KR102285864B1 - 혼합 부재, 다양한 혼합 부재 및 어큐뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작동 동안에 액상의 전해액-작동식 전기화학 어큐뮬레이터 상에 가해진 힘 및/또는 운동의 결과로서 전해액을 혼합하기 위하여, 상기 액상의 전해액-작동식 전기화학 어큐뮬레이터의 하우징에 설치되도록 설계된 혼합 부재에 관한 것이고, 여기서 상기 혼합 부재는, 채널이 반대쪽 양 단부 구역에서 적어도 하나의 각각의 개구로 나아가는 중공의 몸체에 형성되도록 그리고 상기 혼합 부재의 재료로써 상기 몸체에 원주방향으로 경계가 형성되도록, 반대쪽 양 단부 구역에서 적어도 하나의 각각의 개구가 제공된 중공의 몸체로 설계되고, 여기서 상기 혼합 부재는 상기 혼합 부재를 어큐뮬레이터에 고정시키기 위하여 및/또는 하우징 부품과 관련하여 상기 혼합 부재의 특정 위치를 세팅하기 위하여, 상기 어큐뮬레이터 하우징의 부품과 접촉하도록 설계되고 상기 혼합 부재의 외측 면으로부터 돌출한 하나 이상의 체결 리브를 포함한다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 혼합 부재를 구비한 어큐뮬레이터 뿐만 아니라 다양한 혼합 부재에 관한 것이다.

Description

혼합 부재, 다양한 혼합 부재 및 어큐뮬레이터{Mixing Element, RANGE of Mixing Elements, and Accumulator}

본 발명은 청구항 제1항에 따른 액상의 전해액-작동식 전기화학 어큐뮬레이터의 하우징에 설치되도록 설계된 혼합 부재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제10항에 따른 다양한(range) 혼합 부재뿐만 아니라 청구항 제11항에 따른 적어도 하나의 혼합 부재를 포함한 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

일반적인 표현으로서, 본 발명은 재충전 가능한 전기화학 배터리, 즉, 예를 들면, 납-산(lead-acid) 배터리의 형태의, 액상의 전해액-작동식 어큐뮬레이터의 분야에 관한 것이다. 이러한 어큐뮬레이터는 예를 들면, 자동차용 시동기 배터리로 사용된다. 포괄형 타입(generic type)의 혼합 부재가 예를 들면, 특허문헌 WO 2011/029035 A2 및 DE 10 2010 048 428 A1로부터 알려져 있다.

본 발명은 전기화학 어큐뮬레이터에 대해 범용적으로 적용가능한 혼합 부재를 특정하는 과제(task)에 기초한다. 이러한 혼합 부재를 구비한 어큐뮬레이터 뿐만 아니라 상이한 타입의 어큘뮬레이터에 적용가능한 다양한 혼합 부재가 더욱 특정된다.

과제는, 작동 동안에 어큐뮬레이터에 가해진 외력 및/또는 운동의 결과로서 전해액을 혼합하기 위하여, 액상의 전해액으로 작동되는 전기화학 어큐뮬레이터의 하우징에 설치되도록 설계된 혼합 부재를 사용해 청구항 제1항에 따라 해결되며, 이에 따라 상기 혼합 부재는, 채널이 반대쪽 양 단부 구역에서 적어도 하나의 각각의 개구로 나아가는 중공의 몸체에 형성되도록 그리고 혼합 부재의 재료로써 상기 몸체에 원주방향으로 경계가 형성되도록, 반대쪽 양 단부 구역에서 적어도 하나의 각각의 개구가 제공된 중공의 몸체로 설계되고, 여기서 상기 혼합 부재는 하우징 부품과 관련하여 상기 혼합 부재의 특정 위치를 세팅하기 위하여 및/또는 어큐뮬레이터에 상기 혼합 부재를 고정시키기 위하여, 상기 어큐뮬레이터 하우징의 부품과 접촉하도록 설계되고 상기 혼합 부재의 외측 면으로부터 돌출한 하나 이상의 체결 리브를 포함한다.

"상측" 및 "하측"이라는 용어가 사용되는 한, 이들 용어는, 사양-준수(specification-compliant)에 따른 사용으로 작동될 때, 어큐뮬레이터의 위치; 즉 상기 어큐뮬레이터의 커버뿐만 아니라 액상의 전해액용 필러(filler) 개구가 상부에 위치되는 실질적으로 수평방향 위치를 의미한다. 수평방향 위치로부터의 특정 편차는 예를 들면, 어큐뮬레이터가 자동차에서 작동될 때 발생하는 것처럼 어큐뮬레이터 상에서의 정상 사양-준수에 따른 운동 부하 시, 허용된다. 사양-준수하지 않는 작동 위치가 예를 들면, 수평방향 위치와 관련하여 90° 또는 180° 회전되어 위치된다.

