(57)【要約】  本明細書では、水平面および垂直面に合ったヒートバッテリの設計、および、分離した容積補償器を使用するヒートバッテリについて説明する。特に、使用中のバッテリセル内の過圧の問題を克服する改良型ヒートバッテリの設計について説明する。
2021534367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略垂直配向または略水平配向に配置されるヒートバッテリであって、
バッテリセルケースと、
前記バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）と、
前記バッテリセルケース内に配置され、かつ、前記ＰＣＭに浸される、少なくとも１つまたは複数の熱交換器と、
膨張および／または収縮させることができる膨張可能な気体バルーン部材の形態の拡張可能なデバイスであって、前記バッテリセルケース内に配置され、拡張および／または縮小して前記バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理できる、拡張可能なデバイスと、
前記バッテリセルケースを通じて延び、かつ、前記拡張可能なデバイスに接続される、気体充填弁であって、前記拡張可能なデバイス内に保持される気体の圧力および／または量を増加および／または減少させるために使用される、気体充填弁と、
前記ＰＣＭのレベルを監視することにより前記ＰＣＭの拡張および／または縮小を監視するために使用される制御センサと
を備え、
前記拡張可能なデバイスの断面直径は、前記制御センサにより測定される、前記ＰＣＭおよび／または前記バッテリセルケース内に閉じ込められる任意の気体／空気の前記拡張および／または前記縮小に適合するように拡張および／または縮小させられ、
前記拡張可能なデバイスは、前記バッテリセルケースの内表面内に、かつ、内表面に対して配置され、前記拡張可能なデバイスはまた、前記ＰＣＭの上面にわたって、かつ、熱交換器の上面に沿って延びる、
ヒートバッテリ。
【請求項２】
垂直配向（すなわち、垂直面）に配置される請求項１に記載のヒートバッテリ。
【請求項３】
水平配向（すなわち、水平面）に配置される請求項１に記載のヒートバッテリ。
【請求項４】
前記バッテリセルケースは、バッテリ往復管を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートバッテリ。
【請求項５】
前記バッテリ往復管は、充填ポートの上方の前記バッテリセルケースの側面に配置される、請求項４に記載のヒートバッテリ。
【請求項６】
前記ＰＣＭの上方の前記バッテリセルケースの上部エリアには、１つの拡張可能なデバイス、２つの拡張可能なデバイス、または複数の拡張可能なデバイスが配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のヒートバッテリ。
【請求項７】
前記拡張可能なデバイスの前記断面直径は、前記バッテリセルケースの垂直高さの少なくとも約５０％、少なくとも約４０％、少なくとも約３０％、少なくとも約２０％、少なくとも約１０％、または少なくとも約５％を占めるように拡張および／または縮小させられる、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒートバッテリ。
【請求項８】
前記拡張可能なデバイスの前記断面直径を約５％未満、約１％未満、または約０．５％未満だけ拡張および／または縮小させて、前記拡張可能なデバイス内の前記気体の前記圧力をごくわずかに変化させることができる、請求項１から７のいずれか一項に記載のヒートバッテリ。
【請求項９】
前記制御センサは、制御システムに測定値を送信し、次に、前記制御システムは、前記拡張可能なデバイスの加圧および／または減圧をアクティブ化することができる、請求項１から８のいずれか一項に記載のヒートバッテリ。
【請求項１０】
バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理する方法であって、
バッテリセルケースを提供する段階と、
前記バッテリセルケース内に相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）を配置する段階と、
前記バッテリセルケース内に配置され、かつ、前記ＰＣＭに浸される、少なくとも１つまたは複数の熱交換器を提供する段階と、
膨張および／または収縮させることができる膨張可能な気体バルーン部材の形態の拡張可能なデバイスを提供する段階であって、前記拡張可能なデバイスは、前記バッテリセルケース内に配置され、拡張および／または縮小して前記バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理できる、段階と、
前記バッテリセルケースを通じて延び、かつ、前記拡張可能なデバイスに接続される、気体充填弁を提供する段階であって、前記気体充填弁は、前記拡張可能なデバイス内に保持される気体の圧力および／または量を増加および／または減少させるために使用される、段階と、
前記ＰＣＭのレベルを監視することにより前記ＰＣＭの拡張および／または縮小を監視するために使用される制御センサを提供する段階と
を備え、
前記拡張可能なデバイスの断面直径は、前記制御センサにより測定される、前記ＰＣＭおよび／または前記バッテリセルケース内に閉じ込められる任意の気体／空気の前記拡張および／または前記縮小に適合するように拡張および／または縮小させられ、
