KR20230124976A

KR20230124976A - 비상 가스 제거 디바이스

Info

Publication number: KR20230124976A
Application number: KR1020237024418A
Authority: KR
Inventors: 안드레 콘첼만; 볼커 부흐만
Original assignee: 보도 콘젤만 카게
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-08-28
Also published as: EP4268318A1; WO2022136451A1; JP2024502905A; US20240047816A1; DE102020134548A1

Abstract

본 발명은 전기 화학 또는 전기 디바이스의 수용 하우징, 특히 배터리 하우징 내에서 내부 압력을 균등화하기 위한 비상 가스 제거 디바이스(10)에 관한 것으로, 적어도 하나의 가스 통로 개구부(27.2)를 갖는 하우징(20)을 갖고, 가스 통로 개구부(27.2)는 하우징(20)에서 멤브레인 마운트(27) 내에 또는 위에 수용되는 기밀(gas-tight), 특히 기밀(air-tight) 멤브레인(30)에 의해 차단되고, 커팅 요소(27. 3)는 기밀 멤브레인(30)으로부터 일정 거리에 배치되고, 커팅 요소(27. 3)는 기밀 멤브레인(30)의 미리 결정된 변형 시에, 커팅 요소(27. 3)와 기밀 멤브레인(30)을 적어도 한 지점에서 쳐서 가스 통로 개구부(27.2)를 통해 비상 가스 제거 디바이스(10)의 내부(21.2)와 비상 가스 제거 디바이스(10)의 외부(21.1) 사이에 유동 연결을 생성하도록 설계되고 위치된다. 수용 하우징의 향상된 습기 보호를 위해, 본 발명에 따라 적어도 하나의 마운트(29)가 하우징(20) 내에 또는 위에 제공되고, 내부(21.2)와 외부(21.1) 사이에 적어도 하나의 공기 통로(29.2)가 할당되고, 공기 통로(들)(29.2)는 가스 투과성 멤브레인 형태의 적어도 하나의 환기 요소(74)에 의해 커버된다.

Description

비상 가스 제거 디바이스

본 발명은 전기 화학 또는 전기 디바이스의 수용 하우징, 특히 배터리 하우징 내에서 내부 압력을 균등화하기 위한 비상 가스 제거 디바이스에 관한 것으로, 적어도 하나의 가스 통로 개구부(gas passage opening)를 포함하는 하우징을 갖고, 가스 통로 개구부는 하우징에서 멤브레인 마운트(membrane mount) 내에 또는 위에 수용되는 기밀(gas-tight), 특히 기밀(air-tight) 멤브레인에 의해 폐쇄되고, 커팅 요소(cutting element)는 기밀 멤브레인에 할당되며, 특히 커팅 요소는 멤브레인으로부터 일정 거리에 배치되고, 커팅 요소는 기밀 멤브레인의 미리 결정된 변형 시에, 커팅 요소를 쳐서 기밀 멤브레인을 적어도 한 지점에서 파열하여 가스 통로 개구부를 통해 비상 가스 제거 디바이스의 내부와 비상 가스 제거 디바이스의 외부 사이에 유동 연결을 생성하도록 설계되고 위치된다.

이러한 비상 가스 제거 디바이스 시스템은 DE 10 2011 080 325 A1호에 공지되어 있다. 이 공지된 비상 가스 제거 디바이스는 배터리 하우징에 부착하기 위한 보어들이 있는 플랜지 섹션을 갖는 지지 요소를 특징으로 한다. 이렇게 함으로써, 지지 요소는 배터리 하우징에 있는 구멍(aperture)의 림(rim)을 커버한다. 지지 요소는 지지 요소의 가스 통로 개구부(gas passage opening)를 차단하는 멤브레인에 연결된다. 멤브레인(membrane)은 지지 요소와 클램핑 피스(clamping piece) 사이에서 신축하고 원주방향으로 밀봉된 방식으로 유지된다. 또한 중앙 영역에서 커팅 요소를 포함하는 하우징형 보호 요소가 사용된다. 이 커팅 요소는 멤브레인의 반대편에 있다. 보호 요소는 비상 가스 제거 디바이스의 외부로부터 멤브레인으로의 접근을 방지하기 위해 사용된다. 보호 요소는 가스 통로 개구부들을 갖는다. 멤브레인은 가스 투과성이지만 기본적으로 발수성(water repellent)이 있다. 발수 기능은 주변 환경으로부터의 물이 외부에서 내부로 도달하지 못하게 하거나 극히 미미한 정도만이다. 정상 작동 중에, 멤브레인은 주변 환경과 배터리 하우징 사이에 가스 균등화를 제공할 수 있다. 이것은 멤브레인이 가스에 대해 투과할 수 있기 때문에 가능하다. 예를 들어, 배터리 하우징의 결함으로 인해 급격한 파열 압력이 발생하면, 멤브레인은 외향으로 팽창한다. 커팅 요소와 멤브레인의 외부 사이에 일정 거리가 제공되고, 이는 손상 시에 멤브레인의 허용가능한 변형을 결정한다. 멤브레인이 허용가능한 변형 이상으로 팽창하면, 팁으로 설계된 커팅 요소와 접촉한다. 커팅 요소는 멤브레인을 손상시켜 멤브레인을 찢어지게 한다. 그러면 가스는 배터리 하우징으로부터 가스 통로 개구부를 통해 주변 환경으로 빠르게 배출될 수 있다. 이것은 배터리 케이스가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 멤브레인은 "정상(normal)" 작동 조건들에서 "호흡"한다(breathes). 이것은 가스 투과성 멤브레인을 통해 주변 환경과 배터리 하우징 내부 사이에서 공기의 교환을 포함한다. 배터리 하우징으로 유입되는 공기는 습기를 운반한다. 이는 배터리 하우징에 응축되어 단점으로 인식된다.