본 발명은 혼합 부재의 외측 면으로부터 돌출한 외측으로 배치된 체결 리브 때문에, 전기화학 어큐뮬레이터의 모든 가능한 타입, 크기 및 설계와 관련하여 범용적으로 적용가능할 수 있다는 본 발명의 혼합 부재의 장점을 갖는다. 체결 리브는 어큐뮬레이터의 전지(cell) 챔버에서 혼합 부재의 체결을 용이하게 한다. 전지 챔버로의 혼합 부재의 삽입이 또한 용이하게 된다. 더욱이, 체결 리브는 보다 덜 숙련된 사람에 대해서도 형성된 위치결정, 빠르고 용이한 공정 설치가 가능하다는 것을 보장할 수 있다. 체결 리브를 구비한 혼합 부재의 향상된 설계가 자동화된 어큐뮬레이터 생산에 또한 유리하다. 이에 따라, 전체 혼합 부재가 상이한 타입, 크기 및 설계의 어큐뮬레이터에 대해 구조적으로 전체적으로 변경될 필요가 없지만, 그러나 단지 하나 이상의 외측 체결 리브의 치수를 갖는다. 혼합 작동에 필수적인 혼합 부재의 비율(proportion)은, 또한 혼합 부재의 성능 및 유효성에서의 변화가 없도록, 동일하게 유지된다. 따라서 혼합 부재의 중앙 작동 몸체는 리브 변화를 유지하는 다양성을 갖는 상이하게 크기 형성된 어큐뮬레이터에 설치될 수 있고 지속적으로 사용될 수 있기 때문에, 균일한 설계품 및 구현품(realization)을 구비할 수 있다. 특히, 혼합 부재는, 예를 들면, 하나의, 수개의, 또는 모든 체결 리브를 통해 클램핑 됨으로써, 임의의 재료 본딩 절차 없이, 어큐뮬레이터의 하우징에 설치될 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 다른 혼합 부재와 스택될 수 있도록 설계된다. 이를 위하여, 혼합 부재가 다른 한 혼합 부재에 적어도 부분적으로 세팅될 수 있고, 이에 따라 하나의 혼합 부재가 다른 하나의 혼합 부재 내에 놓여 다수의 혼합 부재가 스택될 수 있도록, 혼합 부재의 기하학적 형상이 구성된다. 이러한 스택가능도(stackability)는 혼합 부재를 저장하는데 필요한 공간을 감소시키고 그리고 어큐뮬레이터의 자동화된 조립 동안에, 보다 우수한 조정을 가능하게 한다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예가 혼합 부재를 제공하며, 상기 혼합 부재는 하우징에 설치될 때 마주하여 배치된 하측 단부 구역 상에 배치되도록 설계된 상측 단부 구역의 영역에서 볼륨 공간을 구비하며, 상기 혼합 부재의 원주부는 상기 혼합 부재의 아래 부분의 원주부 보다 상당하게 더 크므로, 상기 혼합 부재의 아래 부분이 볼륨 몸체의 단면 영역에 비해 얇은 적어도 하나의 유동 채널을 형성한다. 이러한 구성은 본 발명의 혼합 부재의 바람직한 전해액 혼합을 더욱 향상시킨다는 장점을 갖는다. 어큐뮬레이터에서의 층화 현상(acid stratification)이 이에 따라 제거될 수 있거나 또는 적어도 상당하게 감소될 수 있다. 층화 현상은 어큐뮬레이터의 높이에 걸친 상이한 산 밀도를 의미한다. 본 발명에 따른 혼합 부재는 감소된 원주부의 결과로서 그리고 얇은 유동 채널의 영역에서의 중공의 몸체의 이에 따른 관련 감소된 유동 영역의 결과로서, 보다 큰 작동 유효성으로 전해액 혼합을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 혼합 부재는 이미 어큐뮬레이터에서의 하측 운동 부하에서도 종래 기술의 혼합 부재에 대해 비교가능한 혼합 효과를 제공한다.

혼합 부재는 예를 들면, 폴리프로필렌이나 또는 다른 한 적당한 가요성 및 내산성 재료로 만들어질 수 있다.

본 발명에 따른 혼합 부재는, 어큐뮬레이터에서의 의도된 설치된 위치에 있을 때 수직 방향에서의 그 높이, 즉 그 길이방향 연장부와 관련하여, 전해액이 혼합 부재의 상측 엣지 상에 쏟아지고 예를 들면, 특허문헌 US 5,096,787에 개시된 바와 같은 하측 개구를 통해 다시 드레인되도록, 어큐뮬레이터 상에서의 운동 부하 시 전해액의 주기적인 순환을 초래하도록 설계될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 혼합 부재는 유체정역학적 펌프의 작동부를 구비한다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 이동하는 차량에서 발생하는 것과 같은 어큐뮬레이터에서의 사양-준수에 따른 운동 부하 시, 혼합 부재의 상측 엣지 구역에서 액상의 전해액이 넘쳐 유동하는 것을 방지하도록, 적어도 상향으로 더욱 뻗어있다. 이렇게 함으로써, 연통하는 용기의 원리가 유리하게도 실현될 수 있게 된다. 연통하는 연결부는, 즉 하측 개구를 통해, 그리고 유체정역학적 펌프 원리와 같은 전해액 순환이 아닌, 어큐뮬레이터의 주변 전지 챔버와 혼합 부재의 볼륨 공간 사이의 혼합 부재의 하측 구역에서 전해액의 왕복 운동을 강제로 이루어지게 한다. 이러한 구성은, 전해액의 순환이 없기 때문에, 제 위치에 유지되면서 슬러지가 어큐뮬레이터의 바닥부 상에 축적된다는 장점을 갖는다. 이에 따라 전해액의 강제 운동은, 층화 현상을 제거하는 정도로 또는 상기 층화 현상을 적어도 상당하게 감소시키는 정도로 전해액을 충분히 혼합시키는데 충분하다.