前記拡張可能なデバイスは、前記バッテリセルケースの内表面内に、かつ、内表面に対して配置され、前記拡張可能なデバイスはまた、前記ＰＣＭの上面にわたって、かつ、熱交換器の上面に沿って延びる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、水平かつ垂直に配向されたヒートバッテリに関する過圧の問題を克服できるヒートバッテリの設計に関する。ヒートバッテリは、拡張可能なデバイス、または代替的に、ヒートバッテリ内の圧力を制御できる分離した容積補償器を含み得る。
【背景技術】
【０００２】
現場では、ヒートバッテリ内、特に、相変化材料（ＰＣＭ）ヒートバッテリ内の圧力を制御できる改良型ヒートバッテリの構成を提供することが必要とされる。
【０００３】
従来技術では、ヒートバッテリが消耗すると、バッテリ内の熱伝達によって相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）のレベルが変化し得る。ＰＣＭレベルが上昇して、バッテリセル内の空気溜めが圧縮されるのを見い出すことができる。これは、バッテリセルに生じる過圧および損傷の原因になる場合がある。これは、バッテリの効率および寿命の両方に悪影響を及ぼし得る。過圧はまた、バッテリケーシングに高い圧力が加えられることでバッテリケーシングが破裂して、バッテリから有毒物質が漏れることがあり得るといった、安全上の問題および危険要因をもたらす。従って、本願発明が対処する過圧されたバッテリには安全上の懸念がある。
【０００４】
ヒートバッテリが水平面に設置されている場合は、係る構成は非常に非効率的であり、大幅な性能低下に遭遇することが分かっている。
【０００５】
本願発明の少なくとも１つの態様の目的は、前述した問題のうちの少なくとも１つまたは複数を解消または軽減することである。
【０００６】
従って、本願発明の少なくとも１つの態様の目的は、より高い性能レベルで水平面および垂直面の両方で動作し、かつ、過圧の影響を克服できる、改良型ヒートバッテリを提供することである。
【０００７】
従って、本願発明は、過圧、ヒートバッテリの性能低下、および、制御センサおよび発熱体などのヒートバッテリの構成要素がセルの活性部分の外側にあるためにヒートバッテリの機能性が損なわれるといったＰＣＭ材料を包含するヒートバッテリの問題に対処する。
【発明の概要】
【０００８】
本願発明の第１態様によれば、バッテリセルケースと、バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）と、拡張および縮小して、バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理できる、バッテリセルケース内に配置される拡張可能なデバイスとを備えるヒートバッテリが提供される。
【０００９】
従って、本願発明は、バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理するために使用される拡張可能なデバイスの使用に関する。
【００１０】
拡張可能なデバイスは、膨張および／または収縮させることができる膨張可能な部材であってよい。
【００１１】
本願発明は、過圧、ヒートバッテリの性能低下、および、制御センサおよび発熱体などのヒートバッテリの構成要素がセルの活性部分の外側にあるためにヒートバッテリの機能性が損なわれるといった様々な問題に対処する。
【００１２】
拡張可能なデバイス（例えば、加圧された気体バルーンまたは空気バルーン）は、ヒートバッテリの熱循環中の、ＰＣＭの容積の拡張変化およびヒートバッテリセル内の圧力を管理するために使用され得る。
【００１３】
特定の実施形態では、ヒートバッテリは、垂直配向または略垂直配向（すなわち、平面）に配置され得る。
【００１４】
拡張変化および／または容積変化は、ＰＣＭの容積の拡張および／または縮小などの様々なパラメータに起因して生じ得る。バッテリセルケース内には気体（例えば、空気）が閉じ込められてもよく、この気体は、ＰＣＭなどのバッテリセルケース内の他の構成要素から加えられる温度および／または圧力に応じて拡張および／または縮小する。こうした拡張変化および／または容積変化によって、従来技術のバッテリは過圧状態になる。
【００１５】
本願発明のヒートバッテリの動作中には熱循環があり、拡張可能なデバイスを使用して、バッテリセルケース内の圧力を制御し、かつ、その圧力を、例えば、所定の最適な圧力に保つことができる。圧力を制御することにより、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因および危険が回避される。係る制御を行うことで、ＰＣＭ、熱交換器、および制御センサなどのヒートバッテリの構成要素に過度の圧力および／または温度が加えられるのを防止することにより、ヒートバッテリの寿命を延ばすこともできる。
【００１６】
特定の実施形態では、拡張デバイスは、過圧または不十分な圧力を受けることによりバッテリセルケース内の圧力を制御できる気体バルーン（例えば、空気バルーン）であってよい。バルーンの加圧は制御され得る。
【００１７】
拡張可能なデバイス（例えば、加圧された空気バルーン）を使用するという係る構成は、垂直位置または略垂直位置に位置付けられるヒートバッテリだけでなく、水平位置または略水平位置に位置付けられるヒートバッテリにも適していることが分かっている。
【００１８】
ヒートバッテリはバッテリセルケースを含む。セルケースは、ＰＣＭを保持し、かつ、密封された筐体、例えば、空気密の囲いを通常は形成できる、任意の形態の容器であってよい。
【００１９】
ＰＣＭは、本願発明を様々な用途および蓄熱要件に対して適合性の高いものにする任意の適切なＰＣＭであってよい。
【００２０】
バッテリセルケースは、通常はバッテリセルケースの側面に配置され得る充填ポートの形態の開口を含み得る。
【００２１】
