熱電池的制作方法

專利名稱：熱電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及稱之為潛熱電池或潛熱蓄電池，更具體地，涉及一種理想地適合于(但不局限于)車輛用的熱電池。
近年來在稱之為車用熱電池中有增長的興趣。這類熱電池典型地包括儲熱介質，該儲熱介質通常是(但不是總是)一種相變材料諸如鹽或一種高的特定的熱單相材料。電池包括一個發動機冷卻液循環通過的內部的熱交換器。為了用熱充電，在發動機運轉過程中被加熱的熱發動機的冷卻液通過熱交換器并將其熱排放到儲熱介質中。隨后，可能利用此熱加熱乘客車廂或者通過經熱交換器循環當時還冷的冷卻液先加溫然后進入發動機直接地向發動機提供溫暖的冷卻液以便減少排出物并減輕起動磨損。也可以使用儲存的熱操作車輛的除霜器以便直接除霜，此時，通過儲熱介質把熱排放到冷卻液來加熱它；隨后排放到發動機以加溫發動機。
在寒冷天氣，特別希望在車輛中使用這種熱電池因為他們提供了一種裝置，使在車輛加熱器中使用的熱的冷卻液可立刻進入車輛和/或可以在發動機內部燃燒加熱前很長時間就使發動機升溫可即時使乘客車廂升溫的好處是明顯的。技術人員也將認識到內燃機在起動時產生最大量的不希望的排出物。冷或涼的發動機不能促進燃油的有效燃燒，因而從未燃燒的燃油中排出碳氫化物可能是大量的。
提供商業上可行的熱電池的努力尚未全被證明是成功的。一個努力中，儲熱介質是鹽，它能在工作溫度范圍在固相和液相之間變化以吸收或排放鹽的熔化潛熱使儲熱能力最大。遺憾的是，使用的材料是高腐蝕性的，它導致很明顯的困難。
最近，曾提出使用包含少量硝酸鋰的硝酸鎂的六水化物。這種材料很好地工作但當放在鋁制的熱電池中時，會產生必須排放的氣體。
因此在歐洲專利申請EPO770,844(其全部公開結合作為本文的對比文件)中曾經提出，提供一種對含有儲熱介質的熱電池的室通風以避免產生壓力的裝置。其中建議采用一個單向閥，它可焊或安置在限定所謂鹽室的外套的開口中(鹽室含有熱交換器和儲熱介質)，該鹽室然后可連接到冷卻循環系統的通風口。雖然這一方法一般地避免了由建立壓力而引起的問題，但這樣做并不是100％成功。
特別是當熱電池安裝在車輛上時，它要遭到當車輛加速、減速、繞過一個彎時所遇到的所有力或者在防滑墊上打滑造成很大離心力，以及當車輛在不平坦或不水平的地形上行駛時的重力。在這樣的情況中，儲熱材料，如果它是相變材料，由于車輛發動機工作而加熱的結果，它最經常的是液相。處于液相的儲熱材料可能濺落在鹽套內的周圍和閥的入口上。在某些情況下，可以想象甚至可能浸沒閥的入口。如果使鹽在閥的入口上形成彎月面，當電池通風時，鹽可能進入閥內。
已知儲熱材料或鹽進入單向閥可使單向閥失效既造成其不能打開以釋放超過的壓力，或者，更可能不能關閉，而可以使鹽套內部與冷卻系統連通，這是不希望的出現。
本發明旨在解決以上的一個或幾個問題。
本發明的主要目的是提供一種新的和改進了的熱電池，更具體的是，本發明的一個目的是提供一種新的和改進的型式的熱電池，它包括一個裝鹽或其它相變材料的容器，那種相變材料在較低的環境溫度時可能是固相而在車輛冷卻系統工作溫度的數量級的溫度時是液相。在容器中安置一熱交換器，它包括一冷卻液流動通道，車輛發動機的冷卻液可以流動經過該通道以便與相變材料交換熱量。一隔熱體包圍容器為容器提供隔熱。在一般情況中，這將由第二容器提供，該第二容器以一般隔開的關系包圍第一容器，但在某些例子中，可以省去第二容器只要為第一容器提供某些隔熱措施。冷卻液的入口與出口連接經過隔熱材料和容器延伸到熱交換器從而在那里遞送冷卻液與相變材料交換熱量。
在優選實施例中，容器具有一個由兩個隔開的側壁側面相連的頂壁，它沿一條與車輛的縱軸橫交的水平的線設置，熱電池就安裝在該車輛上。鹽容器設置一通風孔，該容器包括一在第一容器頂壁上的出口與入口。
根據本發明的某一方面，通風孔的入口通常位于隔開的兩側壁中央，從而使相變材料與通風孔的接觸最小。
根據本發明的另一方面，在第一容器以內設置一杯形的具有面向下開口并包圍通風孔的入口的阻尼器。阻尼器進一步協助保持相變材料遠離通風孔。
還是根據本發明的另一方面，為通風孔通道入口設置一個兩件阻尼器，它包括一個位于第一容器中在入口附近的阻尼件，及一固定件在第一容器的外面，通常在兩個容器之間的空間中。阻尼件具有相互接合的螺紋通過鹽容器頂壁中的一個開口延伸從而在電池內以黃銅焊自我固定。
還是根據本發明的另一個方面，如前面提到的在第一容器中設置一通風開口同時一單向閥連接到通風開口以允許流體流出第一容器但基本上防止流體在反方向流動。具有毛細管尺寸通道的管道與通風開口對面的單向閥連通。根據本發明的這一方面，即使小的氣體排出也是以清理由管道中毛細管通道限定的通風孔通道。
