KR20180053339A - 튜브들을 포함하는 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 다발 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기에 적합한 물질을 담고 있는 복수의 튜브를 포함하는, 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 코어 다발(9)로서, 상기 튜브들이 적어도 하나의 헤더(4) 상에 조립되고, 각 튜브(1)의 적어도 한 단부에 제 1 연결 수단이 구비되고, 상기 헤더(4)에 복수의 제 2 연결 수단(11)들이 구비되며, 상기 튜브들의 제 1 연결 수단은 튜브(1)들이 헤더(4) 상에 조립될 수 있도록 하기 위해 헤더의 상기 제 2 연결 수단들 중 하나와 협동할 수 있는, 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 코어 다발에 관한 것이다.

Description

튜브들을 포함하는 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 다발

본 발명은 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기 위한 튜브들, 즉 결정된 양의 열을 저장 및 방출하는 데 적합한 물질, 특히 상변화 물질(PCM: phase change material)을 담고 있는 튜브들의 코어 다발(core bundle)을 열교환 요소로서 사용하는 열에너지 저장 배터리 분야에 관한 것이다. 이러한 저장 배터리는 자동차에 사용하기에 특히 적합하다.

특히, 본 발명은 저장 열교환 코어 다발에 관한 것이다.

열에너지 저장 배터리는, 예를 들면, 열을 열에너지 엔진과 전기 에너지 모터를 결합한 자동차를 의미하는 하이브리드 자동차의 내부로 난방 시스템을 통해서 확산시키는 데 사용된다. 또한, 이러한 유형의 열 배터리는 열전달 유체, 엔진 오일, 또는 자동 변속기 유체를 예열하는 데 사용될 수 있으며, 그리고 이러한 예열을 상기 자동차의 냉간 시동 시에 행하는 데 사용될 수 있다.

열에너지 저장 배터리를 전기 차량에 사용하는 경우, 그 열에너지 저장 배터리의 충전은 이론상 전기 배터리의 충전 중에 수행된다. 전기 배터리는 전기 차량을 추진하는 데 사용된다. 전기 차량이 사용되는 경우, 열에너지 저장 배터리에 저장된 열에너지는 열을 자동차의 내부로 확산시키기 위해 난방 시스템을 켤 때에 사용될 수 있다. 자동차 내부의 공기를 가열하기 위한 난방 시스템은 열전달 유체 등과 같은 유체를 사용하여 작동한다. 차량 내부의 공기를 가열하기 위해, 열에너지 저장 배터리가 열전달 유체를 히터를 통과하기 전에 가열하는데, 여기서 상기 히터는 차량 내부로 확산시킬 공기를 가열하는 것이다. 따라서, 열에너지 저장 배터리에 의해 공급되는 에너지는 전기 배터리에 의해 저장된 그에 상응하는 에너지로서 열에너지 저장 배터리가 없는 경우에 사용되었을 에너지를 절약할 수 있게 한다. 즉, 차량 내부를 위한 공기를 가열하는 작동이 전기 차량의 자율성에 미치게 되는 영향이 제거된다.

하이브리드 차량에 열에너지 저장 배터리를 사용하게 되면 전기 배터리를 충전하는 동안에 열에너지를 저장할 수 있게 된다. 이 열에너지 저장 배터리는 하이브리드 차량이 열에너지 모드로 작동하고 있는 때에, 즉 연소 엔진으로 작동하고 있는 때에 열전달 유체를 사용하여 재충전될 수 있다.

열 배터리가 내연 기관을 장착한 차량에 사용되는 경우, 열 배터리 내부에 저장되는 열에너지는 상기 차량의 초기 주행 중에 산출되는 에너지로부터 나온다. 열 배터리를 충전하는 데에는 예를 들어 엔진 또는 자동 변속기를 냉각시키는 데 사용되는 유체가 사용될 수 있다. 구체적으로, 통상적인 사용 중에 자동 변속기 유체는 결정된 양의 열을 방출한다. 상기 결정된 양의 열은 열 배터리에 저장될 수 있으며, 이어서 차량 내부 난방 공기의 온도 및/또는 엔진 오일의 온도 및/또는 자동 변속기 유체의 온도의 급격한 상승이 이루어지게 하여 상기 오일 및/또는 유체의 점성에 의해 야기되는 마찰을 감소시킬 수 있게 하기 위해 자동차의 시동 중에 사용될 수 있다. 구체적으로, 오일 및/또는 유체의 점성은 온도가 낮을수록 높아진다. 오일 및/또는 유체의 온도가 급격하게 상승하지 못하면, 특히 자동 변속기 유체의 경우, 마찰은 차량을 사용하는 처음 몇 분 동안 연료 소비 증가 및 CO₂ 배출 증가로 이어진다. 열 배터리는 자동 변속기 오일 회로, 열전달 유체 회로, 또는 엔진 오일 회로의 열에너지로 충전될 수 있다.