종래 기술로부터 공지된 비상 가스 제거 디바이스는 또한 복잡한 설계를 갖는다. 제조 공정의 결과로 디바이스의 개별 구성요소들 사이에서 발생하는 불가피한 치수 공차로 인해, 커팅 요소가 한 배치(batch)의 다른 비상 가스 제거 디바이스에 있는 멤브레인 표면에서 항상 정확히 동일한 거리에 있도록 보장할 수 없다. 이는 멤브레인의 다양하고 재현 불가능한 파열 동작으로 초래된다.

본 발명은 침투하는 공기의 습기 문제를 적어도 상당히 감소시키거나 방지하기 위해 사용될 수 있는 전술한 유형의 비상 가스 제거 디바이스를 제공하는 문제를 해결하는 것이다.

이 문제는 내부와 외부 사이에 적어도 하나의 공기 통로가 할당되는 적어도 하나의 마운트(mount)가 하우징 내에 또는 위에 있고, 공기 통로 또는 통로들은 가스 투과성 멤브레인 형태의 적어도 하나의 환기 요소(venting element)에 의해 차단되는 점에서 해결된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 파열 기능(bursting function)은 호흡 기능(breathing function)과 별개이다. 손상의 경우에 전기 화학 또는 전기 디바이스의 수용 하우징에서 내부 압력을 갑작스럽게 감소시킬 수 있게 하기 위해, 기밀 멤브레인은 충분히 큰 자유 단면적을 제공해야 한다. 그런 다음, 이는 압력이 완화될 수 있도록 손상 시 노출된다. 정상 작동 조건에서는, 기밀 멤브레인을 통해 공기의 습기가 수용 하우징으로 유입되지 않는다. 그러나, 이러한 정상 작동 조건들 하에서 수용 하우징의 내부와 주변 환경 사이에 압력 균등화가 이루어지도록 하기 위해, 적어도 하나의 환기 요소가 사용된다. 이는 가스 투과성 멤브레인에 의해 구조적으로 간단한 방식으로 형성된다. 가스 투과성 멤브레인은 가스 투과성이지만 방수성이다. 따라서, 이 가스 투과성 멤브레인은 외부로부터 물이 유입되는 것은 방지하지만 호흡을 가능하게 한다. 파열 기능이 기밀 멤브레인의 넓은 자유 단면적을 필요로 하는 반면, 가스 투과성 멤브레인(환기 요소)의 호흡 기능은 작은 단면적만을 필요로 한다. 이것은 환기 요소들이 한편으로는 호흡 기능을 위해 개별적으로 구체적으로 설계될 수 있고, 다른 한편으로는 파열 기능을 위한 기밀 멤브레인이 개별적으로 구체적으로 설계될 수 있는 것을 의미하며, 작은 단면적의 환기 요소들을 통해 더 적은 공기 수분이 바람직하게는 수용 하우징으로 침투한다. 이러한 방식으로, 파열 기능과 호흡 기능의 설계는 서로 독립적으로 실행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 변형예에 따르면, 커팅 요소는 하우징의 홀더에 의해 지지되고, 하우징은 커팅 요소를 위한 홀더와 멤브레인 마운트의 부착 섹션이 일체로 상호 연결되는 구성요소를 형성하도록 제공될 수 있으며, 기밀 멤브레인은 부착 섹션에 밀봉된 방식으로 직접 또는 간접적으로 연결된다. 부착 섹션에 대한 홀더의 일체형 연결은 커팅 요소가 부착 섹션과 기밀 멤브레인에 치수적으로 항상 정확하게 할당되도록 보장한다. 이러한 방식으로, 재현 가능한 파열 동작이 설정될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비상 가스 제거 디바이스는 특히 간단하고 견고한 설계를 갖는다. 그 결과, 이는 안정적으로 작동하며 더 적은 수의 부품과 더 적은 조립을 필요로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 지지부가 적어도 하나의 가스 통로 개구부를 형성하도록 제공될 수 있고, 바람직하게는 적어도 2개의 가스 통로 개구부들 사이에 형성되는 홀더의 바 섹션이 제공될 수 있고, 홀더 상에 커팅 요소가 배치된다. 사고 발생 시 이러한 설계들은 효과적인 가스 방출을 초래할 수 있음이 입증되었다. 또한 지지부는 적어도 가스 개구부가 없는 영역에서 기밀 멤브레인을 커버하고, 예를 들어 접근, 물 튀김(splash water) 및 영구 침수(permanent flooding)에 대한 기계적 보호를 제공한다.

바람직하게는, 홀더로부터 일정 거리에 부착 섹션을 유지하기 위해 홀더에 일체로 성형될 스페이서가 또한 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 기밀 멤브레인과 커팅 요소 사이의 거리는 정확하게 맞도록 제조될 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면, 비상 가스 제거 디바이스는 내부를 향한 하우징의 벽에 리세스된 마운트를 갖는 멤브레인 마운트에 기초하여 낮은 전체 높이를 갖도록 설계될 수 있고, 부착 섹션은 외부를 향한 방향으로 벽으로부터 일정 거리에서 마운트 내에 배치된다.

본 발명의 특히 바람직한 변형예는 가스 가이드가 하우징의 외부의 영역에 배치되고, 가스 가이드는 가스 통로 개구부(들) 및/또는 적어도 하나의 통로와 외부에 인접한 주변 환경 사이에 공간적 연결을 형성하며, 가스 가이드는 외부의 영역에서 적어도 하나의 가스 통로 개구부 및/또는 적어도 하나의 통로를 커버하는 적어도 하나의 벽 요소를 포함한다. 가스는 과부하의 경우 및/또는 정상 작동 시 가스 덕트를 통해 배출될 수 있다. 이와 관련하여, 가스 가이드는 가스 가이드의 벽 요소가 기밀 멤브레인 및/또는 적어도 하나의 배출 요소에 대한 직접적인 접근을 방지하는 기계적 접근 보호를 제공하도록 설계될 수 있다.