還是根據本發明的另一個方面，包括一個閥接受容器的固定裝置與通風開口處于流體連通。一單向閥可動地放在容器中并且可以打開以使流體從通風開口流動但基本上防止流體在反方向流動。當單向閥處于容器中時，密封地與固定裝置結合。還提供了將單向閥偏壓到容器中并在容器中密封結合裝置。萬一單向閥或毛細管堵塞偏壓裝置可由在通風開口處的預定壓力克服，使單向閥開始從容器和密封結合移出以釋放通風開口的壓力。這種安排在萬一單向閥成為不可操作時提供了一種安全因素。
還是根據本發明的另一方面，采用第一內容器和包圍第一容器的第二外容器二者，一開口位于第二容器中并與通風孔對準。一管道在通風孔與第二容器中的開口之間延伸。通風孔的單向閥組件可移動地放置在管道中，同時提供將單向閥組件放在管道內的預定位置處的裝置。根據本發明的這一方面，如果需要單向閥可從組件中移出以便保養。
還是根據本發明的另一個方面，為通風開口提供一過濾器并由一種不被相變材料弄濕的材料制成。
在一優選的實施例中，過濾器材料是一種多孔的聚四氟乙烯材料。
還是根據本發明的另一個方面，通風開口位于第一容器的上表面而第二容器包圍第一容器并且在其中有一通風開口。一通風管道與第一容器通風開口連接并通過第二容器的通風開口延伸。通風管道在第二容器的通風開口處連接并密封到第二容器上并形成一個雙管部分。波紋管相互連接雙管部分以提供它們之間的流體連通。本發明的這一方面補償了兩個開口之間的不對準同時更重要的是，在兩個容器之間提供了一種調節微量熱膨脹和收縮以及相對運動的裝置。
還是根據本發明的另一個方面，通風管道連接第一容器的通風開口并經過第二容器到其外面。一個放大的容器與管道連接并處于第二容器的外面。在容器的上表面設置通風孔。本發明的這一方面提供一種裝置借此在容器中收集排出的液體或凝結物，而排出的氣體可以通過容器排放到車輛的外面。
還是根據本發明的另一個方面，第一容器的通風孔包括一通風管道從其上的通風開口延伸出去。一單向閥位于管道中很靠近通風開口的地方因此在相變材料中儲存的熱量將對單向閥加溫以防止其中的濕氣凝結或凍結。
在一優選實施例中，管道位于包括第一容器的兩容器之間的空間因此相變材料中的熱量將對管道加溫使那里的冷凝最少及防止凍結。
還是根據本發明的另一個方面，如前所述熱電池具有一個在第一容器內的具有面向下開口的杯形阻尼器。相變材料放置在第一容器中的量基本上，但不是完全地充滿容器。相變材料的量是這樣的當熱電池靜止和在其正常工作位置時，阻尼器將不被相變材料所接觸。杯形阻尼器的容積是這樣的，如果面向下的開口由于加速、減速、離心力或遇到不平地形而被相變材料覆蓋，第一容器中的壓力將把相變材料壓入阻尼器一個距離，在面向下的開口被相變材料打開之前，該距離不足以達到通風孔的入口以防止相變材料輸送到通風孔。
其它的目的與優點將從聯系附圖的以下說明變得顯而易見。


圖1是根據本發明制成的熱電池的簡化的剖視圖；圖2是熱電池中采用的通風裝置放大的剖視圖；圖3是通風裝置以零件裝配關系的放大剖視圖；圖4是進一步放大的，通風裝置零件的部分的局部視圖；圖5是本發明采用的閥體剖視圖。
熱電池的一個典型實施例簡化地示于圖1，下面打算對在車輛應用的熱電池予以說明。然而，要理解熱電池不是局限于此，而是在大多數需要使用熱電池或臨時的儲熱裝置的任何型式的環境中可以有效的使用。
參照圖1，熱電池包括第一或內容器10，有時稱之為鹽套，該鹽套被一個處于隔開關系的外套(或稱之為隔熱套)12或第二容器包圍。眾所周知套10和12之間的空間14通常是高真空度的，同時額外地充滿隔熱材料，例如，在本技術中稱之為“氣凝膠”的粉狀隔熱材料。在某些情況下，外套12可以被省去，但在所有的情形下，內套10將被某種隔熱材料或結構所包圍。
在所示的實施例中，內套10是殼16的形式，該殼密封在總的以22表示的熱交換器的相對的兩集流管18,20的圓周上。眾所周知，扁平的管子24在集流管18,20之間延伸，并可能具有蛇形片26或其它片在管子24的相鄰管子之間延伸，箱28和30分別封閉集流管18和20。
在一個例子中，剛說明過的兩個結構一般是并排設置，同時橫跨的管子32將對應的一個集流管20和箱30之間的空間連接起來。或者，在如描述的單一結構中，可以使用在箱28和集流管18結構中的阻尼器(未表示)把入口和出口分開。
每一個箱28包括一個與U-形管36連接的口34,U-形管的一條分支38是在空間14中。而另一分支40是在套12的外面。二根管36(只一根示出)端接一個外卡塊42。該外固定塊可以銅焊在套12上。管36中的一根將用作經過熱交換器22的發動機冷卻液的入口而另一根將用作發動機冷卻液的出口。軟管把車輛冷卻系統與卡塊42連接起來。
套10及其與熱交換器22的集流管18,20的連接限定了一個典型地幾乎是完全(但不是全部)充滿鹽或相變材料的封閉的空間。特別地，當套10靜止并水平時，它將被一種鹽填滿到位置50。這種鹽在發動機冷卻液典型工作值的整個范圍，即從-20℃到130℃的范圍，在液相和固相之間進行相變。在本發明的一個優選形式中，作為儲熱材料的相變材料為已知的含少量硝酸鋰的硝酸鎂的六水化物。此前描述的各種元件由金屬制成，優選的為鋁，因此，相變材料反應而形成腐蝕性氣體，必須排放出該氣體以防止在電池中產生壓力。
