KR20170128559A - In particular, heat batteries for automobiles and corresponding uses - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열 전달 유체의 통행을 위해 구성되고 열 저장 재료를 포함하는, 특히 자동차용 열 배터리(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 열 배터리(1)는 적어도 하나의 제 1 열 교환 격실(3A) 및 적어도 하나의 별도의 제 2 열 교환 격실(3B)을 포함하며, 각각의 열 교환 격실(3A, 3B)은 첫째로, 전용 열 전달 유체를 위한 관련된 흡입구(17) 및 관련된 배출구(19)와 유체 연통하며, 둘째로 전용 열 전달 유체와의 사이에서의 열 교환을 위한 관련된 열 저장 재료를 포함한다. 본 발명은 또한, 특히 자동차의 적어도 두 개의 별도의 열 관리 루프에의 그러한 열 배터리(1)의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal battery (1), particularly for automobiles, constituted for the passage of heat transfer fluid and comprising a heat storage material. According to the invention, the thermal battery 1 comprises at least one first heat exchange compartment 3A and at least one separate second heat exchange compartment 3B, each heat exchange compartment 3A, 3B, Firstly, the associated inlet 17 for the dedicated heat transfer fluid and the associated outlet 19 in fluid communication, and secondly the associated heat storage material for heat exchange with the dedicated heat transfer fluid. The invention also relates to the use of such a thermal battery (1), in particular in at least two separate thermal management loops of an automobile.
Description
본 발명은 특히, 자동차용의 열 배터리 분야, 더 정확하게는 상 변화 재료와 같은 열 저장 재료를 포함하는 열 배터리에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 특히 자동차용 열 관리 루프(heat management loop)에서 그러한 열 배터리의 용도에 관한 것이다.The present invention relates in particular to a thermal battery field for automotive thermal batteries, more precisely a thermal storage material such as a phase change material. The invention also relates to the use of such thermal batteries, in particular in a heat management loop for automobiles.
이들은 특히, 상 변화 재료를 통해 열의 저장 및 복원을 허용하는 잠열 배터리이다.These are, inter alia, latent heat batteries which allow the storage and recovery of heat through the phase change material.
열 배터리는 특히, 전기 및 하이브리드 차량에서 운전실을 가열하거나 열 관리 루프에서 열 전달 유체를 예열하는데 일반적으로 사용된다.Thermal batteries are commonly used to heat cabs, especially in electric and hybrid vehicles, or to preheat heat transfer fluids in thermal management loops.
열 배터리는 또한, 내연 기관을 갖춘 차량의 엔진 오일 또는 자동 변속기 오일을 예열하는데 사용될 수 있다.The thermal battery may also be used to preheat engine oil or automatic transmission oil of a vehicle equipped with an internal combustion engine.
전기 차량에 대해서, 전기 배터리가 충전될 때 열 저장이 수행된다. 운전시, 운전실의 가열이 요청될 때 이렇게 저장된 열 에너지가 이용될 수 있으며, 열 배터리는 열 전달 유체가 열교환기를 통과하여 운전실의 가열을 허용하기 이전에 열 전달 유체를 가열한다. 따라서 열 배터리에 의해 공급되는 에너지는 전기 배터리로부터 절약된다.For an electric vehicle, heat storage is performed when the electric battery is charged. In operation, this stored heat energy may be utilized when heating of the cab is requested, and the heat battery heats the heat transfer fluid before the heat transfer fluid passes through the heat exchanger and permits heating of the cab. Thus, the energy supplied by the thermal battery is saved from the electric battery.
하이브리드 차량에 대해서, 전기 배터리를 충전하는 동안 그리고 또한 엔진이 내부 연소 모드로 전환할 때 열 저장이 또한 발생한다.For hybrid vehicles, heat storage also occurs during charging of the electric battery and also when the engine switches to the internal combustion mode.
내연 기관을 갖춘 차량에 대해서, 열 배터리에 저장되는 에너지는 엔진이 예열된 때 이전 여정 중에 충전된다. 이 저장된 에너지는 후에, 엔진이 냉각되고 오일이 점성이 있을 때 마찰을 감소시키기 위해서 차량을 시동하는데 사용된다. 실제로, 이러한 마찰은 차량의 처음 사용 몇 분 동안 과도한 연료 소비를 야기한다.For a vehicle equipped with an internal combustion engine, the energy stored in the thermal battery is charged during the previous itinerary when the engine is warmed up. This stored energy is then used to start the vehicle to reduce friction when the engine is cooled and the oil is viscous. In practice, this friction causes excessive fuel consumption during the first few minutes of use of the vehicle.
따라서, 열 배터리는 전달 유체, 냉각제 또는 엔진 오일용 회로에 설치될 수 있다.Thus, the thermal battery may be installed in a circuit for the transfer fluid, coolant or engine oil.
튜브 및 핀(fin) 기술을 사용하는 그러한 열 배터리는 일반적으로, 열전달 유체의 순환을 위한 복수의 열교환 튜브를 포함하며, 상 변화 재료는 열교환 튜브와 접촉한다. 변형예로서, 열 배터리는 특히 캡슐화된 형태로 상 변화 재료를 포함하는 외함(enclosure)을 형성하며, 열 전달 유체는 이들 캡슐과 접촉하여 순환한다.Such thermal batteries using tube and fin techniques typically include a plurality of heat exchange tubes for circulation of the heat transfer fluid and the phase change material contacts the heat exchange tubes. As a variant, the thermal battery forms an enclosure comprising a phase change material, in particular in encapsulated form, and the heat transfer fluid circulates in contact with these capsules.
따라서, 열 배터리의 성능은 차량에서의 용례에 따라서, 열전달 유체의 온도 조건과 결합되는, 배터리가 포함하는 상 변화 재료에 의존한다.Thus, the performance of a thermal battery depends on the phase change material that the battery contains, which is coupled with the temperature condition of the heat transfer fluid, depending on the application in the vehicle.
또한, 열 배터리는 차량의 특정 용례에만 사용될 수 있다. 결과적으로, 열 관리 루프의 수 또는 그러한 열 배터리가 부착될 회로의 수에 따라서, 동일한 수의 열 배터리가 용례에 따라 요구된다.Also, the thermal battery may only be used for specific applications of the vehicle. As a result, depending on the number of thermal management loops or the number of circuits to which such thermal batteries will be attached, the same number of thermal batteries is required depending on the application.
본 발명의 목적 중 하나는 종래 기술의 단점을 적어도 부분적으로 해결하고 특히 가능한 최저의 부하 손실을 허용하는 개선된 열 배터리를 제안하고자 하는 것이다.One of the objects of the present invention is to propose an improved thermal battery which at least partly solves the disadvantages of the prior art and in particular permits the lowest possible load loss.
이를 위해서, 본 발명의 목적은 열 전달 유체의 통행을 위해 구성되고 열 저장 재료를 포함하는, 특히 자동차용 열 배터리이며,To this end, the object of the invention is a thermal battery, in particular for automobiles, constituted for the passage of heat transfer fluid and comprising a heat storage material,
상기 열 배터리는 적어도 하나의 제 1 열 교환 격실 및 적어도 하나의 별도의 제 2 열 교환 격실을 포함하며,The thermal battery includes at least one first heat exchange compartment and at least one separate second heat exchange compartment,
각각의 열 교환 격실은 첫째로, 전용 열 전달 유체를 위한 관련된 흡입구 및 관련된 배출구와 유체 연통하며, 둘째로 전용 열 전달 유체와 관련된 열 저장 재료 사이의 열 교환을 위한 관련된 열 저장 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.Each heat exchange compartment first includes an associated heat storage material in fluid communication with an associated inlet and associated outlet for a dedicated heat transfer fluid and secondly a heat storage material associated with a dedicated heat transfer fluid .
열 전달 유체와 하나의 열 교환 격실 내의 관련된 열 저장 재료 사이의 열 교환은 다른 열 교환 격실과 독립적으로 달성된다.Heat exchange between the heat transfer fluid and the associated heat storage material in one heat exchange compartment is accomplished independently of the other heat exchange compartments.
따라서 동일한 열 배터리는 차량에서 직면하는 상이한 필요성을 만족시키기 위해서 그 내부에서 여러 열 저장 재료와 여러 유체를 통합할 수 있다. 이는 다기능 열 배터리를 제공한다.Thus, the same thermal battery can incorporate multiple heat storage materials and multiple fluids within it to meet the different needs facing the vehicle. This provides a multifunctional thermal battery.
