KR20000076235A - 액체 충전 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 충전 디바이스에 관한 것으로서, 상기 디바이스는 본체를 통하여 연장된 제1, 제2 물 포트(18과 44)를 갖는 본체를 포함하고, 서로 독립적인

제1, 제2 물 통로(passage)로 그 안에서 서로 연결되어 있다. 탭(27)은 제1, 제2 물통로(14와 16) 아래의 위치에서 디바이스 내에 위치한다. 벨 체임버(33)는 상기 트랩(27)의 배출구에 위치하고 개구 말단을 포함한다. 제1, 제2 통로(14와 16)중 어느 하나를 경유하여 상기 디바이스(10)을 물이 통과하여, 상기 탭(27), 상기 체임버(33)을 통과한 후, 상기 전지 셀(12)로 들어간다. 상기 디바이스(10)은 내부에 일정량의 공기를 트랩하고, 상기 셀(12)에서 전해질 수위가 소정의 수위까지 상승할 때까지 그 트랩된 공기를 상기 장치에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일하게 가압하여, 상기 셀(12)로 물이 더욱 들어가는 것을 중단한다.

Description

액체 충전 디바이스{LIQUID FILLING DEVICE}

장시간 순환이 필요하거나 또는 다른 적용 분야에서 사용되거나 또는 납 축전지와 같은 액체 전해질을 포함하는 전지들은 각 전해질 셀에 포함되어 있는 액체 전해질이 특정한 전해질 수위를 유지하도록 하는 최적의 특성을 요구한다. 그 바람직한 전해질 수위는 일반적으로 전해질 셀에 포함되어 있는 전지 전극판이 완전히 잠길 필요가 있는 전해질 부피에 해당한다. 완전히 전해질로 전지의 전극판을 잠기도록 하는 것이 전극판 접촉에 대하여 전해질의 최대의 정도를 제공하는 것처럼, 그것에 의해서 전지의 각 전해질 내에서 전기가 전기화학적인 반응을 일으킬 최적의 정도로 촉진되었을 때 최대의 전지 작동을 촉진시킨다.

전지 특성의 최적의 수준을 유지하기 위하여, 그리고 전지 수명 특성을 최대로 하기 위하여 전지 전해질 수위를 규칙적으로 점검하여야 하고 그 수위가 바람직한 수위 이하인 경우 전해질을 새로 채워야만 한다. 전지의 전해질 셀에서 전해질 수위는 정적이 아니고 증발 효과, 누출 또는 유출, 그리고 충전 과정에서 과충전되는 경우 가스가 새는 것 등에 기인하여 동적이다. 전지 충전 중에 최고의 결과를 얻기 위하여 전지 전해질을 점검하고 충전 작동 동안 그리고 그 후에 조정하는 것이 바람직하고, 그러한 점검과 조정에 의하여 충전 과정 중 전극 접속에 대하여 전해질의 최고의 정도를 확신할 수 있다.

전해질 전지는 전형적으로 많은 전해질 셀을 포함한다. 예를 들어, 기존의 12V 전해질 전지는 여섯 개의 2V 전해질 셀을 포함한다. 다른 전지 적용 분야에서는 전체적으로 다른 전지 볼트가 요구되고, 그러므로, 전지의 형태가 다른 것이 요구된다. 그러한 전지가 적용되는 것은 각 전해질 셀에 용이하게 접근할 수 없고 전해질 수위를 검사하고 전해질을 교체하는 것이 어렵고 시간이 많이 소요되는 장소에서 전지로 전기가 공급되는 디바이스 또는 자동차에 전지를 저장하도록 종전에는 요구되었다.

그러한 적용 분야에서 전해질 수위를 검사하고 전해질을 교체하는 것과 관련된 그러한 문제점을 다루기 위한 시도로 많은 장치들이 만들어져 왔다. 전해질을 보충하는 작업 중에 환경적인 또는 건강에 대한 위험의 염려를 줄이거나 없애기 위하여 전해질 셀을 충전하기 위하여 단지 물이 사용되거나 또는 순환되는 것이 바람직하다.

전해질 수위 조절과 보충을 제공하기 위하여 개발되어진 종전 기술에서 알려진 장치들은 전지의 각 전해질 셀에 설비되도록 적용된 소위 "패스-드루(pass-throuth)" 장치를 포함한다. 그러한 패스-드루 장치들은 그 셀에서 소정의 전해질 수위가 될 때 그 셀로부터 전해질의 플로우-드루(floe-throuth) 통로를 허용할 수 있도록 셀 내부에 위치하는 입, 출 포트(port)를 관용적으로 포함한다. 상기 패스-드루 장치들은 전지의 각 전해질 셀 내에 설비되고 소정의 전해질 수위까지 각 셀을 충전하면서 각 전해질 셀을 통하여 전해질이 연속적으로 순환할 수 있도록 수력학적으로 함께 연결되어 있다.

전해질의 보충 또는 충전은 전해질 수위가 소정의 수위까지 도달할 때까지 상기 패스-드루 디바이스(device)를 사용하여 물의 공급지로부터 제1 전해질 셀에 설치되어 있는 제1 디바이스까지 물을 공급함으로써 이루어진다. 충전된 제1 셀에 물의 투입이 계속되는 동안에 충전된 셀로부터 전해질과 혼합된 물은 각각의 디바이스를 통하여 다른 셀에 설비되어 있는 다른 디바이스로 공급된다. 마지막 전지 셀이 소정의 전해질 수위가 될 때까지 전해질이 전달되는 연속적인 과정은 계속되고, 마지막 셀의 전해질 수위가 소정의 수위가 되었을 때, 전해질은 전지로부터 벗어나게 되고(route away) 물의 흐름은 중단된다.

패스-드루 디바이스의 단점은 전해질 셀을 통하여 전달되고 마지막으로 전지로부터 흘러나오는 것으로는 단지 물보다는 전해질을 요구한다는 것이다. 상기 패스-드루 디바이스에서는 상기 전해질이 환경적인 또는 건강적인 위험을 일으킬 수 있다. 또한, 다른 그러한 디바이스들이 순차적으로 연결되어 있을 때 그 장치는 각 셀에서 전해질의 바람직한 농도를 제공할 수 없다. 혼합된 물과 전해질이 각 셀을 통하여 순환될 때 각 셀에서 전해질 농도는 연속적하여 있는 다음 셀에서의 농도보다 매우 묽어지고, 그럼으로써 각 셀에서 전해질 농도는 서로 다르게 된다.

전해질 수위 조절과 보충을 제공하기 위하여 고안된 다른 디바이스는 하나의 전해질 충전구에 맞도록 생긴 기계적으로 작동하는 "플로트-타입(float-type)" 디바이스이다. 그 디바이스는 충전구에 꼭 맞는 본체를 포함한다. 플런저(flunger)는 셀에서 본체로부터 연장되어 있고, 전해질에서 부유하도록 고안된 플로트(float)를 포함한다. 상기 본체는 전해질 셀의 외부에 위치한 밸브 메카니즘(valve machanism)을 포함하고, 플런저와 플로트의 위치에 따라 셀의 본체에 있는 물 입구를 통하여 물의 흐름을 열어주고 닫아주도록 고안되어 있다.

셀에서 전해질 수위가 낮을 때 그리고 플런저와 플로트가 셀에서 소정의 거리만큼 아래로 내려갔을 때 본체에 있는 밸브는 셀에 물이 흐를 수 있도록 열린다. 바람직한 전해질 수위가 되면 플런저와 플로트는 소정의 수위까지 셀 내에서 올라가고 밸브는 닫히며, 셀로의 물의 흐름은 중단된다. 그 디바이스는 또한 본체를 통하여 셀로부터 이동되도록 셀에 유입된 물을 대체하는 공기가 유입되도록 본체에 배기 통로(vent passage)를 포함한다. 그리고 그 공기는 대기와 접촉한다. 이러한 디바이스들이 각 셀에 설비되었을 때, 그리고 각각의 셀에서 전해질 수위가 만족되었을 때 그 셀로 들어가는 물의 흐름이 중단되도록 물 공급지와 평행하게 수력학적으로 연결되어 있다.

상기 기술된 플로트-타입 디바이스들의 구체적인 예는 하나의 위치로부터 하나 이상의 전해질 셀을 충전할 수 있도록 고안되었다. 그러한 구체적인 예로 각 디바이스는 그 디바이스가 설비된 각각의 셀에 대하여 소정의 전해질 수위가 달성되는 동안 또는 그 후로 그 본체를 통하여 물의 통로가 허용되도록 물 배출구를 또한 포함하고 있다. 그 디바이스는 각 전해질 셀 내부에 위치하고 파이프 또는 튜브와 같은 것을 이용하여 수력학적으로 연결되어 있어서, 하나의 물 공급 장소로부터 물로 각 셀에 전해질이 충전할 수 있도록 한다.

그러한 디바이스가 전해질이 전지로부터 이탈되지 않고 각 디바이스를 통하여 물 공급지로부터 물이 순화될 수 있음에도 불구하고 그 디바이스는 플런저와 밸브 장치와 같은 기계적으로 움직이는 부분 등을 사용한다. 전해질 전지 셀에서 이동하는 부분을 갖는 디바이스의 사용은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 그러한 메카니즘이 고장나거나 또는 전지 셀이 고부식성인 환경에 노출되거나 황산, 황산 증기 등에 노출되는 것에 의하여 그 작동이 손상되거나 예측할 수 없을 가능성이 있기 때문이다. 황산 증기, 발생기 산소, 그리고 전지의 작동과 충전하는 동안 발생하는 수소 등을 디바이스 본체를 통하고 그 통로를 경유하여 각 셀로부터 배출되고, 그럼으로써 그러한 부식성이 있고 매우 공격적인(aggressive) 증기에 직접적으로 노출되도록 운동 부재가 위치하게 된다. 그러한 증기에 장기간 노출되면 마침내 부품의 고장 때문에 디바이스의 작동 수명이 감소된다는 것은 알려져 있다.

또한, 디바이스 및/또는 디바이스와 셀을 밀봉하는 것을 연결하는 데에 사용되는 플라스틱과 고무는 그러한 부식성의 액체 및/또는 증기에 노출된 후에는 분해된다는 것은 알려져 있다. 그러한 분해되는 물질들은 디바이스로 들어가고 그 부품들의 이동을 방해하고 밸브가 열리고 닫히는 위치에서 고착(stick)되며, 그럼으로써 그 디바이스가 작동되지 않는다는 것은 알려져 있다. 또한, 그러한 플라스틱과 고무 부품의 분해 생성물은 전해질 셀에 들어가 전해질 셀 내에서 일어나는 전기 화학적인 반응의 효율을 방해한다는 것은 알려져 있다.

미국 특허 4,754,777호는 전해질의 전지 셀에서 전해질 수위를 보충하기 위한 다른 디바이스를 개시하고 있다. 그 디바이스는 전해질 셀의 충전 개구에 맞는 본체를 포함한다. 그 본체는 이동 부품은 없으나, 물이 물의 꼭지(trap) 배열을 경유하여 물 투입구(inlet)로부터 셀로 흘러 들어가도록 한다. 수도 꼭지(water trap)는 물의 투입구로부터 물이 특정한 공급 압력에서 그 꼭지를 통하여 전해질 내로 들어가도록 되어 있다. 그 꼭지를 통하여 셀 내부로 들어가는 물의 흐름은 디바이스 내의 공기의 압력이 물의 공급 압력과 같아질 때 중단된다. 그것에 의해서, 공급되는 물이 꼭지를 우회하고 물 배출구를 통하여 디바이스로부터 다음의 연속적으로 연결된 다른 전지 셀의 디바이스로 공급된다.

그 꼭지를 통하여 물의 흐름이 중단될 때 그 꼭지 내부의 물의 압력은 물의 공급압력과 관련되고, 물의 압력은 디바이스의 물 투입구와 물 공급지(source) 사이에 배설된 압력 조절 밸브에 의하여 조절된다. 그 꼭지에서 물의 압력이 차단되는 것은 물 투입구의 압력이 작용한 것이기 때문에 디바이스에 의해 제공되는 전해질 수위는 압력 등에 민감하고 각 전해질 셀에서 전해질 수위는 물 투입구 압력에 따라서 변화한다. 이러한 이유 때문에 압력 조절 밸브가 바람직한 전해질 수위를 제공하는 바람직한 일정한 값으로 물 투입구 압력이 고정되도록 사용되어야만 한다.

영국 특허 1,041,629는 그 디바이스가 전해질 셀로 들어가는 물의 분배를 조절하는 수도 꼭지를 사용하는 장치라는 점에서 상기 기술된 트랩-타입(trap-type) 디바이스와 매우 유사한 다른 "트랩-타입" 디바이스를 개시한다. 그 디바이스는 또 다른 트랩-타입 디바이스처럼 동일한 작동 원리를 사용하면서 작동하고, 물의 공급 압력에 민감한 셀 내부에 어떤 전해질 수위를 제공하도록 형성되어 있다.

상기 기술된 트랩-타입 디바이스는 연속적으로 전지 수위와 보충을 제공하도록 다른 전해질 셀에 설비되어 있는 그러한 디바이스와 동일하게 수압을 이용하여 연속적으로 연결되도록 되어 있다. 그러나, 각 디바이스에 대한 물 투입구 압력이 각 셀에서 전해질 수위를 결정하기 때문에 디바이스의 연속적인 배열을 통하여 일어나는 압력 손실로 인해 전해질 수위가 각각 연속적으로 배열된 셀에서 극도로 낮은 수위가 될 수도 있고, 그렇게 압력이 낮아지는 경우 각 셀에서 정확한 전해질 수위를 만들기가 어렵다. 또한, 그러한 트랩-타입 디바이스는 한 번 바람직한 셀 전해질 수위가 만족되면 셀 내부에서 발생된 가스가 셀 밖으로 배출되지 못함으로써, 폭발 위험성이 발생하는 형태로 구성되어 있다.