為避免產生壓力，本發明包括一總的以52示出的通風系統，以防止在熱電池中產生壓力并配置無害類型的通風材料。如圖1可見，通風系統52包括一個在套10中的入口端(總的用54表示)，該入口端通常在由集流管18和20限定的二側壁之間的中央。入口端54在鹽套10的上或頂表面56中。這當然采取以表面56在最高位置安裝在車輛或類似裝置中。在這一點上，可能希望集流管18和20以及箱28,30沿通常水平的線被隔開，該水平線是與安裝熱電池的車輛的縱軸線橫交。
通風系統52還包括一個總的用57表示的出口端，該出口端是在隔熱套12的外面。如在圖3中見到的，出口端57通過一合適的管道與放大的容器58連接，該容器依次又在其頂或上表面包括一氣體排放孔60，這樣可以排放到車輛以外去。放大的容器58典型的尺寸使得足夠大可容納例如十年期間所有排放到通風系統52的液體。假設比較正常地使用車輛，(可設想)容器58的容積因此應該是容納大約75毫升液體以達到此目的。這就是說，預期有75毫升液體在整個10年期間內排放到容器58中。但是，實際上，這種液體中大部分將蒸發，同時在各種情形下蒸氣將通過通風孔60從容器58排出。
圖2和3分別以圖解的和裝配關系示出通風系統52。系統52的入口端54包括一個一般為杯形的，總的為圓柱形狀的阻尼器60。該包括一入口開口62，該開口面向下朝著套10中鹽的高度50(圖1和4)。阻尼器60的上端有螺紋64。
鹽套包括一個通風開口66，杯形固定裝置70的螺紋端通過此開口。阻尼器60擰在固定裝置70的螺紋端上，并安排成這兩元件是自固定。就是說，該兩元件有可與套10處于合適的裝配關系從而在接續的裝配操作中銅焊在適當位置上。
杯形固定裝置70包括一側孔72，該側孔接受一個具有內容器76的容器限定結構74。
容器76的對面，在杯形固定裝置70內部結構74裝有一過濾器78。過濾器78用不會被包容在套10內的鹽弄濕的材料制成。一種可以使用的材料是多孔聚四氟乙烯。如果要求，過濾器78可以是熱壓的聚四氟乙烯粒狀料的塞塊形式。此外，它可以用注冊商標為“Gortex”的薄膜狀材料制成。在這種情況中，它做成小的套狀，在杯形固定裝置70內的一個位置裝在陽端144的端部。
最好，過濾器78具有一“鹽突破壓力差”至少為約3psi(磅/每平方英寸)。此值將以適當的安全系數防止鹽通過過濾器78而到閥系統52。在一個實施例中，鹽的突破壓力差是13psi，使用具有0.2微米的微孔尺寸的聚四氟乙烯過濾器。
靠近一側，隔熱套12包括一開口80，該開口接受一在其一端在隔熱套12的外面有螺紋84的管接頭82。薄壁不銹鋼管86在容器限定結構74與管接頭82之間延伸并與二者密封。不銹鋼管86是由比較短的分段88和比較長的分段90制成的。二個分段由波紋管結構92相互連接。
可選擇地，并如在圖4中見到的，波紋管92可以包在殼94中。殼94可以是包圍波形管92的金屬箔形式。殼94的目的是防止隔熱材料顆粒進入限定波紋管92繞卷之間的空間，在該處顆粒可能干擾其工作。在這一點上，當隔熱材料進入空間14時，通常使整個熱電池受很大擾動而造成隔熱材料沉結。在這種擾動過程中，隔熱材料的個別顆粒就可能變成堆積在波紋管92中并干擾其工作。波紋管的目的有兩方面，第一個目的是允許容器限定結構74和管接頭82之間有稍些不對準，第二個且更重要的目的是適應以下情況，就是由于套10和12處在不同的溫度，他們將以不同的程度膨脹和收縮，同時波紋管92補償由于這種不同的膨脹和收縮而造成的熱應力。波紋管也補償當容器進行相對運動特別是隔熱材料充填時的搖動時的應力。
因為管86是薄壁的，希望沿其長度的幾個位置(僅一個表示出)可薄壁管上設置圓的或環形的加強肋100。
總的用102表示的閥組件位于管86中，閥組件包括許多零件，包括一個閥體104(如圖5所示)，自控的單向閥106，該單向閥是普通結構同時最好是球和彈簧型的，以及一根細長的厚壁管108，管108具有一毛細管尺寸的中心通道110，即直徑為1毫米的數量級。
靠近通風系統52的出口端57，在管108上放置一開口環112以及緊貼抵住的壓縮螺旋彈簧114。一個內螺紋帽116可以放置在末端56的上面并擰在管接頭82的螺紋84上以緊貼彈簧114的末端118以壓縮彈簧如將要見到的，末端56穿過孔120及帽116的一端。
回到容器限定結構74，該結構包括一個內階梯孔，該孔的部分限定容器76。比較小的直徑的部分122接受過濾器78。比較大的直徑部分124接受外部管86的短的部分88。
中等直徑部分126可移動和拆卸地接受閥箱104。
肩部128限定容器76的大直徑部分124和中等直徑部分126的分界面并作為閥座。