열 배터리 설계에 있어서, 상변화 물질(PCM으로 약칭)을 캡슐화해서 결정된 양의 열이 저장 및 방출될 수 있도록 합성 재료로 제조된 마이크로 튜브를 사용하는 것은 이미 공지된 관행이다. 상변화 물질이 열교환 전달 유체와 혼합되는 일이 없도록 하기 위해 마이크로 튜브들의 단부들을 밀봉되고 내구성 있는 방식으로 폐쇄할 필요가 있다.

마이크로 튜브들의 각 단부는 용접 또는 접합에 의해, 혹은 기계식 플러그를 사용해서 폐쇄시킨다.

이러한 해결책들의 대부분에서, 마이크로 튜브들은 밀봉되어 폐쇄되기 전에 다발들로 구성된다. 코어 다발로 구성하기는 마이크로 튜브들을 제 위치에 붙잡아 유지시키는 헤더, 격자, 스페이서 등에 의해 수행된다. 이러한 해결책들에 의해 야기되는 문제점은 열교환 코어 다발이 일단 완성되어서야 밀봉 검사가 수행된다는 것이다. 즉, 열교환 코어 다발의 제작 종료 시에 유체 밀봉성이 검사된다. 상변화 물질의 누설이 검출되면, 그 완성된 열교환 코어 다발은 불합격 처리된다.

경우에 따라서는, 이미 상변화 물질로 채워져서 밀봉되어 폐쇄된 마이크로 튜브들이 하우징에 헤더 없이 직접 배치된다. 아주 단단하지 않은 구조를 가진 마이크로 튜브들은 휘어지는 경향이 있으며, 마이크로 튜브들을 하우징 안에 조직화된 방식으로 장착시키기는 단순한 일이 아니다. 이는 열교환 코어 다발이 밀집도(compactness)를 잃는다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명의 목적들 중 하나는, 튜브들이 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기에 적합한 물질로 충진될 수 있으며 코어 다발로서 아주 소형으로 그리고 아주 간단하게 배치되기 전에 밀봉되어 폐쇄될 수 있는, 저장 열교환 코어 다발을 제안함으로써 종래 기술의 단점들을 적어도 일부 극복하려는 것이다.

따라서, 본 발명은, 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기에 적합한 물질을 담고 있는 복수의 튜브를 포함하는 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 코어 다발로서, 상기 튜브들이 적어도 하나의 헤더 상에 조립되고, 각 튜브의 적어도 한 단부에 제 1 연결 수단이 구비되고, 상기 헤더에 복수의 제 2 연결 수단들이 구비되며, 상기 튜브들의 제 1 연결 수단은 튜브들이 헤더 상에 조립될 수 있도록 하기 위해 헤더의 상기 제 2 연결 수단들 중 하나와 협동할 수 있는, 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 코어 다발에 관한 것이다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 각각의 튜브는 상기 튜브의 일 단부를 폐쇄할 수 있는 폐쇄 수단을 더 포함한다.

하나의 특정 특징에 따르면, 제 1 연결 수단은 튜브 폐쇄 수단 상에 배치된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 튜브 폐쇄 수단은 튜브의 한 단부 내로 삽입될 수 있는 플러그이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제 1 연결 수단은 스터드(stud)이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제 2 연결 수단은 제 1 연결 수단을 수용할 수 있는 헤더에 형성된 구멍이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제 1 연결 수단은 제 2 연결 수단을 수용할 수 있는 구멍을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제 2 연결 수단은 스터드이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 헤더는 엇갈린 형태로 배치된 복수의 제 2 연결 수단을 포함한다. 이러한 엇갈린 배치는 PCM 튜브들의 코어 다발이 보다 밀도 있게 만들어질 수 있음을 의미한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 튜브들은 서로 평행하게 헤더 상에 조립되며, 상기 제 2 연결 수단들은 소정의 거리로 떨어져 있고, 상기 거리는 적어도 튜브의 직경과 동등하다.