혼합 부재의 하측 구역에서의 연통하는 연결부; 즉 액상의 전해액이 통과해 유동할 수 있는 하측 개구가, 많은 상이한 구성을, 예를 들면, 혼합 부재의 하측 구역에서 하나 이상의 개구의 형태로 또는 갭의 형태로, 나타날 수 있다. 상기 언급된 개구는 혼합 부재의 상이한 위치에, 바람직하게는 유동 채널 코스의 하측 영역에 배치될 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는, 어큐뮬레이터가 조립될 때까지, 어큐뮬레이터 하우징에 세팅되지 않는 별개의 구성요소로 만들어진다. 혼합 부재는 예를 들면, 어큐뮬레이터의 전지 챔버에 삽입가능한 구성요소로서 구성될 수 있다. 이러한 구성은, 혼합 부재가 별도로 만들어질 수 있고 어큐뮬레이터의 전지 챔버로 필요에 따라 삽입될 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서, 어큐뮬레이터는 일체로 형성된 벽부 부재로써 필요할 수 있는 바와 같이, 두 개의 버전의 어큐뮬레이터의 하우징 부품을 만들도록 상이한 사출 성형을 필요로 하지 않으면서 혼합 부재 없이 뿐만 아니라 혼합 부재로써 경제적으로 만들어질 수 있다. 부가적으로, 종전의 일련의 생산 라인(previous series production run)에서 만들어진 어큐뮬레이터는 또한, 즉 제조 설비에 대한 고 비용 없이, 혼합 부재의 형태로 통합된 혼합을 갖는 어큐뮬레이터로 용이하게 변환될 수 있다.

혼합 부재는 특히 링-형상의 중공의 몸체의 형태를 가질 수 있고, 이에 따라 본 경우에 링 형상은 배타적으로 환형 형상이 아닌 또한 임의의 다른 원형 링 형상을 의미한다. 혼합 부재는 예를 들면, 마주하여 배치된 양 단부 구역에 제공된 개구를 제외하고는, 실질적으로 폐쇄된 중공의 몸체로서 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 혼합 부재가, 예를 들면, 플라스틱 재료로부터, 용이하게 만들어질 수 있다.

혼합 부재는 유리하게도 예를 들면, 사출 성형에 의해, 내측 맨드릴 및 외측 형태로 제조될 수 있다. 혼합 부재는 또한 블로우 공정이나 또는 딥-드로잉 공정을 통해, 중공의 몸체로 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 원주부와 관련하여 하측 단부 구역 쪽으로 테이퍼진 얇은 유동 채널은 제조 공정 동안에, 혼합 공정의 탈형성(demoldability)을 향상시킨다는 또 다른 장점을 갖는다.

하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 얇은 유동 채널의 영역에서의 원주부가 하나 이상의 불연속부에 의해 혼합 부재의 길이방향 연장부 상에서 불연속적으로 감소한다. 이는 중공의 몸체 원주부에 대한 증분의 감소 타입을 초래한다. 이러한 구성으로 하는 것은 액상의 전해액 혼합 효과에 의한 혼합 부재의 작동 유효성을 더욱 향상시킬 수 있다. 유동 채널의 코스 상에 하나 이상의 불연속부를 제공하는 것은 유동 저항의 하나 이상의 등급의 천이부(transition)와 이에 따라 어큐뮬레이터의 내부와 혼합 부재의 볼륨 공간 사이에서의 전해액 교환 감속 또는 가속을 초래한다. 예를 들면, 2개 또는 3개의 이러한 불연속부가 얇은 유동 채널의 구역에 제공된다면 유리하다. 불연속부는 또한 제조 공정 동안에, 혼합 부재의 탈형성을 더욱 향상시킨다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 하나 이상의 불연속부는 혼합 부재의 길이방향 연장부 상에서 선형으로 뻗어있고; 즉 실시예에 따라, 이들 영역에서의 단면 감소 또는 원주방향 감소는 선형이다. 이러한 구성은 혼합 부재의 간단하고 경제적인 제조를 가능하게 할 뿐만 아니라 얇은 유동 채널의 기계적 안정성을 향상시킨다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 공통의 볼륨 공간과 연결된 적어도 2개의 별개의 얇은 유동 채널을 포함한다. 하나의, 다수의, 또는 모든 별개의 얇은 유동 채널이 상기 얇은 유동 채널의 상기 언급된 특징부에 따라, 특히 하나 이상의 불연속부에 따라, 구성될 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 어큐뮬레이터 하우징 리브를 수용하도록 설계되고 상기 혼합 부재의 길이방향 방향으로 뻗어있는 중공의 몸체의 적어도 하나의 면 상에 압입부(indentation)를 포함한다. 이러한 구성은 어큐뮬레이터 하우징에서의 혼합 부재의 간단하고 신뢰가능한 기계적 체결을 가능하게 하고, 제공된 체결은 내측 하우징 리브로써 구성된다. 이러한 경우에 있어서, 부가적인 기계적인 체결 수단이 필요하지 않다. 압입부는 특히 볼륨 공간의 구역에 제공될 수 있거나, 또는 볼륨 공간이 나뉘어지도록, 이러한 공간으로 각각 뻗어있을 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 압입부는 적어도 동일한 방향으로; 즉, 압입부의 연장부의 방향으로, 얇은 유동 채널의 연장부 만큼 깊다. 이는 어큐뮬레이터 하우징의 하우징 리브에 혼합 부재의 특히 견고한 기계적 체결을 가능하게 한다. 부가적으로, 적어도 2개의 별개의 얇은 유동 채널이 이에 따라 생성된다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 어큐뮬레이터 하우징의 하우징 커버의 방향으로 돌출한 적어도 하나의 체결 리브를 포함한다. 이러한 체결 리브는 하우징 커버와 관련하여 혼합 부재를 고정시킬 수 있고 그리고 또한 상기 하우징 커버와 관련하여 상기 혼합 부재를 체결할 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 어큐뮬레이터 하우징의 바닥부의 방향으로 돌출한 적어도 하나의 체결 리브를 포함한다. 상기 체결 리브는 예를 들면, 볼륨 공간의 하측 면에서 혼합 부재에 배치될 수 있다. 어큐뮬레이터 하우징의 하부의 방향으로 돌출하는 체결 리브는 혼합 부재의 형성된 하향 위치결정 및 체결을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 하향 돌출하는 체결 리브는 전극을 개별적으로 둘러싸는 세퍼레이터 또는 전극 상에 놓일 수 있으며, 이에 따라 하우징에서의 혼합 부재의 설치 높이를 형성한다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 어큐뮬레이터 하우징의 측 벽부를 마주한 하나의, 수개의, 또는 모든 외측 면 상에 하나 이상의 외측 원주방향의 체결 리브를 포함한다. 이러한 구성은 잘못된 위치에서의 부적당한 설치를 방지하도록, 전지 챔버의 자유 공간 내의 형성된 수평방향 위치에 혼합 부재가 배치될 수 있다는 장점을 갖는다. 이에 따라 상이한 전지 챔버 사이의 파티션 벽부를 이루는 어큐뮬레이터 하우징의 내측 벽부 뿐만 아니라 어큐뮬레이터의 측방향 외측 벽부는 어큐뮬레이터 하우징의 측 벽부로 여겨진다. 위에서 보았을 경우 실질적으로 직사각형 외측 단면으로서, 혼합 부재는 각각의 경우에, 모든 4개의 외측 면에서 또는 단지 수개의 또는 단지 한 개의 외측 면에서, 하나 이상의 체결 리브를 구비할 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 하나 이상의 체결 리브는 상기 기재된 압입부 내에 배치된다. 특히, 하나 이상의 체결 리브는 압입부 내에서 혼합 부재의 각각의 마주하여 배치된 외측 면에 배치될 수 있다. 압입부 내에 배치된 이러한 체결 리브는 혼합 부재가 어큐뮬레이터 하우징의 내측 하우징 리브에 대해 웨지형 방식으로 가압될 수 있게 하고 상기 하우징 리브에 체결될 수 있게 한다. 이를 위하여, 압입부 내에 제공된 체결 리브는, 외측 윤곽부가 하우징 리브와 관련하여 웨지를 형성하도록, 하우징 리브 상의 삽입 방향으로 증가하는 외측 윤곽부를 나타낼 수 있다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 적어도 2개의 체결 리브는 V-형상의 쌍을 형성하도록 배치된다. 이러한 구성은, 어큐뮬레이터의 이후 실제 작동 동안에 또는 하우징으로 끼워맞춰질 때, 스페이서 리브의 킨킹(kinking)을 V-형상의 구성이 방지할 수 있다는 장점을 갖는다. V-형상의 쌍에 배치된 체결 리브는 V-형상의 리브에 결합되고 합쳐질 수 있거나 또는 서로로부터 특정 거리로 배치될 수 있다.