본 발명에 따른 그러한 열 배터리는 또한, 외부로의 열 손실을 감소시키면서 열 저장 용량을 최적화한다.Such a thermal battery according to the present invention also optimizes heat storage capacity while reducing heat loss to the outside.
또한, 특정 실시예에 따라서 열 배터리는 특히 상이한 열 조건에 대해서 여러 열 전달 유체를 수용할 수 있어서, 동일한 열 배터리가 특히 자동차에서 상이한 용례에 사용될 수 있다. 당연히, 동일한 열 전달 유체가 열 배터리의 상이한 열 교환 격실에서 순환하는 것이 또한 가능하다.Also, according to certain embodiments, a thermal battery can accommodate several heat transfer fluids, especially for different thermal conditions, so that the same thermal battery can be used in different applications, especially in automobiles. Naturally, it is also possible that the same heat transfer fluid circulates in different heat exchange compartments of the thermal battery.
바람직한 실시예에 따라서, 열 배터리는 외함, 및 두 개의 열 교환 격실을 분리하도록 외함 내에 배열되는 적어도 하나의 분리 칸막이를 포함한다.According to a preferred embodiment, the thermal battery comprises an enclosure and at least one separator partition arranged in the enclosure to separate the two heat exchange compartments.
분리 칸막이는 적어도 하나의 불투과성 벽을 포함할 수 있다.The separating partition may comprise at least one impermeable wall.
대안으로 또는 부가적으로, 분리 칸막이는 적어도 두 개의 불투과성 벽 및 두 개의 불투과성 벽들 사이에 개재되는 적어도 하나의 단열재를 포함할 수 있다.Alternatively or additionally, the separating partition may comprise at least two insulative walls and at least one insulator interposed between the two opaque walls.
이러한 분리 칸막이 덕분에, 열교환 격실은 서로 유체 연통할 수 없으므로, 특히 자동차에서 원하는 용례에 따라 열 배터리의 열교환 격실 중 하나 또는 다른 하나의 열교환 격실에 대한 완전한 분리 사용을 허용한다.Thanks to this separation compartment, the heat exchange compartments can not be in fluid communication with each other, thus permitting the use of a complete separation of one or the other of the heat exchange compartments of the heat battery, in particular according to the desired application in the automobile.
분리 칸막이는 또한, 열 저장을 개선하기 위해서 적어도 하나의 스크린-인쇄된 가열 패널과 같은 적어도 하나의 가열 수단을 포함할 수 있다.The separation compartment may also include at least one heating means such as at least one screen-printed heating panel to improve heat storage.
유리한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 제 1 열 교환 격실은 제 1 열 저장 재료를 포함하며, 적어도 하나의 제 2 열 교환 격실은 제 1 열 저장 재료와 상이한 제 2 열 저장 재료를 포함한다.According to an advantageous embodiment, the at least one first heat exchange compartment comprises a first heat storage material and the at least one second heat exchange compartment comprises a second heat storage material different from the first heat storage material.
제 2 열 저장 재료는 예를 들어, 제 1 열 저장 재료와 상이한 조성물이다.The second heat storage material is, for example, a composition different from the first heat storage material.
특히, 제 1 열 교환 격실은 제 1 상 변화 재료를 포함하며, 제 2 열 교환 격실은 제 1 상 변화 재료의 상 변화 온도와 상이한 상 변화 온도를 갖는 제 2 상 변화 재료를 포함한다.In particular, the first heat exchange compartment comprises a first phase change material and the second heat exchange compartment comprises a second phase change material having a phase change temperature that is different from the phase change temperature of the first phase change material.
예를 들면, 제 1 상 변화 재료는 60℃ 내지 110℃ 정도의 상 변화 온도를 가지며, 제 2 상 변화 재료는 50℃ 내지 95℃ 정도의 상 변화 온도를 가진다.For example, the first phase change material has a phase change temperature of about 60 DEG C to 110 DEG C, and the second phase change material has a phase change temperature of about 50 DEG C to 95 DEG C. [
따라서 상이한 상 변화 재료와 같은 열 저장 재료가 동일한 열 배터리 내에서 사용될 수 있다. 상 변화 재료는 각각 별도의 열교환 격실 내에 있으며, 이들 사이의 화학 반응의 위험이 없으며, 이는 열 배터리의 다른 열 교환 격실 내에서 다른 상 변화 재료의 사용과는 독립적으로 원하는 용례에 가장 적합한 상 변화 재료의 사용을 허용한다.Thus, a heat storage material such as a different phase change material can be used in the same thermal battery. The phase change material is in each separate heat exchange compartment and there is no risk of a chemical reaction therebetween, which is independent of the use of other phase change materials in the other heat exchange compartments of the heat battery, .
열 배터리는 유리하게, 각각의 상 변화 재료를 위한 별도의 충전 개구를 포함한다.The thermal battery advantageously includes a separate fill opening for each phase change material.
대안으로, 열 배터리의 상이한 열 교환 격실 내에서 동일한 상 변화 재료를 사용하는 것이 가능하다.Alternatively, it is possible to use the same phase change material in the different heat exchange compartments of the thermal battery.
하나의 예시적인 실시예에 따라서, 열 배터리는 열교환 튜브의 다발(bundle)을 포함하며, 하나의 열교환 튜브는 열 전달 유체를 위한 적어도 하나의 순환 채널, 및 열교환 튜브와 접촉하여 순환할 수 있는 적어도 하나의 열 저장 재료를 포함한다.According to one exemplary embodiment, a thermal battery comprises a bundle of heat exchange tubes, one heat exchange tube having at least one circulation channel for heat transfer fluid and at least one circulation channel in contact with the heat exchange tube And one heat storage material.
이런 경우에, 분리 칸막이는 열 배터리의 두 개의 병렬 배치된 열교환 격실의 열 저장 재료들 간의 밀봉 및 분리의 기능을 수행한다.In this case, the separation compartment performs the function of sealing and separating between the heat storage materials of the two parallel arranged heat exchange compartments of the thermal battery.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 열 배터리는 열 교환 재료(들)가 예를 들어, 대체로 실질적으로 원통형 또는 구형 형태의 복수의 저장소 내에 캡슐화되고 열 전달 유체가 열 저장 재료의 캡슐과 접촉하여 순환할 수 있는 공통의 외함을 가진다.In accordance with another exemplary embodiment, a thermal battery is configured such that the heat exchange material (s) is encapsulated within a plurality of reservoirs, e.g., in a substantially substantially cylindrical or spherical configuration, and the heat transfer fluid contacts the capsules of the heat storage material It has a common enclosure.
이런 경우에, 분리 칸막이는 열 배터리의 두 개의 병렬 배치된 열교환 격실 내에서 순환할 수 있는 열 전달 유체들 간의 밀봉 및 분리의 기능을 수행한다.In this case, the separation compartment performs the function of sealing and separating between the heat transfer fluids that can circulate in two parallel arranged heat exchange compartments of the thermal battery.
특정 예시적인 실시예에 따라서, 열 배터리는 또한, 캡슐화된 열 저장 재료의 저장소들 사이 및 캡슐화된 열 저장 재료의 저장소와 열 배터리의 외함 사이에 배열되는 캡슐화된 열 저장 재료를 지지하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함한다. 이러한 장치는 복수의 메시(mesh)를 갖는 하나 이상의 그릴(grill)일 수 있으며, 캡슐화된 저장 재료는 그릴의 메시를 통과하도록 의도된다.In accordance with a particular exemplary embodiment, a thermal battery also includes at least one thermal storage material disposed between the reservoirs of the encapsulated thermal storage material and the enclosure of the encapsulated thermal storage material and the enclosure of the thermal battery Lt; / RTI > Such a device may be one or more grills having a plurality of meshes, and the encapsulated storage material is intended to pass through the mesh of the grill.