이는 교환 코어 다발 내의 압력 수두의 내부 손실을 제한할 수 있게 한다.

본 발명은 또한 저장 열교환 코어 다발을 포함하는 열 배터리에도 관한 것이다.

본 발명은 또한 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기에 적합한 물질을 담고 있는 튜브로서, 튜브의 단부들 중 적어도 한 단부에 제 1 연결 수단이 제공된 것을 특징으로 하는 튜브에도 관한 것이다.

본 발명의 목표, 목적, 및 특징은 바람직한 실시예들에 대한 이하의 설명을 도면을 참조하면서 읽음으로써 본 발명의 이점과 함께 더욱 분명하게 명백해질 것이다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 저장 열교환 코어 다발의 사시도로서, 3 개의 튜브들이 도시되어 있는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시예를 구현하는 하나의 특정 방식에 따른 저장 열교환 코어 다발의 사시도로서, 3 개의 튜브들이 도시되어 있는 사시도이다.
도 2는 도 1a의 저장 열교환 코어 다발의 한 측면 단부의 확대도이다.
도 3은 도 1b의 저장 열교환 코어 다발의 한 측면 단부의 분해 확대도이다.
도 4는 제 1 실시예를 구현하는 특정 방식에 따른 튜브 단부의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 저장 열교환 코어 다발의 한 측면 단부의 분해 확대도이다.
도 6은 3 개의 스페이서를 포함하는 저장 열교환 코어 다발의 사시도이다.

이하의 상세한 설명은 특히 예들을 이용하여 본 발명을 충분히 명확하고 완전하게 기재하려고 한 것이지, 이하에 기재된 특정 실시예들에 대한 보호 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 여하튼 간에 안 된다.

본 발명에 따른 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 코어 다발은 복수의 튜브를 포함한다. 상기 튜브들은 길이가 직경보다 훨씬 크다는 것을 의미하는 세로 형상(longitudinal shape)의 합성 재료, 특히 플라스틱 재료로 이루어진 일례로 원통형인 튜브이다. 그러나 예시되지 않은 다른 실시예에 따르면 상기 튜브들은 정사각형 또는 타원형 단면을 갖는다.

이 튜브들은 특히 마이크로 튜브인데, 마이크로 튜브라 함은 자동차 분야에서 일반적으로 직면하는 치수와 비교하여 치수가 작기 때문이다. 구체적으로, 이러한 마이크로 튜브는 3 밀리미터 내지 6 밀리미터 정도, 특히 4 밀리미터 정도의 직경과, 100 밀리미터에서 300 밀리미터 사이에 포함된 길이를 갖는다.

튜브들 각각은 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기에 적합한 물질, 예를 들어 상변화 물질(PCM)을 담는다.

본 발명에 따르면, 상기 튜브는 그의 단부들 중 적어도 한 단부에 제 1 연결 수단을 구비한다.

튜브들은 헤더 상에 조립된다.

본 발명에 따르면, 각각의 튜브의 적어도 한 단부에 제 1 연결 수단이 구비되고, 헤더에 복수의 제 2 연결 수단이 구비된다. 튜브들의 제 1 연결 수단은 튜브들이 헤더 상에 조립될 수 있도록 하기 위해 헤더의 제 2 연결 수단들 중 하나와 협동할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 저장 열교환 코어 다발(9)을 도시하고 있다.

이 실시예에 따르면, 저장 열교환 코어 다발(9)은 튜브(1)들 및 두 개의 헤더(4)를 포함한다.

튜브(1)의 각 단부(3)에 제 1 연결 수단(10)이 있다. 도 1a에 예시된 예에 따르면, 제 1 연결 수단(10)은 제 2 연결 수단을 수용할 수 있는 구멍, 특히 원통형 구멍이다.

각각의 튜브(1)는 한 단부를 폐쇄할 수 있는 폐쇄 수단을 더 포함하고, 이 폐쇄 수단은 상변화 물질이 빠져나가는 것을 방지한다.

특정 일 실시예에 따르면, 제 1 연결 수단(10)은 튜브 폐쇄 수단 상에 배치된다.