參照圖4和圖5，閥箱104具有一內部的、軸向通道130它向容器76的小直徑部時分122開口。對著通道130，閥箱104包括一擴大的腔132，普通結構的單向閥106放置在該內孔里。管108的一端壓裝在內孔132中。安排成允許流出鹽套10到端部57的流動但基本上防止反向流動，這取決于單向閥106的泄漏率。
重要的是觀察閥體1 04也具有一外階梯包括較小直徑部分134，該直徑定成可緊貼地裝入容器76的中等直徑部分126。閥體104具有一較大直徑部分136繞著腔132。較大直徑部分136比容器76的較大直徑部分124略小一點同時被肩部138與較小直徑部分分開，該肩部在正常工作時與容器的肩部128緊貼。
面向外的環形槽140位于閥體104的較小直徑部分134以接受彈性材料的O-型密封環142。如圖4示出，在正常工作時O-型密封環142建立緊靠容器76的中等直徑部分126的密封。
單向閥系統102由小直徑的凸起或陽端144來完成(圖5)，該凸起接受過濾器78并將它安裝在小直徑部分122。
當裝配單向閥系統102時(如圖3所示)，將可看到帽116壓縮彈簧114。起抵住開口環112的作用，該彈簧提供一側壓力于管108上以便將管子向左壓(如圖3所示)。這樣就具有迫使閥體104向左(如圖3所示)達到肩部138通過與容器76上的肩部128結合進一步停止這一運動的點。在此點上，O-型環142將密封抵住容器76的中等直徑部分126。在通常的情況下，選擇單向閥106在壓力差大約為10 psi時打開使得當鹽套10內產生壓力時，單向閥106將打開并使壓力卸到毛細管通道110。在這一點上，毛細管通道110，從一端到另一端，具有如此小的體積，以致于即使很小的泄漏也足以完全清除通道110的凝結液體。
萬一單向閥106變得不可操作同時拒絕打開以卸去產生的壓力，該壓力將作用抵住閥箱104的左手端。當產生壓力，閥體104移向右邊(如圖3和4所示)，抵住彈簧114的偏壓。
在O-型密封環142移到由容器76中的階梯128限定的閥座的右邊處，閥體104和容器76之間的密封將喪失，允許壓力繞過閥體104的本體泄漏到薄壁管90和厚壁管108之間的空間的釋放壓力，此壓力經過管108末端57附近的帽116中的開口120可排放到大氣中去。典型地，選擇彈簧114以及元件彼此相關放置以提供足夠的壓力使得由密封環142、閥體104和容器76中的階梯128所限定的安全閥在大約22psi時打開。
本發明的另一個重要特征是閥106的位置與鹽套10中的通風開口66靠得很近。當鹽套是如指出的那樣靠得很近時，通過鹽套10、杯形固定裝置70以及容器限定結構74從熱鹽傳導的熱將確保閥106足夠的熱使閥106內不出現任何富水的排出物的冷凝物。
此外，通風結構52在鹽套10和隔熱套12之間的位置同樣趨于確保通風結構保持溫度以防止其中的這種冷凝。至少出現的熱將防止由于周圍低溫時凍結而出現的任何冷凝以堵塞通風系統52。
也將觀察到，通風系統52與杯形阻尼器60的縱軸線成約大于90°的角度，在一個實施例中，選擇大約97°的角度。
作為進一步的一點，杯形阻尼器60的內部的容積、位置和形狀是這樣的，當鹽的高度水平沒有在所示的50處，但反而蓋住阻尼器60的入口開口62時，會對通風壓力提供一種“打嗝”的作用。杯形阻尼器60最好是倒置的名義的圓柱形杯，其開口62的直徑是足夠大這樣就不會被熔化的鹽的彎月面封閉。阻尼器60的中心線應該，盡可能接近于處在垂直于鹽的正常高度50的線上。阻尼器開口62應處于這樣一個水平，該水平對車輛典型的工作循環而言與鹽的接觸是最小。
杯形阻尼器60的容積由五個因素確定，包括(1)連接通風管和用于卸荷閥104,106的相關硬件系統的容積，(2)與最坯情況—中斷操作相關的鹽的最大預期壓頭，(3)阻尼器的縱橫比，(4)卸荷閥的泄漏率，以及(5)單向閥的打開壓力和流動特性。以在最坯狀況時開口62的底面和熔化鹽高度水平之間存在的平均垂直高度差乘以鹽的密度來確定鹽頭壓力。
阻尼器的容積必須足夠大以確保不管阻尼器的狀態，鹽在杯形阻尼器中不上升到它能進入通風管72的水平。
阻尼器縱橫此是其中心軸線的長度與其直徑之比，該值應該是最大，但不要達到這樣程度，使直徑變得小到會形成彎月面。
單向閥的泄漏率必須足夠小以保持在車輛工作最坯情形下氣體的泄漏會允許鹽的水平升高到一個小到足夠允許彎月面形成的截面。
如前面提到的，零件典型地由鋁制成(除非另外提到)，零件通常銅焊在一起同時黃銅包覆材料將處于銅焊在一起的零件上。
此外，可以在不同位置采用熔焊，例如，在容器限定結構74和杯形固定裝置70之間的連接處，此外，杯形固定裝置70和杯形阻尼器60可以分別熔焊在它們的與鹽套10的分界面上，同樣，管接頭82將典型地熔焊在隔熱套12中的開口80內。
總之，根據本發明制成的一種熱電池將提供以下特征中的一個或幾個1．使用杯形阻尼器以防止鹽進入通風系統。