開口（例えば、充填ポート）は、例えば、ＰＣＭをバッテリセルケース内に注ぐために使用され得る。
【００２２】
バッテリセルケースは、バッテリセルケースの側面、例えば、充填ポートの上方などに任意選択で配置され得るバッテリ往復管（ｂａｔｔｅｒｙ  ｆｌｏｗ  ａｎｄ  ｒｅｔｕｒｎ  ｐｉｐｅ）を含んでもよい。
【００２３】
任意選択で、バッテリ往復管は、ＰＣＭの上面に、ＰＣＭの実質的に上面に、またはＰＣＭの上面に向かって配置され得る。
【００２４】
任意選択で、バッテリセルケースは、例えば、ヒートバッテリセルの上部前方に配置される、拡張可能なデバイス（すなわち、バルーン）を整備のために取り外すことができるようにするカバープレートを含んでもよい。
【００２５】
なお、通常、ＰＣＭの上方のバッテリセルケースの上部エリアには、１つの拡張可能なデバイス、２つの拡張可能なデバイス、または複数の拡張可能なデバイスが配置され得る。好ましくは、拡張可能なデバイスは１つだけあってよい。
【００２６】
熱交換器をＰＣＭに浸すこともできる。通常、熱交換器はＰＣＭに完全に浸される。本願発明では、任意の適切な形態の熱交換器が使用され得る。１つまたは複数の熱交換器がＰＣＭに浸され得る。
【００２７】
拡張可能なデバイスは、膨張および／または収縮させることができる任意の適切な形態であってよく、例えば、特定の実施形態では、膨張可能なバルーンであってよい。
【００２８】
拡張可能なデバイスは、任意の適切な形状および形態であってよく、例えば、ある程度の拡張性および／または弾力性を有する任意の適切なプラスチック材料から製造されてよい。バルーンの材料はまた、ＰＣＭを形成する材料に対する耐性を持つべきである。
【００２９】
拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）は、気体充填弁（例えば、空気充填弁）を含んでもよい。
【００３０】
気体充填弁がバッテリセルケースから延びることで、空気が拡張可能なデバイスに入ること、および／または、拡張可能なデバイスから出ることができるようになり得る。
【００３１】
気体充填弁は、拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）内に保持される気体（例えば、空気）の圧力および量を増減させるために使用され得る。特定の実施形態では、拡張可能なデバイスは、任意選択で形状が管状であり得る、膨張可能なバルーンであることが好ましい場合がある。但し、任意の適切な形状が使用され得る。
【００３２】
拡張可能なデバイス内の圧力は、約０．１バール（ゲージ）から約６バール（ゲージ）（すなわち、約１．１バール（絶対）から約７バール（絶対））の範囲であってよい。
【００３３】
拡張可能なデバイスの断面直径は、ＰＣＭなどのバッテリセルケース内に保持される材料、および、バッテリセルケース内に閉じ込められる／密封される任意の形態の気体（すなわち、空気）の拡張および縮小に適合するように拡張および／または縮小させることができる。
【００３４】
例えば、拡張可能なデバイスの断面直径は、バッテリセルケースの垂直高さの少なくとも約５０％、約４０％、約３０％、約２０％、約１０％、または約５％を占めるように拡張および／または縮小させることができる。
【００３５】
拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）の特定の利点は、拡張可能なデバイス内の気体の圧力をごくわずかに変化させることにより、拡張可能なデバイスの断面直径をごくわずかに、例えば、約５％未満、約１％未満、または約０．５％未満だけ変化させることができることである。
【００３６】
従って、本願発明の拡張可能なデバイスは、ヒートバッテリの動作を微調整してヒートバッテリが最適な性能レベルで動作できるようにするために使用されてよく、過圧に関連付けられるＰＣＭの任意の形態の劣化および危険を回避するためにも使用されてよい。
【００３７】
ＰＣＭの投入中および排出中は、これによって、ＰＣＭなどのバッテリセルケース内に保持される材料、および、閉じ込められる／密封される任意の気体が拡張および／または縮小する。拡張可能なデバイスは、こうした拡張および／または縮小のいずれかを妨げることができる。
【００３８】
特定の実施形態では、ＰＣＭは、参照符号「Ａ」および「Ｂ」で表されるレベル間の垂直面にある境界限界内で拡張および／または縮小することができる。
【００３９】
従って、本願発明の拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）は、バッテリセルケース内に保持される材料（例えば、ＰＣＭ）および／または気体（例えば、空気）の拡張または縮小に応じて拡張および／または縮小させることができる。
【００４０】
バッテリセルケースは、ＰＣＭのレベルを監視することによりＰＣＭの拡張および／または縮小を監視するために使用され得る制御センサを含み得る。制御センサは、バッテリセルケース内に閉じ込められる任意の空気の温度および／または圧力を監視することもできる。
【００４１】
この監視には、任意の適切な形態のセンサが使用され得る。
【００４２】
制御センサは、制御システムに測定値を送信することができ、次に、制御システムは、拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）の加圧および／または減圧をアクティブ化することができる。係る制御システムによって、拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）は、ヒートバッテリを常に最適かつ最大の効率で動作させ続けることができる。従って、監視されるＰＣＭの高さレベル、および、例えば、バッテリセルケース内に閉じ込められる任意の気体（例えば、空気）の温度および／または圧力の任意の他の測定値に応じて、気体（例えば、空気）が気体充填弁内に供給され得る、および／または、気体充填弁から排出され得る。