따라서, 제 1 연결 수단(10), 예를 들어 구멍(10)은 튜브(1)와는 별개로 폐쇄 수단에 위치될 수 있거나 혹은 튜브(1)의 일체 부분을 형성할 수 있다. 이것은 일례로 단지 한 단부가 개방된 채로 제조 라인을 떠나는 튜브(1)의 경우인데, 그의 일부분을 위한 폐쇄 단부는 구멍 형태의 연결 수단을 포함할 수 있다.

헤더(4)는 예를 들어 플라스틱 또는 금속 재료로 제조될 수 있는 판이다. 각각의 헤더(4)에 복수의 제 2 연결 수단(11)이 구비된다. 도 1a에 예시된 예에 따르면, 제 2 연결 수단은 스터드(11), 특히 원통형 스터드이다.

유리한 일 실시예에 따르면, 제 2 연결 수단(11)의 개수는 저장 열교환 코어 다발(9)이 포함하게 되는 튜브(1)의 개수와 동일하다. 도 1a에는 단지 3 개의 튜브(1)가 도시되어 있다.

튜브들의 제 1 연결 수단과 헤더의 제 2 연결 수단, 즉 도 1a의 특정 실시예에 따른 그 각각에 해당하는 구멍(10)과 스터드(11)는 튜브(1)들이 헤더(4) 상에 조립될 수 있도록 하기 위해 협동할 수 있다. 따라서, 도 1a에 예시된 바와 같이, 스터드(11)들은 튜브(1)들의 단부들 상에 위치된 구멍(10)들 안으로 삽입될 수 있다.

따라서, 이를 행하기 위해, 구멍(10)의 직경은 스터드(11)가 구멍(10) 안으로 삽입될 수 있도록 스터드(11)의 직경보다 약간 큰 것이 필요하다. 구멍(10)의 직경은 스터드(11)의 직경을 너무 많이 초과해서는 안 되는데, 그렇지 않게 되면 특히 가혹한 조건 하에서의 차량 주행에 의해 야기되는 진동 중에 튜브(1)들이 헤더(4) 상의 제 위치에 더 이상 유지되지 않게 된다.

구멍(10)의 직경과 스터드(11)의 직경은 튜브(1)의 직경에 의존한다. 예를 들어, 외경이 4 ㎜인 튜브(1)의 경우, 구멍(10)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 2.6 ㎜이고, 스터드(11)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 2.3 ㎜이다.

직경이 2 ㎜인 튜브(1)의 경우, 예를 들면, 구멍(10)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 1.3 ㎜이고, 스터드(11)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 1 ㎜이다.

위에서 설명되고 도면들에 도시된 구멍(10)들과 스터드(11)들의 둥근 원통형의 기하학적 형상은 하나의 예시적인 실시예이다.

스터드(11)는 임의의 모양의 기부(직사각형, 정사각형, 별형, 삼각형) 상의 프리즘 형상, 또는 심지어 절두 원뿔 또는 절두 피라미드의 형상일 수 있으며, 스터드(11)가 결합되는 구멍의 형상(10)이 그 스터드와 협동할 수 있다는 것이 필수적인 특징이다. 예를 들어, 구멍(10)에 결합되는 원추형 스터드(11)가 하나의 가능한 실시예이다. 구멍(10)의 형상이 스터드(11)의 형상과 상보적인 것이 유리하다.

마찬가지로, 도 1a에 도시된 헤더(4)의 형상은 하나의 예시적인 실시예이다. 저장 열교환 코어 다발(9)의 형상이 헤더(4)의 형상과 직접적으로 관련되기 때문에, 헤더의 형상은 원하는 적용례에 적합하게 맞추어질 것이다. 헤더(4)들은 동일한 형상이거나 별개의 형상일 수 있다. 예를 들어, 헤더들 중 하나의 헤더 상에 다른 헤더가 갖지 않을 코어 다발(9) 외부의 요소로의 연결 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

도 1b는 제 1 실시예를 구현하는 한 가지 특정 방식을 도시하고 있다. 튜브(1)들은 특정 폐쇄 수단에 의해, 예를 들어 튜브의 한 단부 내로 삽입될 수 있는 플러그(5)에 의해 밀봉되어 폐쇄된다.

이 실시예에 따르면, 제 1 연결 수단, 특히 구멍(10)은 폐쇄 수단의 외부 단부, 특히 각각의 플러그(5)의 외부 단부에 위치된다. 이 도면은 3 개의 튜브(1)를 도시하므로, 저장 열교환 코어 다발(9)을 형성하기 위해서는 추가 튜브들이 추가될 것이다.