2．使用通過螺紋擰在一起的杯形阻尼器和杯形固定裝置以提供阻尼器的自我固定以及其與通風系統的連接。
3．在通風系統的入口側使用一種不可濕的過濾器以防止鹽進入通風系統任何相當大的距離。
4．使用可移動的閥和/或閥體以允許維修閥和過濾器。
5．在通風系統中使用波紋管以補償不對準和消除熱應力以及由相對運動引起的應力。
6．在波紋管周圍使用殼體從而防止隔熱材料干擾波紋管的工作。
7．在通風系統中使用毛細管因此即使壓力氣體少量的排出也能清除通風管道的冷凝物。
8．引入安全閥的特征允許在對這種通風通常采用的單向閥損坯時，仍允許鹽套的通風。
9．通風孔的位置在鹽套頂部的中央，在該處當加速、減速、離心力等作用在安裝熱電池的車輛上時不容易與液體鹽接觸。
10．在通風系統上使用一個擴大的容器以便收集任何排出的液體或者從系統排出的任何蒸氣的冷凝物。
11．阻尼器60的內部容積的尺寸定成能達到前述的“打嗝”的特征。
12．閥106的位置很靠近入口開口，因此將足夠地加溫以防止那里的冷凝和/或防止可能出現的這種冷凝物的凍結。
權利要求
1．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該材料在較低溫度時可能是固相，而在較高溫度時可能是液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括一冷卻液流動通道，通過該通道冷卻液可以流動以與所述材料交換熱量；提供在所述第一容器周圍的隔熱空間的裝置；延伸穿過所述容器到所述熱交換器的冷卻液入口和出口的連接；所述第一容器具有一個由兩個隔開的側壁為側面的頂壁，該頂壁沿與裝熱電池的車輛縱軸線橫交的水平線設置；用于所述第一容器的通風孔，包括在所述的提供隔熱空間裝置上的出口以及在所述第一容器的頂壁中且在兩個所述隔開的側壁的中央的入口。
2．按照權利要求1的熱電池，其特征在于還包括在所述入口附近并在所述第一容器內的阻尼器。
3．按照權利要求2的熱電池，其特征在于所述阻尼器通常是杯形的并有一開口，所述開口與所述頂壁反向。
4．按照權利要求3的熱電池，其特征在于還包括一個總的為杯形的設置在提供隔離空間裝置中的固定裝置，所述杯形阻尼器和所述杯形固定裝置具有經過在所述第一容器頂壁中的開口延伸的在該處自固定的配合螺紋。
5．一種熱電池，包括第一容器；該容器用來放置相變材料，該相變材料在較低溫度時可以為固相，而在較高溫度時為液相；在第一容器內有一熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可流動經過該通道以與所述材料交換熱量；提供在所述第一容器周圍的隔離空間的裝置；延伸穿過所述容器到所述熱交換器的冷卻液入口和出口的連接；所述第一容器具有由兩個隔開的側壁為側面的頂壁，該頂壁沿與裝熱電池的車輛縱軸線橫交的水平線設置；以及所述第一容器的通風口，包括在所述的提供隔離空間裝置外面的出口與在所述第一容器的所述第一容器頂壁中的入口；以及在所述第一容器內并包圍所述入口的且具有一面向下的開口的杯形阻尼器。
6．按照權利要求5的熱電池，其特征在于所述阻尼器具有一開口，向下向所述第一容器開口并遠離其頂壁。
7．按照權利要求6的熱電池，其特征在于還包括一個通常為杯形的固定裝置，該裝置設置在所述第一容器的周圍的隔離空間中，所述杯形阻尼器和所述杯形固定裝置具有通過所述第一容器頂壁中的開口延伸的在該處自固定的配合螺紋。
8．按照權利要求5的熱電池，其特征在于所述通風口設在或靠近入口，所述的通風口包括一過濾器。
9．按照權利要求8的熱電池，其特征在于所述過濾器是由一種不被所述相變材料弄濕的材料制成。
10．按照權利要求8的熱電池，其特征在于所述通風系統包括一閥體，而所述過濾器安裝在所述閥體上。
11．按照權利要求8的熱電池，其特征在于所述過濾器具有一預定的鹽突破壓力差，使氣體可以通過過濾器但所述相變材料不能通過所述過濾器直到超過所述鹽突破壓力。
12．按照權利要求11的熱電池，其特征在于所述鹽突破壓力差大約是3psi或大一點。
13．按照權利要求11的熱電池，其特征在于所述鹽突破壓力差大約是13psi。
14．按照權利要求8的熱電池，其特征在于所述過濾器是一種多孔聚四氟乙稀材料。
15．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該材料在較低溫度時可能是固相，而在較高溫度時可能是液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可以流動經過該通道與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以提供在所述第一容器周圍的隔離空間的裝置；延伸穿過所述容器到所述熱交換器的冷卻液入口和出口的連接；所述第一容器具有由兩個隔開的側壁為側面的頂壁，該頂壁沿與裝熱電池的車輛縱軸線橫交的水平線設置；以及用于所述第一容器的通風孔，包括在所述的提供隔離空間裝置外面的出口與在所述第一容器頂壁中的入口；以及用于所述入口的一個兩件阻尼器，它包括一個位于所述第一容器中在所述入口附近的阻尼件和一在隔離空間中的固定件，所述固定件具有延伸穿過所述頂壁中開口的相互結合的螺紋以便自固定在所述電池中。