이 경우, 가스 가이드가 적어도 하나의 가스 가이드 채널을 포함하도록 제공될 수 있고, 가스 가이드 채널 또는 채널들은 적어도 하나의 벽 요소에 의해 그리고 연결 섹션에 의해 측면으로 범위가 정해지고, 적어도 하나의 벽 요소는 하나 이상의 연결 섹션을 통해 하우징에 일체로 연결된다. 이 설계는 측면 연결 섹션들에 기초하여 기계적 접근 보호를 추가로 향상시킨다. 일체형 연결은 부품들의 수와 조립 비용을 더욱 감소시킨다. 특히 가스 가이드 채널을 형성하기 위해 추가 부품이 필요하지 않다.

본 발명의 생각할 수 있는 한 가지 설계는 가스 가이드가 가스 가이드와 외부의 영역에서 주변 환경 사이에 가스 전도성 연결을 제공하는 적어도 하나의 가스 배출 개구부를 포함하고, 가스 배출 개구부가 하나 이상의 가스 통로 개구부 및/또는 적어도 하나의 통로로부터 일정 거리에 배치되도록 하는 것이다. 이 간격은 접근에 대한 보호를 제공할 뿐만 아니라, 오히려 외부로부터 유입되는 물 튀김이 기밀 멤브레인 및/또는 환기 요소들에 쉽게 도달하지 않고 손상되지 않도록 보장한다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위해, 가스 배출 개구부와 가스 통로 개구부(들) 및/또는 적어도 하나의 통로 사이의 거리는 가스 통로 개구부 및/또는 적어도 하나의 통로의 최소 단면 직경의 적어도 두 배이다.

가스 배출 개구부와 가스 통로 개구부 및/또는 적어도 하나의 통로 사이에는 직선 시야를 방지하기 위한 준비가 이루어지면 접근 보호 및 물 튀김 보호도 특히 효과적으로 달성될 수 있다. 이는 가스 배출 개구부를 통해 삽입된 와이어 또는 스크류드라이버와 같은 선형 물체가 멤브레인 및/또는 환기 요소에 부딪히는 것을 방지할 수 있다.

가스 배출 개구부의 단면적 또는 가스 배출 개구부들의 단면적들의 합이 가스 통로 개구부 또는 개구부들의 단면적과 같거나 더 크도록 제공되는 경우, 손상 시 가스 유동의 임의의 불리한 가속이 방지된다.

본 발명의 생각할 수 있는 한 가지 변형예는 하우징이 일체로 성형되고 부착 요소들, 바람직하게는 특히 보어들로 형성될 수 있는 부착 마운트들이 제공되는 커버를 포함하고, 부착 요소들은 비상 가스 제거 디바이스를 수용 하우징, 특히 배터리 하우징의 하우징 벽에 연결하기 위해 형성되고 배치된다.

바람직하게는, 하우징은 플라스틱으로 만들어지고, 특히 사출 성형된 플라스틱 부품으로 일체로 바람직하게 형성된다.

이러한 설계에서, 특히 금속 또는 플라스틱 재료로 만들어진 슬리브들을 수용하기 위한 부착 마운트들이 제공될 수 있고, 슬리브들은 형상 끼워맞춤(form-fitting) 방식으로 커버에 연결되고 및/또는 이에 접착적으로 본딩되고 그리고 스크류 요소들을 위한 관통 개구부들을 형성하며, 슬리브들은 외부의 영역에서 스크류 요소를 지지하기 위한 베어링 표면을 형성한다. 이는 비상 가스 제거 디바이스를 수용 하우징, 특히 배터리 하우징에 영구적으로 연결하는 것을 보장한다.

커버를 포함하는 하우징이 제공되면, 커버의 내부는 밀봉 마운트를 형성하고, 밀봉 섹션들을 갖는 원주 밀봉부는 밀봉 마운트 내에 또는 위에 유지되고, 밀봉 섹션들을 갖는 밀봉부가 수용 하우징, 특히 배터리 하우징의 외부와의 밀봉 접촉을 위한 원주 밀봉 표면을 형성하도록 제공되면, 수용 하우징에 대한 하우징의 견고한 커플링이 가능해진다.

가스켓은 밀봉 마운트에 삽입되는 별도의 가스켓으로 설계될 수 있다. 또한 밀봉부가 2성분 사출 성형 공정을 사용하여 하우징에 성형되는 것도 생각할 수 있다. 또한, 밀봉부는 밀봉 마운트에 형성되는 것도 생각할 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면, 기밀 방식으로 멤브레인 마운트의 부착 섹션에 원주방향으로 직접 연결하기 위해 사용되는 원주 연결 섹션을 포함하는 기밀 멤브레인이 제공되고, 및/또는 기밀 방식으로 마운트의 부착 섹션에 원주 방식으로 바람직하게 직접 연결하기 위해 사용되는 원주 연결 섹션을 포함하는 환기 요소가 제공되는 경우, 비상 가스 제거 디바이스를 위한 필요한 부품들의 수는 상당히 감소된다.