처음에 특정된 과제는 상기-기재한 타입의 다양한 혼합 부재에 의해 청구항 제11항에 따라 해결되며, 이에 따라 상기 다양한 혼합 부재는 체결 리브의 치수 및/또는 배치에서 서로 상이한 가변 설계품의 혼합 부재를 포함한다. 이와 같이 함으로써, 개별적으로 적당한 혼합 부재가 임의의 또 다른 변경을 필요로 하지 않으면서 상이한 어큐뮬레이터 타입, 크기 및 설계에 대해 이용가능하게 만들어질 수 있다. 주어진 타입의 어큐뮬레이터와 짝 맞춰지는 개별 혼합 부재는 이에 따라 임의의 재료 본딩 절차 없이도 설치될 수 있고, 그리고 체결 리브를 어큐뮬레이터 하우징의 하우징 리브 및/또는 하우징 벽부에 클램핑함으로써, 단독으로 고정될 수 있다.

처음에 특정된 과제는 적어도 하나의 어큐뮬레이터 전지가 형성되는 하우징을 구비한 어큐뮬레이터에 의해 청구항 제12항에 따라 해결되고, 이에 따라 상기 어큐뮬레이터 전지가 액상의 전해액뿐만 아니라 상기 어큐뮬레이터 전지 내에서 복수의 인접하여 배치된 플레이트 형상의 전극을 포함하며, 여기서 상기-기재한 타입의 적어도 하나의 혼합 부재는 어큐뮬레이터 전지 내의 자유 공간에 부가적으로 배치된다. 본 발명의 어큐뮬레이터는 사전에 상대적으로 하측 운동 부하에서 보다 큰 혼합 효과를 제공하고, 이에 따라 층화 현상을 방지하거나 또는 적어도 실질적으로 감소시킨다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 어큐뮬레이터 전지의 플레이트-형상의 전극의 평탄한 면으로 측방향으로 배치된다. 혼합 부재는 이에 따라 특허문헌 DE 10 2010 048 428 A1에 개시된 바와 같은 세퍼레이터 포켓의 돌출한 용접된 단부의 힘에 의해 유지되지 않는데, 그 이유는 상기 혼합 부재가 플레이트-형상의 전극의 평탄한 면에 배치되기 때문이다. 본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 어큐뮬레이터의 하우징에 통합된 구성요소가 어큐뮬레이터 전지에서 혼합 부재를 기계적으로 고정하기 위한 유지 수단으로서 제공될 수 있다. 특히, 어큐뮬레이터 하우징의 내측 하우징 리브는 유지될 수 있다.