16．按照權利要求15的熱電池，其特征在于所述固定件包括部分所述通風口，還包括從所述固定件到所述出口的通風管道。
17．按照權利要求16的熱電池，其特征在于所述通風管道包括具有毛細管尺寸通道的管子。
18．按照權利要求17的熱電池，其特征在于所述管子具有較厚的壁。
19．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該材料在較低溫度時可能是固相，而在較高溫度時可能是液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可以流動經過該通道與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以提供在所述第一容器周圍的隔離空間的裝置；延伸穿過所述容器到所述熱交換器的，冷卻液入口和出口的連接；在所述第一容器中的通風孔開口；連接到所述通風孔開口的單向閥以允許流體流出所述第一容器但基本上不反向；以及與所述通風孔開口相對的與所述單向閥連接的具有毛細管尺寸通道的管道。
20．按照權利要求19的熱電池，其特征在于所述管道是比較厚的壁。
21．按照權利要求19的熱電池，其特征在于包括一個連接到所述通風孔開口上的閥座，所述單向閥可滑動地以密封的關系裝在所述閥座中，以及偏壓所述單向閥進入所述閥座的裝置而允許所述單向閥至少部分地移出所述的閥座以及那里的所述密封關系，以便限定一個壓力卸荷閥。
22．根據權利要求21的熱電池，其特征在于所述閥座位于所述管道的對面，而所述偏壓裝置包括一個偏壓所述管道抵住所述單向閥以迫使所述單向閥進入所述閥座的彈簧。
23．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該材料在較低溫度時可能是固相，而在較高溫度時可能是液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可以流動經過該通道與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以提供在所述第一容器周圍的隔離空間的裝置；延伸穿過所述容器到所述熱交換器的冷卻液入口和出口的連接；在所述第一容器內的通風孔開口；包括一個接受閥的容器的，并與所述通風孔開口流體連通的固定裝置；一個單向閥，可移動地接受在所述容器中，并可打開以允許流體流出所述通風孔開口但不能反向流動；當所述單向閥在所述容器中時，它密封地與所述固定裝置結合；以及偏壓所述單向閥進入所述容器并同時與之密封結合的裝置，所述偏壓裝置設成可由在所述通風孔開口處的預定壓力克服，使所述單向閥將開始移出所述容器及所述密封結合，以便即使所述單向閥保持關閉的情況下在所述通風孔開口處卸去壓力。
24．按照權利要求23的熱電池，其特征在于所述容器包括一有小的和大的直徑部分的階梯孔，而所述單向閥包括一個總的為圓柱形的殼，其尺寸可密封對著所述小直徑部分但不能密封所述大直徑部分，所述大直徑部分比所述小直徑部分距所述通風孔開口更遠使得在所述通風孔開口處的壓力將把殼體朝向所述大直徑部分推并與所述小直徑部分脫開密封結合。
25．按照權利要求24的熱電池，其特征在于所述的殼體是一個階梯的殼體具有一個較小直徑部分緊貼地放在所述孔的小直徑部分以及一個大直徑的部分，放在所述孔的較大直徑部分，所述殼體的較大直徑部分在直徑上比所述孔的大直徑部分要小；所述殼體的小直徑部分的兩端的中間有一環形槽；同時一個O-型密封圈在所述環形槽中，所述O-型密封圈具有比所述孔的大直徑部分較小的直徑。
26．一種熱電池，包括裝相變材料的第一容器，該相變材料在較低溫度時可以是固相而在較高溫度時為液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括一冷卻液流動通道，冷卻液可以流動經過該通道與所述材料交換熱量；第二容器以隔開的關系包圍所述第一容器，以提供包住所述第一容器的隔離空間。冷卻液入口和出口的連接通過所述容器延伸到所述熱交換器；從所述第一容器的通風孔；在所述第二容器中并對準所述通風孔的開口；在所述通風孔和所述第二容器開口之間延伸的管道；所述通風孔的單向閥組件，它可移出地放置在所述管道中；以及將所述單向閥在所述管道內定位在一預定位置的裝置；