【００４３】
拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）の整合性および機能性を確実に維持するには、任意選択で、以下が好ましい。
ａ）バルーンの材料（例えば、金属化プラスチック）は、ＰＣＭに適合する。
ｂ）ＰＣＭが固体状態にあるときにＰＣＭがバルーンの周囲に永続的に存在しないように、バッテリ内のバッテリ充電管（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｐｉｐｅ）の構成が構成される。
【００４４】
代替的な実施形態では、本願発明のヒートバッテリは、水平面または略水平面に配置されてもよい。構成要素は上記と同じであるが、ここではヒートバッテリが事実上横倒しになっている。この実施形態では、ＰＣＭは、２つの水平レベルの間、すなわち、レベル「Ａ」とレベル「Ｂ」との間で拡張および／または縮小することができる。
【００４５】
従って、ＰＣＭは、水平レベル「Ａ」と「Ｂ」との間で拡張および／または縮小することができる。上記と同様に、任意の形態の過圧を回避するには、拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）を拡張および／または縮小させることができる。繰り返しになるが、これによって、ヒートバッテリは最適かつ最大の効率で動作することができる。更には、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因が回避される。
【００４６】
拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）内の圧力は、約０．１バール（ゲージ）から約６バール（ゲージ）（すなわち、約１．１バール（絶対）から約７バール（絶対））の範囲であってよい。
【００４７】
拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）の断面直径は、ＰＣＭなどのバッテリセルケース内に保持される材料の拡張および縮小に適合するように拡張および縮小させることができる。拡張可能なデバイスは、バッテリセルケース内に閉じ込められる任意の気体（例えば、空気）の拡張および／または縮小を補償することもできる。例えば、バルーンの断面直径は、バッテリセルケースの垂直高さの少なくとも約５０％、約４０％、約３０％、約２０％、約１０％、または約５％を占めるように拡張および縮小させることができる。
【００４８】
拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）の特定の利点は、やはり、拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）内の気体の圧力をごくわずかに変化させることにより、拡張可能なデバイスの断面直径をごくわずかに、例えば、約５％未満、約１％未満、または約０．５％未満だけ変化させることができることである。従って、本願発明の拡張可能なデバイス（例えば、バルーン）は、ヒートバッテリの動作を微調整してヒートバッテリが最適な性能レベルで動作できるようにするために使用されてよく、過圧に関連付けられる任意の形態の劣化および危険を回避するためにも使用されてよい。
【００４９】
通常、加圧された空気バルーンは、ＰＣＭに適合する材料から作製され得る。例えば、加圧された空気バルーンは、金属化プラスチックなどのプラスチック材料から作製され得る。
【００５０】
更に、ヒートバッテリは、バッテリ内に配置される少なくとも１つまたは複数のバッテリ充電管を含んでよく、これらのバッテリ充電管は、ＰＣＭが固体状態でバルーンの周囲に永続的に存在するのを防止するために使用され得る。
【００５１】
使用中、ＰＣＭは拡張および／または縮小することができ、加圧された空気バルーンは、この拡張および／または縮小を補償するために使用され得る。
【００５２】
本願発明の第２態様によれば、バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理する方法が提供される。方法は、バッテリセルケースを提供する段階と、バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）を提供する段階と、拡張および縮小して、バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理できる、バッテリセルケース内に配置される拡張可能なデバイスを提供する段階とを含む。
【００５３】
バッテリセルケースおよび構成要素は、第１態様で定義される通りであってよく、バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理する方法との任意の組み合わせで使用され得る。
【００５４】
本願発明の第３態様によれば、ヒートバッテリと容積補償チャンバとを含むヒートバッテリシステムが提供される。ヒートバッテリは、バッテリセルケースと、バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）とを含み、容積補償チャンバは、ヒートバッテリに接続され、容積補償チャンバは、ヒートバッテリのバッテリセルケース内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理することができる。
【００５５】