열 배터리는 또한 개별적으로 또는 조합하여 취해진 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:The thermal battery may also include one or more of the following features taken separately or in combination:
- 열 배터리는 대체로 실질적으로 평행육면체 또는 원통형 형태를 가지며,The thermal battery generally has a substantially parallelepiped or cylindrical shape,
- 분리 칸막이는 열 배터리의 길이 방향에 실질적으로 평행하게 배열되며,The separating partition is arranged substantially parallel to the longitudinal direction of the thermal battery,
- 분리 칸막이는 열 배터리의 길이 방향에 실질적으로 횡 방향으로 배열되며,The separating partition is arranged substantially transversely to the longitudinal direction of the thermal battery,
- 분리 칸막이는 열 전달 유체(들)의 유동 방향과 실질적으로 평행하게 배열되며,The separating partition is arranged substantially parallel to the flow direction of the heat transfer fluid (s)
- 열 배터리는 상기 적어도 두 개의 열교환 격실에 대해 적어도 하나의 공통 단열재 수단을 포함하며,The thermal battery comprises at least one common insulation means for said at least two heat exchange compartments,
- 제 1 열교환 격실 및 제 2 열교환 격실은 상이한 용적을 가지므로 상이한 용례에 별도로 이들을 사용할 수 있다.The first heat exchange compartment and the second heat exchange compartment have different volumes and can be used separately for different applications.
본 발명은 또한, 특히 자동차의 적어도 두 개의 열 관리 루프에의 본 발명에 따른 열 배터리의 용도에 관한 것이다.The invention also relates to the use of a thermal battery according to the invention, in particular in at least two thermal management loops of an automobile.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 단지 예시적이고 비-제한적인 예로서 주어지는 이하의 설명을 읽고 첨부 도면을 참조함으로써 더욱 명확하게 나타날 것이다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 열 배터리의 사시도이며,
도 2는 도 1의 열 배터리의 약간 사시도인 횡단면도이며,
도 3은 도 1 또는 도 2로부터의 열 배터리의 이중 벽 분리 칸막이의 사시도이며,
도 4a는 일체화된 가열 수단을 갖춘, 도 1 또는 도 2로부터의 열 배터리의 단일 벽 분리 칸막이의 사시도이며,
도 4b는 일체화된 가열 수단을 갖춘, 도 3으로부터의 이중 벽 분리 칸막이의 사시도이며,
도 4c는 분리 칸막이의 가열 수단을 도시하는 도 4a의 일부분에 대한 확대도이며,
도 5는 제 2 실시예에 따른 열 배터리의 사시도이며,
도 6은 제 3 실시예에 따른 열 배터리의 사시도이며,
도 7은 도 6으로부터의 제 3 실시예에 따른 열 배터리의 내부 요소의 대략적인 사시도이며,
도 8은 제 4 실시예에 따른 열 배터리의 사시도이며,
도 9는 도 8로부터의 열 배터리의 약간 사시도인 횡단면도이며,
도 10은 제 5 실시예에 따른 열 배터리의 사시도이며,
도 11은 두 개의 별도 열 관리 루프로 배열되는 도 1로부터의 열 배터리를 개략적이고 간단한 방식으로 도시한다.
도면에서, 실질적으로 동일한 요소는 동일한 도면 부호를 가진다.
도 5 내지 도 10의 요소는 도 1 내지 도 4c의 요소에 대응하는, 백 단위 1, 2, 3 또는 4가 앞에 붙은 도 1 내지 도 4c의 요소에 대한 도면 부호를 가지며 상세하게 다시 설명되지 않는다.Additional features and advantages of the present invention will become more apparent by reading the following description given by way of example only and with reference to the accompanying drawings, given as non-limiting examples.
1 is a perspective view of a thermal battery according to the first embodiment,
Fig. 2 is a cross-sectional view of the heat battery of Fig. 1,
Fig. 3 is a perspective view of the double wall separating partition of the thermal battery from Fig. 1 or Fig. 2,
Figure 4a is a perspective view of a single wall separating partition of a thermal battery from Figure 1 or Figure 2, with integrated heating means,
Figure 4b is a perspective view of the double wall separating partition from Figure 3, with integrated heating means,
4C is an enlarged view of a portion of FIG. 4A showing the heating means of the separating partition,
5 is a perspective view of a thermal battery according to the second embodiment,
6 is a perspective view of a thermal battery according to the third embodiment,
Figure 7 is a schematic perspective view of the internal elements of the thermal battery according to the third embodiment from Figure 6,
8 is a perspective view of a thermal battery according to the fourth embodiment,
Figure 9 is a cross-sectional view of the heat battery from Figure 8, which is a slightly perspective view,
10 is a perspective view of a thermal battery according to the fifth embodiment,
Figure 11 shows the thermal battery from Figure 1 arranged in two separate thermal management loops in a simplified and simple manner.
In the drawings, substantially identical elements have the same reference numerals.
The elements of Figures 5 to 10 have reference numerals to the elements of Figures 1 to 4c preceded by hundred
열 배터리Thermal battery
본 발명은 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal battery (1, 101, 201, 301, 401).
이는 또한, LHB라는 약어로 알려진 특히, 잠열 배터리일 수 있다.It may also be a latent heat battery, especially known by the acronym LHB.
열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 하나 이상의 열 전달 유체가 배터리를 통과할 수 있도록 구성된다. 본 설명의 나머지 부분에서, "열 전달 유체"라는 용어는 두 개의 매체 사이에서 열 또는 냉기의 전달을 허용하는 임의의 유체를 의미한다.The thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) is configured to allow one or more heat transfer fluids to pass through the battery. In the remainder of the description, the term "heat transfer fluid" means any fluid that allows the transfer of heat or cold air between two media.
열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 또한, 열 저장 재료와 관련된 열 전달 유체 사이의 열 교환을 허용하도록 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401) 내에 함유 또는 캡슐화되는 하나 이상의 열 저장 재료를 갖추고 있다.The thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) also includes a thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) Or more thermal storage material.
작동시, 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 하나 이상의 열 전달 재료를 통해 열 전달 유체로 열의 저장 및 그 이후의 복원을 허용한다.In operation, the thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) permits storage of heat and subsequent recovery of the heat transfer fluid through one or more heat transfer materials.
더 정확하게, 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 적어도 하나의 제 1 열교환 격실(3A) 및 별도의 제 2 열교환 격실(3B)을 포함하여, 열 전달 유체와 열 교환 격실(3A 또는 3B) 중 하나의 격실 내에 있는 관련 열 저장 재료 사이에서 다른 열 교환 격실과 독립적으로 열교환이 발생할 수 있다.More precisely, the
다수의 유체 및 다수의 열 저장 재료를 갖춘 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)의 다양한 실시예가 아래에서 설명된다.Various embodiments of a thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) with multiple fluids and multiple heat storage materials are described below.
다음 실시예는 예이다. 설명에서 여러 실시예를 언급하지만, 이는 반드시, 각각의 실시예가 동일한 실시예와 관련되거나 그 특징이 단일 실시예에만 적용되는 것을 의미할 필요는 없다. 상이한 실시예의 단일 특징은 또한, 다른 실시예를 제공하도록 조합될 수 있다.The following embodiment is an example. Reference is made to the various embodiments in the description, but this does not necessarily need to mean that each embodiment is associated with the same embodiment, or that the features apply only to a single embodiment. The single features of the different embodiments may also be combined to provide alternative embodiments.