27．按照權利要求26的熱電池，其特征在于所述定位裝置包括一個偏壓所述單向閥組件的偏壓裝置，可偏壓單向閥對著一在所述管道內的壓力放泄閥座；因此如果所述單向閥組件失效，在所述通風孔處產生的壓力將推壓所述單向閥組件離開所述座以允許在所述單向閥組件周圍釋放壓力。
28．按照權利要求26的熱電池，其特征在于所述管道用兩根對準的管子構成，同時一個波紋管把所述管子連接起來。
29．按照權利要求28的熱電池，其特征在于所述管子包括圓周的加強肋。
30．按照權利要求28的熱電池，其特征在于還包括在所述容器之間的空間中的特殊隔熱材料，同時一殼體圍繞并包含所述波紋管，以防止所述隔熱材料明顯地接觸所述波紋管。
31．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該相變材料在較低溫度時為固相而在較高溫度時為液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括一冷卻液流動通道，冷卻液可以流動通過該通道與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以提供對于第一容器隔熱的裝置；冷卻液入口和出口的連接，通過所述容器延伸到所述熱交換器；在所述第一容器的上表面中的通風孔開口；以及所述通風孔開口的過濾器，用一種不被所述相變材料弄濕的材料制成。
32．按照權利要求31的熱電池，其特征在于所述過濾器的材料是一種多孔聚四氟乙烯材料。
33．按照權利要求31的熱電池，其特征在于包括一在隔熱區中對于所述容器的固定裝置，它固定在所述通風孔附近，所述固定裝置包括一內腔，所述過濾器裝在所述腔內。
34．按照權利要求33的熱電池，其特征在于還包括一個在所述過濾器下游位置與所述腔流體連通的單向閥。
35．一種熱電池，包括裝相變材料的第一容器，該相變材料在較低溫度時可能是固相而在較高溫度時為液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可以流動通過該通道與所述材料交換熱量；第二容器以一般的隔開關系包圍所述第一容器以提供包住所述第一容器的隔離空間；通過所述容器延伸到所述熱交換器的冷卻液入口與出口的連接；在所述第一容器的上表面中的通風孔開口；在所述第二容器中的通風孔開口；連接到所述第一容器通風孔開口，它延伸到所述第二容器通風孔開口的通風孔管道，所述通風孔管道還在所述第二容器通風孔開口處連接并密封到所述第二容器上；所述管道由兩根管子部分構成；以及一波紋管，把所述兩根管子部分相互連接以便在兩管子之間提供流體連通。
36．按照權利要求35的熱電池，其特征在于還包括在所述兩容器之間的空間中的特殊隔熱材料，同時一個殼體圍繞并包容所述波紋管以防止所述隔熱材料明顯地與波紋管接觸。
37．按照權利要求35的熱電池，其特征在于所述管道終止在一閥腔內；同時一單向閥通過所述管道可移出地設置在所述閥腔內。
38．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該相變材料在較低溫度時可以是固相而在較高溫度時為液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液通道，冷卻液可以流動經過該通道與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以對于所述第一容器提供隔熱空間的裝置；冷卻液入口與出口的連接，通過所述容器延伸到所述熱交換器；與所述第一容器內部流體連通并具有一端在所述隔熱空間外的通風孔管道；與所述管道端部連接并位于所述隔熱空間外面的一個擴大的容器；以及在所述容器上表面內的通風孔開口。
39．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該相變材料在較低溫度時可以是固相而在較高溫度時是液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可以流動經過該通道以與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以對于所述第一容器提供隔熱空間的裝置；冷卻液入口與出口的連接，經過所述容器延伸到所述熱交換器；所述第一容器的通風孔包括從所述第一容器中的通風孔開口延伸出去的通風孔管道；以及一單向閥，在所述管道內與所述通風孔開口靠得很近，使在所述相變材料中儲存的熱將對所述單向閥加溫以防止那里的濕氣冷凝。
40．按照權利要求39的熱電池，其特征在于所述包圍裝置包括與所述第一容器隔開的第二容器，同時所述管道處于所述第一與第二容器之間的空間中因此所述相變材料將對所述管道加溫以防止在該處的冷凝。
