KR20170110101A - 캡슐화된 상변화 물질을 갖는 열전지, 및 관련 제조 방법 - Google Patents

캡슐화된 상변화 물질을 갖는 열전지, 및 관련 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체 유입구 및 유출구를 포함하는 엔클로저(3)를 포함하고, 이 엔클로저(3) 내에 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 포함하는 열전지(1)에 관한 것이고, 상기 열전지(1)는 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 유지 및 이격시키기 위한 유지 및 이격 장치(7)를 더 포함하고, 상기 유지 및 이격 장치(7)는 튜브들(5) 사이, 및 튜브(5)와 엔클로저(3) 사이에 배치되며, 상기 유지 및 이격 장치(7)는 다공성이다.

Description

캡슐화된 상변화 물질을 갖는 열전지, 및 관련 제조 방법
본 발명은 열전지의 분야에 관한 것이고, 보다 상세하게는 상변화 물질을 포함하는 열전지의 분야에 관한 것이다.
열전지는 일반적으로, 특히 전기 및 하이브리드 차량의 차량 내부를 가열하기 위해, 또는 열관리 회로 내의 열전달 유체를 예열하기 위해 사용된다. 또한, 열전지는 내연기관을 갖는 차량의 엔진 오일 또는 자동 변속기 유체(auto transmission fluid)를 예열하기 위해 사용될 수도 있다.
상변화 물질을 갖는 열전지는 일반적으로, 상변화 물질이 내측에 위치되는 저장소를 형성하는 일반적으로 캡슐 형태의 엔클로저(enclosure)를 포함한다. 따라서, 열전지의 성능은, 유체가 가능한 최저 압력 강하로 저장소 내에서 순환될 필요성과 결부하여, 이 열전지가 수용할 수 있는 상변화 물질의 양에 따라 달라진다.
그러므로, 본 발명의 목적 중 하나는 종래 기술의 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 것과, 향상된 열전지를 제안하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 유체 유체 유입구 및 유출구를 포함하는 엔클로저를 포함하고, 이 엔클로저 내에, 캡슐화된 상변화 물질의 튜브를 포함하는 열전지에 관한 것이고, 상기 튜브는 순환 유체의 유동에 평행하게 배치되고, 상기 열전지는 캡슐화된 상변화 물질의 튜브를 유지 및 이격시키기 위한 유지 및 이격 장치를 더 포함하고, 상기 유지 및 이격 장치는 튜브들 사이, 및 튜브와 엔클로저 사이에 배치되며, 상기 유지 및 이격 장치는 다공성이다.
유지 및 이격 장치가 다공성이고, 이러한 유지 및 이격 장치가 튜브들 사이, 및 튜브와 엔클로저 사이에 배치된다는 사실은, 상기 튜브가 엔클로저 내에 최적으로 유지되게 하고, 또한, 유체가 한정된 압력 강하로 열전지를 통해 순환되게 한다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 유지 및 이격 장치는 적어도 하나의 강성 그리드를 포함하고, 이 튜브는 상기 그리드의 메쉬를 통과한다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 유지 및 이격 장치는 적어도 2개의 그리드를 포함하고, 상기 그리드는 엔클로저에 대해 상기 그리드를 고정 또는 부동화(immobilizing)시키는 것에 의해 이격된 거리로 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 유지 및 이격 장치는 적어도 2개의 그리드를 포함하고, 상기 그리드는 스페이서에 의해 이격된 거리로 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 유지 및 이격 장치는 엔클로저 내에 위치되고 튜브를 둘러싸는 폼(foam)을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 폼은 50% 내지 95%의 기공률을 갖는다.
본 발명은 또한, 캡슐화된 상변화 물질의 튜브를 포함하는 열전지를 제조하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다공성의 유지 및 이격 장치 내에 캡슐화된 상변화 물질의 튜브를 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 일 관점에 따르면, 튜브를 위치시키는 단계는 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 상기 튜브를 삽입하는 단계로 구성된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 관점에 따르면, 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 튜브를 삽입하는 단계는, 열전지의 엔클로저 내에 적어도 하나의 강성 그리드를 위치시키는 단계 이후에 실행된다.
본 발명에 따른 방법의 일 관점에 따르면, 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 튜브를 삽입시키는 단계는 엔클로저 외측에서 수행되고, 이 방법은 열전지의 엔클로저 내에 상기 튜브 및 적어도 하나의 강성 그리드에 의해 형성된 조립체를 위치시키는 추가의 단계를 포함한다.
본 발명에 다른 방법의 일 관점에 따르면, 튜브를 위치시키는 단계는 폼 내에 상기 튜브를 위치시키는 단계로 구성된다.