혼합 부재는 또한 어큐뮬레이터의 하우징에 또는 내측 하우징 리브에 개별적으로 연결될 수 있고, 이에 따라 알려진 본딩 공정, 예를 들면, 플라스틱 용접을 통해 위치결정되게 고정된다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 혼합 부재는 하우징 벽부 상에 형성된 내측 하우징 리브나 하우징 벽부와 플레이트-형상의 전극 사이에 배치된다.

본 발명의 하나의 유리한 또 다른 실시예에 따라, 하우징은 상기 하우징의 높이 치수, 폭 치수 및 길이 치수의 최대 치수인 길이방향 연장부를 나타내고, 그리고 전극 플레이트는 개별 전극 플레이트의 높이 치수, 폭 치수 및 길이 치수의 최대 치수인 길이방향 연장부를 나타내며, 그리고 전극 플레이트는, 상기 전극 플레이트의 길이방향 연장부가 상기 하우징의 길이방향 연장부의 방향으로 실질적으로 뻗어있도록, 배터리 전지에 올바른 위치/방향으로(orientationally) 위치된다. 이러한 구성은 하우징에서의 하나 이상의 혼합 부재의 동시에 유리한 수용부와 결합된 이용가능한 설치 공간의 우수한 사용에 의해, 하우징에서의 다수의 전극 플레이트를 유리하게도 수용할 수 있게 한다.

아래 기재된 사항은 도면을 참조하여 실시예로써 더욱 상세하게 본 발명을 기술하고 있다.

도 1은 혼합 부재를 구비한 어큐뮬레이터의 단면도이고;
도 2 및 도 3은 운동 부하 하에서의 도 1의 어큐뮬레이터의 도면이고;
도 4 - 도 6은 외측 리브가 없는 제 1 실시예의 혼합 부재의 도면이고;
도 7 - 도 9는 외측 리브가 없는 제 2 실시예의 혼합 부재의 도면이고;
도 10 - 도 11은 외측 리브를 구비한 제 3 실시예의 혼합 부재의 도면이고;
도 12 - 도 13은 외측 리브를 구비한 제 4 실시예의 혼합 부재의 도면이고;
도 14 - 도 17은 어큐뮬레이터의 측단면도이고;
도 18 은 위에서 본 어큐뮬레이터의 평면도이며; 그리고
도 19는 스택가능한 혼합 부재의 도면이다.

도면에서 동일 부재에 동일한 부재번호가 사용된다. 도 1 내지 도 3 및 도 18은 어큐뮬레이터의 상측 면이 계속 개방되어 있는 상태에서, 즉, 커버 부품이 없는 어큐뮬레이터를 나타낸 도면이다. 제조를 완료하기 위하여, 어큐뮬레이터 하우징은 커버 부품으로써 통상적인 방식으로 통상적으로 폐쇄된다.

도 1은 하우징(3)에 배치된 혼합 부재(1)를 구비한 어큐뮬레이터(2)를 나타낸 도면이다. 전극 플레이트(5)는 부가적으로 (도시 생략) 세퍼레이터에 의해 부분적으로 둘러싸인, 하우징(3)에 또는 하우징의 전지 챔버(4)에 개별적으로 배치된다. 하우징(3) 또는 전지 챔버(4)는 부가적으로 액상의 전해액(7)을 수용하며, 이 경우 상기 전해액(7)이 레벨(8)까지 충전된다. 하우징 리브(6)는 하우징(3)에 또는 전지 챔버(4)에 개별적으로 더욱 제공된다. 혼합 부재(1)는 하우징 리브(6)에 고정, 예를 들면, 상기 하우징 리브에 클램프된다.

알 수 있는 바와 같이, 혼합 부재(1)는 볼륨 공간(13)에 비해 실질적으로 보다 작은 단면 영역을 갖는 얇은 유동 채널(17)로 하향 천이하는 상기 혼합 부재의 상측 단부 구역에서 볼륨 공간(13)을 포함한다. 유동 채널(17)은 혼합 부재의 하측 구역에서의 하나 이상의 개구(11)에서 종결된다. 이와 같이 볼륨 공간(13)은 상측으로 개방되고; 즉, 개구(10)가 이 공간에 제공된다. 상측 및 하측 개구(10, 11)는 어큐뮬레이터 하우징(3)의 주변 영역과 혼합 부재(1)의 내부 사이의 압력이 언제라도 동일하게 될 수 있게 한다. 전해액 레벨(9)이 따라서 각각의 전지 챔버(4) 및/또는 어큐뮬레이터(2)의 전해액 레벨(8)에 대응하는 혼합 부재(1)에 설정된다.