41．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該相變材料在較低溫度時可以是固相而在車輛發動機冷卻系統工作溫度數量級的較高溫度時為液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，冷卻液可以流動經過該通道以與所述材料交換熱量；包圍所述第一容器以對于所述第一容器提供隔熱的裝置；冷卻液入口與出口的連接，經過所述容器延伸到所述熱交換器；所述第一容器具有由兩個隔開的側壁側接的頂壁，該頂壁沿一般與車輛縱軸線橫交的水平線設置，熱電池安裝在該車輛中；以及所述第一容器的通風孔，包括在所述隔熱空間外面的出口以及在所述第一容器頂壁中的入口；在所述第一容器內并包圍所述入口的杯形阻尼器具有一個面向下的開口；在所述第一容器中的所述相變材料但基本上不完全填滿該容器，該量是這樣的，當熱電池是靜止或在其正常工作位置時所述阻尼器將不與相變材料接觸；所述杯形阻尼器的容積是這樣的，如果由于加速、減速、離心力或不平地形所述面向下的開口被相變材料覆蓋，所述第一容器內的壓力將把所述相變材料壓入阻尼器一個距離，在所述面向下的開口被所述相變材料打開之前，該距離不足以達到所述通風孔入口以防止相變材料傳送到所述通風孔。
42．按照權利要求41的熱電池，其特征在于還包括在所述通風孔中的單向閥。
43．按照權利要求41的熱電池，其特征在于還包括一個分開所述阻尼器和所述通風孔的過濾器，所述過濾器由一種不被所述相變材料弄濕的材料制成。
44．按照權利要求43的熱電池，其特征在于所述過濾器由多孔聚四氟乙烯制成。
45．一種熱電池，包括裝有相變材料的第一容器，該材料在較低溫度時可以是固相而在車輛發動機冷卻系統工作溫度數量級的溫度時為液相；在所述第一容器內的熱交換器，它包括冷卻液流動通道，車輛發動機的冷卻液可以流動經過該通道以與所述材料交換熱量；以一般隔開的關系包圍所述第一容器的第二容器對于所述第一容器提供了隔熱空間；冷卻液入口與出口的連接，經過所述容器延伸到所述熱交換器；所述第一容器具有由兩個隔開的側壁側接的頂壁，該頂壁沿一與車輛縱軸線橫交的水平線設置，熱電池安裝在該車輛中；以及所述第一容器的通風孔包括在所述的提供隔離空間裝置外面的出口及在所述第一容器的所述頂壁中的，且在所述隔開的兩側壁的中央的入口；在所述第一容器內并包圍所述入口具有面向下的杯形阻尼器；在所述兩容器之間的空間中的阻尼器固定裝置件，所述阻尼器和阻尼器固定裝置件具有相互結合的、經過所述頂壁中的開口延伸的螺紋以便自我固定在所述電池內；連接到所述通風開口上以允許流體從所述第一容器流動的單向閥，但基本不反向流；具有毛細管尺寸的通道連接到所述通風孔開口對面的所述單向閥的管子；一固定裝置包括一個與阻尼器固定裝置件流體連通的閥接受容器；所述單向閥可移出地裝在容器中，并且當處于那里時，密封地結合所述固定裝置；偏壓所述單向閥進入所述容器并同時與之密封結合的裝置，所述偏壓裝置可由在所述通風孔開口處的預定壓力克服，使所述單向閥將開始移動出所述容器及所述密封結合，使即使所述單向閥保持關閉，在所述通風孔開口處能卸去壓力；在所述第二容器中的開口，它對準所述固定裝置；在所述固定裝置與所述第二容器開口之間延伸的管道，它可拆裝地包容所述管子及單向閥；所述管道由兩根對準的管子部分構成，同時一波紋管把所述兩管子部分相互連接起來；所述通風孔開口的過濾器由一種不被所述相變材料弄濕的材料制成；連接到所述管子并處于所述第二容器外面的擴大的容器；以及在所述容器上表面中的通風孔；放置在所述第一容器中的所述相變材料基本上但不完全填滿第一容器，其量是這樣的，當熱電池是靜止并在其正常工作位置時，阻尼器將不被相變材料接觸；所述杯形阻尼器的容積是這樣的，如果由于加速、減速、離心力或不平地形所述面向下的開口被相變材料覆蓋，所述第一容器內的壓力將把所述相變材料壓入阻尼器一個距離，在所述面向下的開口被所述相變材料打開之前該距離不足以達到所述通風孔入口以防止相變材料傳送到所述通風孔。
全文摘要
一種熱電池,包括裝有熱儲存鹽的第一容器(10),在容器(10)中的熱交換器(22),以及包圍第一容器(10)的第二容器(12),提供一隔熱空間(4)及到熱交換器的冷卻液入口和出口連接(40,42),在通風系統(52)中包括位于第一容器(10)的頂壁(56)的通風孔入口(66)。通風孔通道包括位于靠通風孔開口(66)很近的單向閥(106),同時通風孔開口由一杯形的阻尼器(60)所包圍。
文檔編號B60H1/08GK1220950SQ9812421
公開日1999年6月30日 申請日期1998年11月12日 優先權日1997年11月12日
發明者瓦爾納·佐貝爾, 羅蘭·斯特拉爾, 安德列亞斯·斯托爾茲, 斯蒂芬·豪茲, 托馬斯·楊奇艾克, H·T·C·萬胡夫, 安東尼·C·德沃諾, 倫道夫·S·赫里克, 斯科特·R·拉臘比, 杰弗里·A·羅吉克, 阿蘭·P·邁斯納, C·詹姆斯·羅杰斯, 馬克·G·沃斯 申請人:穆丹制造公司