KR20130097745A - 유동 채널들의 네트워크를 가진 열 전도성 플레이트, 열 전달 방법 및 전기 화학적 에너지 저장기 - Google Patents

유동 채널들의 네트워크를 가진 열 전도성 플레이트, 열 전달 방법 및 전기 화학적 에너지 저장기 Download PDF

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Abstract

유동 채널들(2)의 네트워크, 유체용 적어도 하나의 입구(3) 및 적어도 하나의 출구(4)를 가진 열 전도성 플레이트(1)의 경우, 상기 유동 채널들은 적어도 하나의 입구(3)에서 유동 채널의 네트워크 내로 유입하는 유체가 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역(5)의 배치를 통해 흐른 다음, 적어도 하나의 출구(4)에서 유동 채널들의 네트워크로부터 배출될 수 있도록 배치된다. 유동 채널들은 적어도 2개의 레벨에 상하로 배치된다. 유동 채널들의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된 분배 채널들(6)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 분배 채널들(6)은 적어도 하나의 입구로부터 유동 채널들의 네트워크 내로 연장하여 유체를 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역(5)으로 안내한다. 유동 채널들의 네트워크는 또한 적어도 하나의 제 2 레벨에 배치된, 수집 채널들(7)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 수집 채널들(7)은 유체를 분배 채널로부터 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역(5) 내로 받아서, 적어도 하나의 출구(4)에서 유동 채널들의 네트워크로부터 안내한다.

Description

유동 채널들의 네트워크를 가진 열 전도성 플레이트, 열 전달 방법 및 전기 화학적 에너지 저장기{THERMALLY CONDUCTIVE PLATE HAVING A NETWORK OF FLOW CHANNELS, METHOD FOR TRANSPORT OF HEAT AND ELECTROCHEMICAL ENERGY STORE}
본 발명은 열 전도성 플레이트, 열 전달 방법 및 전기 화학적 에너지 저장기 및 특히 열 전도성 플레이트에 의한 전기 화학적 에너지 저장기의 온도 제어에 관한 것이다. 열 전도성 플레이트들은 여러 가지 기술적 적용 분야에서 열원과 히트 싱크 사이의 열 전달을 위해, 특히 기술적 부품들의 온도 제어를 위해 그리고 특히 예컨대 전기차에서 전기 화학적 에너지 저장기의 냉각을 위해 사용된다.
DE 10 2008 027 293 A1은 유체가 관류하는 채널들을 가진 히트 싱크를 구비한 차량 배터리 냉각 장치를 개시하고, 전기 화학적 저장기 부재들은 히트 싱크와 열 접촉되고, 저장기 부재들의 열이 유체로 전달된다.
DE 10 2008 034 868 A1은 배터리 하우징 및 그 안에 배치된, 배터리의 온도 제어를 위한 열 전도성 플레이트를 포함하는 배터리를 개시한다. 다수의 전기적으로 병렬로 및/또는 직렬로 서로 접속된 개별 셀들이 열 전도성 플레이트와 열 전도 접속됨으로써, 그 폴 콘택들로 상기 플레이트를 통해 돌출하도록 고정된다.
DE 10 2008 034 869 A1은 셀 복합재를 형성하는 다수의 배터리 셀 및 전도성 부재를 통해 배터리 셀과 열 전도 접속된 냉각 판을 포함하는 배터리를 개시한다.
본 발명의 과제는 상기 또는 다른 공지된 해결책들의 단점 또는 제약을 적어도 부분적으로 피하고 열 전도성 플레이트를 이용한 열 전달의 기술적 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 장치 청구항들 중 어느 한 항에 따른 장치에 의해 또는 방법 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따라, 유동 채널들의 네트워크, 유체용 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구를 가진 열 전도성 플레이트가 제공된다. 상기 유동 채널들은, 적어도 하나의 입구에서 유동 채널들의 네트워크 내로 유입하는 유체가 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역들의 배치를 통해 흐른 다음, 적어도 하나의 출구에서 유동 채널들의 네트워크로부터 배출될 수 있도록, 열 전도성 플레이트 내에 배치된다. 유동 채널들은 적어도 2개의 레벨에 상하로 배치된다. 유동 채널들의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된 분배 채널들의 나무형 구조를 포함하고, 상기 분배 채널은 적어도 하나의 입구로부터 유동 채널들의 네트워크 내로 연장하여 유체를 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역으로 안내한다. 유동 채널들의 네트워크는 적어도 하나의 제 2 레벨에 배치된, 수집 채널들의 나무형 구조를 포함하고, 상기 수집 채널들은 유체를 분배 채널로부터 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역 내로 받아서, 적어도 하나의 출구에서 유동 채널들의 네트워크로부터 안내한다.