도 2 및 도 3은 어큐뮬레이터(2) 운동 부하 하에서의 혼합 부재(1)의 작동을 나타내고 있다. 도 2에 따르면, 어큐뮬레이터는 좌측으로 각도져 경사진다(tip). 최초에 동일하게 고 레벨(8, 9)로부터, 기울어짐(tilting)은 먼저, 혼합 부재(1)에 수용된 전해액이 감속된 비율로 얇은 유동 채널(17)을 통해 외측으로 단지 유동할 수 있기 때문에, 레벨 차이(12)를 초래한다. 화살표는 어큐뮬레이터의 전지 챔버(4)로의 전해액의 유출유동을 나타낸다. 도 2에서 좌측으로 기울어진 어큐뮬레이터의 균등하 공정(equalizing process)은, 혼합 부재에서의 레벨(9)이 레벨(8)에 다시 대응하도록, 마무리된다는 것으로 현재 여겨진다. 어큐뮬레이터가 이후 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 우측으로 약간 기울어지는 것으로 현재 여겨진다. 이러한 구성은 다시 레벨(8)과 레벨(9) 사이의 레벨 차이(12)를, 그러나 이때 역 방향으로 초래하며; 즉 레벨(9)은 도 3에 따라 레벨(8)보다 더 낮다. 이러한 구성은, 화살표로써 나타내어진 바와 같이, 개구(11)를 통해 혼합 부재(1)로 다시 유동하는 전해액을 초래한다. 전해액은 이에 따라 혼합되고 층화 현상은 이에 따라 방지되거나 감소된다. 유리하게도, 혼합 부재(1)는 이에 따라, 전해액이 정상 운동 부하 하에서 볼륨 공간(13)으로 직접적으로 상기 혼합 부재(1)의 상측 엣지 상에서 쏟아지는 것이 방지되도록, 상기 볼륨 공간(13)의 벽부 높이와 관련하여 충분하게 높게 구성된다. 어큐뮬레이터가 사양에 따라 충전될 때, 이러한 넘쳐흐름이 수평방향과 관련하여 20°의 기울어진 각도에 이르기까지 가능하게 된다. 또 다른 실시예는 전해액 넘쳐흐름이 수평방향과 관련하여 35°의 기울어진 각도에 이르기까지 가능하게 한다.

규칙적인 작동으로; 즉 어큐뮬레이터(2)가 차량에 설치될 때, 차량의 운동은 예를 들면, 상기 어큐뮬레이터(2)에서의 운동 부하를 발생시킨다. 평탄하지 않은 도로에 야기된 차량 운동을 제외하고는, 길이방향 및 측방향 가속은, 예를 들면, 코너링 시, 또한 기재된 어큐뮬레이터(2) 운동 부하를 초래한다.

도 4 내지 도 6은 제 1 실시예의 혼합 부재(1)를 나타내고 있다. 도 4는 이에 따라 사시도이고, 도 5는 배면도이고, 그리고 도 6은 측면도이다. 알 수 있는 바와 같이, 혼합 부재(1)는, 비교적 큰 단면상에 함께 연결되어 있을지라도, 볼륨 공간(13)을 두 개의 서브-영역으로 나누는 압입부(15)를 포함한다. 압입부(15)는 도 1 및 도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 혼합 부재(1)를 하우징 리브(6) 상에 끼워맞추도록 사용될 수 있다. 혼합 부재는 간단하게 하우징 리브 상에 설정될 수 있고 그리고 압입부(15)에 의하여 상기 하우징 리브 상에 웨지결합(wedge)될 수 있다.

플로어(16, floor)는 볼륨 공간(13)을 하향 방향으로 제한한다. 볼륨 공간(13)은 개구(10)에 의해 상향 개방된 설계품을 구비한다. 플로어(16) 아래 천이부 구역(60)에 있어서, 볼륨 공간(13)은 개구(11)로 하향 뻗어있는 얇은 유동 채널(17)로 천이한다. 압입부(15)에 의해 만들어진 파티션화 때문에, 얇은 유동 채널(17)은 두 개의 서브-채널(40, 50)로 나뉘어지고, 그리고 각각의 채널은 각각의 하측 개구(11, 14)를 구비한다. 개구(11, 14)는 개별 개구로 구성되거나 또는 다수의 개구의 조합으로 구성될 수 있다. 혼합 부재는 일직선형 표면으로서, 또는 도면에서 보여지는 바와 같이, 개구(11, 14)의 영역에서 챔퍼(chamfer)처럼 종결할 수 있다.

도면에 더욱 나타내어진 바와 같이, 얇은 유동 채널(17)이나 또는 서브-채널(40, 50)은 개별적으로 천이부(60) 아래에서 두 개의 선형 불연속부(41, 42, 51, 52)를 구비하고 있다. 이들 불연속부는 원주부 및 이에 따라 또한 개구(11, 14) 쪽 하측 단부 구역의 방향으로 중공의 몸체의 내측 단부 영역을 이중으로 감소시킨다.

도 7 내지 도 9는 제 2 실시예의 혼합 부재(1)를 나타내고 있다. 도 7은 사시도이고, 도 8은 배면도이고, 그리고 도 9는 측면도이다. 도 4 내지 도 6에 따른 혼합 부재와 달리, 도면에 도시된 혼합 부재(1)는, 각각의 경우에, 유동 채널(40, 50)의 하측 구역에서, 예를 들면, 원형 단면의 채널의 형태로, 더욱 나뉘어진 서브-채널(43, 44, 53, 54)을 구비한다. 각각의 서브-채널(43, 44, 53, 54)은 그 자신의 원주부-감소 불연속부(42, 52) 뿐만 아니라 하측 개구(11, 14)를 구비한다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 혼합 부재의 기본적인 작동 및 설계를 나타내도록 사용되고 실시예에 의하여 상기 혼합 부재가 아래에서는 간단하게 리브로서만 지시된 임의의 체결 리브를 포함하지 않는다. 도 10 내지 도 19는 각각의 외측 리브를 포함한 혼합 부재를 아래에서 기재하여 사용될 것이다.

도 10 및 도 11은 도 7 내지 도 9에 따른 혼합 부재에 대응하고 부가적으로 외측 리브를 포함한 혼합 부재(1)의 두 개의 상이한 사시도이다. 각각의 경우에 리브가 제공된 혼합 부재의 각각의 상측 영역만이 나타내어져 있고; 아래쪽 부분은 도 7 내지 도 9에 대응한다. 그러나, 아래 기재된 리브를 포함한 혼합 부재 실시예는 또한 예를 들면, 도 4 내지 도 6 등에 따라, 하측 유동 채널과 관련하여 임의의 다른 요구되는 설계품을 구비할 수 있다.