그러나, 대안적으로, 기밀 멤브레인이 지지부의 멤브레인 지지부에 연결되도록 제공될 수도 있고, 여기서 지지부는 환형 원주 부착 표면을 포함하고, 기밀 멤브레인의 원주 연결 섹션은 기밀 방식으로 부착 표면에 원주방향으로 연결되며, 지지부는 커플링 피스에서, 하우징에 바람직하게는 접착 본드, 특히 접착 또는 용접에 의해 연결되는 연결 표면을 포함하고, 및/또는 환기 요소가 홀더의 지지 요소에 연결되는 경우, 상기 지지 요소는 환형 원주 부착 표면을 가지며, 상기 환기 요소의 원주 연결 섹션은 바람직하게는 기밀 방식으로 부착 표면에 원주방향으로 연결되고, 홀더는 연결 피스에서, 하우징에 연결, 바람직하게는 접착 본드, 특히 본드, 용접 또는 역 사출 성형으로 연결하기 위해 사용되는 연결 표면을 포함할 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 변형예에 따르면, 환기 요소들의 자유 단면적들의 합 또는 하나의 환기 요소의 자유 단면적은 기밀 멤브레인의 자유 단면적보다 작도록 제공될 수 있고, 환기 요소들의 자유 단면적들의 합 또는 하나의 환기 요소의 자유 단면적은 기밀 멤브레인의 자유 단면적보다 작도록 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명은 첨부 도면들에 도시된 예시적인 실시예들에 기초하여 하기에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 비상 가스 제거 디바이스의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 비상 가스 제거 디바이스의 상면 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 비상 가스 제거 디바이스의 구조 유닛을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 비상 가스 제거 디바이스의 길이방향 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 비상 가스 제거 디바이스의 저면도이다.
도 6은 도 1 및 도 5의 비상 가스 제거 디바이스의 단면도이다.

도 1은 하우징(20)을 포함하는 비상 가스 제거 디바이스(10)를 도시한다. 바람직하게는, 하우징(20)은 일체로 형성되고 플라스틱 부품으로 사출 성형된다.

하우징(20)은 플레이트로 설계될 수 있는 커버(21)를 갖는다. 커버(21)는 외부(21.1)와 내부(21.2)를 형성한다(도 3 참조). 조립된 상태에서, 외부(21.1)는 주변 환경(environment)을 향한다. 내부(21.2)는 비상 가스 제거 디바이스(10)가 예를 들어 배터리 하우징에 장착될 수 있는 수용 하우징을 향한다.

커버(21)에는 특히 보어들로서 형성될 수 있는 부착 마운트들(22)이 제공될 수 있다. 보어들(22)은 외부(21.1)와 내부(21.2) 사이에서 커버(21)를 관통한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(20)은 주로 직사각형 또는 정사각형 형상이고, 각각 쌍으로 서로 평행한 측면들(23.1) 및 단부면들(23.2)에 의해 범위가 정해진다. 물론, 커버(21)의 다른 윤곽, 예를 들어 원형 또는 타원형 또는 임의의 다각형 윤곽을 제공하는 것도 가능하다.

도 3은 하우징(20)이 일체로 성형된 멤브레인 마운트(membrane mount)(27)를 포함하는 것을 도시한다. 홀더(27.1)는 멤브레인 마운트(27)의 영역에 배치되어 있다. 홀더(27.1)는 평면 요소로 설계되고 적어도 하나의 가스 통로 개구부(27.2)를 구비한다. 그러나, 단지 하나의 가스 통로 개구부(27.2)만 또는 여러 개의 가스 통로 개구부들(27.2)이 홀더(27.1)에 제공되는 것도 생각할 수 있다. 홀더(27.1)는 커팅 요소(cutting element)(27.3)를 지지한다. 이 예시적인 실시예에서, 커팅 요소(27.3)는 두 개의 가스 통로 개구부들(27.2) 사이의 바(bar)에 배치된다.

커팅 요소(27.3)의 다른 배열들도 생각할 수 있다. 커팅 요소(27.3)는 끝이 날카로운 팁(point-shaped tip)으로 설계된다. 선형 또는 다르게 형성된 커팅 에지들을 갖는 커팅 요소들(27.3)을 사용하는 것도 생각할 수 있다.

스페이서(27.4)는 홀더(27.1)에 일체로 인접한다. 특히, 스페이서(27.4)는 원주 벽으로 설계될 수 있다.

멤브레인 마운트(27)에서 스페이서(27.4)는 부착 섹션(27.5)으로 합쳐진다. 부착 섹션(27.5)은 이 예시적인 실시예에서와 같이 환형 베어링 표면으로 설계될 수 있다. 특히, 부착 섹션(27.5)이 중단 없는 원주형으로 설계되는 것이 양호하다. 멤브레인 마운트(27)는 또한 마운트(27.6)를 포함한다. 이는 내부(21.2)를 형성하는 하우징(20)의 벽 안으로 리세스된다.

도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 부착 섹션(27.5)의 뒤의 영역에서 커버(21) 내로 성형되는 배수구(drainage)(26)가 제공될 수 있다. 배수구(26)는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 보어(bore)들로 형성될 수 있다. 이러한 보어들은 외부의 영역으로 개방되고, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 스페이서(27.4)로부터 측면(23.1) 또는 단부면(23.2)으로 연장한다.

도 2 및 도 3은 외측에서 가스 통로 개구부들(27.2)을 덮는 가스 가이드(24)를 도시한다. 이를 위해, 벽 요소(24.1)는 가스 통로 개구부들(27.2)로부터 축 방향으로 이격되고 측면 연결 섹션들(24.2)을 통해 외부에서 하우징(20), 특히 커버(21)에 일체로 연결되어 사용된다. 가스 가이드(24)는 벽 요소(24.1), 연결 섹션(24.2) 및 바닥 벽(24.3)과 함께 가스 가이드 채널을 형성한다. 이 가스 가이드 채널은 길이방향 단부들에서 가스 배출 개구부들(25)을 형성하고, 이 가스 배출 개구부들은 주변 환경과의 가스 전도성 연결부를 확립하기 위해 사용될 수 있다. 물론, 단지 하나의 가스 배출 개구부(25)만 또는 심지어 여러 개의 가스 배출 개구부들이 다른 위치들에 제공되는 것도 생각할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(20)은 가스 배출 개구부(들)(25)로부터 가스 가이드 채널을 통해 그리고 가스 통로 개구부들(27.2)을 통해 비상 가스 제거 디바이스(10)의 내부(21.1)(또는 외부(21.2))로의 가스 전도성 연결을 제공한다.