본 발명에 따라, 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트가 사용되는 열 전달 방법이 제공된다. 끝으로, 본 발명에 따라 본 발명에 따른 방법에 의해 온도 제어되거나 또는 전기 콘택들이 적어도 부분적으로 본 발명에 따른 적어도 하나의 열 전도성 플레이트와 열 전도 접촉되는, 전기 화학적 에너지 저장기가 제공된다.
본 발명의 설명과 관련해서 열 전도성 플레이트는 형태 또는 재료 특성 및 바람직하게는 구조적 특성으로 인해 적어도 하나의 열원의 열을 적어도 하나의 히트 싱크로 전달하기에 적합한 열 전도성 바디를 의미한다. 본 발명에 따라 상기 열 전도성 플레이트는 유동 채널들의 네트워크를 포함한다. 상기 유동 채널들을 통해 기체, 액체 또는 유동성 유체가 흐르고, 상기 유체의 화학적 또는 물리적 조성은 유동 채널들을 통한 상기 유체의 흐름이 적어도 하나의 열원으로부터 적어도 하나의 히트 싱크로의 열 전달을 지원하도록 선택된다. 유체는 바람직하게는 외부 냉각 회로로부터 나와 열 전도성 플레이트의 입구에서 열 전도성 플레이트의 유동 채널들의 네트워크 내로 유입되고, 상기 유동 채널들의 네트워크를 통해 흐르며 열 전도성 플레이트의 출구에서 유동 채널들의 네트워크로부터 배출되어 냉각 회로에다시 공급되는 냉각재이다.
본 발명에 따른 열 전도성 플레이트는 온도 제어되어야 하는 구역들의 배치를 포함하고, 상기 구역들은 유동 채널들에 의해 관통되므로, 유동 채널들을 통해 흐르는 유체는 온도 제어되어야 하는 상기 구역들을 통해 흐르거나, 상기 구역들 위로 흐르거나 또는 상기 구역들 아래로 흐른다. 온도 제어되어야 하는 상기 구역들은 열 전도성 플레이트를 완전히 또는 부분적으로 커버할 수 있다; 특히 온도 제어되어야 하는 구역들의 상기 배치는 열 전도성 플레이트를 완전히 또는 부분적으로 커버하는 온도 제어되어야 하는 단일 구역으로 이루어질 수 있다. 열 전도성 플레이트의 양측에 온도 제어되어야 하는 구역들이 상이한 방식으로 배치될 수 있다.
유동 채널들은 열 전도성 플레이트 내에서 적어도 2개의 상하로 놓인 레벨에 배치된다. 상기 레벨들 사이의 전환도 가능하다. 상기 레벨들은 바람직하게 실질적으로 플레이트형 열 전도성 플레이트의 실질적으로 평행하게 놓인 2개의 큰 외부 경계면에 대해 실질적으로 평행하게 놓인다. 유동 채널들의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된 분배 채널들의 나무형 구조를 포함하고, 상기 분배 채널들은 적어도 하나의 입구로부터 유동 채널들의 네트워크 내로 연장하여 유체를 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역으로 안내한다. 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트는 다수의 바람직하게는 나무형 유동 채널 네트워크를 포함할 수 있고, 상기 유동 채널 네트워크는 상이한 물리적 특성, 특히 열 전달 특성을 가진 상이한 유체에 의해 관류될 수 있다.