제 11st 실시예Example
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 배터리(1)의 개략도이다.1 is a schematic view of a
예시된 제 1 실시예에 따라서, 열 배터리(1)는 대체로 실질적으로 평행육면체 형태를 가진다.According to the first embodiment illustrated, the
배터리(1)는 외함(5)을 포함한다. 이러한 제 1 실시예에 따라서, 외함(5)은 또한, 대체로 실질적으로 평행육면체 형태를 가진다.The battery (1) includes an enclosure (5). According to this first embodiment, the
외함(5)은 불투과성, 단열재 및 기계적 강도의 관점에서, 자동차의 그러한 열 배터리의 사용 조건에 견디는데 충분히 높은 특성을 갖는 재료, 예를 들어 알루미늄 또는 열 안정성 플라스틱 재료로 만들어진다. 변형예에서, 배터리를 외부 환경으로부터 추가로 절연시키기 위해 외함의 벽 위에 배치되는 절연재가 또한 제공될 수 있다.The
두 개의 열교환 격실(3A 및 3B)을 분리하기 위해서, 열 배터리(1)는 적어도 하나의 분리 칸막이(7)를 포함한다. 이러한 분리 칸막이(7)는 분리 칸막이(7)의 양 쪽에 있는 열 전달 유체와 열 저장 재료에 대해 불투과성이 되도록 의도된다. 따라서, 열교환 격실(3A 및 3B)은 서로 유체 연통하지 않는다.To separate the two
분리 칸막이(7)의 위치는 도 1의 도면에 점선으로 표시되어 있다. 이러한 예에서, 분리 칸막이(7)는 도 2에서 가장 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 외함(5)에 의해 형성된 내부 공간에 배열된다.The position of the separating
더 정확하게, 이러한 예에서 분리 칸막이(7)는 열 배터리(1) 그리고 따라서 외함(5)의 길이방향 축선(L)에 실질적으로 평행하게 배열된다. 분리 칸막이(7)는 여기서 외함(5)의 전체 길이에 걸쳐서 배열된다(도 1 및 도 2 참조).More precisely, in this example the separating
분리 칸막이(7)는 외함(5)과 일체로 만들어질 수 있다. 대안으로, 분리 칸막이(7)는 분리되어 임의의 적합한 수단에 의해서 외함(5)에 고정될 수 있다.The separating
분리 칸막이(7)는 예를 들어, 대체로 실질적으로 평행육면체 형태의 벽에 의해서 만들어진다.The separating
도 3에 예시된 변형예에 따라서, 분리 칸막이(7)는 적어도 두 개의 조립된 벽(70)을 가질 수 있다.According to a variant illustrated in FIG. 3, the separating
유리하게, 적어도 하나의 단열재(71)가 벽(70)들 사이에 개재될 수 있다.Advantageously, at least one
벽(70) 및 임의의 개재된 단열재(71)는 임의의 적합한 수단에 의해서 조립될 수 있다.The
또한, 분리 칸막이(7)가 적어도 하나의 가열 수단을 포함하는 것이 가능하다. 비-제한적인 예로서, 단일 분리 칸막이(7)(도 4a) 또는 적어도 두 개의 벽(70)(도 4b)은 도 4c에 가장 명확하게 도시된 적어도 하나의 스크린-인쇄된 가열 패널(72)을 가질 수 있다.It is also possible that the separating
스크린-인쇄된 가열 패널(72)과 같은 분리 칸막이(7) 내에 일체화되는 가열 수단은 예를 들어, 차량의 전기 배터리의 충전시 열 배터리(1)의 열 재충전을 허용한다. 열 배터리(1) 내부의 열 에너지의 저장이 개선된다.The heating means integrated into the
대안(도시 않음)에 따라서, 특히 저온 저장의 경우에 펠티어 효과 전지(Peltier effect cell)가 제공될 수 있다. 두 개의 열교환 격실(3A 및 3B)이 단열되는 경우에, 충전 온도는 서로 독립적으로 조절될 수 있다. 단일 벽 분리 칸막이(7)의 경우에, 충전 온도는 양면에서 동일할 수 있다.Depending on the alternative (not shown), a Peltier effect cell may be provided, especially in the case of low temperature storage. In the case where the two
전술한 바와 같이, 열 배터리(1)는 적어도 하나의 열 전달 유체가 열 배터리를 통과하도록 설계된다. As described above, the
열 전달 유체는 예를 들어, 예열 또는 운전실 가열과 같은 용례에 사용되는 것, 즉 냉각제, 변속기 오일 또는 엔진 오일이다. 스크린-세척액, 냉매 또는 자동차에서 사용되는 다른 유체와 같은 유체가 본 발명에 따라서 사용될 수 있다.Heat transfer fluids are those used in applications such as, for example, preheating or cab heating, i.e., coolant, transmission fluid or engine oil. Fluids such as screen-wash liquids, refrigerants or other fluids used in automobiles can be used in accordance with the present invention.
이를 위해서, 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 열 배터리(1)는 적어도 하나의 열 전달 유체용 복수의 순환 채널(9)을 포함한다. 이들 순환 채널(9)은 예를 들어 튜브에 의해, 또는 변형 예로서 판들의 병렬 배치에 의해 형성될 수 있다.To this end, as best seen in FIG. 2, the
도 1 및 도 2에 예시된 예에서, 열 배터리(1)는 순환 채널(9)을 형성하는 적층된 열 교환 튜브(11)의 다발을 포함한다.In the example illustrated in Figures 1 and 2, the
도 1 및 도 2에 예시된 제 1 실시예에 따라서, 열 배터리(1)는 열 교환 격실(3A 및 3B) 모두에 열 교환 튜브(11)를 포함한다.According to the first embodiment illustrated in Figures 1 and 2, the
이러한 예에서, 분리 격실(7)은 열 교환 튜브(11)에 실질적으로 평행하게 배열된다. 이런 경우에 분리 칸막이(7)도 또한 열 전달 유체의 유동 방향에 실질적으로 평행하게 배열된다.In this example, the
모든 열 교환 튜브(9)는 동일할 수 있다.All
변형예로서, 열 교환 튜브의 다발은 두 개의 열 교환 격실(3A 및 3B) 내에 상이한 구조의 열 교환 튜브(9)를 포함할 수 있다.As a variant, the bundle of heat exchange tubes may comprise
또한, 제 1 열교환 격실(3A)에 존재하는 순환 채널(9) 및 제 2 열교환 격실(3B)에 존재하는 순환 채널(9)에서 순환할 수 있는 동일한 열 전달 유체가 제공될 수 있다.The same heat transfer fluid that can circulate in the
변형예로서, 제 1 전용 열 전달 유체는 제 1 열교환 격실(3A)의 순환 채널(9) 내에서 순환할 수 있는 반면에, 제 2 전용 열 전달 유체는 제 2 열교환 격실(3B)의 순환 채널(9) 내에서 순환할 수 있다. 제 1 열 전달 유체 및 제 2 열 전달 유체는 동일한 성질을 가질 수도 있거나 상이한 성질을 가질 수 있다.Alternatively, the first dedicated heat transfer fluid can circulate in the
열 배터리(1)는 또한, 각각의 경우에 두 개의 인접한 열교환 튜브(11)들 사이 및 열교환 튜브(11)와 외함(5) 사이에 배열되는 개재 요소(13)를 포함할 수 있다. 개재 요소(13)는 열교환 면적을 증가시키는 기능을 가진다. 도 2의 이해를 촉진하기 위해서, 개재 요소(13)는 단지 부분적으로 그리고 개략적으로 도시되었지만, 유리하게 열 배터리(1) 전체에 걸쳐 존재한다.The
개재 요소(13)는 예를 들어, 핀 형태를 취할 수 있다.The intervening
외함(5)은 복수의 열교환 튜브(11) 및 가능한 경우 개재 요소(13)를 포함하는 열 교환 다발 주위에 배열된다.The
도 1에 예시된 제 1 실시예에 따라서, 열 배터리는 또한, 여기에서 집전기 판(15)의 형태로 만들어지고 열교환 다발의 양측, 즉 이러한 예에서 열 교환 튜브(9)의 길이방향 단부에 배열되는 두 개의 집전기(15)를 가진다. 집전기 판(15)은 또한 열교환 다발의 폐쇄를 보장한다.According to the first embodiment illustrated in Fig. 1, the thermal battery is also made here in the form of a
또한, 열교환 격실(3A, 3B) 내의 하나 이상의 열 전달 유체의 순환을 허용하기 위해서, 열 배터리(1)는 열 전달 유체의 공급을 위한 적어도 하나의 흡입구(17), 및 열 전달 유체의 복귀를 위한 적어도 하나의 배출구(19)를 포함한다. 이들은 예를 들어, 흡입구 스터브(stub)(17) 또는 배출구 스터브(19)이다.In addition, to allow the circulation of one or more heat transfer fluids in the heat exchange compartments 3A, 3B, the
흡입구 스터브(17) 및 배출구 스터브(19)는 적어도 하나의 열교환 격실(3A 또는 3B)과 유체 연통하게 열 배터리에 배열된다. 유리하게, 제 1 흡입구 스터브(17) 및 제 1 배출구 스터브(19)는 관련된 제 1 열교환 격실(3A)과 유체 연통하게 배열된다. 유사하게, 제 2 흡입구 스터브(17) 및 제 2 배출구 스터브(19)는 관련된 제 2 열교환 격실(3B)과 유체 연통하게 배열된다.The
따라서 열 배터리(1)는 여러 개의 열 전달 유체를 수용할 수 있다.Therefore, the
열 전달 유체는 상이한 열 특성을 가질 수 있다. 열 전달 유체는 또한 분리 회로로부터 비롯될 수 있다.The heat transfer fluid may have different thermal properties. The heat transfer fluid may also originate from a separation circuit.