기밀(gas-tight), 특히 기밀(air-tight) 멤브레인(30)이 이 가스 전도성 연결을 차단하기 위해 제공된다. 기밀 멤브레인(30)은 바람직하게는 영역 요소로 설계되고, 더 바람직하게는 플라스틱 필름으로 형성된다.

멤브레인(30)은 대체로 방수성이 있고, 특히 멤브레인(30)은 외부 수압의 충격으로 인해 멤브레인(30)의 의도치 않게 파손되는 것을 방지하기 위해 충분히 찢어지지 않도록 설계된다.

특히, 멤브레인(30)은 지지부(40)가 몰드(mold)에 삽입되는("역 사출 성형; back injection molding") 필름일 수 있고, 멤브레인(30) 및 지지부(40)는 열가소성 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 지지부(40)와 멤브레인(30) 사이의 기밀 연결은 단일 작업으로 확립될 수 있다.

멤브레인(30)이 멤브레인 마운트(27)에 삽입된 다음, 몰드에서 플라스틱을 사용하여 역 사출 성형되어 지지부(40)를 형성하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 유형의 역 사출 성형은 부품들의 수와 조립 비용을 줄인다.

생각할 수 있듯이, 멤브레인(30)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트를 포함하고, 바람직하게는 전체적으로 이러한 재료로 만들어진다.

멤브레인(30)은 바람직하게는 원형 디스크와 같은 형상이지만, 다른 형상들을 가질 수도 있다. 그러나, 원형 디스크는 변형될 때 양호한 특성을 갖는 것으로 나타났다.

멤브레인(30)은 조립될 때 하우징(20)의 내부(21.2)를 향하는 내부면(33)을 갖는다. 멤브레인(30)은 또한 외부면(32)을 갖는다. 조립된 상태에서, 외부면(32)은 외부(21.1)를 향한다. 또한, 멤브레인(30)은 바람직하게는 림(rim)에 형성되는 원주 연결 섹션(31)을 갖는다.

멤브레인(30)은 멤브레인 마운트(27)의 부착 섹션(27.5)에 직접적으로 또는 지지부(40)를 통해 간접적으로 연결될 수 있다.

멤브레인(30)이 직접 부착될 때, 멤브레인(30)은 기밀 방식으로 연결 섹션(31)에 의해 원주방향으로 부착 섹션(27.5)에 연결된다. 이는 예를 들어 접착 본드를 사용하여 수행될 수 있다. 여기서 생각할 수 있는 것은 본딩 또는 용접, 특히 초음파 용접 또는 역 사출 성형이다.

간접 부착의 경우, 멤브레인(30)의 연결 섹션(31)은 도 1에 도시된 바와 같이 지지부(40)의 부착 표면(44)에 배치된다. 멤브레인(30)의 연결 섹션(31)은 기밀 방식으로 부착 표면(44)에 원주방향으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 연결은 접착 본드(adhesive bond), 특히 본드 또는 용접, 특히 초음파 용접에 의해 확립되는 것도 생각할 수 있다.

도 1은 지지부(40)가 커플링 피스(coupling piece)(41)를 포함하는 것을 또한 도시한다. 이 커플링 피스(41)는 연결 표면(42)을 갖는다. 또한, 커플링 피스(41)는 부착 표면(44)을 형성하는 멤브레인 지지부(43)를 지지한다. 이를 위해, 멤브레인 지지부(43)는 연결 표면(42)으로부터 일정 거리에 부착 표면(44)을 유지한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 지지부(40)에 부착된 멤브레인(30)은 멤브레인 마운트(27)에 먼저 삽입될 수 있다. 부착 섹션(27.5)에 접하는 연결 표면(42)은 삽입 동작을 제한한다. 지지부(40)의 표면과 거기에 접촉하는 하우징(20) 사이에 원주방향으로 기밀 연결이 이루어진다. 추가로 또는 대안적으로, 원주방향으로 기밀 연결은 다른 위치들, 예를 들어 원주 마운트(27.6)의 영역에서 확립될 수도 있다. 연결은 본딩, 용접, 특히 초음파 용접, 또는 역 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.

도 4는 하우징(20)에 원주 밀봉 마운트(seal mount)(28)가 제공되는 것을 더 도시한다. 이 밀봉 마운트(28)는 커버(21)의 내부(21.2)에서 멤브레인 마운트(27)를 둘러싼다. 밀봉부(60)는 밀봉 마운트(28)에 삽입, 몰딩 또는 형성될 수 있다.

밀봉부(60)는 밀봉 섹션들(61, 62)을 갖는다. 이러한 밀봉 섹션들(61, 62)은 도 1에 도시된 바와 같이 원주 밀봉 표면(63)을 형성한다. 또한, 밀봉부들(60)은 조립된 상태에서 커버의 내부(21.2)에 있는 보어들(부착 마운트들; 22)을 원주방향으로 밀봉하는 네크(neck)들(64)을 포함할 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 유지 스크류들/볼트들의 통과를 허용하기 위해, 네크들(64)에는 부착 마운트들(22)과 정렬된 구멍(aperture)들(65)이 제공될 수 있다.