유동 채널을 통해 흐르는 유체는 바람직하게 유동 채널의 관류 동안 그 응집 상태가 변할 수 있고, 특히 액상으로부터 기상으로 바뀌며, 즉 증발하여 그 주변으로부터 열을 빼내거나, 또는 반대로 기상으로부터 액상으로 바뀌며, 즉 응축함으로써 그 주변에 열을 공급한다. 바람직하게 상기 상 전이는 유동 채널들의 네트워크의 상이한 영역들에서 동시에 이루어질 수 있다. 어떤 구역들이 냉각 또는 가열되어야 하는지에 따라, 예컨대, 유체가 분배 채널들에서 증발하고 수집 채널들에서 응축할 수 있거나, 또는 반대로 분배 채널들에서 응축하고 수집 채널들에서 증발할 수 있다. 다른 실시예들에서, 증발은 구역들의 한 부분에서 이루어지는 한편, 응축은 구역들의 다른 부분들에서 이루어진다.
이와 관련해서, 분배 채널들의 나무형 구조는, 적어도 하나의 입구에서 유동 채널들의 네트워크 내로 유입되는 유체를 사용자에 의해 요구되는 방식으로 유동 채널들의 네트워크 내에서 분배함으로써, 유체가 균일하게 또는 그 영역에 배치된 히트 싱크 또는 열원의 세기에 따라 온도 제어되어야 하는 개별 구역들을 통해 흐르거나, 상기 구역들 위로 흐르거나 또는 상기 구역들 아래로 흐르게 하도록 형성된 분배 채널들의 배치이다. 분배 채널들의 이러한 나무형 구조를 나타내는 것으로서, 인간 또는 동물 혈액 순환의 뻗어나간 동맥 혈관이 사용될 수 있다. 상기 동맥 혈관들은 점점 더 가늘게 뻗어나가고, 모세 혈관의 시스템 내로 이어지고, 상기 모세 혈관은 혈액을 균일하게 또는 특정 신체 부위의 생리학적 요구에 따라 분배함으로써, 신경 조직으로 통합되는 모세관에 수집된다. 유사한 방식으로, 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트의 유동 채널들의 네트워크가 적어도 하나의 제 2 레벨에 배치된, 수집 채널의 나무형 구조를 포함하고, 상기 수집 채널들은 유체를 분배 채널들로부터 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역 내로 받아서, 적어도 하나의 출구에서 유동 채널들의 네트워크로부터 안내한다. 이 이미지에서 정맥은 수집 채널들에 상응하는 한편, 동맥들은 분배 채널들에 상응한다.
적합한 실시예에서, 적어도 2개의 레벨에 네트워크의 나무형 구조들은 유동 채널들이 적용의 각각의 요구에 따라 매우 플렉시블하게 연장할 수 있다는 장점을 갖는 반면, 단 하나의 레벨에 배치시 교차되는 유동 채널들의 불가능에 의한 제약이 나타난다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 열 전도성 플레이트의 적어도 하나의 측면에 있는 온도 제어되어야 하는 구역들 중 적어도 몇몇 내에 열 접촉 면들이 제공되고, 상기 열 접촉 면들은 그 형태, 배치 또는 그 재료 특성에 의해 열 전도성 플레이트와 히트 싱크 또는 열원 간의 열 전도성 접촉을 형성하도록 구성된다. 이러한 열 접촉 면들은 열 전도성 플레이트의 실질적으로 평행한 2개의 외부 벽면들 중 하나의 내부에 또는 외부에 상응하게 형성된, 특히 폴리싱된 면들일 수 있고, 상기 면들은 열 전도성 플레이트와 히트 싱크 또는 열원의 상응하는 접촉 면 간의 열 전도성 콘택팅을 지원하도록 형성되고 배치된다.
상기 열 접촉 면의 특별한 재료 특성은, 특히 열 접촉 면을 이루는 재료가 특히 높은 열 전도성을 갖는 재료들의 그룹으로부터 선택되는 경우, 접촉될 히트 싱크들 또는 열원들 사이의 열 전도를 촉진한다. 본 발명의 몇몇 적용시, 높은 열전도성에서 전기 저항은 실질적으로 전기 절연이 언급될 수 있을 정도로 높게 재료가 선택되는 것이 바람직하다. 상기 재료 특성들은 열원 또는 히트 싱크가 전기 화학적 에너지 저장기의 전기 전도성 콘택인 경우 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 열 접촉 면들은 적어도 2개의 그룹의 열 접촉 면들 중 하나의 그룹의 열 접촉 면들에 속하고, 상기 하나의 그룹의 열 접촉 면들은 서로에 대해 그리고 나머지 열 전도성 플레이트에 대해 전기 절연되지만, 적어도 나머지 열 전도성 플레이트와 열 전도 접속된다. 각각의 그룹의 열 접촉 면들은 바람직하게 열 전도성 플레이트에 의해 온도 제어되어야 하는 장치의 전극 및 전압과 동일한 전극 및 전압의 전기 전도성 콘택과 접촉한다. 다른 기술적 적용에서, 특히 예컨대 전압 또는 다른 전기적 특성, 예컨대 상기 전기 도체에 인가되는 전기 신호에 의해 구분됨으로써, 상이한 부류의 전기 콘택들 사이에 전기 전도성 접속이 형성될 수 없는, 2개 이상의 그룹의 전기 전도성 콘택들이 열 전도성 플레이트에 의해 온도 제어되어야 하는 경우, 열 접촉 면들이 2개 이상의 그룹으로 분할되는 것이 바람직할 수 있다.