상기 기술된 트랩-타입 디바이스는 전해질 수위 조절과 보충을 전해질 셀들 사이에서 그리고 전지의 밖으로 전해질을 순환함이 없이 할 수 있고, 그리고, 운동 부재를 사용하지 않고, 상기와 같이 할 수 있는 그러한 디바이스의 능력이 물의 투입구 압력에 의존하고, 그럼으로써 그러한 디바이스가 적용되는 경우 사용하기에 부적합하며 그러한 적용 장치에서 정밀한 물의 압력 조절은 유용하지 않거나 또는 실용적이지 않다.

또한, 상기 기술된 트랩-타입 디바이스는 진공 등의 조건하, 예를 들어, 디바이스를 통한 압력 차이가 가압 하에서 작동하는 조건보다는 차라리 진공 하에서 발생되는 조건에서는 작동할 수 없다. 디바이스를 통한 압력 차이가 유된 진공을 사용하는 전해질 레베링(leveling)과 보충을 수행할 수 있는 능력은 그러한 능력이 전지 외부에서 일어날 수 있는 물의 유출의 가능성을 줄일 수 있기 때문에 바람직하다. 그러한 물의 유출은 연결된 튜브 등에서의 누출에 의한 것이다.

그러므로, 다음과 같은 특징을 갖는 디바이스가 필요하다는 것은 알려져 있다.: 그러한 디바이스는 단일 장소, 즉, 물의 공급지와 연결된 하나의 결합 장소 등으로부터 전해질 전지의 전해질 셀에 대하여 전해질 수위 조절과 전해질 보충을 가능하게 한다.; 그 디바이스는 소정의 전해질 수위까지 물로 전해질 셀을 보충하는 것과 전해질이 아닌 물을 순환할 수 있도록 하고, 각 셀에 설비된 하나 이상의 디바이스에 대하여 그 디바이스를 통하여 한 차례 그 디바이스가 있는 셀이 충전된다.; 그러한 디바이스는 운동 부재가 없고 그리고 디바이스 내부에서 압력 차이로 인한 변화에 무관하게 전해질 수위 조절과 보충을 제공할 수 있다.; 그리고, 그 디바이스는 가압 또는 진공 작동 조건에서 사용할 수 있다.

본 발명은 전해질 전지의 하나 이상의 전해질 셀(cell)을 물로 충전하는 데에 사용하는 디바이스(device)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이동 부재를 사용하지 않으며, 셀들로부터 전지의 전해질을 순환시킬 필요가 없이 전해질 전지의 하나 이상의 전해질 셀을 충전하는 액체 충전 디바이스에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 언급된 특징들은 본 발명의 바람직한 구체예의 아래의 상세한 설명에서 개시되어 있고, 그러한 상세한 설명은 첨부된 도면에 관련하여 하기에 제시되어 있다. 여기에서:

도 1 내지 9는 본 발명의 원리를 설명하는 본 발명의 과정 상태의 실제적이고 연속적인 상태에서의 일련의 정단면도(cross-sectional elevation)이고, 물 디바이스의 단순화된 실시예의 개략도이며; 더욱 상세하게는,

도 1은 전해질을 보충하는 작동이 개시되기 전 그리고 꽉 찬 전해질 수위의 양보다 적은 양을 갖는 전해질 셀의 헤드 스페이스(head space) 내부에서 물 디바이스의 위치를 도시한다.;

도 2는 물이 디바이스 내로 도입되고, 디바이스의 트랩 보울을 통과하는 곳에서 전해질을 보충하는 작동의 개시를 도시한다.;

도 3은 디바이스의 출구 차단막의 립 높이와 같은 물의 수위로 보울을 충전(filling)하는 것을 도시한다.;

도 4는 디바이스의 벨(bell)을 통하여 전해질 셀 내부로 들어가며 배출 차단막 립을 넘어서 보울로부터 물의 이동(passage)을 도시한다.;

도 5는 벨 내부에 공기 주머니(air pocket)를 형성하면서 셀에서 전해질 수위가 벨의 입구(mouth)까지 상승할 때, 트랩을 통하여 전해질 내부로 들어가는 물의 이동을 도시한다.;

도 6은 전해질 수위가 벨 입구 이상으로 상승하고, 공기 주머니 내부에 트랩된 공기의 압력을 증가시키면서 전해질 내부로 물의 그 이상의 통로를 도시한다.;

도 7은 보울에 있는 물이 그 디바이스로부터 흐르기 위한 디바이스의 물 배출구 통로의 개구 말단까지 상승하는 전해질 내부로 뒤이은 물의 이동과 보울의 연속적인 충전을 도시한다.;

도 8은 소정의 전해질 수위가 만족되면 셀 내부로 물의 흐름이 중단되고 그리고 보울로 들어가는 물이 물 배출구 통로를 통하여 보울로부터 통과하는 그 곳에서의 셀에서 전해질 수위의 상승과 보울의 연속적인 충전을 도시한다.;

도 9는 소정의 전해질 수위가 만족되고 그리고 세척(purging) 공정이 완료된 후 전해질을 보충하는 작동이 완료된 것을 도시한다.;

도 10은 본 발명의 원리에 따라 구성되고 전해질 셀 내부에 전해질 충전 개구부 내에서 연결 장치가 부착된 디바이스의 제1 구체예의 정단면도이다.;

도 11은 도 10에서 11-11의 선을 따라 절단된 도 10의 디바이스의 단면도이다.;

도 12는 도 10에서 12-12의 선을 따라 절단된 단면도이다.;

도 13은 도 10에서 13-13의 선을 따라 절단된 단면도이다.;

도 14는 90도 회전한 도 10의 디바이스, 즉, 도 11에서 14-14의 선을 따라 절단된 정단면도이다.

도 15는 도 14에서 15-15의 부분을 따라 절단된 디바이스의 평단면도이다.

도 16은 검사구 캡 배열(checked vent cap arrangement)을 포함하는 도 14의 것과 유사한 디바이스의 정단면도이다.

도 17은 전지 커버의 필수 구성 요소로서 본 발명의 원리에 따라 구성된 디바이스의 제2 구체예의 투시도이다.

도 18은 전해질 전지의 전해질 셀에 설치되어 있고 연속적으로 수력학적으로 연결되어 있는 도 10-15 또는 16에서 보여주고 있는 많은 디바이스를 포함하는 전해질 수위 조절과 보충을 나타내는 개략도이다.

도 19는 전지의 물 충전 포트에서 돌출된 것으로서, 도 10-15에서 보여주고 있는 디바이스를 서술하고 있는 평단면도이다.

도 20은 전해질 전지 내부에서 전지 전해질의 열적 취급을 위한 물 디바이스의 사용을 나타내는 도 8과 유사한 도면이다.

본 발명은 상기 기술된 디바이스가 갖추어야 할 필요성 등을 다루며 그러한 문제점을 해결하고자 한다. 본 발명은 경제적이고, 단순하고, 효과적이며 그리고 용이하다.

일반적으로 말하면, 본 발명은 이동 부재(moving parts)를 사용하지 않고, 전지의 외부로 전해질을 순환할 필요가 없이 가압 또는 진공 작동 조건하에서 디바이스 내부의 압력 차이가 발생함에 의하여 물의 공급 압력과는 무관하게 소정의 전해질 수위까지 물로 전해질 전지의 하나 이상의 전해질 셀을 보충할 수 있는 디바이스를 포함한다. 그러한 디바이스의 구체적인 예는 그 디바이스 내부에 체임버(chamber)를 갖는 본체를 포함하고, 그리고 본체를 통하여 체임버 내부로 확장된 제1, 제2 물 포트(water port)를 갖는다. 제1, 제2 물 포트는 물 투입구(inlet) 또는 물 배출구(outlet) 포트에 서로 바꾸어 사용될 수 있다.

그 디바이스 본체는 또한 제1, 제2 물의 통로를 포함한다. 그 물의 통로는 환상(annular)의 체임버에서 축 방향(axially)으로 연장된 서로 독립적이며, 각각 제1, 제2 물 출입구와 수력학적으로 연결되어 있으며, 그리고 출입구 아래에 공동(cavity)인 하부 말단들을 갖는다. 물의 출입구 중 어느 하나를 통하여 디바이스에 투입된 물은 각 물의 통로를 통하여 디바이스 내로 축 방향으로 이동한다.

트랩(trap)은 디바이스 본체 내부에 위치하고, 제1, 그리고 제2 물의 통로의 말단 하부 아래 위치하는 보울(bowl) 투입구를 갖는다. 물의 통로 중 어느 하나를 통하여 통과한 물은 트랩을 통과한다. 그 트랩은 그 안에 내장된 제1, 제2 차단막(weir)을 포함한다. 벨 체임버(bell chamber)는 그 트랩의 배출구에 인접한 본체 내부에 위치한다. 그 트랩의 차단막을 통과한 물은 베 체임버 내부로 들어가고 벨 체임버의 열린 말단 외부를 통하여 통과하여 전해질 셀 내부로 들어간다.

그 트랩과 벨 체임버는 전해질 셀에서 전해질 표면이 벨 체임버의 개구 말단과 만날 때 그 안으로 공기를 트랩할 수 있도록 한정된다. 물이 계속적으로 디바이스를 통하여 전해질 셀 내부를 통과할 때, 트랩된 공기는 벨 체임버에서 상승하는 전해질에 의해 가압된다. 트랩을 통과한 물의 유량비(flow rate)는 트랩된 공기의 압력이 디바이스 내에서 물의 수위에 의하여 기인된 디바이스 내에서의 최고 압력에 도달하기 시작할 때 감소한다. 그 트랩과 벨 체임버는 트랩을 통하여 전해질 셀로 흐르는 물의 흐름이 중단되고 셀 내부의 소정의 전해질 수위가 만족될 수 있도록 고안되어져 있고, 바로 그 때의 트랩된 공기의 압력은 최소한 보울(bowl) 내부에서의 최고 압력과 같다. 그 디바이스는 물이 순환한 후 전해질 셀로부터 대기로, 또는 그 이상의 처리(treatment)를 위한 집합체(collection)로 가스 압력을 배출하기 위한 가스 배출구를 포함하도록 형성되어 있다.

그 디바이스는 디바이스와 연결된 물 공급지로부터 디바이스 내부로 물이 흘러 들어갈 수 있도록 물의 출입구와 배출구 통로 사이에서 압력 차이가 발생하도록 작동된다. 압력 차이는 가압 또는 진공 작동 조건에 의하여 발생할 수 있다. 그 디바이스는 현재 전해질 전지에 새로 개선된 장치(retrofit)가 제공되도록 전해질 셀에서 전해질 충전 개구부에 맞거나 또는 새로운 전지 구성의 필수 구성 요소로서 구체화될 수 있다.

본 발명의 액체 충전 디바이스(liquid filling device)는 많은 전해질 셀 각각을 충전하기 위한 전해질 보충과 수위 조절 시스템에서 사용될 수 있도록 서로 함께 수력학적으로 연결될 수 있다. 그러한 시스템에서 그러한 디바이스를 사용하는 장점은 그러한 작동이 각 셀로 물리적으로 접근할 필요가 없이 단일 장소, 즉, 물 공급지와 연결된 하나의 결합 장소 등으로부터 유도되는 것에 의해 다중(multiple) 전해질 셀의 보충과 수위 조절을 단순화한다는 것이다.

광범위하게 말하면, 본 발명의 구조적인 구체적인 형태는 제1, 제2 물의 흐름 포트(port)를 한정하는 본체와 그리고 물 포트 하부에 위치한 보울(bowl)을 갖는 트랩을 포함할 수 있다. 그 본체는 또한, 보울로부터 또는 보울로 물이 입출(ingress and egress)하기 위한 보울로 각 포트들이 분리되어 연결되는 제1, 제2 물의 통로를 포함한다. 그 트랩은 체임버에 배출구가 연결될 수 있는 체임버에 설치되도록 바람직한 액체 수위 이하로 선택된 거리의 위치에서 립(lip) 하부에 위치한 트랩으로부터 보울과 배출구 사이에서 유출(discharge) 차단막 립(weir lip)을 갖는다. 그 트랩은 그 립과 관련하여 수직으로(vertically) 위치하고 제1, 제2 통로 중 하나의 말단 하부에 위치하는 배출구를 갖는다. 그러한 하나의 통로 하부 말단과 트랩 배출구 사이의 부피 분포는 트랩을 통한 물의 흐름이 트랩 배출구를 침수시킨 후 그리고 보울에서 물이 최소한 그러한 하나의 통로의 하부 말단의 수위까지 상승한 후 중단되도록 한정된다.