도 1은 금속 재료 또는 플라스틱으로 만들어진 슬리브들(50)이 부착 마운트들(22)에 삽입되는 것을 더 도시한다. 바람직하게는, 슬리브들(50)은 하우징(20)의 플라스틱 재료로 오버몰딩되거나 후속적으로 가압된다. 슬리브들(50)은 외부(21.1)의 영역에서 부착 요소의 스크류 헤드 또는 유사한 부품을 위한 베어링 표면을 형성한다. 내부에서, 슬리브들(50)은 비상 가스 제거 디바이스(10)가 부착될 수용 하우징의 외부와 접촉하기 위한 접촉 표면을 형성한다.

도 1은 비상 가스 제거 디바이스(10)가 하우징(20)에 연결된 적어도 하나의 환기 요소(venting element)(74)를 포함하는 것을 도시한다.

환기 요소(74)는 가스 투과성, 특히 공기 투과성 멤브레인, 특히 필름으로 설계될 수 있다. 필름은 공기가 외부(21.1)로부터 내부(21.2)로 환기 요소(74)를 통과할 수 있는 채널들 또는 기공들을 가질 수 있다.

환기 요소(74)는 기밀 멤브레인(30)을 하우징(20)에 부착하는 것과 동일한 방식으로 하우징(20)에 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 기밀 멤브레인(30)에 대한 상기 설명을 참조할 수 있다. 특히, 지지부(40)와 유사하거나 동일한 디자인일 수 있는 홀더(70)가 사용될 수 있다.

홀더(70)는 연결 피스(71)를 갖는다. 연결 피스(71)는 원주 연결 표면(72)을 형성한다. 지지 요소(73)는 연결 피스(71)에 성형된다. 지지 요소(73)는 환기 요소(74)를 위한 원주 커플링 표면을 갖는다.

환기 요소(74)는 림에서 원주방향으로 바람직하게 형성되는 원주 연결 섹션(74.3)을 갖는다. 환기 요소(74)는 하우징(20)의 외부(21.1)를 향하는 외부(74.1)를 형성한다. 환기 요소(74)는 하우징(20)의 내부(21.2)를 향하는 내부(74.2)를 형성한다.

환기 요소(74)의 연결 섹션(74.3)은 지지 요소(73)의 커플링 표면 상에 배치될 수 있고, 바람직하게는 기밀 방식으로 이에 원주방향으로 연결될 수 있다. 상술한 부착 유형들이 참조된다.

본 발명의 범위 내에서, 하나 이상의 환기 요소(74)가 제공되어 하우징(20)에 연결될 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 두 개의 환기 요소들(74)이 사용된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(20)은 환기 요소(74)를 위한 마운트(29)를 갖는다. 마운트(29)는 공기 통로들(29.2)이 제공된 바닥(29.1)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 바닥(29.1)은 생략될 수 있다. 그러나, 바닥(29.1)은 통로들(29.2)의 단면을 특히 작게 만들 수 있기 때문에 유리하고, 이는 물 튀김 보호(splash water protection)의 이유로 양호하다.

마운트(29)는 원주 부착 섹션(29.4)을 갖는 지지 부분(29.3)을 갖는다. 부착 섹션(29.4)는 바람직하게는 원주 벽 섹션(29.5)에 병합된다.

도 6은 환기 요소(74)를 하우징(20)에 장착하기 위해, 먼저 환기 요소(74)가 홀더(70)에 연결되는 것을 도시한다. 그런 다음, 환기 요소(74)를 갖는 홀더(70)는 마운트(29)에 삽입된다. 삽입 동작은 예를 들어, 부착 섹션(29.4)에 원주방향으로 놓이게 되는 연결 표면(72)에 의해 제한될 수 있다. 지지 요소(73)는 외부(21.1)를 향한 방향으로 부착 섹션(29.4)을 지나 돌출한다.

홀더(70)는 지지부(40)와 동일한 방식으로 부착될 수 있다. 이와 관련하여 상술한 설명을 참조할 수 있다.

도 6에 더 도시된 바와 같이, 하나 이상의 마운트(29)의 배열은 공기 통로(29.2)가 가스 가이드(24)에 의해 둘러싸인 채널로 개방되도록 할 수 있다.

도 6은 환기 요소(74)의 외부 표면(74.1)과 하우징(20)의 바닥(29.1) 사이의 영역에 자유 공간이 형성될 수 있음을 더 도시한다. 바람직하게는, 배수구(76)가 이 여유 공간 안으로 개방되도록 제공된다. 개방 공간으로부터 멀리 향하는 배수구(26)의 단부는 주변 환경으로 보내진다.

유입되었을 수 있는 임의의 물은 멤브레인(30)과 환기 요소(74) 양자의 기능을 보장하기 위해 배수구(26)를 통해 배수될 수 있다.

본 발명에 따른 비상 가스 제거 디바이스(10)는 수용 하우징의 벽에 있는 구멍을 기밀 방식으로 밀봉하기 위해 사용된다. 특히, 수용 하우징은 어큐뮬레이터(accumulator)들이 수용되는 배터리 하우징일 수 있다. 구멍을 폐쇄하기 위해, 비상 가스 제거 디바이스(10)는 수용 하우징의 벽에 있는 구멍 위에 배치되고, 예를 들어 부착 마운트들(22)을 통과하는 스크류/볼트 요소들의 도움으로 이에 연결된다. 물론, 비상 가스 제거 디바이스(10)와 수용 하우징 사이에 다른 유형의 연결을 설정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 비상 가스 제거 디바이스(10)에는 수용 하우징의 벽에 래치되는 일체로 형성된 스냅 후크(snap hook)들이 제공되는 것을 생각할 수 있다. 또한, 클램핑 연결들을 사용할 수 있다.