사용된 각각의 열 전달 유체는 특정 흡입구 스터브(17) 및 배출구 스터브(19)를 포함하는, 관련된 열교환 격실(3A 또는 3B) 내부에서 독립적으로 순환할 수 있다. 따라서, 서로 독립적으로 열 전달 유체는 흡입구 스터브(17)를 통해 열 배터리(1) 내부로 도입되고, 그 후에 관련된 열교환 격실(3A 또는 3B)의 열교환 튜브(11)에 분배된다. 열 배터리(1)를 통과한 이후, 열 전달 유체는 배출구 스터브(19)를 통해 배출된다.Each heat transfer fluid used can circulate independently within the associated
도 1에서, 화살표(F)는 열 전달 유체의 유동을 개략적으로 예시한다. 당연히, 열 전달 유체의 유동 방향은 일 방향 또는 다른 방향일 수 있다.In Fig. 1, arrow F schematically illustrates the flow of heat transfer fluid. Naturally, the flow direction of the heat transfer fluid may be one direction or another direction.
도시된 예에 따라서, 흡입구 스터브(17) 및 배출구 스터브(19)는 집전기 판(15)에 배열된다. 더 정확하게, 하나의 집전기 판(15)은 흡입구 스터브(17)를 포함하며, 다른 하나의 집전기 판(15)은 배출구 스터브(19)를 포함할 수 있다.According to the illustrated example, the
두 개의 열교환 격실(3A, 3B) 내의 열전달 유체는 동일한 방향으로 순환하거나, 변형예로서 반대 방향으로 순환할 수 있다. 이런 경우에, 각각의 집전기 판(15)은 적어도 하나의 흡입구 스터브(17) 및 적어도 하나의 배출구 스터브(19)를 가질 수 있다.The heat transfer fluids in the two
둘째로, 열 배터리(1)는 적어도 하나의 열 저장 재료를 포함하도록 의도된다.Second, the
열 배터리(1)는 예를 들어, 양쪽 열 교환 격실(3A 및 3B) 내에 동일한 열 저장 재료를 포함하도록 의도된다.The
변형예로서, 제 1 열 저장 재료는 제 1 열 교환 격실(3A)에 제공되고 제 2 열 저장 재료는 제 2 열 교환 격실(3B)에 제공될 수 있다.Alternatively, the first heat storage material may be provided in the first
이 예에서, 열 배터리(1)의 외함(5)은 열 저장 재료의 저장소를 형성한다. 환언하면, 일단 열 배터리(1)로 도입된 열 저장 재료는 열교환 튜브(11) 및 임의의 개재 요소(13) 주위에 외함(5)에 의해 보유된다.In this example, the
열 저장 재료는 열 저장 재료와 열 전달 유체 사이의 열교환을 위해 적어도 하나의 열교환 튜브(9)와 접촉되게 배열된다. 따라서, 열 전달은 이들 열교환 튜브(11)의 벽을 통해 발생한다.The heat storage material is arranged to be in contact with at least one heat exchange tube (9) for heat exchange between the heat storage material and the heat transfer fluid. Thus, heat transfer occurs through the walls of these
분리 칸막이(7)는 각각의 열교환 격실(3A, 3B)의 열 저장 재료의 엄격한 분리를 허용하여, 열 저장 재료들 사이의 임의의 접촉 및 화학 반응의 위험을 방지한다. 따라서, 여러 개의 열 저장 재료가 동일한 열 배터리(1)에 사용될 수 있다.The
열 저장 재료는 바람직하게, 불어로 약어 MCP 또는 영어로 PCM으로 알려진 상 변화 재료이다. 상 변화 재료는 예를 들어, 용융시 하나의 물리적 상태로부터 다른 물리적 상태로 통과할 때 일정한 양의 열을 흡수하고, 또한 예를 들어, 재결정화에 의해 원래의 물리적 상태를 되찾을 때 저장된 열을 복귀시킬 수 있는 재료이다.The heat storage material is preferably a phase change material known in French as MCP or PCM in French. The phase change material absorbs a certain amount of heat as it passes from one physical state to another physical state, for example, during melting, and also stores the stored heat when recovers the original physical state, for example, by recrystallization It is a material that can be returned.
더 정확하게, 상 변화 재료는 임의의 단계 중에 열 배터리(1) 내의 열 전달 유체로부터의 열의 저장 및 다른 단계 중에 열 배터리(1)로부터 열전달 유체로의 열의 복원을 허용하도록 의도된다.More precisely, the phase change material is intended to allow the storage of heat from the heat transfer fluid in the
상 변화 재료와 같은 여러 개의 열 저장 재료를 포함할 수 있는 그러한 열 배터리(1)에 의해서, 주어진 용도에 가장 적합한 재료를 사용하는 것이 가능하다.By such a
동일한 상 변화 온도를 갖는, 또는 변형예로서 상이한 상 변화 온도를 갖는 상 변화 재료가 두 개의 열교환 격실(3A 및 3B) 내에 제공될 수 있다. 선택은 원하는 상 변화 온도에 의존한다. 이러한 온도는 배출구에서의 용례에 대해 수 백도로부터 예를 들어, 변속기 오일 또는 엔진 오일에 대해 60℃ 내지 110℃ 정도까지 또는 예를 들어, 에틸렌 글리콜에 대해 50℃ 내지 95℃ 정도까지의 범위일 수 있다.A phase change material having the same phase change temperature or alternatively having a different phase change temperature may be provided in the two
유사하게, 유사한 잠열을 갖는, 또는 변형예로서 상이한 잠열을 갖는 상 변화 재료가 두 개의 열교환 격실(3A 및 3B) 내에 제공될 수 있다.Similarly, a phase change material having a similar latent heat or alternatively having a different latent heat may be provided in the two
엔진 냉각 루프의 특정 예에 따라서, 예를 들어 엔진을 통과할 때 가열된 이후의 열 전달 유체가 상 변화 재료와 접촉하여 순환할 때, 열 전달 유체는 예를 들어, 액상으로 통과시킴으로써 열전달 유체로부터 열 에너지를 추출하는 상 변화 재료에 의해 냉각된다. 그 열은 차량의 저온 시동시 복원될 수 있어서, 열 전달 유체의 신속한 가열을 허용한다.Depending on the particular example of the engine cooling loop, for example, when the heat transfer fluid after being heated as it passes through the engine circulates in contact with the phase change material, the heat transfer fluid may flow from the heat transfer fluid, for example, Is cooled by a phase change material that extracts heat energy. The heat can be recovered at the cold start of the vehicle, allowing rapid heating of the heat transfer fluid.
변형예로서, 상 변화 재료는 프리거리(frigories)를 저장하고 저장된 프리거리를 이 경우에, 프리거리 전달 유체로서 또한 알려진 열전달 유체로 복귀시킬 수 있는 재료일 수 있다. 이는 차량 운전실의 열 매개 변수를 수정하도록 의도된 공기의 유동일 수 있다. 변형예로서, 이는 냉매 유체일 수 있다.As a variant, the phase change material may be a material that stores pre-distances and can return the stored pre-distances in this case to a heat transfer fluid, also known as a pre-distance transfer fluid. This may be the flow of air intended to modify the thermal parameters of the vehicle cabin. As a variant, it can be a refrigerant fluid.
차량의 공기 조화 루프의 특정 예에 따라서,Depending on the specific example of the air conditioning loop of the vehicle,
- 공기 조화 루프가 작동 중일 때, 상 변화 재료는 충분히 저온, 즉 상 변화 재료의 응고 온도보다 더 낮은 온도에서 제공되는 열 전달 유체 또는 프리거리 전달 유체로 열 에너지를 전달하며,When the air conditioning loop is in operation, the phase change material transfers thermal energy to a heat transfer fluid or a free distance transfer fluid provided at a sufficiently low temperature, i.e., a temperature lower than the solidification temperature of the phase change material,
- 공기 조화 루프가 정지된 때, 특히 짧은 엔진 정지 중에, 상 변화 재료와 접촉하여 순환하는 열 전달 유체 또는 프리거리 전달 유체는 액상으로 통과시킴으로써 열 전달 유체로부터 열 에너지를 추출하는 상 변화 재료에 의해 냉각된다.- a heat transfer fluid circulating in contact with the phase change material, or a pre-distance transmission fluid, during a short engine stop, especially when the air conditioning loop is stopped, is driven by a phase change material that extracts heat energy from the heat transfer fluid And cooled.