容積補償チャンバは、容積補償器として機能する気体チャンバ（例えば、空気チャンバ）であってよい。容積補償チャンバは、不十分な圧力および／または過圧、すなわち、大気圧である、バッテリセルケース内の気体を包含／制御できる場合がある。
【００５６】
容積補償チャンバは、ヒートバッテリから分離したユニットであることが好ましい。
【００５７】
容積補償器は、ＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理するように機能する。容積補償器は、バッテリセルケース内に閉じ込められる／密封される任意の気体（例えば、空気）の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理するように機能することもできる。
【００５８】
特定の実施形態では、ヒートバッテリは、垂直配向または略垂直配向にあってよい。
【００５９】
バッテリセルケースの内側には、１つの熱交換器または複数の熱交換器が配置されてもよい。熱交換器は通常ＰＣＭに浸され得る。
【００６０】
バッテリセルケースの側面には、少なくとも１つまたは複数のバッテリ往復管があってよい。バッテリ往復管は、ＰＣＭの上面またはその直下に配置され得る。
【００６１】
バッテリセルケースの側面には、バッテリセルケースの内側とＰＣＭとにアクセスできるようにするアクセスカバーがあってもよい。
【００６２】
アクセスカバーによって、バッテリセルケース内に配置される密封されたレセプタクルへのアクセスも提供され得ることで、これを必要に応じて取り外すおよび／または改めて位置付けることができるようになる。
【００６３】
任意選択で、ＰＣＭの上方には、シールド管の形態であり得る、密封されたレセプタクルが配置され得る。密封されたレセプタクルは、任意の適切な形状およびサイズであってよい。密封されたレセプタクルは、ＰＣＭの上面の全てまたはほぼ全てに沿ってかつわたって延びることができる。従って、密封されたレセプタクルは、ＰＣＭの上面の全てまたはほぼ全てにわたって覆いを形成することができる。
【００６４】
バッテリセルケースの上面には、セルフシールの拡張ポートなどのポートがあってもよい。ポートは、容積補償チャンバを形成する気体チャンバに接続され得る。
【００６５】
容積補償チャンバは、空気を拡張ポート内に供給すること、および／または、拡張ポートから送出すること、および、バッテリセルケース内に供給することができるようにする、分離した気体チャンバ（例えば、空気チャンバ）であってよい。
【００６６】
従って、容積補償チャンバは、容積補償器として機能することができる。任意選択で、容積補償チャンバはヒートバッテリから分離している。これによって、容積補償チャンバをヒートバッテリから遠く離れて位置付けることができる。これによって、容積補償チャンバがヒートバッテリ内の圧力を制御することにより過圧の問題および関連付けられる危険要因を克服できるようになるといった、幾つかの利点がもたらされる。
【００６７】
特定の実施形態では、ヒートバッテリの動作高さをＰＣＭの熱および／または排出レベルに応じて増減させることができる。例えば、ヒートバッテリの動作高さを増やしてＰＣＭの拡張に対応することができ、その結果、ヒートバッテリの動作高さが、拡張されたＰＣＭの容積に対して十分になる。ＰＣＭが縮小し、かつ、ＰＣＭの上部レベルが下がった場合は、ヒートバッテリの動作高さを減らしてＰＣＭの縮小に対応することができる。これによって、バッテリセルケース内の圧力を常に制御し、所定の最適な圧力で一定に保つことができる。これは例えば、大気圧であってよい。ヒートバッテリのこうした制御強化によって、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因および危険が回避される。
【００６８】
バッテリセルケースは、アクセスカバーを取り外すことにより充填されてよく、容積補償チャンバは、拡張ポートを介してヒートバッテリに接続されてよい。拡張ポートは、セルフシールおよび気密、すなわち、空気密であることが好ましい場合がある。
【００６９】
使用中、ヒートバッテリが垂直配向または略垂直配向にある場合は、密封されたレセプタクルは通常取り外される。従って、ＰＣＭの上方には空隙があってよい。
【００７０】
ヒートバッテリを垂直配向または略垂直配向で使用している間は、ＰＣＭは、例えば、レベル「Ａ」からレベル「Ｂ」まで拡張することができる。係る拡張の間、ＰＣＭの上方の気体（例えば、空隙内の空気）は圧縮状態になる。圧縮された気体は、拡張ポート（例えば、セルフシールの拡張ポート）を介して容積補償チャンバ内に出ることができる。従って、ＰＣＭの上方の気体の圧力は、一定におよび／または所定の最適な圧力に保たれ得る。これは例えば、大気圧であってよい。従って、ＰＣＭはレベル「Ｂ」まで拡張することができ、ヒートバッテリ内の気体（すなわち、空隙内の空気）は、容積補償チャンバ内に圧縮され得る。
【００７１】
ＰＣＭの上方の気体（例えば、空気）の圧力が低下した場合は、気体は容積補償チャンバから出て、拡張ポート（例えば、セルフシールの拡張ポート）を介してヒートバッテリ内に戻ることができる。なお、セルフシールの拡張ポートは、必要な圧力平衡を実現する１つの選択肢に過ぎず、圧力を制御する任意の他の形態のポートまたはデバイスが使用され得る。
【００７２】
気体が容積補償チャンバと間隙との間を移動できるようにする任意の適切なメカニズムおよび／またはデバイスが使用され得る。
【００７３】