비상 가스 제거 디바이스(10)의 작동 모드는 다음과 같다. 정상 작동 중에, 멤브레인(30)은 가스 가이드(24)와 수용 하우징의 내부 사이의 경로를 기밀 방식으로 폐쇄한다. 환기 요소들(74)은 수용 하우징 내부와 주변 환경 사이의 정상적인 압력 변동을 보상할 수 있다. 이를 위해, 가스는 수용 하우징의 내부로부터 환기 요소(74)를 통해 가스 가이드(24) 내로 그리고 따라서 주변 환경으로 통과할 수 있다. 수용 하우징의 압력이 작동으로 인해 감소하면, 가스는 또한 반대 방향으로 흐를 수 있다.

사고 발생 시 수용 하우징 내부에 고압이 갑자기 발생하면, 멤브레인(30)은 허용할 수 없는 압력 증가로 커팅 요소(27.3)와 접촉할 때까지 도 4에 도시된 위치로부터 외부(21.1)를 향해 돌출한다. 커팅 요소(27.3)는 멤브레인(30)을 손상시키고, 이에 따라 인장된 멤브레인(30)이 파열된다. 이러한 방식으로, 가스 전도성 연결은 넓은 영역에 걸쳐 해제될 수 있다. 수용 하우징 내부로부터의 가스 압력은 가스 통로 개구부들(27.5)을 통해 가스 가이드(25)로 배출된다. 그러면 가스는 주변 환경으로 빠져나갈 수 있다.

비상 가스 제거 디바이스(10)의 대안적인 실시예에서, 전방에 배치된 가스 가이드(24)에 가스 전도성 연결을 제공하기 위해 복수의 가스 통로 개구부들(27.2)이 홀더(27.1) 상에 제공될 수 있다. 그런 다음 이 가스 가이드(24)는 또한, 예를 들어 복수의 가스 가이드 채널들을 가질 수도 있다. 적어도 하나의 가스 통로(27.2)는 이러한 가스 가이드 채널들 각각을 위해 제공되어 이러한 가스 가이드 채널과의 가스 가이드 연결을 확립한다.

가스 가이드(24)의 가스 가이드 채널들 각각은 연결 섹션들에 의해 하우징(20)의 외측에 일체로 연결되는 벽 요소에 의해 범위가 정해진다. 연결 섹션들(24.2)은 벽 요소(24.1)를 바닥 벽(24.3)으로부터 일정 거리에 유지한다.

10: 비상 가스 제거 디바이스
20: 하우징
21: 커버
24: 가스 가이드
25: 가스 배출 개구부
27: 멤브레인 마운트
27.1: 홀더
27.2: 가스 통로 개구부
27.3: 커팅 요소
27.4: 스페이서
27.5, 29.4: 부착 섹션
29: 마운트
29.2: 공기 통로
30: 기밀 멤브레인
40: 지지부
42, 72: 연결 표면
50: 슬리브
74: 환기 요소