이러한 구성에서, 열 배터리(1)는 예를 들어, 운전실로 향하는 공기 유동의 순환 방향을 따라서 공기 조화 루프의 증발기의 상류에 배열된다.In this configuration, the
이 경우에, 사용된 상 변화 재료는 엔진 냉각 루프의 경우에서의 이전의 예보다 더 낮은 상 변화 온도를 갖도록 선택되는 것이 명백하다.In this case, it is clear that the phase change material used is selected to have a lower phase change temperature than the previous example in the case of the engine cooling loop.
따라서, 차량의 운전실은 주어진 정지 기간 동안, 예를 들어 차량이 정지 상태에 있을 때 엔진의 자동 정지시에 냉각된다.Thus, the cab of the vehicle is cooled during a given stopping period, for example, at the time of the automatic stop of the engine when the vehicle is at rest.
열 배터리(1)는 또한, 적어도 하나의 열교환 격실(3A 또는 3B)의 상 변화 재료의 충전을 허용하는 적어도 하나의 충전 개구를 포함할 수 있다. 상 변화 재료로의 충전은 바람직하게, 적절한 온도 조건하에서 액체 형태로 발생한다. 플러그(21)(도 1에 도시됨)는 그러한 충전 개구를 유리하게 폐쇄한다.The
충전 개구 또는 개구들은 외함(5) 상에 배열될 수 있다.The filling openings or openings can be arranged on the enclosure (5).
별도의 충전 개구가 각각의 열교환 격실(3A 또는 3B)에 제공될 수 있다. 따라서, 주어진 열교환 격실(3A 또는 3B)과 관련된 상 변화 재료는 다른 열교환 격실과 관련된 상 변화 재료와 독립적으로 도입될 수 있다. 충전 개구는 외함(5)의 동일한 쪽 또는 두 개의 상이한 쪽에 배열될 수 있다.A separate filling opening can be provided in each
최종적으로, 열 배터리(1)는 유리하게, 두 개의 열교환 격실(3A 및 3B)을 위한 공통의 단열 수단을 가진다.Finally, the
그러한 공통의 단열 수단은 특히, 열 배터리(1)에 저장된 열을 함유하기 위해서 열 배터리(1)의 외함(5) 주위에 배열될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 단열 수단은 진공 상태든 아니든, 발포체, 에어로-겔, 섬유 또는 적층 재료를 포함할 수 있다.Such a common adiabatic means can be arranged around the
제 2Second 실시예Example
도 5는 열 배터리(101)의 제 2 실시예를 도시한다.Fig. 5 shows a second embodiment of the
단지 제 1 실시예와의 차이점만이 아래에 제시된다.Only the differences from the first embodiment are shown below.
제 2 실시예에 따라서, 열전달 유체(들)의 순환은 열교환 튜브(111)의 길이 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 더 이상 발생하지 않는다. 반대로, 제 2 실시예에 따라서, 순환은 도 5에서 화살표 F'로 나타낸 바와 같이 U-형상이다.According to the second embodiment, the circulation of the heat transfer fluid (s) no longer occurs in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the
이 경우에, 분리 칸막이(107)는 외함(105)의 길이방향 축선(L)에 대해 실질적으로 횡 방향으로 외함(105) 내에 배열된다. 분리 칸막이(107)는 여기서, 도 5를 참조하여 외함(105)의 전체 횡단면에 걸쳐 배열된다.In this case, the
도 5의 예에서, 열교환 격실(103A 및 103B)과 관련된 열 전달 유체는 도 5의 도면을 참조하여 바닥으로부터 상부로 실질적으로 U 형상으로 순환한다. 당연히, 열 전달 유체는 다른 방향, 즉 도 5의 도면에 따라서 상부로부터 바닥으로 순환할 수 있거나, 두 개의 열 전달 유체는 서로 반대 방향으로 순환할 수 있다.In the example of FIG. 5, the heat transfer fluid associated with the
당연히, 본 발명은 대체로 실질적으로 평행육면체 형태의 열 배터리(1, 101)로 제한되지 않는다.Naturally, the present invention is not limited to
예를 들어, 열 배터리(201, 301, 401)는 대체로 실질적으로 원통형 형태로 제공될 수 있다.For example, the
또한, 전술한 실시예에 따라서, 열 배터리(1, 101)의 외함(5, 105)은 열 저장 재료의 저장소를 형성한다.Further, according to the above-described embodiment, the
변형예로서, 열 배터리(201, 301, 401)는 열 저장 재료, 여기서 캡슐화된 상 변화 재료로 형성된 복수의 저장소를 그 내부에 포함할 수 있다.As an alternative, the
제 3Third 실시예Example
도 6은 열 배터리(201)의 제 3 실시예를 도시한다.FIG. 6 shows a third embodiment of the
단지 제 1 실시예와의 차이점만이 아래에 제시된다.Only the differences from the first embodiment are shown below.
열 배터리(201)는 대체로 실질적으로 원통형 형태를 가진다.The
외함(205)은 캡슐화된 위상 변화 재료를 함유하는 복수의 저장소 또는 캡슐(223)이 배치될 수 있는 내부 공간을 형성한다. 상 변화 재료의 캡슐화는 엄격한 분리의 기능을 수행하고, 열 배터리(201)의 열교환 격실(203A 및 203B)에서 상이한 또는 동일한 상 변화 재료의 사용을 허용한다.The
도 6의 예에서, 저장소 또는 캡슐(223)은 대체로 실질적으로 원통형 형태를 가진다. 따라서 이들은 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브로서 알려져 있다.In the example of FIG. 6, the reservoir or
캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브는 열 배터리(201) 및 따라서 외함(205)의 길이 방향(L)에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다. 여기서, 열 전달 유체는 관련된 열교환 격실(3A 또는 3B) 내에서 (화살표 F'로 나타낸)U 형상으로 순환한다.The tubes of the encapsulated
열 배터리(201)는 또한, 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브를 위한 지지 장치(225)를 포함할 수 있다. 지지 장치(225)는 캡슐화된 상 변화 재료(223) 자체의 튜브들 사이 및 캡슐화된 상 변화 재료의 튜브와 외함(205) 사이에 배열된다.The
지지 장치(225)는 유리하게, 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 각각의 튜브 사이에 일정한 거리를 유지하도록 설계되어, 열 전달 유체의 하중 손실 및 유동의 관점에서 균질성을 얻는다. 변형예로서, 불규칙한 피치가 캡슐화된 위상 변화 재료(223)의 튜브 사이에 제공될 수 있어, 특히 이러한 위치에서 열전달 유체의 통행을 강제한다.The
예를 들어, 지지 장치(225)는 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브를 둘러싸도록 흡입구 및 배출구 스터브(217 및 219)를 제외하고 외함(205) 내부에 배치되는 복합 재료를 포함할 수 있다.The
대안에 따라서, 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 지지 장치(225)는 적어도 하나의 그릴(225)을 포함하며, 따라서 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브가 지지를 위해서 그릴의 메시를 통과한다. 그 후 그릴(225)은 임의의 적합한 고정 또는 차단 수단에 의해서 외함(205)에 고정될 수 있다.7,
캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브는 또한, 집전기(215)(도 6)에 의해 그들의 길이 방향 단부에 유지될 수 있다.The tubes of the encapsulated
설명된 제 1 실시예와 대조적으로, 집전기(215)는 열 전달 유체용 흡입구 또는 배출구 스터브(217, 219)를 더 이상 갖지 않는다. 그러한 흡입구(217) 또는 배출구 스터브(219)는 외함(205)의 벽에 직접 배열될 수 있다.In contrast to the first embodiment described, the
또한, 이러한 제 3 실시예에 따라서, 열전달 유체(들)는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 순환 채널 내에서 유동하지 않을 수 있다. 대조적으로, 열 전달 유체(들)는 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브와 접촉하게 되는 열 배터리(201)의 외함(205) 내부에서 순환할 수 있다.Also, according to this third embodiment, the heat transfer fluid (s) may not flow in the circulation channel as described in the first embodiment. In contrast, the heat transfer fluid (s) can circulate within the
이를 위해서, 캡슐화된 상 변화 재료(223)의 튜브는 열 배터리(201) 및 외함(205) 내부에서 순환하는 열 전달 유체의 사용 조건을 허용할 수 있는 재료로 만들어져야 한다. 이러한 재료는 특히, 알루미늄 또는 폴리아미드와 같은 폴리머 재료일 수 있다.To this end, the tube of the encapsulated
열 배터리(201)는 또한, 적어도 두 개의 열교환 격실(203A 및 203B)을 분리하도록 배열되는 적어도 하나의 분리 칸막이(207)를 가진다. 따라서 분리 칸막이(207)는 두 개의 열교환 격실(203A 및 203B) 내에서 순환하는 열전달 유체를 분리할 수 있고 제 1 또는 제 2 실시예에서와 같이 두 개의 열교환 격실(203A, 203B)의 열 저장 재료를 더 이상 분리하지 않을 수 있다.The
제 4Fourth 실시예Example
도 8 및 도 9는 열 배터리(301)의 제 4 실시예를 도시한다. 제 4 실시예는 분리 칸막이(307)의 배열에 의해서 제 3 실시예와 구별된다. 실제로, 이 예에서, 분리 칸막이(307)는 열 배터리(301)의 길이 방향(L)에 실질적으로 횡 방향으로 배열된다.Figs. 8 and 9 show a fourth embodiment of the
더 정확하게, 이 예에서, 분리 칸막이(307)는 외함(305)의 전체 횡단면에 걸쳐서 배열된다.More precisely, in this example, the separating
요소(323, 325)는 제 3 실시예의 요소(223, 225)에 각각 대응하고 다시 설명되지 않는다.