容積補償チャンバを有する係るバッテリシステムを使用すると、バッテリシステムを水平位置または略水平位置で使用することもできる。ヒートバッテリが水平位置または略水平位置で使用される場合は、アクセスカバーを取り外すことができ、容積補償器も取り外して改めて位置付けることができる。次に、密封されたレセプタクルは、バッテリセルケース内に挿入され得る。次に、容積補償チャンバは、ヒートバッテリが水平位置または略水平位置に位置付けられる場合、ヒートバッテリの表面（例えば、上面または側面）上に取り付けられ得る。従って、容積補償チャンバは、それが垂直位置または略垂直位置で使用される場合とは異なる位置にある。
【００７４】
水平位置または略水平位置では、ＰＣＭの上面とバッテリセルケースの上部に位置する表面との間の間隙が小さくなるまで、バッテリセルケースがＰＣＭで充填され得る。間隙は、約１０ｃｍ未満、約５ｃｍ未満、約１ｃｍ未満、または約０．５ｃｍ未満であってよい。
【００７５】
任意選択で、バッテリセルケースの上面の内面は、例えば、ＰＣＭの拡張容積を方向付けるのに役立つ溝および／またはチャネルで輪郭形成され得る。
【００７６】
使用中、ＰＣＭが拡張すると、空気が間隙から容積補償チャンバ内に排出され得る。ＰＣＭが縮小した場合は、空気が容積補償チャンバから放出されて間隙内に戻る。従って、間隙内の圧力は常に制御され、所定の最適な圧力で一定に保たれ得る。これは例えば、大気圧であってよい。ヒートバッテリのこうした制御強化によって、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因および危険が回避される。
【００７７】
本願発明の第４態様によれば、バッテリセルケーシング内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理する方法が提供される。方法は、バッテリセルケースを提供する段階と、バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）を提供する段階とを含み、容積補償チャンバは、ヒートバッテリに接続され、容積補償チャンバは、ヒートバッテリのバッテリセルケース内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理することができる。
【００７８】
バッテリセルケーシングは、第３態様に記載するように、バッテリシステムの一部を形成することができる。バッテリセルケーシング内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理する方法では、第３態様のバッテリシステムの特徴の任意の組み合わせが使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
ここで、以下の図を参照しながら、本願発明の複数の実施形態を単なる例として説明する。
【図１ａ】垂直配向または略垂直配向に位置付けられる従来技術に係るヒートバッテリを表す。
【図１ｂ】垂直配向または略垂直配向に位置付けられる従来技術に係るヒートバッテリを表す。
【図２】従来技術に係る、水平配向または略水平配向に位置付けられる、図１ａおよび図１ｂに示すヒートバッテリを表す。
【図３ａ】垂直配向または略垂直配向にある本願発明のある実施形態に係るヒートバッテリを表す。
【図３ｂ】垂直配向または略垂直配向にある本願発明のある実施形態に係るヒートバッテリを表す。
【図３ｃ】水平配向または略水平配向にある、図３ａおよび図３ｂに示すヒートバッテリを表す。
【図４ａ】容積補償チャンバを使用する本願発明の更なる実施形態に係るヒートバッテリの構成部品を表す。
【図４ｂ】容積補償チャンバを使用する本願発明の更なる実施形態に係るヒートバッテリの構成部品を表す。
【図４ｃ】容積補償チャンバを使用する、垂直配向または略垂直配向にある本願発明の更なる実施形態に係る使用中のヒートバッテリを表す。
【図４ｄ】容積補償器を使用する、水平配向または略水平配向にある本願発明の更なる実施形態に係るヒートバッテリを表す。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
図１ａおよび図１ｂには、概して１００と指定される従来技術のヒートバッテリの設計を表したものが示されている。図１ａおよび図１ｂの両方のヒートバッテリ１００は、垂直配向または略垂直配向に位置付けられる。
【００８１】
図１ａはヒートバッテリ１００の側断面図であり、図１ｂはヒートバッテリ１００の端断面図である。
【００８２】
図１ａおよび図１ｂに示すように、ヒートバッテリ１００は、バッテリセルケース１１０を含む。バッテリセルケース１１０内には、ＰＣＭ１１２および熱交換器１１８が包含される。ＰＣＭ１１２は、バッテリセルケース１１０の約４分の３を満たす。
【００８３】
図１ａおよび図１ｂは、バッテリセルケース１１０の上側に充填ポート１１４が配置されることも示す。充填ポート１１４は、バッテリセルケース１１０内にＰＣＭなどの材料を注ぐための入口として使用され得る。充填ポート１１４は、ストッパなどの任意の形態の閉鎖デバイスを使用して閉鎖され得る。
【００８４】
ヒートバッテリ１００の動作で使用され得る一連のバッテリ往復管１１６も示されている。任意の適切な数のバッテリ往復管１１６が使用され得る。バッテリ往復管１１６は、ＰＣＭ１１２の上部領域に向かってバッテリセルケース１１０内に延びる。
【００８５】
図１ａおよび図１ｂに示すように、バッテリセルケース１１０内のＰＣＭ１１２の上方には、空気溜めが配置される。
【００８６】
ヒートバッテリ１００が消耗し、エネルギーの大部分を消費すると、参照符号「Ａ」で識別される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）の高さは、バッテリセル１１０内の熱交換器の上面をちょうど覆う。
【００８７】