넓게 말하면, 본 발명의 구체적인 과정은 액체 충전 디바이스의 물 투입 통로와 물 배출 통로 사이에서 압력 차이를 일으키는 단계를 포함하고, 그리고 물이 디바이스의 물 투입구 통로를 통하여 통과하여 디바이스 트랩, 디바이스의 벨 체임버를 통하여 전해질 셀 내부로 통과하도록 하는 단계를 포함한다. 트랩된 일정 부피의 공기는 셀 내부에서 전해질 수위가 벨 체임버의 개구 말단에 이를 때 트랩과 벨 체임버 내부에 형성된다. 디바이스에서 트랩된 일정 부피의 공기는 트랩된 공기의 압력이 디바이스에서 물의 수위에 의해 야기된 디바이스에서의 물의 최고 압력과 최소한 같아질 때까지 전해질 셀로 물의 연속적인 이동에 의하여 가압된다. 전해질 셀 내부로 들어가는 물의 이동(passage)은 트랩된 압력이 최소한 디바이스에서 물의 최고 압력과 같아져서 소정의 전해질 수위가 달성될 때 중단된다. 소정의 전해질 수위는 디바이스 내로 들어간 물의 압력과는 무관하게 달성된다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 액체 충전 디바이스(LFDs)는 전해질 전지에서 하나 이상의 전해질 셀을 위한 전해질 수위 조절과 전해질을 보충할 수 있는 수압 차이의 원리에 의해 작동한다. 일반적으로 말해서, 본 발명의 LFDs는 전해질 셀의 헤드 스페이스(head space) 내부에 위치하고 이동 부재(moving part)을 사용하지 않고 또한 전지 전해질을 순환하지 않고 전해질 수위 조절과 보충을 제공하며, 디바이스와 이에 인접한(adjacent) 셀 내부로 물을 도입하기 위하여 LFD에서 압력 차이를 발생하는 데에 사용되는 진공 조건 또는 압력에 무관하게 소정의 전해질 수위를 달성하는 방법으로 전해질 수위 조절과 보충을 제공한다.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 LFD(10)의 기초적인 구조적 특성을 개략적으로 도시한다. 도 1-9에서 도시된 LFD는 본 발명의 원리에 따라 구성된 LFD의 작동 원리를 명확히 도시할 목적으로 단순한 형태로 나타내었다. 본 발명의 LFD는 전해질 표면 위로 그리고 전해질 셀 커버 하부에 전해질 전지 등의 전해질 셀(12)의 헤드 스페이스 내부에 설치되어 있다. 도 1-9에 도시된 LFD가 단순화(simplicity)되기 위하여 전해질 내부에 완전히 설치된 것을 보여준다. 본 발명의 LFD는 현재 전해질 전지의 셀 커버에 전해질 충전 개구부를 통하여 꽉 맞도록 구성되거나 또는 셀 커버 그 자체의 부분으로 구성되거나 전지의 필수적인 부분으로 구성될 수 있다.

LFD는 아래에 상세히 설명한 바와 같이, 기존의 전해질 셀에 개선된 장치(retrofit)를 사용하는 디바이스로 형성되었는지 여부 또는 새로운 전지의 전해질 셀의 필수 구성 요소로써 LFD가 형성되었는지 여부에 따라서, 어느 경우일 지라도, LFD 본체 또는 전지 셀 커버를 통하여 연장된 물 투입 통로(14)를 포함한다. 물 배출구 통로(16)는 LFD 본체 또는 전지 커버를 통하여 연장되어 있다. 물 투입구 통로(14)는 전해질 셀의 전극판(도시되지 않음) 위로 그리고 반드시 셀에서 전해질(22)의 바람직한 수위 이상으로 위치한 디바이스의 보울(20)의 방향으로 향한 배출구 말단(18)까지 셀 내부에서 아래로 향한 선반(legs)를 갖는다. 배출구 통로(16)는 보울(20)의 높이 내에 위치한 투입구 말단(44)(도 1과 6에서 보듯이)으로부터 셀에서 위로 향한 선반을 갖는다.

보울(20)은 디바이스의 상부 가까이에 입구(24)를 포함하고, 그리고 디바이스의 바닥 근처에 플로어(floor)(26)를 포함한다. 그 보울은 제1 차단막 립 (weir lip)(30)과 보울 플로어 (bowl floor)(20) 사이에서 제1 보울 통로(28)를 형성하도록 입구(24)로부터 수직 아래 방향으로 연장되어 있다. 아래에서 기술한 바와 같이, 보울 내부에 제1 차단막 립(30)의 위치는 셀 내부에 소정의 수위까지 전해질을 보충하는 데에 LFD의 수압의 작동에 따라 결정된다. 보울 트랩은 제1 차단막(27)에 인접하여 위치하고 보울 플로어(26)로부터 위로 연장된 제2 차단막(32)을 포함한다. 제2 보울 통로 (29)는 제1 차단막(27)으로부터 보울 내부로 연장되어 있고, 벨 체임버 (33)와 수력학적으로(hydraulically) 연결되어 있다. 아래에서 살펴볼 것과 같이, 제2 차단막 립(36)의 배치(placement)는 셀 내부에 소정의 수위까지 전해질을 보충하는 데에 LFD의 수압의 작동에 기인한다. 벨 체임버 (33)는 전해질 셀 내부로 차단막 립(36)과 LFD 본체부터 아랫 방향으로 연장되어 있고, 셀 내부에서 바람직한 위치에 위치하고 LFD의 다른 구조와 관련하여 본체와 대향하여 개구 말단에 입구(38)를 포함한다.

본 발명의 LFD의 나머지 특성들은 도 1-9와 관련하여 더욱 잘 설명되고 이해될 것이다. 도 1-9는 전해질 셀에서 전해질을 레벨링(leveling)하고 보충하는 동안의 시간 차이에의 본 발명의 LFD의 단순화된 구체예를 도시한다.

도 1은 바람직한 수위 이하의 전지 전해질(22)을 포함하는 전해질 셀 (12)의 헤드 스페이스 내부에 위치한 LFD(10)를 도시한다. 납축전지(lead acid battery) 등에서 낮은 전해질 수위는 산 전해질로부터 물의 손실로 나타날 수 있다. 도 2에서 적당한 물 공급지로부터 물(40)은 물 투입구 통로 (14)로 투입되고, LFD 보울(20)까지 그러한 통로를 통하여 유도된다. 물은 물 투입구와 물 배출구 통로(14, 16) 사이에서 발생되는 압력 차이에 의하여 LFD로 투입된다. 그 압력 차이는 LFD의 수위 조절과 그리고 보충 동작 특성에 영향을 주지 않으면서 가압(예를 들어, 바람직하고 편리한 압력에서 통로(14)를 통하여 물을 가압하는 것) 또는 진공 작동 조건(예를 들어, 진공 장치와 통로(16)가 연결되어 있는 것)에 의해서 발생할 수 있다.

그 보울로 제일 먼저 들어간 물은 그 물이 벨 체임버(33) 내부로 완전히 흘러들어 가지 않도록 보울 내부에 제2 차단막(32)의 배치에 기인하여 그 내부에 포함된다.

도 3에서 물 투입구 통로(14)를 통하여 그리고, 보울(20) 내부로 들어가는 물 공급지로부터 물의 흐름은 연속적이며, 보울 내부에 물의 수위가 제2 차단막 립(36)의 가장자리와 같은 수위까지 상승한다. 보울에서 물의 수위가 제2 차단막 립(36)의 가장자리 아래인 한, 보울에 있는 물은 벨 체임버를 통하여 전해질 셀 내부로 통과하지 않는다. 도 4에서는 물 투입구 통로(14)를 통하여 보울까지 물 공급지로부터 물의 흐름은 연속적이고, 보울에서 물의 수위가 제2 차단막 립(36)보다 더 높은 수위까지 상승한다. 보울에서 물의 수위는 제2 차단막 높이를 넘자마자, 물은 제2 보울 통로(29)를 통하여 벨 체임버(33) 내부로 흘러 들어가고, 벨 체임버(38)를 통하여 전해질 셀(12)로들어간다. 벨 체임버를 활성화하고(exciting) 전해질 셀에 들어간 물이 셀에서 전해질(22)과 혼합되고 셀에서 전해질 수위가 상승하도록 한다.

도 5에서는 물 공급지로부터 공급된 물의 흐름이 물 투입구 통로 (14), 보울(20), 벨 체임버(33)를 통하여 전해질 셀 내부로 연속되고, 이러한 연속적인 흐름은 셀 내부의 전해질 수위가 벨 체임버(33)의 입구(38)와 동일한 수위까지 상승한다. 한 번 셀에서 전해질 수위가 벨 체임버(38)까지 상승하면, 벨 체임버(33)와 제2 보울 통로(29)에 있는 공기(42)는 제2 보울 통로(29) 내부에서 물의 표면에 의해 그 내부에 트랩된다. 그리고, 대향하는 말단에서 벨 체임버 입구(38)에서 전해질 표면에 의해 공기(42)는 트랩된다. 전해질 표면이 벨 체임버 입구와 접촉하는 바로 그 때 트랩된 공기(42)는 내부 셀 압력과 동일한 압력이 된다. 이것은 물의 도입에 의해서 전해질이 보충되는 동안 전해질 셀 내부에서 치환된 공기가 물 배출구 통로(16)를 통하여 셀 밖으로 배출되기 때문이다.

도 6에서 물 공급지로부터 공급된 물의 흐름이 물 투입구 통로(14), 보울(20), 벨 체임버(33)를 통하여 전해질 셀 내부로 연속되고, 이러한 연속적인 흐름은 셀 내부의 전해질 수위가 벨 체임버(33)의 입구(38)의 수위 이상으로 상승한다. 셀과 벨 체임버 모두에서 전해질 수위가 입구(38) 이상으로 상승할 때 벨 체임버(33) 내부의 트랩된 공기(42)의 압력은 증가되고, 제2 보울 통로(29)에서 물의 표면 위에서 압력이 부가된다. 제2 보울 통로에서 물의 표면에 부가된 압력은 그 내부의 물의 수위가 제2 차단막 (32)의 립(36)보다 낮도록 한다. 그럼으로써 벨 체임버(33)까지 물의 이동율(rate of water passage)이 감소한다. 이것은 벨 체임버 내의 트랩된 공기(42)의 압력이 보울에서의 물의 수위와 관련된 헤드 압력에 접근하기 때문이다. 보울 내부의 물의 압력이 보울 내부의 물의 수위에 의해 발생되고 LFD에 들어간 물의 공급 압력에 무관하기 때문이다. 트랩된 공기의 압력이 상승하기 때문에 보울 내부에서의 물의 수위는 또한 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)을 향하여 상승하기 시작한다.

도 7에서 물 공급지로부터 공급된 물의 흐름이 물 투입구 통로(14), 보울(20), 벨 체임버(33)를 통하여 전해질 셀 내부로 연속되고, 셀에서 상승하는 전해질 수위와 보울(20)에서 물의 수위 둘 다 물의 표면은 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)과 접촉하는 바로 그 점까지 상승한다. 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)은 도시하고 단순화하기 위한 목적으로 물의 투입구 통로(14)의 개구 말단 하부에 있을 때 도 1-9에서 도시되는 바와 같이, 물의 투입구와 배출구 통로의 개구 말단이 LFD의 수위 조절과 보충 작동에 영향을 주지 않으면서 보울에서 디바이스 내부의 같은 수위에 위치할 수 있다.

보울 내의 물의 수위가 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)에 도달할 때 일어나는 현상은 가압 또는 진공 작동 조건에 의하여 생성되었는지에 따라 다르다. LFD 내부의 압력 차이가 진공 작동 조건하에서 물 투입구 통로(14)는 가압되지 않은 물의 공급지(도시되지 않음)까지 투입구 말단 (46)에서 연결된다. 물의 배출구 통로(16)는 진공 공급지(도시되지 않음)까지 배출구 말단(48)에서 연결되고, 진공은 물 배출구 통로에 부가된다. 셀(12)에서 공기가 배출될 때, 물(40)은 물 투입구 통로(14)를 통하여 빨려 들어가고, 상기 기술된 방법으로 셀 내부로 들어간다. 한 번 보울(20)에서 물의 수위가 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)에 도달하면 물의 수위는 통로에서 진공에 의하여 올라가고 그 통로를 통해서 빨려 들어간다. 물의 배출구 통로(16)를 통하여 물의 이동이 연속될 때, 물은 물 투입구 통로 (14)를 경유하여 셀로 연속적으로 들어가고, 물은 벨 체임버(13)를 통하여 흐름을 통하여 셀로 연속적으로 들어간다.

LFD는 소정의 또는 바람직한 전해질 수위에 도달한 후 보울(20)로부터 셀(12) 내부로 들어가는 물의 흐름을 중단하도록 고안되어져 있다. 더욱 상세하게는, 제1, 제2 차단막 립(30)과 (36)과 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)은 보울 (20) 내부에 위치하고 있고, 그럼으로써 셀에서 전해질이 소정 수위에 도달할 때, 트랩된 공기(42)는 제2 보울 통로(29)에서 물의 표면에 동일한 압력을 부가할 만큼 충분히 가압될 수 있다. LFD는 동일한 압력이 제2 보울 통로(29)의 내부에서 물의 수위 둘 다 제2 차단막 립 (36) 아래 또는 그 위치까지 이동하게 하고, 그럼으로써 벨 체임버(33)을 통하여 보울(20)으로부터 한층 더 물의 이동을 중단되고, 그 중단은 보울에서 물의 수위가 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)까지 상승하게 하며, 그렇게 함으로써 보울에 여전히 들어가는 물이 셀의 전해질 공간으로 들어가지 않고 LFD를 통하여 흘러나가 LFD(10)으로부터 제거된다. 한 번 LFD가 동일한 압력 등에 도달하고, 바람직한 셀 전해질 수위가 만족되면, LFD로부터 들어오고 나가는 물의 흐름의 비율은 평행을 이루고, 그리고 LFD는 전해질 보충 작용보다는 물의 순환을 수행한다.