Claims

전기 화학 또는 전기 디바이스의 수용 하우징, 특히 배터리 하우징 내에서 내부 압력을 균등화하기 위한 비상 가스 제거 디바이스(emergency degassing device)(10)로서, 상기 디바이스는 적어도 하나의 가스 통로 개구부(gas passage opening)(27.2)를 포함하는 하우징(20)을 갖고, 상기 가스 통로 개구부(27.2)는 상기 하우징(20)에서 멤브레인 마운트(membrane mount)(27) 내에 또는 위에 수용되는 기밀(gas-tight), 특히 기밀(air-tight) 멤브레인(30)에 의해 폐쇄되고, 상기 기밀 멤브레인(30)에 커팅 요소(cutting element)(27. 3)가 할당되며, 특히 상기 커팅 요소(27.3)는 상기 멤브레인(30)으로부터 일정 거리에 배치되고, 상기 커팅 요소(27. 3)는 상기 기밀 멤브레인(30)의 미리 결정된 변형 시, 상기 기밀 멤브레인(30)을 적어도 한 지점에서 파열하여 상기 가스 통로 개구부(27.2)를 통해 상기 비상 가스 제거 디바이스(10)의 내부(21.2)와 상기 비상 가스 제거 디바이스(10)의 외부(21.1) 사이에 유동 연결을 생성하도록 설계되고 위치되는, 비상 가스 제거 디바이스(10)에 있어서,
상기 하우징(20) 내에 또는 위에 적어도 하나의 마운트(29)가 제공되고, 상기 내부(21.2)와 상기 외부(21.1) 사이에 적어도 하나의 공기 통로(29.2)가 할당되고, 상기 공기 통로(들)(29.2)는 가스 투과성 멤브레인 형태의 적어도 하나의 환기 요소(venting element)(74)에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항에 있어서, 상기 커팅 요소(27.3)는 상기 하우징(20)의 홀더(27.1)에 의해 지지되고, 상기 하우징(20)은 상기 커팅 요소(27.3)를 위한 상기 홀더(27.1)와 상기 멤브레인 마운트(27)의 부착 섹션(27.5)이 일체로 상호 연결되는 구성요소를 형성하고, 상기 기밀 멤브레인(30)은 상기 부착 섹션(27.5)에 밀봉 방식으로 직접 또는 간접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지부(27.1)는 상기 적어도 하나의 가스 통로 개구부(27.2)를 형성하고, 바람직하게는 2개의 가스 통로 개구부들(27.2) 사이에 형성되는 상기 홀더(27.1)의 바 섹션이 제공되고, 상기 홀더 상에 상기 커팅 요소(27.3)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 홀더(27.1)로부터 일정 거리에 상기 부착 섹션(27.5)을 유지하는 상기 홀더(27.1)에 스페이서(spacer)(27.4)가 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 마운트(27)는 상기 내부(21.2)를 향하는 상기 하우징(20)의 벽에 리세스된 마운트(27.6)를 포함하고, 상기 부착 섹션(27.5)은 상기 외부(21.1)를 향한 방향으로 상기 벽으로부터 일정 거리에서 마운트(27.6)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(20)의 외부(21.1)의 영역에 가스 가이드(24)가 배치되고, 상기 가스 가이드(24)는 상기 가스 통로 개구부(들)(27. 2) 및/또는 상기 적어도 하나의 통로(29.2) 및 상기 외부(21.1)에 인접한 주변 환경 사이에 공간적 연결을 형성하고, 상기 가스 가이드(24)는 상기 외부(21.1)의 영역에서 상기 적어도 하나의 가스 통로 개구부(27.2) 및/또는 상기 적어도 하나의 통로(29.2)를 커버하는 적어도 하나의 벽 요소(24.1)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제6항에 있어서, 상기 가스 가이드(24)는 적어도 하나의 가스 가이드 채널을 포함하고, 상기 가스 가이드 채널(들)은 상기 적어도 하나의 벽 요소(24.1)에 의해 그리고 측면으로 연결 섹션들(24.2)에 의해 범위가 정해지고, 상기 적어도 하나의 벽 요소(24.1)는 하나 이상의 연결 섹션들(24.2)을 통해 상기 하우징(20)에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 가스 가이드(24)는 상기 가스 가이드(24)와 상기 외부(21.1)의 영역에서 주변 환경(environment) 사이에 가스 전도성 연결(gas-conducting connection)을 제공하는 적어도 하나의 가스 배출 개구부(25)를 포함하고, 상기 가스 배출 개구부(25)는 상기 가스 통로 개구부(들)(27.2) 및/또는 적어도 하나의 통로(29.2)로부터 일정 거리에 배치되고, 바람직하게는 상기 가스 배출 개구부(25)와 상기 가스 통로 개구부(들) 및/또는 상기 적어도 하나의 통로(29.2) 사이의 거리는 상기 가스 통로 개구부(27.2) 및/또는 상기 적어도 하나의 통로(29.2)의 최소 단면 치수의 적어도 2배인 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제8항에 있어서, 상기 가스 배출 개구부(25)와 상기 가스 통로 개구부(27.2) 및/또는 상기 적어도 하나의 통로(29.2) 사이에는 직선 시야가 없는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 가스 배출 개구부(25)의 단면적 또는 상기 가스 배출 개구부들(25)의 단면적들의 합은 상기 가스 통로 개구부(27.2) 또는 가스 통로 개구부들(27.2)의 단면적과 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(20)은 단일편으로 일체로 형성되고 부착 요소들, 바람직하게는 특히 보어들로 설계될 수 있는 부착 마운트들(22)이 제공되는 커버(21)를 포함하고, 상기 부착 요소들은 상기 비상 가스 제거 디바이스(10)를 상기 수용 하우징의 하우징 벽에 연결하도록 설계되고 배치되는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제11항에 있어서, 상기 부착 마운트들(22)은 바람직하게는 금속 또는 플라스틱 재료로 구성되는 슬리브들(50)을 수용하고, 상기 슬리브들(50)은 형상 끼워맞춤(form-fitting) 및/또는 접착제(adhesive) 및/또는 마찰 끼워맞춤(friction-fitting) 방식으로 상기 커버(21)에 연결되고 스크류 요소들을 위한 관통 개구부들 형성하며, 상기 슬리브들(50)은 상기 외부(21.1)의 영역에서 상기 스크류 요소를 지지하기 위한 베어링 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(20)은 커버(21)를 포함하고, 상기 커버의 내부(21.2)는 밀봉 마운트(28)를 형성하며, 상기 밀봉 마운트(28) 내에 또는 위에 밀봉 섹션들(61, 62)을 갖는 원주 밀봉부(60)가 유지되고, 상기 밀봉 섹션들(61, 62)을 갖는 밀봉부(60)는 상기 수용 하우징, 특히 상기 배터리 하우징의 외부와의 밀봉 접촉을 위한 원주 밀봉 표면(63)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기밀 멤브레인(30)은 기밀 방식으로 상기 멤브레인 마운트(27)의 부착 섹션(27.5)에 원주방향으로 직접 연결하기 위해 사용되는 원주 연결 섹션(31)를 포함하고, 및/또는
상기 환기 요소(74)는 기밀 방식으로 상기 마운트(29)의 부착 섹션(27.5)에 원주 방식으로 바람직하게 직접 연결하기 위해 사용되는 원주 연결 섹션(74.3)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기밀 멤브레인(30)은 지지부(40)의 멤브레인 지지부(43)에 연결되고, 상기 지지부(40)는 환형 원주 부착 표면(44)을 포함하고, 상기 기밀 멤브레인(30)의 원주 연결 섹션(31)은 기밀 방식으로 상기 부착 표면(44)에 원주방향으로 연결되고, 상기 지지부(40)는 커플링 피스(41)에서, 상기 하우징(20)에, 바람직하게는 접착 본드(adhesive bond), 특히 본딩, 용접 또는 역 사출 성형(back-injection mold)에 의해 연결되는 연결 표면(42)을 포함하고, 및/또는
상기 환기 요소(74)는 홀더(70)의 지지 요소(73)에 연결되고, 상기 지지 요소(73)는 환형 원주 부착 표면을 갖고, 상기 환기 요소(74)의 원주 연결 섹션(74.3)은 바람직하게는 기밀 방식으로 상기 부착 표면에 원주방향으로 연결되고, 상기 홀더(70)는 연결 피스(71) 상에서, 상기 하우징(20)에 연결, 바람직하게는 접착 본드, 특히 본드, 용접 또는 역 사출 성형으로 연결하기 위해 사용되는 연결 표면(72)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환기 요소들(74)의 자유 단면적들의 합 또는 상기 하나의 환기 요소(74)의 자유 단면적은 상기 기밀 멤브레인(30)의 자유 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는, 비상 가스 제거 디바이스(10).