바람직하게는 서로 조합될 수 있는, 본 발명의 상기 실시예들 및 다른 바람직한 실시예들에서, 열 접촉 면들은 열 전도성 플레이트와 온도 제어되어야 하는 열원 또는 히트 싱크 사이의 열 전도성 접촉의 개선과 더불어, 동일한 그룹 또는 부류에 속하는 전기 도체들 간의 전기 접속을 위해 사용된다. 이 실시예에서 상이한 그룹의 열 접촉 면들은 서로에 대해 그리고 나머지 열 전도성 플레이트에 대해 열 절연되지만, 적어도 나머지 열 전도성 플레이트와 그리고 동일한 그룹의 열 전도성 플레이트들 서로 열 전도 접속된다. 이러한 구조들은 예컨대 열 접촉 면들이 전기 절연성이지만 열 전도성인 열 전도 막 또는 열 전도 페이스트에 의해 나머지 열 전도성 플레이트로부터 분리됨으로써 구현될 수 있다.
전술한 또는 다른 실시예들의 특징들과 조합될 수 있는, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 열 접촉 면은 적어도 하나의 열 접촉 면과 히트 싱크 또는 열원 사이에 배치된 전기 절연성 열 전도 막 또는 전기 절연성 열 전도 페이스트를 통해 히트 싱크 또는 열원과 열 전도 접촉한다. 이러한 열 전도 페이스트들은 예컨대 작은 열 전도성 고체가 전기 절연, 예컨대 왁스형 재료 내로 미세하게 분포됨으로써 얻어진다. 그러나, 열 접촉 면들은 열 전도성, 전기 절연성 세라믹 층으로 구성될 수 있고, 상기 층은 예컨대 탄화리튬 또는 질화알루미늄과 같은 화합물을 포함한다. 열 전도 막 또는 열 접촉 면들을 제조하기 위한 재료에 대한 다른 예는 예컨대 알루미늄 플레이트 형태의 열 전도성 충전제가 첨가된 전기 절연 탄성 중합체이다. 알루미늄 플레이트들은 개선된 열 전도성을 제공하지만, 상기 재료는 전체적으로 전기 절연 상태로 유지된다. 열 탄성 고무 화합물 또는 플라스틱 내에 충전제로서, 질화 붕소 또는 알루미늄으로 이루어진 작은 입자가 적합하다. 열 전도 막들은 흑연 섬유가 열 전도성 충전제로서 삽입된 폴리머 막으로서 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 열 전도성 플레이트에 고정 수단을 장착하기 위한 구조들이 제공되고, 상기 구조들에 의해 적어도 하나의 열 접촉 면이 히트 싱크 또는 열원에 압착될 수 있다. 이러한 구조들은 바람직하게는 나사산을 구비한 홀의 형태로 열 전도성 플레이트 내에 형성됨으로써, 상기 홀 내로 스크루 또는 볼트 또는 상기 홀의 나사산에 알맞는 나사산을 가진 유사한 고정 부재가 조여질 수 있다. 상기 구조들을 구현하기 위한 다른 가능성들은 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 여기에 상세히 설명되지 않는다. 이와 관련해서, 고정 구조들이 높은 열 전도성을 가진 재료로 이루어지는 것이 바람직하고, 또한 몇몇 적용의 경우 상기 구조들이 전기 절연 재료로 이루어지거나 또는 상기 구조를 둘러싸는 전기 절연 재료의 사용에 의해 주변으로부터 전기 절연되는 것이 바람직하다.