본 발명에 따른 방법의 일 관점에 따르면, 폼 내에 튜브를 위치시키는 단계는 열전지의 엔클로저 내에 폼을 설치하는 제 1 단계와, 상기 폼 내로 튜브를 삽입하는 제 2 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 일 관점에 따르면, 폼 내에 튜브를 위치시키는 단계는 열전지의 엔클로저 내에 튜브를 설치하는 제 1 단계와, 상기 튜브를 둘러싸도록 하는 방식으로 엔클로저 내에 폼을 설치하는 제 2 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 특징부 및 이점은 비한정 예시에 의해 주어진 이하의 설명을 읽는 것으로부터, 그리고 첨부 도면으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 열전지를 통한 단면의 개략적인 사시도,
도 2는 제 2 실시예에 따른 열전지의 내부 요소의 개략적인 사시도.
다양한 도면에 있어서, 동일한 요소는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 1은 유체 유입구 및 유출구(도시되지 않음)를 포함하는 엔클로저(3)를 포함하는 열전지(1)의 단면에 있어서의 개략도이다. 엔클로저(3)는 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5) 내에 포함된다. 튜브(5)는 바람직하게 (화살표로 나타낸) 유체의 순환 유동에 평행하게 배치된다.
열전지(1)는 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 유지 및 이격시키기 위한 유지 및 이격 장치(7)를 더 포함한다. 유지 및 이격 장치(7)는 튜브들(5) 사이, 및 튜브(5)와 엔클로저(3) 사이에 위치된다. 유체가 열전지(1)를 통해 순환되도록 하기 위해서, 유지 및 이격 장치(1)는 다공성이다.
유지 및 이격 장치(7)는 다공성이고, 유지 및 이격 장치(7)가 튜브들(5) 사이, 및 튜브(5)와 엔클로저(3) 사이에 배치된다는 사실은, 상기 튜브(5)가 엔클로저(3) 내에 최적으로 유지되게 하고, 또한 유체가 한정된 압력 강하로 열전지(1)를 통해 순환되게 한다.
도 1에 도시된 제 1 실시예에 따르면, 유지 및 이격 장치(7)는 엔클로저 내에 위치되고 튜브(5)를 둘러싸는 폼(foam)을 포함한다. 이러한 폼은 유체가 순환되게 하기 위해, 오픈 셀(open cell)을 갖는 저밀도 폴리우레탄, 폴리에틸렌 또는 금속 타입의 발포 폼이다. 가능한 최소 압력 강하로 열전지를 통해 유체를 순환시키기 위해, 폼의 기공률은 바람직하게 50% 내지 95%이다.
폼은 바람직하게, 튜브(5)의 단단한 유지를 보장하기 위해 엔클로저(3)를 완전히 충전한다.
도 2에 도시된 제 2 실시예에 따르면, 유지 및 이격 장치(7)는 적어도 하나의 강성 그리드를 포함하고, 그리고 튜브(5)는 상기 강성 그리드의 메쉬를 통과하여 유지된다.
튜브(5)를 유지하기 위해, 유지 및 이격 장치(7)는 상기 튜브(5)의 일단부에 각각 위치된 적어도 2개의 그리드를 포함한다. 이러한 그리드는 엔클로저(3)에 대해 상기 그리드를 고정 또는 부동화시키는 것에 의해 이격된 거리로 유지된다. 이러한 수단은 예를 들면, 접착 본딩, 납땜, 그렇지 않으면 엔클로저(3)의 내부 벽 상의 스톱부의 존재이고, 그에 따라 그리드는 열전지 내에서 유체가 순환할 때 이동되지 않는다.
또한, 이러한 그리드는 이들 사이에 위치된 스페이서에 의해 이격된 거리로 유지될 수도 있다.
본 발명은 또한, 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 포함하는 열전지(1)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 그러므로, 이러한 방법은 다공성의 유지 및 이격 장치(7) 내에 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 위치시키는 단계를 포함한다.
상기 설명된 제 1 실시예에 따르면, 이러한 튜브(5)를 다공성의 유지 및 이격 장치(7) 내에 위치시키는 단계는 폼 내에 상기 튜브(5)를 위치시키는 단계로 구성된다.
폼 내에 튜브(5)를 위치시키는 단계는 열전지(1)의 엔클로저(3) 내에 폼을 설치하는 제 1 단계와, 상기 폼 내로 튜브(5)를 삽입하는 제 2 단계를 포함할 수도 있다.
대안적으로, 폼 내에 튜브(5)를 위치시키는 단계는 열전지의 엔클로저 내에 튜브(5)를 설치하는 제 1 단계와, 상기 튜브(5)를 둘러싸도록 하는 방식으로 엔클로저(3) 내에 폼을 설치하는 제 2 단계를 포함한다.
2개의 시나리오에 있어서, 엔클로저(3) 내에 폼을 설치하는 것은 엔클로저(3) 내로/내에 직접 상기 폼의 주입 및 발포에 의해, 또는 대안적으로 엔클로저(3) 내로 사전성형된 폼을 도입하는 것에 의해 달성될 수도 있다.
상기 설명된 제 2 실시예에 따르면, 다공성의 유지 및 이격 장치(7) 내에 튜브(5)를 위치시키는 단계는 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내에 상기 튜브(5)를 삽입하는 단계로 구성된다.