熱が貯蔵のためにヒートバッテリ１００へ伝達されると、ヒートバッテリ１００内のＰＣＭレベルはレベル「Ｂ」に上昇し、バッテリセルケース１１０内の空気溜め１１８を圧縮する。従来技術のデバイスでは、空気溜め１１８が過圧状態になることが分かっている。
【００８８】
特定の例では、ＰＣＭの垂直または略垂直な上昇および下降は、バッテリセルケース１１０の高さの約０．５〜３０％、約１〜２０％、および約１〜１０％の範囲であってよい。
【００８９】
ここで、ヒートバッテリ１００が図２に示すように水平配向または略水平配向に設置される場合は、ＰＣＭ１１２のレベルは高さ「Ａ」まで低下し、熱交換器１１８のかなりの割合がバッテリセルケース１１０内のＰＣＭ１１２の高さを超える。従って、
ａ）ヒートバッテリ１００の性能が大幅に低下する（最大で約４０％）。
ｂ）制御センサおよび発熱体（取り付けられている場合）がセルの活性部分の外側にあり得るために機能性が損なわれる。
【００９０】
本願発明は、過圧、ヒートバッテリの性能低下、および、制御センサおよび発熱体などのヒートバッテリの構成要素がＰＣＭの縮小および／または拡張に起因してセルの活性部分の外側にあるためにヒートバッテリの機能性が損なわれるといった上記の問題に対処する。
【００９１】
図３ａ、図３ｂ、および図３ｃは、本願発明に係るヒートバッテリの設計を表す。本願発明のヒートバッテリは、膨張可能なバルーン、例えば、加圧された空気バルーンであり得る、加圧された膨張可能な部材を含む。加圧されたバルーンは、ヒートバッテリの熱循環中の、ＰＣＭの容積の拡張変化および／またはヒートバッテリセル内の圧力を管理するために使用される。これについては、以下でより詳細に説明する。
【００９２】
図３ａおよび図３ｂは、垂直面または略垂直配向に配置されるヒートバッテリ２００を示す。
【００９３】
ヒートバッテリ２００は、バッテリセルケース２１０を含む。バッテリセルケース２１０内には、ＰＣＭ２１２が配置される。ＰＣＭは、本願発明を様々な用途および蓄熱要件に対して適合性の高いものにする任意の適切なＰＣＭであってよい。１種類のＰＣＭまたは複数のＰＣＭの組み合わせが存在してよい。
【００９４】
バッテリセルケース２１０の側面には、充填ポート２１４が配置される。充填ポート２１４は、バッテリセルケース２１０内にＰＣＭ２１２を注ぐために使用され得る。
【００９５】
バッテリセルケース２１０の側面、例えば、充填ポート２１４の上方に配置されるバッテリ往復管２１６も示されている。バッテリ往復管２１６は、ＰＣＭ２１２の上面に、ＰＣＭ２１２の実質的に上面に、またはＰＣＭ２１２の上面に向かって配置される。任意選択で、バッテリセルケース２１０は、例えば、バッテリセルケース２１０の上部前方に、膨張可能なバルーン２２０を整備のために取り外すことができるようにするカバープレートを含んでもよい。
【００９６】
熱交換器２１８もＰＣＭ２１２に浸される。本願発明では、任意の適切な形態の熱交換器２１８が使用され得る。１つまたは複数の熱交換器が存在してよい。
【００９７】
図３ａおよび図３ｂに示すように、ＰＣＭ２１２の上方には、膨張可能な部材が配置される。任意の適切な種類の膨張可能な部材が使用され得る。特定の実施形態では、膨張可能な部材は、膨張可能なバルーン２２０の形態である。バルーン２２０は、任意の適切な形状および形態であってよく、例えば、ある程度の拡張性および／または弾力性を有する任意の適切なプラスチック材料から製造されてよい。バルーン２２０の材料はまた、ＰＣＭ２１２を形成する材料に対する耐性を持つべきである。
【００９８】
バルーン２２０は、気体充填弁２２２（例えば、空気充填弁）を含む。気体充填弁２２２は、バルーン２２０内に保持される気体（例えば、空気）の圧力および量を増加および／または減少させるために使用され得る。図３ａおよび図３ｂに示すバルーン２２０の形状は、実質的に円筒状（例えば、管状）である。但し、任意の適切な形状が使用され得る。
【００９９】
バルーン２２０内の圧力は、約０．１バール（ゲージ）から約６バール（ゲージ）（すなわち、約１．１バール（絶対）から約７バール（絶対））の範囲であってよい。
【０１００】
バルーン２２０の断面直径は、ＰＣＭ２１２などのバッテリセルケース２１０内に保持される材料の拡張および／または縮小に適合するように拡張および縮小させることができる。例えば、バルーン２２０の断面直径は、バッテリセルケース２１０の垂直高さの少なくとも約５０％、少なくとも約４０％、少なくとも約３０％、少なくとも約２０％、少なくとも約１０％、または少なくとも約５％を占めるように拡張および縮小させることができる。
【０１０１】
バルーン２２０の特定の利点は、やはり、バルーン２２０内の気体の圧力をごくわずかに変化させることにより、断面直径をごくわずかに、例えば、約５％未満、約１％未満、または約０．５％未満だけ変化させることができることである。従って、本願発明のバルーン２２０は、ヒートバッテリ２００の動作を微調整してヒートバッテリ２００が最適な性能レベルで動作できるようにするために使用されてよく、過圧に関連付けられる任意の形態の劣化および／または危険を回避するためにも使用されてよい。
【０１０２】
ＰＣＭ２１２の投入中および／または排出中は、これによって、バッテリセルケース２１０内に保持される材料が拡張および／または縮小する。図３ａおよび図３ｂに示すように、ＰＣＭ２１２は、参照符号「Ａ」および「Ｂ」で表されるレベル間の垂直面にあるような境界限界内で拡張および／または縮小する。従って、本願発明のバルーン２２０は、ＰＣＭ２１２などのバッテリセルケース２１０内に保持される材料の拡張および／または縮小に応じて、拡張および／または縮小させることができる。
【０１０３】