전술한 실시예들 및 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 유동 채널들은 적어도 부분적으로, 전기 절연성이지만, 양호한 열 전도성 재료로 형성된다. 상기 실시예들에서, 종종 전기 절연 유체보다 더 양호한 열 전도성을 가진 전기 전도성 유체의 사용도 가능하다.
본 발명에 따라, 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트가 사용되는 열 전달 방법이 제공된다. 상기 방법의 바람직한 실시예에서, 전기 화학적 에너지 저장기는 그 전기 콘택들이 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트와 열 전도 접촉됨으로써, 온도 제어, 즉 냉각 또는 가열된다.
본 발명에 의해, 공지된 해결책의 단점 또는 제약이 적어도 부분적으로 방지되고 열 전도성 플레이트를 이용한 열 전달의 기술적 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트의 바람직한 실시예의 개략적인 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트의 바람직한 실시예의 개략적인 측면 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트의 바람직한 실시예의 개략적인 측면 사시도.
도 4는 도 4a 내지 도 4e로 이루어지며, 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트의 바람직한 실시예의 개략적인 분해도.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 열 전도성 플레이트(1)는 유동 채널들(2)의 네트워크를 포함한다. 유체는 입구(3)를 통해 분배 채널(6) 내로 흐르고 이로 인해 온도 제어되어야 하는 구역들(5)에 이르며, 상기 구역들 내에서 유체는 열을 그 주변과 교환한다. 그리고 나서, 유체는 수집 채널들(7) 내로 모이고, 출구(4)를 통해 유동 채널들의 네트워크를 벗어난다.
도 2는 동일한 구성의 측면 사시도이다. 상부 레벨 내에 분배 채널들(6)의 구성이 나타나며, 상기 분배 채널들은 수직으로 연장하는 유동 채널들을 통해 하부 레벨 내의 수집 채널들(7)과 연결된다. 도 1 및 도 2의 도시는 적어도 부분적으로 개략적으로만 설명된다. 분배 채널들(6) 및 수집 채널들은 다른 나무형 구조를 가질 수 있고, 그 부분들이 직선으로 수평 또는 수직으로 연장할 필요는 없다.
본 발명은 도시된 실시예에 제한되지 않으며, 일반적인 사상, 유체를 분배기의 나무형 구조를 통해 열 전도성 플레이트의 온도 제어되어야 하는 구역들(5)에 공급하고 유체를 수집 채널들(7)의 나무형 구조에 의해 상기 온도 제어되어야 하는 구역들(5) 내에 다시 수집하는 것에 기초한다. 이러한 점에서, 본 발명은 인간 또는 동물 혈액 순환에 의해 공지된 원리를 이용한다. 동맥은 혈관이 모세관 시스템으로 뻗어갈 때까지 점점 분기되고, 상기 모세관 시스템은 유기체를 균일하게 또는 생리학적 요구에 따라 뚫고 지나간다.
전술한 및 후술할 실시예들은 바람직하게 서로 조합될 수 있다.
본 발명은 유동 채널들(2)의 네트워크, 유체용 적어도 하나의 입구(3) 및 적어도 하나의 출구(4)를 가진 열 전도성 플레이트(1)를 제공한다. 유동 채널들은 열 전도성 플레이트(1) 내에, 적어도 하나의 입구(3)에서 유동 채널들(2)의 네트워크 내로 유입되는 유체가 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역들(5)의 배치를 통해 흐른 다음, 적어도 하나의 출구(4)에서 유동 채널들(2)의 네트워크로부터 배출될 수 있도록, 배치된다.
유동 채널들은 적어도 2개의 레벨로 상하로 배치된다. 유동 채널들(2)의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된, 분배 채널들(6)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 분배 채널들은 적어도 하나의 입구(3)로부터 유동 채널들(2)의 네트워크 내로 연장되어, 유체를 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역들(5)로 안내한다. 유동 채널들(2)의 네트워크는 적어도 하나의 제 2 레벨에 배치된 수집 채널들(7)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 수집 채널들은 유체를 분배 채널(6)로부터 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역(5) 내로 받아서, 적어도 하나의 출구(4)에서 유동 채널들(2)의 네트워크로부터 안내한다.