가압 작동 조건하에서 물 투입구 통로(14)는 가압된 물의 공급지까지 투입구 말단(46)에 연결되어 있다. 물의 배출구 통로(16)의 배출구 말단 (48)은 대기압이다. 물이 LFD에 들어갈 때, 그 물은 상기 기술된 보울 (20)을 충전하고 전해질 셀(12)를 충전한다. 한 번 보울(20)에서 물의 수위가 물의 배출구 통로(16)의 개구 말단(44)에 도달하면, 보울에서의 물의 수위는 트랩된 공기(42)의 압력이 동일한 압력에 도달할 때까지 연속적으로 상승한다. 그러한 동일한 압력에서 제2 보울 통로(29)에서 물은 제2 차단막 립(36) 아래로 이동한다. 바로 이 때, 보울에서 물의 수위는 물의 배출구 통로(16)을 통하여 보울로부터 물의 통로에 영향을 주기에 충분하다. 진공으로 작동되는 시스템과 같이, 한 번 LFD가 그 동일한 압력에 도달하고, 바람직한 셀 전해질 수위가 만족되면, LFD로부터 투입 배출되는 물의 흐름율(flow rates)은 평행에 도달하고, 그리고 LFD는 전해질 보충 작용보다는 물의 순환을 수행한다.

본 발명의 LFDs의 특징은 압력 차이가 유도되는 압력 또는 진공에 의해 셀 내부에 바람직한 전해질 수위를 제공하도록 고안되어 있고, 사용되는 특정 작동 압력 또는 진공 조건에 무관하게 그러한 전해질 수위를 제공하도록 고안되어 있다.

도 8을 참조하면, LFD 10은 트랩된 공기 (42)의 압력과 보울에서 물의 헤드(head) 압력 사이에서 동일한 압력에 도달되고, 제2 보울 통로 (29)에서 트랩된 공기 (42)의 압력과 벨 체임버 (33)이 제2 보울 통로에서 물의 수위가 벨 체임버 (33) 내부로 물의 이동이 중단되도록 제2 차단막 립 (36)에 비례하여 충분히 움직일 수 있도록 하는 바로 그 점을 도시하고 있다. 평형은 또한 보울 (20)에서 달성되고 그래서, 보울로 들어가는 물의 비율이 물의 배출구 통로 (16)을 경유하여 LFD로부터 흘러 들어온 물의 비율과 동일하게 된다. 바로 이 점에서, 전해질 수위 조절과 보충은 완결된다.

특수한 적용 분야에따라서, LFD는 단일 전해질 셀을 충전하는 데 사용될 수 있고,그러한 경우 셀로부터 흘러 들어온 물은 물 저장소 또는 그와 유사한 것에 모일 수 있고, 셀 내부로 흘러 들어온 물은 물 배출구 통로 (16)으로부터 물의 흐름이 감지된 후 중단될 수 있다. 본 발명의 원리에 따라서 구성된 LFDs는 전해질 전지에서 수많은 전해질 셀을 충전하는 데 사용될 수 있다. 그러한 적용에 있어서, 하나의 LFD는 연속적으로 및/또는 평행하게 다중 전해질 셀의 수위 조절과 보충을 허용하도록 수력학적으로 연결되어 있다. 다중 전해질 셀에서 전해질의 수위 조절과 보충을 위한 실험적인 시스템은 도 17과 관련하여 아래에 상세히 설명되어 있다.

도 9를 참조하면, 전해질 수위 조절과 보충의 과정이 완결되고 LFD 내부로 물의 도입이 끝난 후, 물 투입구 통로 (14)와 물 배출구 통로 (16)에서는, 예를 들어, 수력학적으로 연결된 LFDs 사이에서 연장된 물 투입구와 배출구 통로 내부에 트랩된 물과 같은 잔존하는 액체를 제거하는 것이 바람직하다. 물 투입구와 배출구 통로로부터 물을 제거하는 것은 그 물이 전해질 셀 사이에서 물의 이동을 방지하고 궁극적으로는 각 셀 내부에 형성된 압력에 의하여 전지를 충, 방전하는 동안 배터리로부터의 물의 이동을 막기 때문에 바람직하다. 각 셀 내부에서의 가스 압력은 가스의 유리(수소와 산소), 전해질로부터의 가스 누출에 기인하여 충전 과정 동안에 증가한다는 것은 알려져 있다. 그러한 가스의 누출은 물의 투입구와 배출구 통로 내부에 위치한 액체가 수력학적으로 연결된 전해질 셀을 통하여 이동하고 그리고 마침내 전지 밖으로 내보내진다.

물 투입구와 배출구 통로 (14)와 (16)은 아래의 방법에 의하여 세척된다.;(1) 물 투입구 통로 (14)를 통하여 공기를 통과하게 하여 물 배출구 통로에 포함된 액체가 보울 (20)에서 물의 수위가 개구 말단 (44) 아래로 움직이고, 공기가 그 것을 통과할 때까지 그 통로를 통하여 통과한다.;(2) 물 배출구 통로 (16)을 통하여 공기를 통과하게 하여 그 물 배출구 통로에 포함된 액체가 공기가 그곳을 통과할 때까지 보울 (20) 내부까지 역으로 제거되게 한다.;(3) 물 투입구 통로 (14)에 진공을 걸어주어 그 진공에 의하여 물 배출구 통로 내부에 포함된 물이 보울 내부로 역으로 제거되게 한다.; 또는 (4) 물 배출구 통로 (16)에 진공을 걸어주어 그 속에 포함된 물이 보울 (20)에서 물의 수위가 그 개구 말단 (44) 이하로 이동하고 공기가 그 곳을 통하여 통과할 때까지 그곳을 통하여 밀려들어가도록 한다.

도 10-15를 참조하면, 본원 발명의 원리에 따라서 구성되는 현재 바람직한 LFD (54)는 도 1-9에서 도시되고 단순화된 LFD 10에 대하여 상기 기술된 것과 동일한 구조적 특징을 일반적으로 포함하며, 전해질 셀의 전해질 충전 개구부 내에 장착(도 19) 가능하도록 형성되어 있다. LFD 54는 디바이스의 최상부 말단으로부터 LFD 캡 (56), 캡 (54) 아래에 위치하고 본체부 (58)의 개방된 상부 말단 (60)이 그것에 부착된 LFD 상부 본체부 (58); 본체부 (58)의 바닥 개구 말단 (64)에 부착된 하부 본체부 (62);와 트랩과 본체부 (58)의 바닥 말단 (68)에 부착된 트랩 및 벨 체임버 본체 (66)를 포함하는 멀티-피스(multi-piece) 구조로 이루어져 있다. 요소 (56), (58), (62)와 (66)은 일반적으로 둥글고 동축상에 배열되어 있고, 그들의 가장자리가 상호 연결되어 있다.

LFD (54)의 전체적인 형상은, LFD로부터 측면으로 바람직하게 연장되고 통로 포트 (70, 72)를 한정하는 덕트 연결 이음쇠를 제외하고는, 예를 들어, 납 축전지와 같은 현존하는 전지의 물 충전 포트에 고정된 적당한 외부적인 형상을 갖는 원형의 실린더 모양이다.

일반적으로 말하면, 물이 두 개의 물 포트 (70, 72) 중 어느 하나를 통하여 LFD 상부 본체 (58)로 들어가고, LFD 본체 (58)을 통과하고, 본체 부 (62)와 벨 체임버 본체 (66)에 의해 형성된 트랩을 통하여 전해질 셀 내부로 유입된다. LFD는 도 1-9에서 도시되고 상기 기술된 수압 원리에 따라서 전해질의 수위 조절과 보충을 제공하도록 구성되어 있다. LFD (54)는 그 물 포트 (70, 72) 중 어느 하나를 통하여 물의 흐름을 조절하도록 고안되어 있으므로, 수역학적 연결이 단순하다.

도 10과 11를 참조하면, LFD (54)는 전해질 셀의 전해질 충전 개구 내부에 장착되도록 일반적으로 실린더의 형태이다. 상부 본체 (58)은 제1 (상부) 개구 말단 (60)으로부터 제2 (하부) 말단 (64)까지 연장된 물 체임버 (74) 및 그것들로부터 방사상으로 외측으로 연장된 제1 말단 (60)에 인접하여 위치하는 물 포트 (70, 72)를 포함한다. 물 포트 (70, 72)는 바람직하게는 직경에 대향하는 장소에서 LFD 본체 (58)로부터 연장되어 있다. 두 개의 이격된 수질 물 조절 장치(baffles) (76)은 체임버 내에 위치하고 있고, 각각의 물 포트에 수직인 전면측 표면 (78)을 가지도록 각각 위치하고 있다. 각각의 물 조절 장치 (76)은 조절 장치 전면 측 표면 (78)과 인접한 본체 벽 표면 사이에서 각각 위치한 한 쌍의 직경 방향으로 대향하는 수직의 물 통로 (80)을 형성하면서 상부 본체부 (58)의 내부 벽 표면에 세로 가장 자리를 따라서 연결되어 있다. 각 물 통로 (80)은 각각 물 포트 (70, 72)로부터 상부 본체의 제2 (하부) 말단 (64)까지 아래 방향으로 연장되어 있다.

도 10에 도시한 바와 같이, LFD 본체 (58)은 수직 중심축에 대하여 횡단면으로 대칭이다. 아래 기술된 바와 같이, 도 14를 참조하면, LFD (58)은 또한 물 조절 장치 (76)에 수직이며, 체임버 (74) 내부에 위치한 수직의 가스 조절 장치 (112)를 포함한다.

LFD (54)는 전해질 전지의 전해질 충전 개구부와 탈착될 수 있는 수단을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 그러한 수단들은 LFD 본체 (58) 주위에 원주 방향으로 배치되어 있고, 물 포트 (70, 72) 및 LFD 본체 제 2 말단 (64) 사이에서 본체를 따라서 축방향으로 연장되어 있는 깃(collar) (82)의 형태이다. O-링(O-ring) 밀봉체 (83)가 LFD 본체 58의 외부 표면 주위로 원주 방향으로 배치되어 있고, 깃 (82)와 LFD 본체 사이에 배치되어 있어서, 가스와 액체 밀착 밀봉체를 형성한다. 깃 (82)는 방해 핏(fit) 또는 접착 결합, 초음파 결합 등과 같은 다른 연결 수단에 의해 LFD 본체 주위에 부착된다.: 그러나, 본체가 깃에서 회전 이송되는 것이 바람직하다.

도시된 바람직한 배열에서 LFD (54)는 깃 (82)를 통하여 동일축 상으로 배치되어 있고, 그리고 O-링 밀봉체 (83)에 의한 타이트 핏(tight fit)에 의해 깃의 내부에 위치 및 밀봉된다. 이러한 방법으로 LFD (54)를 깃에 부착하는 것은 LFD가 깃 내부에서 회전될 수 있도록 하고, 깃과 셀 충전 개구부 사이에서 형성된 밀봉체 및 결합을 방해하지 않으면서 외부적인 납땜(plumbing) 등이 가능하도록 한다. 아래 상세히 설명하는 것과 같이, 조립된 LFD (54)는 전해질 셀의 전해질 충전 개구부 내부에 깃이 장착된 후 깃 (82)으로 삽입된다.

깃 (82)는 전해질 셀의 전해질 충전 개구부와의 탈착을 촉진하기 위하여 사용되고, 깃의 하나의 축 말단으로부터 방사상으로 떨어져 연장된 제1 플랜지 (84)를 포함하고, 물 포트 (70, 72)에 인접하여 위치한다. 제1 플랜지 (84)는 전해질 셀에서 LFD의 삽입 깊이를 제한하기 위하여 전해질 충전 개구부의 직경보다 더 큰 직경을 갖는다. 또한, 제1 플랜지는 부재(members)를 회전하는 데 사용되는 전형적인 도구의 다른 형태 또는 손에 꼭 맞도록 고안된 외부 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 형태에 의해 제1 플랜지는 전해질 셀 개구부에 깃을 설치하고 회전시키기 위한 도구의 사용을 가능하게 한다.

깃 (82)는 또한, 상부 본체 (58)의 제2 말단 (64)에 인접한 깃의 축 말단으로부터 방사형으로 연장된 두 개의 하부 제2 플랜지를 포함한다. 제2 플랜지 (86)은 깃 위에서 직경방향으로 대향되게 위치하고 깃의 원주 방향에 대하여 부분적으로(바람직하게는 약 90도) 연장되어 있고 전해질 충전 개구부에 배치될 수 있는 크기로 되어 있다. 각 플랜지 (86)의 상부 표면 (88)은 핏이 전지 커버 (172)에서 한정된 전해질 충전 개구 (171)의 외부 직경으로부터 연장되어있는 선반(ledge) (170)의 저변에 형성되어 있는 나선형 경사면에 탈착가능하게 체결되도록 보완적인 나선형 경사면을 이루고 있다 (도 19 참조). 이러한 것들은 충전 개구부에서 두 개의 직경 방향으로 대향한 선반들이고, 각각은 그 개구부에 대하여 부분적으로(바람직하게는 90도) 연장되어 있다. 깃 (82)는 제2 플랜지 (86)을 삽입함에 의해서 전해질 충전 개구부에서 탈착가능한 맞물림 결합(fit)을 이루도록 형성되어 있다. 그럼으로써, 제1 플랜지 (84)는 전지 셀의 상부 표면, 예를 들면, 전지 커버에 대향하여 위치하고 그리고 플랜지 (86)과 충전 개구 선반 (170) 사이에서 캠(드레드)(camming(threading)) 협동을 일으켜, 상부 원주 방향의 깃 플랜지 (84)가 전해질 충전 개구부에 대하여 전지 커버 표면에 대하여 위치되고 밀봉되도록 개구부 내에서 소정 정도(바람직하게는 90도)만큼 LFD 54를 회전시킨다.