제 5Fifth 실시예Example
도 10에 도시된 열 배터리(401)의 제 5 실시예는 상 변화 재료(들)가 실질적으로 구형 형태의 저장소(423) 내에 캡슐화된다는 사실에 의해서 제 3 실시예와 구별된다.The fifth embodiment of the
당연히, 분리 칸막이(407)는 도 9에 도시된 바와 같이 열 배터리(401)의 길이 방향으로 배열될 수 있지만, 또한 변형예로서 제 4 실시예와 유사한 방식으로 열 배터리(401)의 길이 방향 축선(L)에 대해 실질적으로 횡 방향으로 배열될 수 있다.Naturally, the separating
요소(425)는 제 3 실시예의 요소(225)에 각각 대응하고 다시 설명되지 않는다.
열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)의 다양한 실시예가 위에서 설명되었다. 당연히, 이들 실시예의 특징은 본 발명의 범주를 이탈함이 없이 조합될 수 있다.Various embodiments of the thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) have been described above. Naturally, the features of these embodiments may be combined without departing from the scope of the present invention.
본 발명에 따른 열 배터리의 용도The use of the thermal battery according to the present invention
도 11은 특히 자동차의 적어도 두 개의 열 관리 루프에서 본 발명에 따른 열 배터리의 용도를 개략적이고 간단한 방식으로 도시한다.Figure 11 shows in a simplified and simplified manner the use of a thermal battery according to the invention, in particular in at least two thermal management loops of an automobile.
도 11은 제 1 실시예에 따른 열 배터리(1)를 도시한다. 당연히, 전술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)가 또한 사용될 수 있다.11 shows a
본 발명에 따른 동일한 열 배터리(1)는 특히, 여러 별도의 회로에 동시에 배열될 수 있다. 유리하게, 동일한 열 배터리(1)는 이러한 열 배터리(1)의 별도 열교환 격실(3A, 3B)과 동일한 다수의 별도 회로에 배열될 수 있다.The same
도 11의 예에서, 열 배터리는 두 개의 열 교환 격실(3A 및 3B)을 갖고 한 번에 두 개의 회로 내에 배열된다.In the example of Fig. 11, the thermal battery has two
예시적이고 비-제한적인 예로서, 열 배터리(1)는 엔진 오일 루프(B1) 및 변속기 오일 루프(B2)에 동시에 배열된다. 따라서, 이 예에서 열 전달 유체는 각각 엔진 오일과 변속기 오일이다. 열 전달 유체는 상이한 성질을 가질 수 있으며, 또한 상이한 작동 온도를 가질 수 있다.As an illustrative, non-limiting example, the
루프(B1 또는 B2)는 예를 들어,The loop B1 or B2 may, for example,
- 적어도 하나의 열원(27 또는 29),At least one heat source (27 or 29),
- 열 전달 유체를 구동하기 위한 적어도 하나의 펌프(31 또는 33), 및At least one pump (31 or 33) for driving the heat transfer fluid, and
- 열 배터리(1)의 적어도 하나의 열교환 격실(3A 또는 3B)을 포함한다.- at least one heat exchange compartment (3A or 3B) of the thermal battery (1).
이들 다양한 요소(27, 31, 3A 또는 29, 33, 3B)는 각각, 각각의 루프(B1 또는 B2)의 상이한 요소들 사이로 열 전달 유체의 순환을 허용하도록 각각의 도관(35 또는 37)에 의해 서로 연결된다.These
특정 예에서, 각각의 루프(B1, B2)의 다양한 요소는 전술된 순서로 직렬로 장착될 수 있다. 따라서, 도 11에 비-제한적인 방식으로 도시된 바와 같이, 열 배터리(1)의 각각의 열교환 격실(3A 또는 3B)로부터의 열 전달 유체의 배출구는 예를 들어, 각각의 열원(27 또는 29)의 열 전달 유체의 유입구에 연결되며; 열원(27 또는 29)의 열 전달 유체의 배출구는 관련된 각각의 관련된 펌프(31 또는 33)의 열 전달 유체의 유입구에 연결되며; 이러한 펌프(31 또는 33)로부터의 열전달 유체의 배출구는 열 배터리(1)의 각각의 관련된 열교환 격실(3A 또는 3B)의 열 전달 유체의 유입구에 연결된다.In a particular example, the various elements of each loop B1, B2 can be mounted in series in the order described above. 11, the heat transfer fluid outlet from each
동일한 열 배터리(1) 내부에서 엄격히 분리된 열교환 격실(3A, 3B)은 상이한 작동 온도를 관리할 수 있고 상이한 열 저장 재료, 특히 상이한 상 변화 온도를 갖는 상 변화 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 이는 별도 루프 내부에서의 사용을 허용한다.The
예를 들어, 열 배터리(1)는,For example, the
- 엔진 오일 루프(B1)에 배열되는 제 1 열교환 격실(3A) 내에, 80℃ 정도의 상 변화 온도를 갖는 상 변화 재료, 및- a phase change material having a phase change temperature on the order of 80 DEG C in the first
- 변속기 오일 루프(B2)에 배열되는 제 2 열교환 격실(3B) 내에, 50℃ 정도의 상 변화 온도를 갖는 상 변화 재료를 포함할 수 있다.- a phase change material having a phase change temperature on the order of 50 DEG C in the second heat exchange compartment (3B) arranged in the transmission oil loop (B2).
따라서, 구동 중에, 열 배터리(1)는 하나 또는 다른 열원(27, 29)으로부터 생성된 열을 저장한다.Thus, during operation, the
차량의 저온 시동시, 열 배터리(1)에 저장된 에너지는 변속기 오일 및/또는 엔진 오일의 신속한 가열을 허용한다. 따라서, 온도의 이러한 신속한 상승은 점성력 및 마찰력을 감소키고, 따라서 연료 소모량의 감소를 초래한다.At cold start of the vehicle, the energy stored in the
대안에 따라서, 열 배터리(1)는,According to an alternative, the
- 첫째, 특정 단계 중에, 프리거리 전달 유체로서 또한 알려진 열 전달 유체로부터 열 배터리(1)로 프리거리의 저장을 허용하고,First, during certain steps, it allows the storage of the free distance from the heat transfer fluid, also known as the pre-distance transfer fluid, to the
- 둘째, 다른 단계 중에, 열 배터리(1)로부터 프리거리 전달 유체로 열의 복원(이 경우에, 프리거리의 방출)을 허용하도록 구성되는 하나 이상의 루프에서 사용될 수 있다.Secondly, it can be used in one or more loops that are configured to allow the recovery of heat (in this case, the emission of free distance) from the
따라서, 하나 또는 다른 실시예에 따른 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 하나 이상의 열전달 유체 및 또한 상 변화 재료와 같은 하나 이상의 열 저장 재료의 사용을 허용한다. 열 전달 유체들 사이 또는 열 저장 재료들 사이에 유체 연통이 없는 적어도 두 개의 별도 열교환 격실(3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B)이 존재하기 때문에, 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 다기능화되고 차량의 적어도 두 개의 별도 회로 또는 루프에 사용될 수 있다.Thus, a
그러한 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)는 또한 외부로의 열 손실을 감소시키면서 열 저장 용량의 최적화를 허용한다.Such a thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) also allows optimization of heat storage capacity while reducing heat loss to the outside.