또한, 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트(1)가 사용되는, 열 전달 방법, 예컨대 차량 배터리를 냉각 또는 가열하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따라 전기 화학적 에너지 저장기가 제공되고, 상기 에너지 저장기는 본 발명에 따른 방법에 의해 온도 제어되거나 또는 그것의 전기 콘택들이 적어도 부분적으로 본 발명에 따른 적어도 하나의 열 전도성 플레이트(1)와 열 접촉한다. 이와 관련해서, 열 전도성 플레이트(1)는 그 형태 또는 그 재료 특성으로 인해 그리고 바람직하게는 그 구조적 특성으로 인해 적어도 하나의 열원의 열을 적어도 하나의 히트 싱크로 전달하기에 적합한 열 전도성 바디이다.
본 발명에 따른 열 전도성 플레이트(1)는 온도 제어되어야 하는 구역들(5)의 배치를 가지며, 상기 구역들은 유동 채널을 통해 흐르는 유체가 상기 온도 제어되어야 하는 구역들(5)을 통해 흐르도록, 상기 구역들(5) 위로 흐르도록 또는 상기 구역들(5) 아래로 흐르도록 상기 유동 채널들(2)에 의해 관통된다. 상기 온도 제어되어야 하는 구역들(5)은 열 전도성 플레이트(1)를 완전히 또는 부분적으로 커버할 수 있다; 특히, 온도 제어되어야 하는 구역들(5)의 상기 배치는 온도 제어되어야 하는 단일 구역으로 이루어질 수 있고, 상기 단일 구역은 열 전도성 플레이트(1)를 완전히 또는 부분적으로 커버한다. 열 전도성 플레이트(1)의 양측에 온도 제어되어야 하는 구역들(5)이 상이한 방식으로 배치될 수 있다.
유동 채널들은 열 전도성 플레이트(1) 내에 상하로 놓인 2개의 레벨로 배치된다. 상기 레벨들은 도면에 개략적으로 도시된 바와 같이, 바람직하게 실질적으로 플레이트형 열 전도성 플레이트(1)의 실질적으로 평행하게 놓인 2개의 큰 외부 경계면에 대해 실질적으로 평행하게 놓인다. 도 1 및 도 2에 도시된 유동 채널들(2)의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된 분배 채널들(6)의 나무형 구조를 포함하며, 상기 분배 채널들은 입구(3)로부터 유동 채널들(2)의 네트워크 내로 연장하여 유체를 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역(5)으로 안내한다. 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트(1)는 다수의 바람직하게는 나무형 유동 채널 네트워크들을 포함할 수 있고, 상기 유동 채널 네트워크들은 상이한 물리적 특성, 특히 열 전달 특성을 가진 상이한 유체에 의해 관류될 수 있다.
유동 채널들을 관류하는 유체는 바람직하게 유동 채널들의 관류 동안 그 응집 상태를 변화시킬 수 있고, 특히 액상으로부터 기상으로 바뀌며, 즉 증발함으로써 그 주변으로부터 열을 빼내거나, 또는 반대로 기상으로부터 액상으로 바뀌며, 즉 응축함으로써 그 주변에 열을 공급한다. 바람직하게는 유동 채널들(2)의 네트워크의 여러 영역에서 상기 상 전이가 동시에 이루어질 수 있다. 예컨대, 어떤 구역들(5)이 냉각되거나 가열되어야 하는지에 따라, 유체가 분배 채널들 내에서 증발하고 수집 채널들 내에서 응축할 수 있거나 또는 반대로, 분배 채널들(6) 내에서 응축하고 수집 채널들 내에서 증발할 수 있다. 다른 실시예에서, 구역들(5)의 한 부분에서 증발이 이루어질 수 있는 한편, 구역들(5)의 다른 부분에서 응축이 일어날 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 분배 채널들(6)의 나무형 구조는 적어도 하나의 입구(3)에서 유동 채널들(2)의 네트워크 내로 유입되는 유체가 사용자에 의해 요구되는 방식으로 유동 채널들(2)의 네트워크 내에서 분배됨으로써, 유체가 균일하게 또는 그 영역에 있는 히트 싱크 또는 열원의 세기에 따라, 온도 제어되어야 하는 개별 구역들(5)을 통해 흐르거나, 상기 구역들 위로 흐르거나 또는 상기 구역들 아래로 흐르도록 형성된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 레벨에서 네트워크의 나무형 구조들은 유동 채널들이 적용의 각각의 요구에 따라 매우 플렉시블하게 연장할 수 있다는 장점을 갖는 반면, 단 하나의 레벨에 배치시, 교차되는 유동 채널들(2)의 불가능에 의한 제약이 나타난다.