깃은 또한 도 14에 도시된 바와 같이, 깃의 측면 벽 부와 일체로 된 탭의 형태로 두 개의 이동 부재 (89)(하나의 부재가 사용될 수도 있다)를 포함하는 것이 바람직하다. 그 탭은 LFD (54)가 깃의 내부에 위치하지 않을 때, 깃의 내부 직경으로부터 안쪽으로 방사형으로 연장된 내부 표면 및 깃의 외부 직경과 평면상에 있는 외부 표면을 갖도록 고안되어 있다. 깃 (82)에 LFD (54)를 삽입하며, 캠의 작용에 의하여 탭의 외부 표면은 탭은 방사형으로 외부로 이동하도록 힘을 받아 깃의 외부 직경으로부터 소정 거리만큼 돌출된다.

그 탭은 깃을 따라 위치한다. LFD (54)가 전지 충전 개구부에 장착된 깃 내부에 설치될 때, 탭이 개구부에서 완전히 회전된 위치로 깃을 고정시키기 위하여 충전 개구부 선반의 인접한 말단에 맞물리도록 된 충전 개구부 돌출부와 홈으로 돌출되도록 깃을 따라 위치한다. 개구부에서 깃의 이러한 잠김 결합은 깃이 충전 개구부 내에서 회전하거나 개구부에서 이와되는 것을 방지하므로 중요하다. 그럼으로써, 충전 개구부와 깃 사이에서 가스와 액체 밀착 밀봉을 확실히 할 수 있다. 그러한 밀봉은 진공 작동 조건하에서 물 공급을 위하여 중요하다. 바람직한 구체예에서, 도 19에서 도시한 바와 같이, 깃은 충전 개구부의 직경 방향으로 대향하는 대응 부분이 맞물리게 하는 서로 간으로부터 직경 방향으로 대향하도록 위치한 두 개의 탭 (89)를 포함한다.

깃은 전지 커버의 외부 표면에 대하여 가스 액체 밀착 밀봉을 달성하기 위해 제공되는 제1과 제2 플랜지 사이에서 그들 주위로 원주 방향으로 위치한 하나 이상의 와셔(washer)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

전지 셀의 전해질 충전 개구부와 탈착 가능한 결합 LFD 구조의 특정 수단을 기술하고 개시하였으나, 그 동일한 것을 성취하기 위한 종래 기술에서 알려진 다른 부착 수단이 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 하며 이는 본 발명의 범위 내에서 의도되는 것이다.

LFD의 하부 본체부 (62)(도 1-9에서 도시된 제1 차단막 립 (30)에 상응하는 구조를 나타내기 때문에 차단막부라고도 한다)는 LFD 상부 본체 (58)의 제2 말단 (64)에 부착되고, LFD 상부 본체 (58)와 동일한 외부 직경을 갖는다. 도 10과 12를 참조하면, 차단막 본체 (62)는 직경 방향으로 대향하는 본체 가장자리로부터 차단막 본체의 직경을 방사형으로 가로질러 수평 방향으로 각각 연장된 한 쌍의 폐쇄부 (90)을 포함한다. 여기에서, 폐쇄부 (90)은 각각 LFD를 통하여 각 물의 통로 (80)을 위한 플로어 부를 형성한다. 달리 말해서, 하부 본체 부의 폐쇄부 (90)가 LFD 내에서 부재 (70, 72) 쪽으로 연장된 보울 및 상기 부재로부터 보울 쪽으로 하향 연장된 통로 (80)의 플로어를 형성한다. 그 본체 (62)는 폐쇄부 (90)로부터 아래 방향으로 소정 거리를 축방향으로 관통하여 연장된 중심에 위치한 통로 (92)를 포함한다. 통로 (92)는 제1 차단막 (95)를 형성하는 벽표면 (94)에 의하여 수직으로 형성된다. 구체적인 실시예에서 차단막 부 통로 (92)는 도 12와 13에서 잘 도시하고 있듯이, 직사각형의 단면을 갖는다. 제1 차단막 (95)는 벨 체임버 (66)의 상부 부에서 중심 통로 (97)로 소정 거리만큼 연장된 그 개구된 말단에 있는 제1 차단막 립 (96)을 포함한다.

도 10과 13을 참조하면, 벨 체임버 (66)은 일반적으로 실린더 형태이며, 바람직하기로는 LFD 본체부 (58, 68)의 직경과 거의 같은 직경을 갖는다. 그 벨 체임버 본체 (66)은 차단막 본체 (62)에 부착된 제1 본체 말단 (98)로부터 제2의 하부 개구 말단 또는 개구 (100)까지 그곳을 통하여 축방향으로 연장된 통로 (97)을 갖는다. 편의상, 벨 체임버의 환상 모양의 통로 (97)를 벨 체임버로 언급할 것이다. 벨 체임버 (97)은 내부에 위치한 물 저장소 (102)를 포함한다. 그 물 저장소는 소정의 길이만큼 벨 체임버를 따라서 축 방향으로 각각 연장되어 있으며, 직경 방향으로 대향하는 측벽 (104)의 쌍에 의해 수직으로 형성되고, 벨 체임버 본체의 벽면에 세로 가장 자리를 따라서 부착되어 있다. 측벽 (104)는 제2 차단막 (105)를 형성하기 위하여 본체부 (62)의 폐쇄부 (90) 아래에 위치한 상부 말단 (110)을 갖는다. (도 1에서 보여주는 바와 같이 제2 차단막 벽 (32)와 비교하라.) 그 저장소는 측벽 (104)의 하부 말단 사이에 연장되고, 그리고 그 말단에 부착된 세로 가장 자리를 가지는 플로어 (106)에 의해 수평방향으로 형성된다. 플로어 (106)은 벨 체임버 (96)의 벽면에 부착된 가로 방향의 가장 자리를 갖는다. 제1 차단막 립 (96)은 저장소 플로어 (106) 위로 소정의 거리만큼 떨어져 위치하고, 그래서 제2 차단막 립 (110)(벽 (104)의 상부 가장 자리에 형성된)이 차단막 본체의 폐쇄부 (90) 아래에 소정의 거리 그리고 제1 차단막 립 (96) 위로 소정의 거리만큼 떨어져 위치하도록, 물 저장소 (102)는 그 안에 차단막 본체 통로 (92)의 위치를 부여하도록 고안되어 있다. 또한, 제1 차단막 (95)와 제2 차단막 (105)는 70과 72 부 아래 보울의 바닥에서 LFD 54 내부에 위치한 트랩을 형성한다. 그 물 저장소 플로어 (106)은 디바이스의 전해질의 수위 조절 및 보충 작동 동안에 그 안에서 바람직한 부피만큼 트랩된 공기가 생성되도록 벨 체임버 입구 (100) 위로 소정의 거리만큼 떨어져 위치한다.

LFD (54)는 물 투입구로 물 포트 (70 또는 72)를 사용하여 그곳을 통하여 단일방향성의 물 흐름을 허용하도록 고안되어 있다. 물은 가압 또는 진공 작동 조건하에 의해서 물 포트 (70, 72) 사이에서 압력 차이가 발생함으로써 LFD (54) 내부로 도입된다. LFD에 들어간 물은 제1 차단막 립 (96)을 지나, 차단막 본체 중심 물 통로 (92)를 통하여 제1 차단막 립 (96)을 지나 LFD 트랩으로 들어가고 투입구 포트를 통과하고 LFD 본체 체임버 (74)에서 해당하는 물 통로 (80)을 통과하고, 그리고 제2 차단막 (105)에 의해 상방향으로 진행한다. 그 물은 제2 차단막 립 (110)을 넘어서 벨 체임버 (97)을 통하여 전해질 셀로 투입되어, 종전의 전해액과 혼합되거나 보충한다.

LFD (54)는 도 1-9에 도시된 단순화된 배열에 대하여 이미 기술된 것과동일한 방식으로 작용한다. 셀 내부에서 소정의 전해질 수위에 도달하면, 벨 체임버와 트랩 내부에서 트랩된 공기의 압력은 제1, 제2 차단막 사이에 위치한 물의 표면으로 동일한 압력을 부가하고 그 압력은 LFD의 보울에서 물의 수위와 관련된 LFD 본체 (58) 내부에서 물의 헤드 압력보다 더 크거나 동일하다. 벨 체임버 내에 트랩된 공기에 가압하는 것은 제1과 제2 차단막 사이에 위치한 물이 제2 차단막 립 (110)에 또는 그 아래에 있도록 한다. 한 번 트랩된 공기의 압력이 LFD에서 물의 헤드 압력 또는 그 이상이 되면, 셀로 흐르는 물의 흐름은 중단된다.

상기 기술되고 도시된 LFDs에서 물은 보울 내부로 흐르지 않고는 디바이스의 밖으로 흐를 수 없다. 디바이스로부터 그 배출구로 물이 흐르기 위한 유일한 통로는 트랩이 위치한 보울을 경유하는 것이다. 그 통로는 그 투입구와 배출구 포트 사이에 아래 방향으로 향하는 경로를 갖고, 그 보울은 그러한 경로에서 물의 흐름 경로의 일부분이다. 그 트랩은 운동 부재를 가지지 않고 그리고 투입된 물이 단지 셀로 흐를지, 또는 셀 및 LFD 밖으로 흐를지, 또는 단지 LFD 밖으로 흐를지 여부를 조절하기 위하여 전지 셀 의전해질 수위에 응답하는 밸브로서의 작용을 한다.

도 14는 도 10에서 사용된 절개면에 수직인 부분 평면에서 도 10의 LFD (54)를 보여준다. 도 14는 LFD (54)의 가스 분배 구조를 보여준다. 한 쌍의 가스 조절 장치 (112)는 LFD 체임버 (74) 내부에 축방향으로 위치하고, LFD 상부 본체 제1 말단 (60) 약간 아래 그리고 거기에 인접한 위치로부터 차단막 본체 (62)로 연장되어 있다. 벽 (112)는 폐쇄부 (90) 즉, LFD 내의 물 보울의 바닥으로 그러한 벽들을 연장한 하부 본체부 (62)에서 연속상의 가스 조절 장치(112)를 갖는다. 도 14와 15를 참조하면, 가스 조절 장치 (112)는 물 조절 장치 (76)에 수직으로 위치하고, 물 조절 장치 사이에서 세로 가장 자리를 따라서 부착되어 있다 (도 11 참조). 한 쌍의 가스 통로 (114)는 각 가스 조절 장치 (112)의 전면부 (116)과 상응하는 인접한 체임버 벽면 사이에서 체임버 (74) 내부에 각각 형성되어 있다. 중심 통로 (118)은 물 조절 장치 (76)과 가스 조절 장치 (112) 양자 모두의 내부(후면) 표면 사이에서 체임버 (74)의 중심축을 따라 형성되어 있다.

차단막 본체 (62)는 차단막 본체의 벽을 통하여 가스 통로 (114) 내부로연장된 하나 이상의 배기구(vent opening) (120)을 포함한다. 구체적인 실시예에서, 차단막 본체 (62)는 서로 각각으로부터 직경방향으로 반대 방향에 있고, LFD의 보울의 플로어를 형성하는 본체 부 (90) 위로 본체의 실린더 형태의 벽을 통하여 형성되어 있는 한 쌍의 배기구 (120)를 포함한다. 한번 LFD가 전해질 셀의 전해질 충전 개구부에 배치되면, 셀 내부에 형성된 공기 또는 가스 압력은 배기구 (120)을 통하여 LFD (54)로 들어간다. 그 들어간 가스는 배기구 (120)으로부터 LFD 본체 통로의 상부를 향하여 가스 통로 (114)를 통하여 상방향으로 이동한다. 여기에서 가스는 가스 조절기 (112)의 상부 가장 자리 (123) 위로 이동하여 중심 체임버 (118)로 들어간다. 이하 설명되는 바와 같이, 중심 체임버에 들어간 가스는 그곳을 통하여 물 통로 (80)으로 들어가며, 그 물 통로에서 가스는 LFD (54)로부터 배출된다.

LFD 캡(cap) (56)은 일반적으로 디스크 형태이다. 그 캡 (56)은 LFD 상부 본체 (58)과 유사한 직경을 가지며, 그리고 LFD 상부 본체 (58)의 개구부 말단 (60)에 그 원형의 가장 자리를 따라서 부착되어 있다. 중심 체임버 (118)에 들어간 가스는 체임버를 통하여 아래로 통과하고 그 체임버에서 가스는 물 조절 장치 (76)의 바닥 가장 자리 (125) 아래로 통과하고 LFD로부터 물을 제거하는 데 사용되는 물 포트 (72)를 경유하여 LFD (54)로부터 제거를 위하여 물 통로 (80) 중 하나 이상으로 들어간다. 예를 들어, 진공 또는 가압 작동 조건하에서 수행되는 물 충전 과정 동안 중심 체임버 내의 가스는 LFD (54)로부터 물을 운반하는 데 사용되는 물 통로 (80)을 경유하여 LFD 54를 벗어난다. 이와 같이 구성되어서 LFD는 셀에서 전해질 보충 작동 동안 공기의 이동에 기인한, 그리고 충, 방전 작동 동안(만약, 물의 출입구 포트가 막혀있지 않고 대기 또는 가스 수집부로 배기되어 있는 경우) 셀에서 압력이 상승하는 것을 방지한다. 그러한 압력의 형성이 전해질의 물의 성분으로부터 가스의 유리에 의하여 기인한 것이면 폭박 위험성을 야기할 수도 있다.