적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 튜브(5)를 삽입하는 단계는, 열전지(1)의 엔클로저(3) 내에 적어도 하나의 강성 그리드를 위치시키는 단계 이후에 실행될 수도 있다. 그리고, 튜브(5)는 엔클로저(3) 내측의 적어도 하나의 그리드의 메쉬 내로 삽입된다.
대안적으로, 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 튜브(5)를 삽입하는 단계는 엔클로저(3) 외측에서 수행된다. 그 다음에, 상기 방법은 상기 튜브(5) 및 적어도 하나의 강성 그리드에 의해 형성된 조립체를 열전지(1)의 엔클로저(3) 내로 위치시키는 추가의 단계를 포함한다.
이러한 다공성의 유지 및 이격 장치(7)의 사용은 제조 방법의 고도의 적응성을 허용한다. 특히, 그렇게 하기 위해서, 방법 단계를 변경할 필요 없이, 열전지(1) 내에서의 튜브(5)의 수, 또는 튜브의 이격을 변경시키는 것이 용이하다. 튜브(5)의 수 또는 튜브(5)의 이격을 변경시키기 위해, 필요한 모든 것은 그리드의 메쉬 크기를 증가 또는 감소시키는 것이나, 또는 대안적으로 폼이 사전형성되는 경우, 이러한 폼의 사전형성을 변경하는 것이다. 폼이 튜브(5) 주위에 직접 주입되는 경우, 튜브(5)의 수 또는 튜브(5)의 간격을 변경하는 것은 심지어 어떠한 영향도 미치지 않는다.
따라서, 본 발명에 따른 열전지(1) 및 이러한 열전지(1)의 제조 방법은 상변화 물질의 튜브(5)가 단단히 유지되게 하고, 또한 제조 방법에 있어서의 대단한 적응성을 허용하게 한다는 것을 명확하게 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 유체 유입구 및 유출구를 포함하는 엔클로저(3)를 포함하고, 상기 엔클로저(3) 내에 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 포함하는 열전지(1)에 있어서,
    상기 열전지(1)는 상기 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 유지 및 이격시키기 위한 유지 및 이격 장치(7)를 더 포함하고, 상기 유지 및 이격 장치(7)는 상기 튜브들(5) 사이, 및 상기 튜브(5)와 상기 엔클로저(3) 사이에 배치되고, 상기 유지 및 이격 장치(7)는 다공성인 것을 특징으로 하는
    열전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 및 이격 장치(7)는 적어도 하나의 강성 그리드를 포함하고, 상기 튜브(5)는 상기 그리드의 메쉬를 통과하는 것을 특징으로 하는
    열전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 및 이격 장치(7)는 적어도 2개의 그리드를 포함하고, 상기 그리드는 상기 엔클로저(3)에 대해 상기 그리드를 고정 또는 부동화시키는 것에 의해 이격된 거리로 유지되는 것을 특징으로 하는
    열전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 및 이격 장치(7)는 적어도 2개의 그리드를 포함하고, 상기 그리드는 스페이서에 의해 이격된 거리로 유지되는 것을 특징으로 하는
    열전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 및 이격 장치(7)는 상기 엔클로저 내에 위치되고, 상기 튜브(5)를 둘러싸는 폼을 포함하는 것을 특징으로 하는
    열전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 폼은 50% 내지 95%의 기공률을 갖는 것을 특징으로 하는
    열전지.
  7. 유체 유입구 및 유출구를 포함하는 엔클로저(3) 및 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 포함하는 열전지(1)를 제조하는 방법에 있어서,
    다공성의 유지 및 이격 장치(7) 내에 상기 캡슐화된 상변화 물질의 튜브(5)를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 튜브(5)를 위치시키는 단계는 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 상기 튜브(5)를 삽입하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 튜브(5)를 삽입하는 단계는, 상기 열전지(1)의 엔클로저(3) 내에 상기 적어도 하나의 강성 그리드를 위치시키는 단계 이후에 실행되는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 강성 그리드의 메쉬 내로 튜브(5)를 삽입하는 단계는 상기 엔클로저(3) 외측에서 수행되고, 상기 방법은 상기 열전지(1)의 엔클로저(3) 내에, 상기 튜브(5) 및 적어도 하나의 강성 그리드에 의해 형성된 조립체를 위치시키는 추가의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 튜브(5)를 위치시키는 단계는 폼 내에 상기 튜브(5)를 위치시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폼 내에 상기 튜브(5)를 위치시키는 단계는 상기 열전지(1)의 엔클로저(3) 내에 폼을 설치하는 제 1 단계와, 상기 폼 내로 상기 튜브(5)를 삽입하는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 폼 내에 상기 튜브(5)를 위치시키는 단계는 상기 열전지의 엔클로저 내에 상기 튜브(5)를 설치하는 제 1 단계와, 상기 튜브(5)를 둘러싸도록 하는 방식으로 상기 엔클로저(3) 내에 폼을 설치하는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    열전지 제조 방법.
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