바람직하게는 열 전도성 플레이트(1)의 적어도 하나의 측면에 있는 온도 제어되어야 하는 구역들(5) 중 몇몇 구역 내에 도면에 도시되지 않은 열 접촉 면들이 제공되고, 상기 열 접촉 면들은 그 형태, 배치 또는 그 재료 특성에 의해 열 전도성 플레이트(1)와 히트 싱크 또는 열원 간의 열 전도성 접촉을 형성하도록 구성된다. 이러한 열 접촉 면들은 열 전도성 플레이트(1)의 실질적으로 평행한 2개의 외부 벽면들 중 하나의 벽면의 내부 또는 외부에 상응하게 형성된, 특히 폴리싱된, 도면에 도시되지 않은 면들일 수 있고, 상기 면들은 열 전도성 플레이트(1)와 히트 싱크 또는 열원의 상응하는 접촉면 간의 열 전도성 콘택팅을 지원하도록 형성되고 배치된다.
도 3은 본 발명에 따른 열 전도성 플레이트(1)의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시하고, 상기 열 전도성 플레이트의 세부는 부분 도면 4a, 4b, 4c, 4d 및 4e로 이루어진 도 4의 분해도에 도시되어 있다. 상기 열 전도성 플레이트(1)는 도 4e에 도시된 바닥 플레이트(419), 그 위에 배치된, 도 4b, 도 4c 및 도 4d에 도시된 플레이트(417), (414) 및 (412), 및 도 4a에 도시된 커버 플레이트(407)로 이루어지고, 상기 플레이트(417)는 채널 플레이트이고, 플레이트(414)는 층 전환 플레이트이며, 플레이트(412)는 분배 플레이트이고, 상기 커버 플레이트 상에는 접속부(402, 403)를 가진 접속 플랜지(401)가 놓인다.
유체는 유체용 적어도 하나의 입구(408) 및 적어도 하나의 출구(409)를 가진 유동 채널들의 네트워크 내의 열 전도성 플레이트(1)를 통해 흐른다. 유동 채널들(411, 416)은, 적어도 하나의 입구(408)에서 유동 채널들의 네트워크 내로 유입되는 유체가 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역들의 배치를 통해 흐른 다음, 적어도 하나의 출구(409)에서 유동 채널들의 네트워크로부터 유출될 수 있도록, 열 전도성 플레이트(407, 412, 414, 417 및 419) 내에 배치된다. 유동 채널들(411, 416)은 적어도 2개의 레벨(도 4b의 412 및 도 4d의 417)에 상하로 배치된다. 유동 채널들의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된 분배 채널들(411)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 분배 채널들은 적어도 하나의 입구(409)로부터 유동 채널들의 네트워크 내로 연장하고 유체를 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역으로 안내한다. 유동 채널들의 네트워크는 적어도 하나의 제 2 레벨에 배치된 수집 채널들(416)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 수집 채널들은 유체를 분배 채널들(411)로부터 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역 내로 받아서, 적어도 하나의 출구(409)에서 유동 채널들의 네트워크로부터 안내한다.
유체는 접속 플랜지(401)의 접속부(403)로부터 접속 플랜지(401)의 출구(405) 및 커버 플레이트의 입구(408)를 통해 분배 플레이트의 분배 채널(411) 내로 흐른다. 분배 채널(411)의 단부들에서 유체는 층 전환 플레이트(414)의 리세스(415)를 통해 수집 채널(416) 내로 유입되고, 거기서부터 리세스들(413, 410 및 409), 접속 플랜지(401)의 출구(404), 및 접속부(402)를 통해 열 전도성 플레이트(1)로부터 유출된다. 개별 부분 플레이트들은 바람직하게 리세스들(406 및 418)에서 서로 나사 결합된다.