도 2는 도 1a의 확대도이다. 제 2 연결 수단(11)들, 예를 들어 이 실시예에 따른 스터드(11)들이 헤더 상에 구성되는 방식은 임의적이지 않다. 제 2 연결 수단(11)들은 서로에 대해 엇갈린 형태로 배치된다. 특정 일 실시예에 따르면, 제 2 연결 수단들은 서로 평행한 열(L1 및 L2)들이 교대로 배치되되, 제 2 연결 수단(11) 각각이(헤더(4)의 가장자리에 위치된 연결 수단은 제외) 그에 가장 가까운 6 개의 연결 수단으로부터 모든 방향으로 거리 D만큼 등거리에 있도록 배치된다. 상기 거리 D는 연결 수단(11)들 사이에서 중심에서 중심까지 측정된 것이다. L1 열의 연결 수단들은 제 1 그리드 패턴으로 배치되고, L2 열의 연결 수단들은 제 2 그리드 패턴으로 배치되는데, 이들 두 그리드 패턴은 동일하지만 서로 편위된다. 이러한 배치는 저장 열교환 코어 다발(9)에 엇갈린 형태의 튜브(1)들의 레이아웃을 한정한다. 두 개의 헤더는 코어 다발이 직각 프리즘의 전체 형상으로 만들어지도록 한 방식으로 배치된다. 따라서, 튜브(1)들은 서로 평행하다.

저장 열교환 코어 다발의 밀집도는 거리 D에 직접적으로 연관되며, 이 거리 D는 헤더(4) 상의 튜브(1)들의 간격을 한정하며, 간접적으로 두 개의 튜브(1)들 사이의 공간을 한정한다.

도 3은 도 1b를 다른 각도에서 도시한 분해 확대도이다. 이 도면은 저장 열교환 코어 다발 상에 도시된 3 개의 튜브의 폐쇄 수단, 즉 본 실시예에 따른 플러그(5)를 예시하고 있다. 이 특정 실시예에 따르면, 이러한 폐쇄 수단들은 그들의 외부 단부에 구멍(10)이 뚫리고, 헤더(4)의 스터드(11)들 상에 조립될 수 있다.

도 3에서, 튜브들은 서로에 대해, 특히 플러그(5)에 놓인다. 이것은 저장 열교환 코어 다발(9)의 가장 소형인 실시예이다. 이 때, 플러그의 직경은 헤더(4) 상의 2 개의 연결 수단(11)들 사이의 거리 D와 실질적으로 동일하다.

도 4는 플러그(5)에 의해 폐쇄된 튜브(1)의 분해도이다. 튜브(1)는 상변화 물질(2)을 담는다. 이는 튜브(1) 제작에 본질적인 내부 와이어(6)를 포함한다. 플러그(5)는 튜브(1) 안으로 도입될 수 있는, 튜브(1)의 직경보다 작은 직경의 단부(7)를 포함한다. 외부 단부라고도 칭하는 튜브의 타 단부(8)는 제 2 연결 수단과 협동할 수 있는, 예를 들어 헤더(4)의 스터드(11)와 협동할 수 있는, 연결 수단, 예를 들어 구멍(10)을 포함한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 대응한다. 튜브(1)들을 헤더(4) 상에 조립하는 원리는 제 1 실시예의 원리와 반대이다. 헤더(4)는 도 2의 스터드(11)와 같은 방식으로 예를 들어 엇갈린 형태로 배치된 구멍(111) 형태의 제 2 연결 수단을 포함한다. 제 2 연결 수단(111)들은 가장 가까운 6 개의 연결 수단, 예를 들어 구멍으로부터 거리 D(중심에서 중심까지 측정)만큼 등거리에 위치한다. 튜브(1)들 각각은 제 1 연결 수단에 의해, 특히 제 2 연결 수단, 즉 헤더(4)의 구멍(111)과 협동할 수 있는 스터드(110)에 의해 위에 놓이는 폐쇄 수단(5), 예를 들어 플러그를 포함한다.