도 10 및 도 11에 따른 혼합 부재(1)가 볼륨 공간(13)의 후방 벽부(30)의 상측 엣지에서 상향 돌출하는 리브(133)를 포함하며, 상기 리브의 단부는 상기 볼륨 공간(13)의 측 벽부 구역(131, 132) 쪽으로 경사질 수 있다. 리브(133)는 어큐뮬레이터 하우징의 하우징 커버의 방향으로 뻗어있어, 혼합 부재(1)가 상기 하우징에 세팅될 때, 상기 리브(133)를 통해 상기 하우징 커버에 의해 수직으로 고정될 수 있다.

부가적인 하향 수직 고정을 위하여, 리브(61)는 혼합 부재(1)를 어큐뮬레이터 하우징에 고정하기 위한 상측 리브(133)에 카운터 베어링을 형성하는 볼륨 공간(13)의 하측 면(60) 아래에 제공된다. 따라서, 혼합 부재(1)는 어큐뮬레이터의 전극 플레이트 팩에 개별적으로 배치되거나 또는 하우징 바닥부에 개별적으로 배치된 아래쪽을 향하는 리브(61) 및 상측 리브(133)에 의해, 하우징 커버와 전극 플레이트 사이에, 또는 그 세퍼레이터 사이에 개별적으로 클램프될 수 있다.

수평방향 고정 및 위치결정을 위하여, 혼합 부재는 어큐뮬레이터 하우징의 측 벽부 쪽으로 면으로부터 돌출하는 각각의 측 벽부(131, 132) 상의 리브(134, 135)를 포함한다. 리브(136, 137)는, 상기 리브가 고정되는 볼륨 공간(13)의 면이 위로부터 보여질 때 V-형상의 쌍을 형성하도록, 각각 배치된 후방 벽부(130)에 마주한 볼륨 공간(13)의 면에 더욱 제공된다. 상측으로부터 어큐뮬레이터 하우징으로의 혼합 부재(1)의 도입을 간략하게 하기 위하여, 리브(61, 134, 135, 136, 137)는 하향 테이퍼지고 이후 라운드 처리된 설계품을 구비한다.

외측을 향한 리브(152, 153)는 볼륨 공간(13)의 각각의 마주한 벽부(150, 151)에서의 압입부(15) 내에 배치될 수 있고 상기 리브에 의해 혼합 부재가 하우징 리브(6)에 클램프될 수 있다.

도 10 및 도 11과 관련하여 기재된 다양한 리브가 혼합 부재에 또는 언급된 치수로 완전하게 항상 구현될 필요가 있는 것은 아니다. 실제로, 리브에 의해, 혼합 부재가, 예를 들면, 리브의 치수를 변경함으로써 또는 개별 리브를 생략함으로써, 다른 어큐뮬레이터 하우징 설계품에 적용될 수 있다. 이러한 구성의 일례는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같은 대안적인 실시예를 참조하여 아래에 설명되어 있다.

단지 도 12 및 도 13에 따른 혼합 부재(1)는 리브(61, 134, 135, 152, 153)를 포함한다. 리브(61)는 도 10 및 도 11에서보다 짧은 총 높이로 이에 따라 구성된다. 이에 따라 혼합 부재는 예를 들면, 도 10 및 도 11에 적용가능한 하우징보다 더 짧은 총 높이의 하우징에 설치될 수 있다. 이러한 구성이 도 14 내지 도 17을 참조하여 아래에 설명되어 있다.

도 14 및 도 17은 혼합 부재(1)의 볼륨 공간(13)의 후방 벽부(130) 쪽으로 보이는 어큐뮬레이터의 각각의 측면도이고, 도 15 및 도 16은 측 벽부(131 / 132)를 각각 나타내고 있다. 도 14 및 도 15는 이에 따라, 도 10 및 도 11 그리고 도 16 및 도 17에 따른 혼합 부재, 도 12 및 도 13에 따른 혼합 부재를 반영한다. 도 14 및 도 15에 따른 어큐뮬레이터는 도 16 및 도 17에서의 어큐뮬레이터보다 더 큰 총 높이의 하우징을 구비한다. 혼합 부재는 각각의 경우에 하우징 리브(6)에 세팅되고, 어큐뮬레이터의 하우징 커버(100)와 전극 플레이트 팩(5) 사이에 클램프되며, 이에 따라 수직으로 고정된다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 18은 6개-전지의 어큐뮬레이터(2)의 평면도로서, 상기 도면에서 어큐뮬레이터의 하우징 커버가 제 위치에 아직 다시 위치되지 않았으며, 전극 플레이트(5)가 내측에 배치된 상태의 6개의 개별 어큐뮬레이터 전지(90, 91, 92, 93, 94, 95)가 이에 따라 보여진다. 전극 플레이트 그룹(5)은 단지 예로서 전지 챔버(94)에 나타내어져 있다. 전극 플레이트(5)는 그 최대 치수(LE)인 경우로서, 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)의 최대 치수(LG)와 동일한 방향으로 뻗어있다는 것을 알 수 있을 것이다. 하우징(3)이 하우징 리브(6)를 포함한다는 것을 또한 알 수 있을 것이다. 하우징 리브(6)에 끼워맞춰진 혼합 부재(1)가 각각의 전지 챔버(90, 91, 92, 93, 94, 95)에 예시적으로 나타내어져 있다. 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)은 이에 따라 외측 측 벽부(101) 및 내측 벽부(102)를 구비한다. 내측 벽부(102)는 하우징(3)의 내부를 어큐뮬레이터 전지(90, 91, 92, 93, 94, 95)용 전지 챔버로 나눈다.