도 16은 LFD (124)에서 밸브 캐리어(valve carrier) (125)가 캡 (56)과 상부 LFD 본체부 (58) 사이에서 삽입되어 있는 것을 제외하고, 도 10-15에서 상기 기술되고 도시된 LFD (54)에 유사한 LFD (124)의 다른 바람직한 구체예를 도시한다. LFD 124는 그것으로부터 굽어져 있는 LFD로 가스가 들어가도록 형성되어져 있다. 밸브 캐리어 (125)는 원형의 디스크 모양의 형태를 갖고, 원주 주위의 가장 자리에 관하여 상부 본체 (58)의 개구부 말단 (60)에 부착되어 있다. 그 밸브 캐리어는 배기 가스 홀 (131)의 패턴의 중심에서 개구부 (126)을 돌출시킨 중심 밸브를 형성하고 그것을 통하여 관통하는 바닥벽 (130)을 갖는다. 밸브 캐리어는 또한 원주 가장 자리 주위로 연장된 측면 벽을 가지며 그리고 그 벽에서 최소한 하나의 배기구 (132)를 형성한다. 점검 밸브 수단 (127)은 중심 개구부 (126) 내부에 위치하여서 캐리어를 통하여 중심 체임버 (74)로부터 가스의 일방 통로를 제공하고, LFD 내로 대기로부터 공기의 출입을 방지한다. LFD로부터 배기 그러한 점검 또는 일방 통로의 가스는 진공 작동 조건하에서 디바이스의 사용을 허용하는 것이 바람직하다.

구체적인 실시예에서, 점검 밸브 수단 (127)은 배기 홀 (131) 주위 그리고 그 위에 위치하는 탄성의 점검 밸브 부재 또는 마개의 형태이다. 그것은 중심에서 돌출된 스템(stem) (128)을 경유하여 돌출되어 있다. 배기 홀의 외측으로 벽 (130)의 상부와 함께 작용하는 제2 돌출 말단을 갖는다. 그 마개 (127)은 배기 홀 (131)을 통하여 그리고 캐리어 내부로 LFD 중심 가스 체임버 (118)로부터 공기 또는 가스의 일방향 흐름을 제공할 수 있고, 캐리어를 통하고 중심 체임버 (118) 내부로 공기의 통로가 대기로 향하지 않도록 되어 있다.

LFD 중심 가스 체임버 (118)로 들어간 가스는 마개 (127)을 통과하고 배기구 (132)를 통하여 대기로 배기 홀 (131)을 통하여 통과하거나 또는 대안적으로, 대기로 우연히 이동 및/또는 그 이상의 공정을 위하여 모인다. 이러한 방법으로 형성된 LFD (124)는 압력이 LFD로 포트가 막혀져 있는 상태에서 충, 방전 동안 셀에서 발생하는 것을 막아준다. 그래서 가스는 물 통로를 경유하여 LFD를 벗어나지 못한다. 예를 들어, 그러한 굽어진 가스 캡 배열을 포함하는 LFD는 오프-보드(off-board) 저장소가 사용되는 곳에서 전지로 전원을 공급하는 골프 카트를 위한 전지 물 시스템에서 이점으로 사용될 수 있고, 전지 LFDs로 물 투입구와 배출구의 유도하는 것은 물 공급지로부터 그 컨덕터가 연결되어 있지 않을 때 닫히는 점검 밸브를 갖는다. 그럼으로써 도관 또는 호스가 물 공급지로부터 연결되어 있지 않을 때 물의 누수를 방지할 수 있다.

LFD (54)와 (124)를 형성하는 상기 확인된 부재들은 전지 제공에 있어서 가혹한 환경에 견디어 낼 수 있는 구조적으로 적당한 물질로부터 만들어 질 수 있다. 예를 들어, LFD는 구조적인 강도의 우수한 정도를 보여주는 것으로 알려져 있고, 발생기 산소(nascent oxygen)에 저항성을 포함하여 우수한 내부식성 및/또는 내화학성의 우수한 정도를 제공하는 폴리머 또는 플루오로폴리머 물질로부터 만들어 질 수 있다. LFDs를 형성하는 데 사용되는 부재들은 기계로 만들어지거나 또는 주조될 수 있다. 구체적인 실시예에서, LFD 상부 본체 (58), LFD 캡 (56), 캐리어 (133), 차단막 본체 (62), 벨 체임버 본체 (66), 그리고 깃 (82)는 각각 강성의 전지 등급인 폴리프로필렌으로부터 주조되고, 그리고 전형적인 부착 방법을 사용하여 함께 부착된다. 밸브 마개 (127)과 O-링 (83)은 각각 특정한 용도에 요구되고 전지의 제공에서 가혹한 환경에 견디어 낼 수 있는 바람직한 탄성 특성 둘 다를 가지는 물질로부터 형성된다.. 바람직한 구체적인 예로는, 마개 그리고 O-링은 EPDM 고무로부터 형성된다.

도 17은 기존의 전해질 전지의 전해질 충전 개구부 내부에 부착될 수 있도록 고안된 디바이스라기보다는 그 자체로 전지 구조의 필수적인 구성 부분으로서 형성된 본 발명의 다른 LFD (133)을 개략적으로 도시하고 있다. 단순화 및 도시할 목적으로, 도 1-9에서 도시된 LFD의 단순화된 형태는 전지 구조의 필수적인 요소로서 즉, 전지 커버로서 도 16에서 보여주고 있다. 그러나, 도 10-16에서 상기 기술되고 도시된 LFD는 또한 전지 구조의 필수적인 구성 요소로서 형성될 수도 있다는 것은 알려져 있다.

LFD (133)은 전해질 전지 (140)의 전해질 셀 (136)을 밀봉하고 그 셀에 꽉 맞는 전지 커버 (134)에서 결합한다. 그 커버 (134)에 형성된 LFDs (133)의 수는 전해질 셀 (136)의 수와 동일하고, 그리고 각 LFD는 LFD가 각 셀의 헤드 스페이스 내부에 위치할 수 있도록 전지 커버 내부에 배향한다. 커버 (134)는 제1 LFD의 물 투입구 통로 (144)와 수력학적으로 연결된 물 투입구 포트 (142)를 포함한다. 그 LFDs는 전지 커버 내부에 위치한 물 수송 통로 (148)을 경유하여 그 LFD의 물 투입구와 물 배출구 통로 (144, 146) 사이에서 연속적으로 서로 수력학적으로 연결되어 있다. 그 커버 (134)는 말단(마지막) LFD의 물 배출구 통로 (146)과 수력학적으로 연결된 물 배출구 포트 (150)을 포함한다. LFDs (133) 또한 상기 LFD (43)에 대하여 기술한 바와 같이 LFD를 경유하여 그것으로부터 이동된 셀로부터 형성된 압력을 허용하는 전지 커버 내부에 위치한 배기 포트 152를 포함한다.

도 17에서 도시된 세 개의 셀의 배열은 단순한 도시와 참조를 목적으로 선택된 것이고, 그리고 본 발명의 LFDs는 전해질 셀의 어느 정도의 수를 갖는 전지의 필수 구성요소로 형성될 수 있다는 것은 알려져 있다. 전지 커버를 갖는 필수적인 것으로서 LFDs의 특별한 구조는 전지의 부분으로 LFDs를 만드는 단지 하나의 방법이고, 그리고 다른 구조들 예를 들어, 전해질 셀 벽을 갖는 LFD 전체를 만드는 것은 본 발명의 범위 내임은 또한 이해될 수 있다.

전해질 전지의 전해질 충전 개구부를 통하여 개선된 장치를 적용하는 분리된 디바이스로서 보다 차라리 전해지 F전지의 필수 구성요소로서 형성된 LFDs가 바람직하다. 왜냐하면, 단지 하나의 물 공급 쌍과 물 배출구 쌍이 전지 셀의 모든 종류에 대하여 전해질 수위 조절과 전해질 보충 영향을 줄 필요가 있기 때문이다. 그렇게 함으로써, 전해질 수위 조절과 보충 작동을 더욱 단순화할 수 있다. 또한,각 전해질 셀 둘 다 내부에서 LFDs를 개선할 필요성의 회피는 LFDs 사이에서 외부적으로 수직으로 제작, 유지하여야만 줄일 수 있다. 그럼으로써, 전지 외부로 물이 누설될 가능성을 피할 수 있고, 전지를 쉽게 유지할 수 있다. 어떤 공간적으로 밀착된 적용 분야에서 기존의 전지에 LFDs를 부가하는 것과 관련된 공간적인 염려를 피할 수 있다.

본 발명의 LFDs의 특징은 전지의 각 전해질 셀 내부에 배설되고, 서로 LFD가 수력학적으로 연결될 때, 전해질 수위 조절과 보충은 물 공급지와 하나로 연결하고, LFDs 내부에서 압력 차이가 발생하며, 말단 LFD로부터 물이 통과할 때까지 기다리는 단순한 작동이 가능하다는 것이다. 본 발명의 LFDs를 사용하면 전해질 수위 조절과 보충에 대한 각 셀로의 물리적인 접근할 필요성이 없고, 전지 외부로 전해질을 순환시킬 필요가 없어서, 특성 파괴나 건강의 문제등의 가능성을 줄일 수 있다.

본 발명의 LFDs의 다른 특징은 전해질 수위 조절과 보충이 운동 부재를 사용하지 않고 또는 전지에서 수행될 수 있다는 것이다. 전지 제공에 있어서 운동 부재의 사용은 그 운동 부재들과 접촉하는 가혹한 환경 때문에 바람직하지 않다. 가혹한 환경에서 운동 부재를 사용하는 것은 그러한 부분들의 부적절한 작동 및/또는 그 부분들의 고장으로 결과된다는 것은 알려져 있다. 위의 어느 쪽이든지 간에 그 디바이스의 적절한 작동을 손상시킨다.

본 발명의 LFDs의 또 다른 특징은 가압 또는 진공 작동 모드 하에서 부여될 수 있는 압력 차이 조건의 넓은 범위 하에서 전해질 수위 조절과 보충을 허용할 수 있다는 것이다. 본 발명의 LFDs는 특별한 가압 또는 진공 작동 조건과는 무관하게 LFDs 본체 내부에 보울에서 물의 수위와 관련된 헤드 압력과 벨 체임버 내부에서 트랩된 공기 사이에서 동일한 압력에 근거하여 셀 내부에서 소정의 전해질 수위를 제공하도록 고안되어 있기 때문에, LFD의 사용은 동일하지 않은 압력 또는 진공 작동 조건이 각 전지 셀에서 소정의 전해질 수위를 제공하는 것과 일치되도록 하는 능력을 LFDs 상에서 가질 수 있다. 본 발명의 LFDs를 사용함으로써, 전해질 수위 조절과 보충 작동을 수행하는 자는 각 셀에서 전해질이 특정한 가압 또는 진공 작동 조건에 대한 염려없이 소정의 수위까지 보충될 수 있다는 것을 확신할 수 있다. 본 발명의 그러한 특징은 또한, 다른 여러 가지 가압 또는 진공 공급지에 쉽게 제공될 수 있는 레베링 공정이 가능하다.

본 발명의 LFDs를 작동할 필요가 있는 압력 차이의 폭은 특별한 LFD 적용 분야와 크기에 의존한다. 예를 들어, 골프 카트 전지 또는 자동차 전지에 사용될 수 있는 크기와 형태로 된 LFDs는 잠수함 전지로 사용될 수 있는 크기와 형태로 된 LFD와 관련되기보다는 더 작은 압력 차이를 이용하여 작동될 수 있다. 구체적인 실시예에서, LFD는 자동차 또는 골프 카트 적용분야(즉, LFD는 여기에서 전해질 셀 개구부 내에 배치될 수 있는 약 1 인치보다 더 작은 본체 직경을 갖는 도 10-16에서 도시된 것과 같은 형태를 갖는다.)에서 사용될 수 있는 크기로 되어 있고, 그러한 것은 셀에서 LFD에 의해 제공되는 바람직한 전해질 수위에 영향을 주지 않고, 약 0.1 내지 2.0 Psia의 범위에서 압력의 차이가 있는 조건(절대적으로) 하에서 전해질 레벨링과 보충을 가능하게 할 것이다. 그러나, LFD는 특별한 적용 분야에 따라서 다른 압력 차이 조건하에서 작동될 수 있는 형상과 크기로 될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 단순한 도시를 위한 도 20에서 기술된 바와 같이, 본 발명의 LFDs는 충전과 레벨링 뿐만 아니라 전해질 열적 조건을 수행하는 데에 사용되고, 수행할 수 있는 형상을 할 수 있다. 예를 들어, LFD (10)은 각 그러한 요소 (170)이 바람직한 깊이로 전해질에 잠길 수 있도록 벨 체임버로부터 일정 거리만큼 플로어 (26) 또는 보울 바닥으로부터 아래 방향으로 돌출된 하나 이상의 열전달 요소 (170)을 갖도록 고안되어 있다. 열전달 요소 (170)은 전도열이 LFD를 통하여 물이 투입되는 것과 순환되는 것으로부터 전해질로 전달되도록 허용하는 위치에서 LFD (10)과 연결되어 있다. 열전달 요소는 금속 등과 같은 것(예를 들어, 스테인레스 금속)으로서 우수한 열전도 특성을 갖는 물질로부터 만들 수 있다. 그러한 열전달 요소를 포함하는 LFD는 전해질을 과열 또는 냉각하기에 최적의 전지 특성 및/또는 수명특성에 바람직한 적용 분야에서 바람직하다. 그러한 적용 분야에서 각 셀에서 전해질은 각 LFD를 통하여 과열된 물을 순환함에 의해서 과열될 수 있고, 또는 각 LFD를 통하여 냉각된 물을 순환함으로써 냉각될 수 있다.