제 1 실시예와 유사하게, 스터드(110)와 구멍(111)은 조립되기 위해서는 서로 협동할 필요가 있는 연결 수단이다. 따라서, 도 5의 실시예에 따르면, 튜브(1)들이 헤더(4) 상에 조립될 수 있고, 튜브(1)들의 단부들에 위치한 스터드(110)들은 헤더(4)의 구멍(111)들에 삽입될 수 있다. 따라서, 구멍(111)의 직경은 스터드(110)가 구멍(111) 안으로 삽입될 수 있도록 스터드(110)의 직경보다 약간 큰 것이 필요하다.

구멍(111)의 직경과 스터드(110)의 직경은 튜브(1)의 직경에 의존한다. 예를 들어, 외경이 4 ㎜인 튜브(1)의 경우, 구멍(111)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 2.6 ㎜이고, 스터드(110)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 2.3 ㎜이다. 직경이 2 ㎜인 튜브(1)의 경우, 예를 들면, 구멍(10)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 1.3 ㎜이고, 스터드(11)의 직경은 ± 0.1 ㎜ 공차의 1 ㎜이다.

헤더들이 직각 프리즘을 형성하는 방식으로 위치되면, 튜브(1)들은 엇갈린 형태로 서로 평행하게 배치된다. 가장 소형인 버전에서, 튜브(1)들의 플러그(5)들은 서로에 대해 놓인다.

도 5의 실시예에 따른 구멍(111)들은 헤더(4) 내로 드릴 가공함으로써 만들어진다. 그러나 구멍의 정의는 더 광의로 고려할 필요가 있다. 구멍은 스터드(110)를 수용할 수 있는 공동을 의미한다.

예를 들어, 성형물은 몰드의 형상의 직접적인 결과로서 제작된 구멍(111)들을 포함할 수 있고, 이들 구멍들은 스터드(110)들을 수용할 수 있는 제 2 연결 수단을 형성한다.

헤더로부터 돌출된 격자도 또한 공동이 만들어질 수 있게 하며, 이들 공동들은 스터드(110)들을 수용할 수 있는 제 2 연결 수단을 형성한다.

대안적으로, 빌딩-벽돌 건조 방식이 설정된 후, 플레이트(이 경우에서는 헤더(4)) 상에 정렬된 방식으로 이격된 스터드들의 집합이 스터드(110)들을 수용할 수 있는 공동들을 생성하고, 이들 공동들은 본 발명의 의미 내에서 제 2 연결 수단을 형성한다.

제 1 실시예와 제 2 실시예 모두에서, 튜브(1)들 사이를 순환하는 열전달 유체에 이용될 수 있는 공간은 헤더(4)들의 제 2 연결 수단(11, 111)들 사이에서 중심에서 중심까지 측정된 거리 D의 선택과 연관된다. 이 유체 순환 공간은 열 배터리 성능 요건을 충족시키고 이와 동시에 소형 장치를 제공하기 위해 응용 분야에 따라 최적화할 필요가 있다.

튜브(1)들 사이의 거리 D는 적어도 튜브(1)의 직경과 동등할 필요가 있다. 이 거리 D의 최적화는 소형화 및 성능 측면에서 우수한 절충안을 얻을 수 있게 하며, PCM 물질의 밀도와 열전달 액체의 내부 압력 수두의 손실 사이의 절충안을 얻을 수 있게 한다.

튜브(1)들 사이에서 유체의 양호한 순환이 이루어질 수 있게 하며 소형의 저장 열교환 코어 다발의 해결책의 이익을 누리기 위해서는, 인접한 튜브(1)들의 두 개의 외벽들 사이의 간격은 예를 들면 0.6 밀리미터 정도이다. 이 값은 직경이 4 밀리미터이고 튜브(1)들을 분리하는 거리 D가 4.6㎜인 튜브(1)에 있어서 특히 유효하다.

이 거리 D는, 예를 들면, 직경이 4 밀리미터인 튜브(1)들이 직경이 4.6 밀리미터인 플러그(5)들에 서로에 대해 놓이는 코어 다발 구성에 있어서 얻어질 수 있다.

튜브(1)의 폐쇄는 열 배터리의 조립의 상류에서 실행될 수 있고, 튜브의 밀봉은 저장 열교환 코어 다발(9)이 장착되기 전에 점검될 수 있다. 이는 완성된 저장 열교환 코어 다발(9)이 아닌 밀봉 결함을 나타내는 튜브(1)들만을 제작 중에 불합격시킬 수 있게 한다. 이는 또한 튜브(1)들을 코어 다발(9)로 조립하는 것을 단순화하고, 따라서 전체 열 배터리 제조 조립 라인을 단순화한다.