도 19는 도 10 및 도 11(좌측) 그리고 도 12 및 도 13(우측)의 혼합 부재를 사용하여 서로로의 혼합 부재(1)의 일례의 스택가능한 설계품을 나타낸 도면이다. 이러한 설계품은 이에 따라 공간을 절감할 수 있고 혼합 부재의 자동 조립을 간략하게 한다.

Claims (13)

1. 작동 동안에 어큐뮬레이터(2)에 가해진 힘과 운동, 또는 힘 또는 운동의 결과로서 전해액(7)을 혼합하기 위해, 액상의 전해액(7)에 의해 작동되는 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1)로서, 상기 혼합 부재(1)는, 채널이 반대쪽 양 단부 구역에서 적어도 하나의 각각의 개구(10, 11, 14)로 나아가는 중공의 몸체에 형성되도록 그리고 상기 몸체에서 상기 혼합 부재(1)의 재료에 의해 원주방향으로 경계가 형성되도록, 반대쪽 양 단부 구역에서 적어도 하나의 각각의 개구(10, 11, 14)가 제공된 중공의 몸체로 설계되는, 혼합 부재(1)에 있어서,
   상기 혼합 부재(1)는, 상기 혼합 부재(1)를 상기 어큐뮬레이터(2)에 고정시키기 위하여 그리고 상기 하우징(3)의 부품과 관련하여 상기 혼합 부재(1)의 특정 위치를 세팅하기 위하여, 상기 어큐뮬레이터(2)의 상기 하우징(3)의 부품과 접촉하도록 설계되고 상기 혼합 부재의 외측 면으로부터 돌출한 하나 이상의 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)를 포함하며,
   상기 혼합 부재(1)는 상기 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)의 하우징 리브(6)를 수용하도록 설계되고 상기 혼합 부재(1)의 길이방향 방향으로 뻗어있는 상기 중공의 몸체의 적어도 하나의 면 상의 압입부(15)를 포함하는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 혼합 부재(1)는 하우징(3)에 설치될 경우 마주하여 배치된 하측 단부 구역 상에 배치되도록 설계된 상측 단부 구역의 영역에서 볼륨 공간(13)을 포함하고, 상기 혼합 부재의 원주부는 상기 혼합 부재(1)의 아래쪽 부분의 원주부보다 상당하게 더 크며, 이에 따라 상기 혼합 부재(1)의 아래쪽 부분이 상기 볼륨 공간(13)의 단면 영역에 비해 적어도 하나의 얇은 유동 채널(17)을 형성하는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 얇은 유동 채널(17)의 영역에서의 상기 중공의 몸체의 상기 원주부는 볼륨 공간(13)으로부터 얇은 유동 채널(17)으로의 천이부(60) 아래의 하측 단부 구역 쪽으로 감소하는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 혼합 부재(1)는 내측 맨드릴 및 외측 형상을 갖는 사출 성형 공정으로, 블로우 공정으로, 또는 딥-드로잉 공정으로 만들어진 중공의 몸체로서 설계되는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 혼합 부재(1)는 상기 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)의 하우징 커버(100) 쪽으로 돌출한 적어도 하나의 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)를 포함하는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 혼합 부재(1)는 상기 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)의 하우징 바닥부(107) 쪽으로 돌출한 적어도 하나의 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)를 포함하는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
7. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 혼합 부재(1)는 상기 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)의 측 벽부(101, 102)에 면한 하나의, 수 개의, 또는 모든 외측 면의 외측 원주부에 하나 이상의 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)를 포함하는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
8. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   하나 이상의 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)는 상기 압입부(15) 내에서 상기 혼합 부재(1)의 마주하여 배치된 외측 면 상에 배치되는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
9. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 2개의 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)는 V-형상의 쌍을 형성하기 위하여, 서로와 관련하여 배치되는, 전기화학 어큐뮬레이터(2)의 하우징(3)에 설치되도록 설계된 혼합 부재(1).
10. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 다양한 혼합 부재(1)로서,
    상기 다양한 혼합 부재는 상기 체결 리브(61, 133, 134, 135, 136, 137, 152, 153)의 배치 및 치수, 또는 배치 또는 치수가 서로 상이한 가변 설계품의 혼합 부재(1)를 포함하는, 다양한 혼합 부재(1).
11. 적어도 하나의 어큐뮬레이터 전지(90, 91, 92, 93, 94, 95)가 형성되는 하우징(3)을 구비한 어큐뮬레이터(2)로서,
    상기 어큐뮬레이터 전지(90, 91, 92, 93, 94, 95)는 액상의 전해액(7) 뿐만 아니라 상기 어큐뮬레이터 전지(90, 91, 92, 93, 94, 95) 내에 인접하여 배치된 복수의 플레이트 형상의 전극(5)을 포함하고, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 혼합 부재(1)가 상기 어큐뮬레이터 전지(90, 91, 92, 93, 94, 95) 내의 자유 공간에 부가적으로 배치되는, 하우징(3)을 구비한 어큐뮬레이터(2).
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 혼합 부재(1)는 상기 어큐뮬레이터(2) 상의 사양-준수에 따른 운동 부하 시, 상기 혼합 부재(1)의 상측 엣지 구역 상에서 액상의 전해액(7)이 넘쳐 유동하는 것을 방지하도록 적어도 상향으로 멀리 뻗어있는, 하우징(3)을 구비한 어큐뮬레이터(2).
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