여러 개의 열 전달 유체 및/또는 열 저장 재료를 포함할 수 있는 동일한 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)의 사용에 의해서, 주위 환경에 노출된 표면적은 종래 기술의 개별 해결책에 비해서 감소된다. 실제로, 선택된 형상에 따라서, 본 발명자는 외부 쪽으로의 손실에 노출된 표면적이 두 개의 별도 열교환 격실(3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B)을 갖는 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)의 경우에 20% 초과 그리고 세 개의 별도 열교환 격실의 경우에 30% 초과만큼 감소시킬 수 있다는 것을 발견했다.By the use of the same thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) which may include multiple heat transfer fluids and / or heat storage materials, the surface area exposed to the ambient environment is reduced do. Actually, according to the selected shape, the present inventor has found that the surface area exposed to the loss to the outside is the same as that of the heat battery ( 1, 101, 201, 301, 401) and by more than 30% in the case of three separate heat exchange compartments.
관련된 열전달 유체와 동일한 열 배터리(1, 101, 201, 301, 401)에 사용된 열 저장 재료 사이에 열교환을 위한 별도 격실의 수가 많으면 많을수록, 외부 표면적의 감소가 커져서 이러한 감소에 비례하는 열 손실의 하락을 초래한다.The greater the number of separate compartments for heat exchange between the heat storage materials used in the same thermal battery (1, 101, 201, 301, 401) as the associated heat transfer fluid, the greater the reduction in external surface area, Resulting in a decline.
Claims (11)
상기 열 배터리(1; 101; 201; 301; 401)는,
적어도 하나의 제 1 열 교환 격실(3A; 103A; 203A; 303A; 403A), 및
적어도 하나의 별도의 제 2 열 교환 격실(3B; 103B; 203B; 303B; 403B)을 포함하며,
각각의 열 교환 격실(3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B)은 첫째로, 전용 열 전달 유체를 위한 관련된 흡입구(17; 117; 217; 317; 417) 및 관련된 배출구(19; 119; 219; 319; 419)와 유체 연통하며, 둘째로 상기 전용 열 전달 유체와의 사이에서의 열 교환을 위한 관련된 열 저장 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는
열 배터리.A thermal battery, particularly for automotive use, configured to pass a heat transfer fluid and comprising a heat storage material,
The thermal battery (1; 101; 201; 301; 401)
At least one first heat exchange compartment (3A; 103A; 203A; 303A; 403A), and
At least one separate second heat exchange compartment (3B; 103B; 203B; 303B; 403B)
The respective heat exchange compartments 3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B are firstly associated with associated inlets 17, 117, 217, 317, Characterized by comprising an associated heat storage material in fluid communication with the associated outlet (19; 119; 219; 319; 419), and secondly for heat exchange with said dedicated heat transfer fluid
Thermal battery.
외함(5; 105; 205; 305; 405), 및 두 개의 열 교환 격실(3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B)을 분리하도록 상기 외함(5; 105; 205; 305; 405) 내에 배열되는 적어도 하나의 분리 칸막이(7; 107; 207; 307; 407)를 포함하는 것을 특징으로 하는
열 배터리.The method according to claim 1,
105, 205, 305, 405) and two heat exchange compartments (3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B) Characterized in that it comprises at least one separating partition (7; 107; 207; 307; 407)
Thermal battery.
상기 분리 칸막이(7; 107; 207; 307; 407)는 적어도 두 개의 불투과성 벽(70) 및 상기 두 개의 불투과성 벽(70)들 사이에 개재되는 적어도 하나의 단열재(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는
열 배터리.3. The method of claim 2,
The separating partition (7; 107; 207; 307; 407) comprises at least two impermeable walls (70) and at least one heat insulator (71) interposed between the two impermeable walls Featured
Thermal battery.
상기 분리 칸막이(7; 107; 207; 307; 407)는 스크린-인쇄된 가열 패널(72)과 같은 적어도 하나의 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
열 배터리.The method according to claim 2 or 3,
Characterized in that the separating partition (7; 107; 207; 307; 407) comprises at least one heating means such as a screen-printed heating panel (72)
Thermal battery.
상기 적어도 하나의 제 1 열 교환 격실(3A; 103A; 203A; 303A; 403A)은 제 1 열 저장 재료를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제 2 열 교환 격실(3B; 103B; 203B; 303B; 403B)은 제 1 열 저장 재료와 상이한 제 2 열 저장 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는
열 배터리.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The at least one first heat exchange compartment (3A; 103A; 203A; 303A; 403A) comprises a first heat storage material and the at least one second heat exchange compartment (3B; 103B; 203B; 303B; 403B) Characterized in that it comprises a second heat storage material different from the first heat storage material
Thermal battery.
상기 제 1 열 교환 격실(3A; 103A; 203A; 303A; 403A)은 제 1 상 변화 재료를 포함하며, 상기 제 2 열 교환 격실(3B; 103B; 203B; 303B; 403B)은 제 1 상 변화 재료의 상 변화 온도와 상이한 상 변화 온도를 갖는 제 2 상 변화 재료를 포함하며, 예를 들면 제 1 상 변화 재료는 60℃ 내지 110℃ 정도의 상 변화 온도를 가지며, 제 2 상 변화 재료는 50℃ 내지 95℃ 정도의 상 변화 온도를 가지는 것을 특징으로 하는
열 배터리.6. The method of claim 5,
Wherein the first heat exchange compartment (3A; 103A; 203A; 303A; 403A) comprises a first phase change material and the second heat exchange compartment (3B; 103B; For example, the first phase change material has a phase change temperature of about 60 ° C to 110 ° C, and the second phase change material has a phase change temperature that is different from the phase change temperature of 50 ° C Lt; RTI ID = 0.0 > 95 C < / RTI >
Thermal battery.
대체로 실질적으로 평행육면체 또는 원통형 형태를 가지며, 상기 분리 칸막이(7; 107; 207; 307; 407)는 열 배터리(1; 101; 201; 301; 401)의 길이 방향(L)에 실질적으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는
열 배터리.7. The method according to claim 2, wherein the method is carried out in combination with any one of claims 1 to 6,
407 is substantially parallel to the longitudinal direction L of the thermal battery 1 (101; 201; 301; 401) and has a substantially parallelepipedic or cylindrical shape, Characterized in that
Thermal battery.
대체로 실질적으로 평행육면체 또는 원통형 형태를 가지며, 상기 분리 칸막이(7; 107; 207; 307; 407)는 열 배터리(1; 101; 201; 301; 401)의 길이 방향(L)에 실질적으로 횡 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는
열 배터리.7. The method according to claim 2, wherein the method is carried out in combination with any one of claims 3 to 6,
407 have a substantially parallelepiped or cylindrical shape and the separating partition (7; 107; 207; 307; 407) is substantially parallel to the longitudinal direction L of the thermal battery (1; 101; 201; 301; 401) Are arranged in a < RTI ID = 0.0 &
Thermal battery.
상기 적어도 두 개의 열 교환 격실(3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B)을 위한 적어도 하나의 공통 단열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
열 배터리.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Characterized in that it comprises at least one common adiabatic means for said at least two heat exchange compartments (3A, 3B; 103A, 103B; 203A, 203B; 303A, 303B; 403A, 403B)
Thermal battery.
상기 제 1 열 교환 격실(3A; 103A; 203A; 303A; 403A) 및 제 2 열 교환 격실(3B; 103B; 203B; 303B; 403B)은 상이한 용적을 가지는 것을 특징으로 하는
열 배터리.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Characterized in that the first heat exchange compartments (3A; 103A; 203A; 303A; 403A) and the second heat exchange compartments (3B; 103B; 203B; 303B; 403B) have different volumes
Thermal battery.
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