있어서,

상기 벤트 내에 체크 밸브를 추가로 포함하는 열 배터리.
제 41 항에 있어서,

상기 벤트 및 상기 배플을 분리하는 필터―여기서 필터는 상기 상변화 재료에 의해 침윤되지 않는 재료로 형성됨―를 추가로 포함하는 열 배터리.
제 43 항에 있어서,

상기 필터가 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌으로 형성되는 열 배터리.
a) 상대적으로 저온에서는 고상으로 존재하며 차량의 엔진 냉각 시스템의 동 작 온도의 범위의 온도에서는 액상으로 존재할 수 있는 상변화 재료를 수용하기 위한 제 1 콘테이너;

b) 차량용 엔진 냉각제 상기 상변화 재료와 열을 교환하도록 흐를 수 있는 냉각제 흐름 경로를 포함하며, 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되는 열교 환기;

c) 상기 제 1 콘테이너 주위에 단열 공간을 제공하도록 통상 이격된 관계로 상기 제 1 콘테이너를 에워싸는 제 2 콘테이너;

d) 상기 콘테이너를 통해 상기 열교환기로 연장되는 냉각제 유입 연결부 및 냉각제 배출 연결부;

e) 상기 열 배터리가 설치될 차량의 길이 방향축에 횡방향인 통상 수평선을 따라 위치되도록 2개의 이격된 측벽과 측면이 접하는 상부벽을 갖는 상 기 제 1 콘테이너; 및

f) 통상 상기 이격된 측벽의 중앙에 위치되며, 상기 제 2 콘테이너의 외부 상의 배출구 및 상기 제 1 콘테이너의 상부벽 내의 유입구를 포함하는 상기 제 1 콘테이너용 벤트(vent); 및

g) 상기 제 1 콘테이너 내에 아래 방향으로 향하는 개구부를 가지며 상기 유 입구를 에워싸는 컵 모양 배플;

h) 상기 콘테이너 사이의 공간 내에 위치되는 배플 고정편(baffle fixture piece)―여기서 상기 배플 및 상기 배플 고정편은 상기 열 배터리 내에 자체 고정되도록 상기 상부벽 내의 개구부를 통해 연장되는 상호 맞물림 나사를 가짐―;

i) 상기 벤트 개구부에 연결되며, 상기 제 1 콘테이너로부터 유체가 흐르도 록 해주며 반대 방향으로는 유체가 흐르지 못하게 해주는 체크 밸브;

j) 상기 벤트 개구부와 반대로 상기 체크 밸브에 연결되는 모세관 크기의 통 로를 갖는 관;

k) 상기 배플 고정편과 유체가 통하는 밸브 수용 포켓을 포함하는 고정구 (fixture);

l) 상기 포켓 내에 이동 가능하게 수용되며, 상기 포켓 내에 수용되는 경우 상기 고정구와 실링할 수 있게 맞물리는 체크 밸브;

m) 상기 포켓 내의 체크 밸브 및 포켓과 실링된 맞물림부(engagement)를 바 이어싱하는 수단―여기서 바이어싱 수단은 체크 밸브가 폐쇄된 상태로 유지된다 하더라도 상기 체크 밸브가 상기 포켓 및 이 포켓과 실링된 맞 물림부의 외부로 이동하기 시작하여 상기 벤트 개구부에서 압력을 해제 시키기 위해 상기 벤트 개구부에서 미리 정해진 압력에 의해 극복되도록 되어 있음―

n) 상기 제 1 콘테이너 내에 위치되며 상기 고정구를 따라 정렬되는 개구부;

o) 상기 고정구 및 상기 제 2 콘테이너 개구부 사이에 연장되며, 상기 관 및 상기 체크 밸브를 제거 가능하게 포함하는 도관;

p) 상기 상변화 재료에 의해 적셔지지 않는 재료로 이루어지는 상기 벤트 개 구부용 필터;

q) 상기 관에 연결되며, 상기 제 2 콘테이너의 외부에 위치되는 확장형 저장 기; 및

r) 상기 저장기의 상기 표면 내에 위치되는 벤트

를 포함하고,

상기 제 1 콘테이너 내의 상기 상변화 재료의 양―여기서 상변화 재료의 양은 열 배터리가 고정되어 있으며 정상 동작 위치에 있는 경우 상기 배플이 상변화 재료에 의해 접촉되지 않도록 함―은 상기 제 1 콘테이너를 거의 채우지만, 완전히 채우지 않고,

상기 컵 모양의 배플의 용량은 가속, 감속, 원심력 또는 평탄하지 않은 지역의 결과로서 상기 아래로 향한 개구부가 상기 상변화 재료에 의해 덮여지는 경우, 상기 상변화 재료가 상기 벤트로 배달되는 것을 방지하기 위해 상기 아래로 향한 개구부가 상기 상변화 재료에 의해 노출되기 전에 상기 제 1 콘테이너 내의 압력이 상기 체크 밸브에 도달하기에 불충분한 거리로 상기 상변화 재료를 상기 배플 내로 가압하도록 하는

열 배터리.