도 18은 도 10-16에서 상기 기술되고 도시되어 있고, 그리고 전해질 전지 (160)의 각 전해질 셀 (158)에 각각 위치한 많은 LFDs (54)를 포함하는 액체 충전 시스템(LFS)를 도시한다. LFDs (54)는 인접한 LFDs의 각 물 포트 (164) 사이에 삽입된 물 수송 통로를 경유하여 연속적으로 서로 각각 수력학적으로 연결되어 있다.

도 18에서 도시된 LFS는 진공 또는 가압 작동 조건에 의해서 압력 차이가 각 LFD (54)의 물 포트 (164) 사이에 부여될 때 전해질 수위 조절과 보충을 제공하도록 되어 있다. 제1 LFD (54)의 물 포트 (164)는 물 공급지(도시하지 않음)와 연결된 공급 라인 (166)과 연결되어 있다. 각 LFD를 통한 압력 차이가 압력 조건에 의하여 부가되면, 물 공급 라인 (166)은 적당한 압력과 흐름율, 예를 들어, 라인 압력 등과 같은 것에서 물, 에서 물을 제공하도록 되어 있는 물 공급지와 연결되어 있다. 만약 각 LFD를 통한 압력 차이가 진공 조건에서 부여되면, 물 공급 라인 (166)은 대기압에서의 물, 예를 들어, 물 저장소등과 같은, 을 공급하도록 되어 있는 물 공급지와 연결되어 있다.

도 18은 LFDs (54)의 본체들을 그들의 돌출된 깃에서 회전할 수 있다는 것을 보여주고 있고, 그래서 LFD의 각의 위치는 다중-셀 LFS에서 LFD와 내부적으로 결합하기 위한 바람직한 구성을 충분히 충족할 수 있도록 조정될 수 있다.

말단 LFD (54)의 물 포트 (164)는 물 배수 라인 (168)과 연결되어 있다. 바람직하게는 물 배출 라인의 물의 배출구 말단이 레벨링과 보충 작동이 완결된 후 LFS에서 배출된 물을 포획하는 물 저장소 또는 그와 같은 것(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있다.

바람직하게는, 부착할 수 있는 빠른-결합(quick-connect) 타입(도시되어 있지 않음)은 물 공급 라인 (166)과 물 배출 라인 (168) 둘 다에 대하여 단일 위치 결합점을 제공하도록 사용될 수 있다.

그러한 핏팅(fitting) 부착물은 물 공급 라인과 물 배출 라인의 각 말단 사이에서 분리될 수 있고 물 밀착 핏(fit)을 맞물리게 하도록 바람직하게 형성될 수 있다. 그러한 핏팅(fitting) 부착물은 연결되어 있을 때에는 쌍으로 결합된 라인 말단을 통하여 둘 다 흐를 수 있도록 되어 있고, 분리되어 있을 때에는 쌍으로 결합되어 있지 않은 라인 말단을 통하여 흐르지 않도록 되어 있는 각 결합 말단에서 점검 밸브 또는 그와 같은 것을 포함한다. 이러한 방법으로 형성된 핏 부착물의 사용은 그러한 사용이 그 둘, 즉, 공급지를 활성화하는 데 그리고 핏(fit) 부착물을 연결하는 데에 전해질 수위 조절과 보충을 개시하도록 요구되는 과정을 줄일 수 있기 때문에 바람직하다.

LFS (154)는 물이 제1 LFD (54) 내부로 흐를 수 있도록 하는 각 LFD (54) 내부의 바람직한 압력 차이를 제공하는 가압 또는 진공 공급지를 활성화함으로써 작동된다. 물이 제1 LFD 내로 들어갔을 때, 상기 도 1-9에서 기술되고 도시된 바와 같이 동일한 방법으로 전해질 셀로 LFD를 통하여 물은 통과한다. 더욱 상세하게는, 물이 제1 LFD (54)로 들어가고, 그 내부 물 통로를 경유하여 그 물 통로를 통하여 이동할 때, 벨 체임버 내의 트랩된 공기의 압력은 동일한 압력에 도달할 때까지 제1 셀에서 전해질의 수위는 상승한다. 그러한 동일한 압력은 물이 셀 내부로 들어가는 것을 중단시키고, 그리고 그 물의 수위가 빈 물의 통로의 입구에 도달하고, LFD의 외부로 그것을 통하여 통과될 때까지 LFD에서 물의 수위가 상승하도록 한다. 제1 LFD를 통하여 순환된 물은 연속적으로 다음 LFD의 물의 포트 (164)로 물 수송 통로 (162)를 경유하여 이동된다. 그리고, 그러한 연속적인 배열에서 그 공정은 계속 반복된다. 말단 셀 (158)에서 바람직한 전해질 수위가 만족될 때까지 연속적으로 각 LFD 사이에서 물은 순환되고, 물은 그 물 포트 (164)를 경유하여 각 말단 LFD로부터 이동된다. 한번 물이 물 배출 라인 (168)로부터 배출되는 것이 관측되면, 물 공급지로부터 물의 흐름은 가압 또는 진공 공급지를 끊음에 의해서 중단된다.

물 포트 (164), LFDs 내부의 물의 통로, 그리고 LFDs와 수력학적으로 연결된 물 수송 통로 (162)는 상기 기술된 네 가지의 방법 중 하나로 그 안에 포함된 물을 씻어낸다. 도 18을 참조하면, 구체적인 실시예에서, 물은 공기 투입 라인으로 라인 166 또는 168을 사용하는 방향으로 내부적으로 연결된 전해질 셀을 통하여 가압된 공기를 통과함으로써 씻어낼 수 있다. 한번 공기가 다른 라인으로부터 배출되는 것이 관측되면, 공기 가압 공급지가 해제되고 전해질 수위 조절과 보충 작동이 완결된다.

바람직하다면, 전지의 충전 과정 전, 중 또는 그 후에 전해질 수위 조절과 보충 작동이 일어난 후 및/또는,; 바람직하게는 그 중 및/ 또는 그 후.

예시적인 LFS가 도 10-16의 LFDs를 사용하면서 도 18에 상세하게 상기 기술되고 도시되어 있을 지라도, 본 발명의 LFSs는 본 발명의 다른 LFDs를 대안적으로 사용할 수도 있고, 그러한 사용은 본 발명의 범위 내라는 것은 이해될 수 있다.

본 발명의 현재 바람직한 관점에서 앞에서 설명한 것은 도시하는 것과 예의 방법으로 제시되고 있다. 본 발명이 구체적으로 설명되고 또는 실시될 수 있는 모든 구조적이고 과정의 형태의 모든 카탈로그는 제시되지 않았다. 바람직한 구조와 과정의 변화와 변경은 앞선 기술과 일치하는 본 발명의 범위와 바람직한 본질로부터 벗어남이 없이 추구될 수 있고, 아래의 청구항들은 본 발명이 발전된 기술의 상태의 문맥을 자유스럽게 읽고 해석할 수 있다.

Claims (39)

1. 물로 전해질 셀을 보충하고 레벨링(leveling)을 위한 디바이스로서,

   a) 제1 및 제2의 워터 플로우 포트(water flow ports)를 한정하는 본체와;

   b) 워터 플로우 포트 아래에 위치하는 보울(bowl)을 갖는 트랩(trap); 및

   c) 물의 보울으로의 진입과 그릇으로부터의 배출을 위한 각각의 포트(ports)를 보울에 별도로 연결하는 제1 및 제2의 물 경로(water passages)―상기 트랩 출구 위치는 립과 제1 및 제2 경로들 중의 한 개의 하부 끝(lower end)에 대해서 수직이고 그러한 경로의 하부 끝과 트랩 출구 사이의 체적 분포는 트랩 출구의 침수 후 그리고 그릇 내의 물이 최소한 그러한 한 경로의 하부 끝의 레벨까지 증가한 후 트랩을 통한 물 흐름이 멈추도록 정의됨―

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
2. 물로 전해질 셀을 레벨링하고 보충하는 디바이스로서,

   a) 제1 및 제2의 워터 포트(water ports)와;

   b) 서로 독립적이며, 각각의 워터 포트와 서로 통하며, 각각의 워터 포트 아래에 하부 말단(lower ends)을 갖는 제1 및 제2의 물 통로(water passages)와;

   c) 상기 제1 및 제2의 물 통로 중 하나로부터 물을 공급받기 위해 제1 및 제2의 물 통로 아래에 위치하는 트랩; 및

   d) 트랩 출구에 인접하여 위치하고 트랩을 통해 흐르는 물을 전해질 셀로 유도하기 위해 채택된 개구 말단(open end)을 갖는 벨 체임버(bell chamber)―여기서, 상기 트랩과 벨 체임버는 수위 조절 및 교체 동작 동안 내부에서 일정량의 공기를 트랩되도록 되어 있음―를 포함하며.

   여기서, 트랩과 벨 체임버 내에 갇힌 공기의 압력이 트랩 내의 물의 수위에 의해 야기된 트랩 내의 물의 헤드 압력(pressure head)과 최소한 동일할 때 상기 디바이스는 물 공급 압력에 관계없이 전해질 셀로의 물 흐름을 종결하며, 그후 디바이스를 통해 전해질을 통과시키지 않고 물 흐름을 우회시키는 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 통로, 상기 트랩과 상기 벨 체임버가 전해질 셀의 전해질 충전 개구부에 장착되는 본체 내에 형성되어 있고, 착탈가능한 결합 수단(releasible locking attachment)을 포함하며, 상기 디바이스가 전해질 충전 개구부에 설치될 때 트랩과 벨 체임버가 전해질의 헤드 스페이스(head space) 내에 최소한 부분적으로 위치하는 디바이스.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 트랩이

   a) 제1 차단막 립(weir lip)을 갖는 제1 하방향 차단막; 및

   b) 제2 차단막 립(weir lip)을 갖는 제2 상방향 차단막을 포함하고, 물이 디바이스 내에서 하나의 물 통로로부터 트랩 안으로 유도되고, 제1 차단막 립 위로, 제2 차단막 립 위를 넘어 벨 체임버 내로 유도되는 디바이스.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 차단막(weir)가 각각 벨 체임버 내에 위치하는 디바이스.
6. 제 2 항에 있어서,

   물 통로와 무관한 내부에 축 방향으로 위치하고 있으며, 상기 디바이스를 통해 기체를 이송하기 위한 중앙 체임버를 포함하는 디바이스.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 트랩과 상기 물 통로와는 무관하며, 상기 디바이스를 통해 전해질 셀로부터 가스를 제거하기 위한 수단을 더욱 포함하는 디바이스.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 가스를 제거하기 위한 수단이 전해질 셀로부터 가스의 한 방향으로의 흐름을 허용하고 대기 공기가 디바이스로 들어가는 것을 방지하는 것인 디바이스.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 기체를 제거하기 위한 수단이

   a) 상기 디바이스 내에서 축 방향으로 연장되어 있고, 본체 벽을 통해 연장된 배기 포트(vent port)를 포함하며, 전해질 셀의 헤드 스페이스(head space)로부터 가스를 공급받도록 되어 있는 배기 경로(vent passage); 및

   b) 상기 디바이스의 상부 말단에 인접하여 위치하고, 상기 배기 통로와 연결될 수 있으며, 상기 디바이스로부터의 가스의 한 방향 흐름만을 제공하는 조절 밸브 수단을 포함하는 배기구(vent opening)

   를 포함하는 디바이스.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 디바이스가 전해질 전지와 통합되어 있는 디바이스.
11. 전해질 전지의 각각의 전해질 셀 내에 설치되는 다수의 제 2 항의 장치를 포함하며, 상기 다수의 디바이스들은 그 들 사이에 물을 순환시키고 물 공급지(water source)로의 단일 연결로부터 각각의 전해질 셀의 수위를 유지시키도록 수력학적으로 서로 연결되어, 전해질 셀을 레벨링하게 하고 보충하는 시스템.
12. 셀 내에서 소정의 전해질 수위를 제공하고 물로 전해질 셀을 충전하기 위한 디바이스로서,

    a) 본체와;

    b) 상기 본체 내부로 개방되어 있으며, 서로 독립적이고 본체 내에서 아래쪽으로 연장되어 있는 제1 및 제2 물 통로에 연결되어 있고, 상기 본체 내부로 개방된 제1 및 제2 물 포트(water ports)와;

    c) 하나의 상기 통로로부터 물을 공급받도록 위치한 입구와 트랩 출구 사이의 차단막 배열을 가지며, 제1 및 제2의 물 통로 아래의 본체 내에 위치한 트랩; 및

    d) 트랩 출구에 인접하여 위치하고 물 흐름을 트랩을 통해 전해질 셀 내로 유도하도록 되어 있는 개구 말단을 갖는 벨 체임버―여기서, 충전 과정 동안 트랩과 벨 체임버는 내부에 일정 체적의 공기를 트랩할 수 있도록 되어있음―를 포함하며,

    여기서, 트랩과 벨 챔버 내의 갇힌 공기압이 트랩 내의 물 수위에 의해 야기된 트랩 내의 물의 압력 헤드(pressure head)와 최소한 동일할 때 디바이스는 물 공급압에 관계없이 물을 전해질 셀로의 물의 흐름을 중단하도록 되어 있는 디바이스.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 본체가 전해질 셀의 전해질 충전 개구부에 설치되도록 되어 있고, 착탈 가능한 결합 수단을 포함하고, 디바이스가 전해질 충전 개구부에 설치될 때 트랩과 벨 체임버의 최소한 일부분이 전해질 셀의 헤드 스페이스 내에 위치하는 디바이스.
14. 제 12 항에 있어서,