1 열 전도성 플레이트
2 유동 채널
3 입구
4 출구
5 온도 제어되어야 하는 구역
6 분배 채널
7 수집 채널

Claims (12)

  1. 유동 채널들(2)의 네트워크, 유체용의 적어도 하나의 입구(3) 및 적어도 하나의 출구(4)를 가진 열 전도성 플레이트(1)로서, 상기 유동 채널들(2)은 적어도 하나의 입구(3)에서 상기 유동 채널들(2)의 네트워크 내로 유입하는 유체가 상기 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역들(5)의 배치를 통해 흐른 다음, 적어도 하나의 출구(4)에서 상기 유동 채널들의 네트워크로부터 배출될 수 있도록 배치되는, 열 전도성 플레이트에 있어서,
    - 상기 유동 채널들(2)은 적어도 2개의 레벨에 상하로 배치되고,
    - 상기 유동 채널들(2)의 네트워크는 적어도 하나의 제 1 레벨에 배치된 분배 채널들(6)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 분배 채널들(6)은 상기 적어도 하나의 입구(3)로부터 상기 유동 채널들(2)의 네트워크 내로 연장하여 유체를 상기 열 전도성 플레이트(1)의 상기 온도 제어되어야 하는 구역(5)으로 안내하고,
    - 상기 유동 채널들(2)의 네트워크는 적어도 하나의 제 2 레벨에 배치된, 수집 채널들(7)의 나무형 구조를 포함하고, 상기 수집 채널들(7)은 유체를 상기 분배 채널들(6)로부터 상기 열 전도성 플레이트(1)의 온도 제어되어야 하는 구역(5) 내로 받아서, 상기 적어도 하나의 출구(4)에서 상기 유동 채널들(2)의 네트워크로부터 안내하는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열 전도성 플레이트(1)의 적어도 하나의 측면에 있는 상기 온도 제어되어야 하는 구역들(5) 중 적어도 몇몇 내에, 열 접촉 면들이 제공되고, 상기 열 접촉 면들은 그 형태, 배치 또는 그 재료 특성에 의해 상기 열 전도성 플레이트(1)와 히트 싱크 또는 열원 간의 열 전도성 접촉을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 열 접촉 면들은 적어도 2개의 그룹의 열 접촉 면들 중 하나의 그룹의 열 접촉 면들에 속하고, 상기 하나의 그룹의 열 접촉 면들은 서로에 대해 그리고 나머지 열 전도성 플레이트(1)에 대해 전기 절연되지만, 적어도 상기 나머지 열 전도성 플레이트(1)와 양호한 열 전도성으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  4. 제 3 항에 있어서, 각 그룹 내의 상기 열 접촉 면들은 서로 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  5. 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 열 접촉 면은 상기 적어도 하나의 열 접촉 면과 히트 싱크 또는 열원 사이에 배치된 전기 절연성 열 전도 막 또는 전기 절연성 열 전도 페이스트를 통해 히트 싱크 또는 열원과 열 전도 접촉되는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 수단을 장착하기 위한 구조들이 제공되고, 상기 구조들에 의해 적어도 하나의 열 접촉 면이 히트 싱크 또는 열원에 압착될 수 있는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동 채널들(2)은 적어도 부분적으로, 전기 절연성이지만 양호한 열 전도성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 열 전도성 플레이트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 열 전도성 플레이트(1)가 사용되는, 열 전달 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 전기 화학적 에너지 저장기는 그 전기 콘택들이 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 열 전도성 플레이트(1)와 열 전도 접촉됨으로써, 온도 제어되는, 열 전달 방법.
  10. 제 9 항에 따른 열 전달 방법에 의해 온도 제어되는 전기 화학적 에너지 저장기.
  11. 전기 콘택들을 구비한 전기 화학적 에너지 저장기로서, 상기 전기 콘택들 중 적어도 몇몇은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 열 전도성 플레이트(1)와 열 전도 접촉되는, 전기 화학적 에너지 저장기.
  12. 제 11 항에 있어서, 다수의 전기 화학적 셀들이 제공되고, 상기 셀들의 전기 콘택들은 적어도 하나의 열 전도성 플레이트(1)의 전기 전도성 구조를 통해, 상기 전기 화학적 셀들이 함께 접속되어 셀들의 직렬 접속 및/또는 병렬 접속을 형성하도록, 접속되는, 전기 화학적 에너지 저장기.
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