유리하게는, 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 튜브(1)들과 동일한 직경의 스페이서들을 사용하여 코어 다발(9)의 헤더(4)들을 붙잡아 유지시키는 것이 가능하다. 이는 코어 다발(9)이 보강되게 한다.

상기 스페이서들은 동일한 헤더(4) 상으로의 튜브(1)들의 조립의 상류에서 헤더(4)들 상에 조립될 수 있다. 이것은 튜브(1)들이 가요성이고 만곡될 수 있기 때문이다.

조립 종료 시, 스페이서(15)들은 코어 다발(9) 상에 남아 있을 수 있다. 따라서, 코어 다발의 구조는 임의의 추가적인 보강 구성 요소를 그에 부가하지 않아도 견고해질 것이다.

그러나, 코어 다발 내의 PCM의 총 체적을 최적화하기 위해, 코어 다발(9)의 조립 종료 시에 스페이서(15)들이 튜브(1)들로 대체될 수 있다. 유리하게는, 스페이서(15)들은 다른 튜브 다발의 제작에 재사용될 수 있다.

본 발명의 모든 실시예는, 예를 들어, 조립의 단순성, 조립 시간의 감소, 튜브(1)들을 헤더(4) 상에 유지시키기 위한 추가적인 유지 부재 사용의 불필요성, 낮은 제조비용과 같은 여러 이점들을 제공한다.

마지막으로, 적용례에 상관없이 표준인 밀폐된 튜브(1)들을 대량 생산하는 것을 구상할 수 있다. 헤더(4)의 기하학적 형태는 튜브(1)의 개수, 저장 열교환 코어 다발(9)의 형상, 및 튜브(1)들 사이의 간격에 대한 조절을 허용하면서 각각의 적용례에 특정될 것이다. 이것은 어느 정도의 표준화를 가능하게 하고, 이는 마찬가지로 비용 및 제조 시간의 절약에 기여한다.

거꾸로 말하면, 헤더(4)의 표준화도 또한 특히 비용 절감 측면에서 이점을 제공한다. 그 경우, 그 적용례에 적합하게 맞추어지는 것은 튜브(1)의 길이이다.

튜브(1)를 폐쇄하는 수단에 배치된 제 1 연결 수단(11, 111)이 표준이면, 튜브의 기하학적 형태, 배터리의 포맷, 튜브들의 단부들이 표준이라 할지라도, 튜브의 가변 부분은 그의 길이이다.

Claims (11)

1. 결정된 양의 열을 저장 및 방출하기에 적합한 물질(2)을 담고 있는 복수의 튜브(1)를 포함하며, 상기 튜브들이 적어도 하나의 헤더(4) 상에 조립되는, 열에너지 저장 배터리용 저장 열교환 코어 다발(9)에 있어서,
   각 튜브(1)의 적어도 한 단부에 제 1 연결 수단(10, 110)이 구비되고, 상기 헤더(4)에 복수의 제 2 연결 수단(11, 111)들이 구비되며, 상기 튜브들의 제 1 연결 수단은 튜브(1)들이 헤더(4) 상에 조립될 수 있도록 하기 위해 헤더의 상기 제 2 연결 수단들 중 하나와 협동할 수 있는 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 튜브(1)는 상기 튜브의 일 단부를 폐쇄할 수 있는 폐쇄 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 연결 수단(11, 111)은 상기 튜브(1)를 폐쇄하는 수단 상에 배치된 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 튜브 폐쇄 수단은 튜브(1)의 한 단부 내로 삽입될 수 있는 플러그(5)인 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 연결 수단은 스터드(110)인 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 연결 수단은 제 1 연결 수단을 수용할 수 있는 헤더(4)에 형성된 구멍(111)인 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 연결 수단은 제 2 연결 수단을 수용할 수 있는 구멍(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 연결 수단은 스터드(11)인 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 헤더(4)는 엇갈린 형태로 배치된 복수의 제 2 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
   저장 열교환 코어 다발.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브들은 서로 평행하게 헤더 상에 조립되며, 상기 제 2 연결 수단들은 소정의 거리로 떨어져 있고, 상기 거리는 적어도 튜브(1)의 직경과 동등한 것을 특징으로 하는
    저장 열교환 코어 다발.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 저장 열교환 코어 다발(9)을 포함하는
    열 배터리.

Images