    전해질 셀로부터 본체 내로의 가스 통로를 제공하기 위하여 본체 벽을 통해 연장되는 배기 포트(vent port)와 연결되어 있으며, 본체 내에 위치하고 물 통로와 무관한 가스 통로를 포함하는 디바이스.
15. 제 14 항에 있어서,

    a) 상기 디바이스가 전해질 셀에 연결될 때 전해질 셀의 밖에 위치하고 본체를 통하여 가스 통로와 연결되어 있는 배기구; 및

    b) 상기 디바이스로부터 기체의 한 방향 흐름을 제공하기 위하여 배기구에 연결된 조절 밸브를 더욱 포함하는 디바이스.
16. 다수의 전해질 셀을 포함하고, 동일한 수의 제 12 항에 따른 디바이스들을 포함하고 각각이 전지와 일체로 형성된 전해질 전지.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 전해질 셀에서 소정의 전해질 수위가 달성되었을 때, 상기 디바이스 내로 흐르는 물이 다른 통로에 의해 경로가 돌려지도록 통로의 다른 한 개가 위치하는 디바이스.
18. 제 12 항에 있어서,

    벨 체임버 내에 트랩이 최소한 부분적으로 위치하는 디바이스.
19. 제 12 항에 있어서,

    상기 디바이스가 상기 본체를 통해 축 방향으로 움직이는 축에 대해서 대칭인 디바이스.
20. 전해질 전지의 해당 전해질 셀 내에 설치되는 다수의 제19항의 디바이스들을 포함하며, 각 디바이스가 다른 디바이스에 수력학적으로 연결되어 물이 순환되고 각 전해질 셀의 수위를 조정하도록 되어 있는 전해질 셀 수위 유지 및 보충 시스템.
21. 셀 내부에서 소정의 전해질 수위를 제공하고 물로 전해질 셀을 충전하기 위한 디바이스로서,

    a) 본체, 상부 말단(upper end)에서 본체 내로 연장한 제1 및 제2의 워터 포트, 서로 독립적이고 본체를 축 방향을 따라 해당 포트로부터 본체 내에서 아래쪽으로 연장한 제1 및 제2의 물 경로, 및 전해질 전지의 전해질 충전 개구 내에 본체를 설치하기 위한 설치 수단과;

    b) 제1 및 제2의 물 경로 아래의 본체 내에 위치한 투입구 보울(inlet bowl)을 가지며 제1의 하부로 향한 차단막과 제2의 상부로 향한 차단막을 포함하는 트랩으로서, 물을 제1 차단막 아래로 그리고 제2 차단막 위로 통과시키기 위해 물 경로들 중 하나로부터 물을 공급받도록 되어 있는 트랩 ; 및

    c) 트랩의 출구에 인접하여 위치하고 트랩을 통해 전해질 셀 내로 물을 통과시키도록 되어 있는 개구 말단(open end)을 갖는 벨 체임버로서, 상기 트랩과 상기 벨 체임버는 충전작업 동안에 일정한 체적의 공기가 트랩되도록 되어 있으며, 상기 디바이스가 전해질 충전 개구부에 설치될 때 적어도 일부분의 트랩과 벨 체임버가 전해질 셀의 헤드 스페이스 내의 설치 수단 아래에 위치하도록 형성된 벨 체임버를 포함하며,

    여기에서, 트랩과 벨 체임버 내의 갇힌 공기압이 보울 내 물의 레벨에 의해 야기된 트랩 내의 물의 헤드 압력(pressure head)과 최소한 동일할 때 본체로 흐르는 물의 공급 압력에 무관하게 전해질 셀 내의 물의 흐름을 중단시키도록 되어 있는 디바이스.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 디바이스는 제1 과 제2 물 통로 사이에서 본체 내부에 위치하고, 물의 통로와는 무관한 가스 통로를 포함하는 디바이스.
23. 제 21 항에 있어서,

    전해질 셀 내부에서 소정의 전해질 수위가 달성되었을 때, 상기 디바이스에 들어간 물이 상기 다른 통로에 의하여 디바이스로부터 이동될 수 있도록 상기 다른 통로가 위치한 디바이스.
24. 제 21 항에 있어서,

    상기 트랩이 최소한 부분적으로 벨 체임버 내부에 위치하는 디바이스.
25. 제 21 항에 있어서,

    상기 디바이스는 본체를 통하여 축방향으로 관통하는 축에 대하여 대칭인 디바이스.
26. 전해질 전지의 각각의 전해질 셀 내에 각각 배치되어 있는 다수의 제 21 항의 디바이스―여기에서, 각 디바이스는 서로 다른 디바이스와 수력학적으로 연결되어 그들 사이에서 물이 순환할 수 있고 각 전해질 셀을 레벨링할 수 있음―를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 셀 레벨링과 보충 시스템.
27. 셀에서 산 전해질의 수위를 조절하기 위하여 셀로 물을 부가하는 납축전의 셀에 부착되는 개선된 물 공급 디바이스로서,

    a) 본체가 셀 외부에 위치한 본체의 상부 말단과 원하는 전해질 수위 하부로부터 소정 거리 아래에 형성되고 셀 내에 위치한 본체의 하부 말단을 갖는 셀 충전 개구부에 장착될 수 있는 외부 특징을 갖는 관상(tubular) 본체와;

    b) 한 쌍의 상기 본체 상부 말단에 본체의 내부로 연장되는 물 흐름 포트(water flow port)―상기 본체는 포트들 사이에서 포트 하부에 위치한 하부 부를 갖는 물의 흐름 통로를 내부적으로 한정하고, 또한 상기 본체는 본체 하부 말단에서 배출구와 상기 통로 하부 부분과 연결되어 있는 투입구를 갖는 물 흐름 트랩을 내부적으로 한정하고, 셀에서 전해질 수위가 트랩을 통하여 물이 통과함에 의하여 원하는 수위까지 상승하여 소정량의 공기를 가압하여 트랩되게 한 후, 일정량의 공기가 상기 트랩 내부에 포함되도록 하고, 상기 통로 하부 부분은 상기 포트의 하나를 통하여 본체로 유입된 물에 의하여 넘치도록 상기 트랩 요소와 통로 하부 말단의 상대적으로 수직인 위치가 그 트랩 요소와 통로 하부 부의 부피 분포와 관련되어 서로 한정되며, 여기에서, 상기 일정량의 공기는 충전 작동 동안 그리고 소정의 전해질 수위가 달성된 후 셀로부터 상기 트랩 내로 전해질의 이동을 방지함―

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 본체는 물 흐름 통로와는 무관한 외부적인 형태들 아래로 투입구 개구로부터 연장된 가스 흐름 통로를 내부적으로 한정하는 것인 디바이스.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 본체는

    a)가스 흐름 통로로부터 가스를 배기하도록 하기 위하여 본체의 상부 말단에 가스 배출구와; b) 본체로부터 단지 외부로 향하여 가스 배출구를 통하여 가스의 흐름을 허용하는 본체의 상부 말단에 있는 점검 밸브 수단을 포함하는 디바이스.
30. 제 27 항에 있어서,

    상기 물 흐름 통로는 본체 내에서 포트들 사이에 물을 흐르게 하기 위한 유일한 통로를 한정하는 것인 디바이스.
31. 소정의 전해질 수위까지 물로 전해질 셀을 보충하는 방법으로서,

    a) 물이 상기 디바이스의 물 투입구 통로와 상기 디바이스의 트랩과 상기 디바이스의 벨 체임버를 통하여 전해질 셀로 들어가도록 하는 액체 충전 디바이스의 물 투입구 통로와 물 배출구 통로 사이에서 압력 차이를 발생하는 단계와;

    b) 셀 내부에서 전해질 수위가 벨 체임버의 개구 말단에 도달할 때 벨 체임버와 트랩 내부에서 일정량의 트랩된 공기를 형성하는 단계와;

    c) 상기 트랩된 공기의 압력이 상기 디바이스 내에서 물의 수위에 의해 기인한 디바이스에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일하게 될 때까지 전해질 셀로 물의 연속적인 이동에 의해 상기 디바이스에서 트랩된 일정량의 공기를 가압하는 단계; 및

    d) 상기 트랩된 공기의 압력이 상기 디바이스에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일할 때 소정의 전해질 수위―여기에서 상기 소정의 전해질 수준은 디바이스로 들어간 물의 압력에 무관하게 달성됨―를 달성하도록 하는 전해질 셀 내부로 물의 이동이 중단되는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 방법이 전해질 셀 내부로 물의 이동을 중단하는 단계 후에 물의 배출구 통로를 통하여 상기 디바이스 내부로 통과된 물을 이동시켜 상기 디바이스 밖으로 배출하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 방법이 전해질 셀 내부로 상기 디바이스를 통하여 물이 통과하는 단계 동안에 상기 디바이스를 통하여 전해질 셀로부터 가스를 배기하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 방법은 대기 중의 공기가 상기 디바이스 내로 통과하지 못하도록 하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
35. 제 31 항에 있어서,

    상기 방법은 압력 차이를 발생하는 단계 전에, 상기 트랩과 상기 벨 체임버의 최소한 하나의 부분이 전해질 셀의 헤드 스페이스에 위치하도록 전해질 셀의 전해질 충전 개구부 내로 액체 충전 디바이스를 설치하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
36. 제 31 항에 있어서,

    상기 소정의 전해질 수위까지 물로 전해질 전지의 다중 전해질 셀을 보충하는 방법이 각 전해질 셀에 대한 소정의 전해질 수위가 만족된 후 상기 셀 중에 각 하나에 각각 장착되어 수력학적으로 연결된 액체 충전 디바이스를 통하여 물을 순환시키는 단계를 더욱 포함하는 방법.
37. 소정의 전해질 수위까지 물로 전해질 전지의 다중 전해질 셀을 보충하는 방법으로서,

    a) 분리된 물 투입구와 배출구 통로를 그 안에 가지면서, 벨 체임버로 개방된 트랩을 갖는 액체 충전 디바이스를 각 셀 내에 제공하는 단계와;

    b) 물이 제1 디바이스의 물 투입구 통로와 상기 디바이스의 트랩과 상기 디바이스의 벨 체임버를 통하여 제1 전해질 셀로 들어가도록 하는 제1 액체 충전 디바이스의 물 투입구 통로와 물 배출구 통로 사이에서 압력 차이를 발생하는 단계와;

    c) 제1 셀 내부에서 전해질 수위가 벨 체임버의 개구 말단에 도달할 때 상기 제1 디바이스의 벨 체임버와 트랩 내부에서 일정량의 트랩된 공기를 형성하는 단계와;

    d) 상기 제1 전해질 셀로 물의 연속적인 이동에 의해 상기 제1 디바이스에서 트랩된 일정량의 공기를 가압하는 단계와;

    e) 상기 트랩된 공기의 압력이 상기 디바이스에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일할 때 소정의 전해질 수위―여기에서 상기 소정의 전해질 수준은 외부의 압력 조건에 무관하게 달성됨―를 달성하도록 하는 상기 제1 전해질 셀 내부로 물의 이동이 중단되는 단계; 및

    f) 전해질을 보충하기 위하여 수력학적으로 다음에 연결된 디바이스로 상기 제1 디바이스의 물 배출구 통로를 통하여 상기 제1 디바이스로 들어가고 각각 다음의 전해질 셀을 레벨링하고, 그리고 각 전해질 셀에 대하여 소정의 전해질 수위가 달성될 때까지 수력학적으로 연결된 디바이스를 통하여 물을 연속적으로 순환하는 물을 순환시키는 단계

    포함하는 방법.
38. 물로 전해질 셀을 보충하고 레벨링하기 위한 디바이스로서,

    a) 제1 그리고 제2 물 포트와;

    b) 서로 독립적이고, 각각의 물 포트와 연결되어 있고 그리고 각각의 물 포트 하부에 하부 말단을 갖는 제1 그리고 제2 물 통로와;

    c) 제1 또는 제2 물 통로 중 하나로부터 물을 공급받는 제1 그리고 제2 물 통로 하부에 위치하는 트랩; 및

    d) 상기 트랩의 배출구에 인접하여 위치하고 전해질 셀 내부로 상기 트랩을 통하여 직접 물을 통과하도록 되어 있는 개구 말단을 갖는 벨 체임버―여기에서, 상기 트랩과 벨 체임버 내에서 트랩된 공기의 압력이 상기 트랩에서 물의 수위에 의해 기인된 상기 트랩 내에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일할 때, 물 공급 압력에 무관하게 전해질 셀로 물이 흘러 들어가는 것이 중단됨―

    를 포함하는 디바이스.
39. 셀 내부에서 열적으로 전해질의 조건을 설정하고 소정의 전해질 수위까지 물로 전해질 셀을 보충하는 방법으로서,

    a) 물이 제1 디바이스의 물 투입구 통로와 상기 디바이스의 트랩과 상기 디바이스의 벨 체임버를 통하여 제1 전해질 셀로 들어가도록 하는 제1 액체 충전 디바이스의 물 투입구 통로와 물 배출구 통로 사이에서 압력 차이를 발생하는 단계와;

    b) 상기 트랩된 공기의 압력이 상기 디바이스 내에서 물의 수위에 의해 기인한 디바이스에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일하게 될 때까지 전해질 셀로 물의 연속적인 이동에 의해 상기 디바이스에서 트랩된 일정량의 공기를 가압하는 단계; 및

    c) 상기 트랩된 공기의 압력이 상기 디바이스에서 물의 헤드 압력과 최소한 동일할 때 소정의 전해질 수위―여기에서 상기 소정의 전해질 수준은 외부의 압력 조건에 무관하게 달성됨―를 달성하도록 하는 상기 제1 전해질 셀 내부로 물의 이동이 중단되는 단계

    를 포함하는 방법.