バッテリセルケース２１０は、ＰＣＭ２１２のレベルを監視することによりＰＣＭ２１２の拡張およびフラッシュまたは縮小を監視するために使用され得る制御センサを含み得る。この監視には、任意の適切な形態のセンサが使用され得る。制御センサは、制御システムにこれを送信することができ、次に、制御システムは、バルーン２２０の加圧および／または減圧をアクティブ化することができる。係る制御システムによって、バルーン２２０は、ヒートバッテリ２１０を常に最適かつ最大の効率で動作させ続けることができる。従って、監視されるＰＣＭ２１２のレベルに応じて、気体が気体充填弁２２２内に供給され得る、および／または、気体充填弁２２２から排出され得る。
【０１０４】
バルーン２２０の整合性および機能性を確実に維持するために、
ｃ）バルーンの材料（例えば、金属化プラスチック）は、ＰＣＭに適合する。
ｄ）任意選択で、ＰＣＭが固体状態にあるときにＰＣＭがバルーンの周囲に永続的に存在しないように、バッテリ内のバッテリ充電管の構成が構成される。
【０１０５】
図３ｃは、水平面または略水平面に配置されるヒートバッテリ２００を表す。構成要素は、図３ａおよび図３ｂに記載のものと同じである。ＰＣＭ２１２は、水平レベル「Ａ」と「Ｂ」との間で拡張および縮小する。上記と同様に、任意の形態の過圧を回避するには、バルーン２２０を拡張および／または縮小させることができる。繰り返しになるが、これによって、ヒートバッテリ２００は最適かつ最大の効率で動作することができる。更には、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因が回避される。
【０１０６】
バルーン２２０内の圧力は、約０．１バール（ゲージ）から約６バール（ゲージ）（すなわち、約１．１バール（絶対）から約７バール（絶対））の範囲であってよい。
【０１０７】
バルーン２２０の断面直径は、ＰＣＭ２１２などのバッテリセルケース２１０内に保持される材料の拡張および／または縮小に適合するように拡張および／または縮小させることができる。例えば、バルーン２２０の断面直径は、バッテリセルケース２１０の垂直高さの少なくとも約５０％、少なくとも約４０％、少なくとも約３０％、少なくとも約２０％、少なくとも約１０％、または少なくとも約５％を占めるように拡張および／または縮小させることができる。
【０１０８】
バルーン２２０の特定の利点は、やはり、バルーン２２０内の気体の圧力をごくわずかに変化させることにより、断面直径をごくわずかに、例えば、約５％未満、約１％未満、または約０．５％未満だけ変化させることができることである。従って、本願発明のバルーン２２０は、ヒートバッテリ２００の動作を微調整してヒートバッテリ２００が最適な性能レベルで動作できるようにするために使用されてよく、過圧に関連付けられる任意の形態の劣化および危険を回避するためにも使用されてよい。
【０１０９】
図４ａ、図４ｂ、および図４ｃは、分離した容積補償器の使用に関連する本願発明の更なる実施形態を表す。これについては、以下でより詳細に説明する。
【０１１０】
図４ａおよび図４ｂは、本願発明の更なる実施形態に係るヒートバッテリ３００を示す。ヒートバッテリ３００は、垂直配向または略垂直配向にある。図４ａはヒートバッテリ３００の側断面図であり、図４ｂはヒートバッテリ３００の端断面図である。
【０１１１】
ヒートバッテリ３００は、バッテリセルケース３１０を含む。バッテリセルケース３１０内には、ＰＣＭ３１２および熱交換器３１８が配置される。図４ａに示すように、熱交換器３１８はＰＣＭ３１２に浸される。少なくとも１つまたは複数の熱交換器があってよい。
【０１１２】
バッテリセルケース３１０の側面には、バッテリ往復管３１６がある。バッテリ往復管３１６は、ＰＣＭ３１２の上面またはその直下に配置される。
【０１１３】
バッテリセルケース３１０の側面には、バッテリセルケース３１０の内側とＰＣＭ３１２とにアクセスできるようにするアクセスカバー３４０があってもよい。アクセスカバー３４０によって、密封されたレセプタクル３３２へのアクセスも提供されることで、図４ｃに示す実施形態などのために、これを取り外し、改めて位置付けることができるようになる。
【０１１４】
ＰＣＭ３１２の上方には、シールド管の形態であり得る、密封されたレセプタクル３３２が配置される。密封されたレセプタクル３３２は、任意の適切な形状およびサイズであってよい。図４ａに示すように、密封されたレセプタクル３３２は、ＰＣＭ３１２の上面の全てまたはほぼ全てに沿ってかつわたって延びる。従って、密封されたレセプタクル３３２は、ＰＣＭ３１２の上面の全てまたはほぼ全てにわたって覆いを形成する。
【０１１５】
図４ａおよび図４ｂは、密封されたレセプタクル３３２の上面に、任意選択でセルフシールであり得る、拡張ポート３３０が配置されることも示す。拡張ポート３２０は、容積補償チャンバ３２０に接続される。
【０１１６】
容積補償チャンバ３２０は、拡張ポート３３０を介して空気を密封されたレセプタクル３３２内に供給すること、および／または、密封されたレセプタクル３３２から送出することができるようにする、分離した気体チャンバ（例えば、空気チャンバ）である。従って、容積補償チャンバ３２０は、容積補償器として機能する。
【０１１７】
任意選択で、容積補償チャンバ３２０は、ヒートバッテリ３００から分離している。これによって、容積補償チャンバ３２０をヒートバッテリ３００から遠く離れて位置付けることができる。これによって、容積補償チャンバ３２０がヒートバッテリ３００内の圧力を制御することにより過圧の問題および関連付けられる危険要因を克服できるようになるといった、幾つかの利点がもたらされる。
【０１１８】
図４ａおよび図４ｂに示す構成では、ヒートバッテリ３００の動作高さをＰＣＭ３１２の熱および／または排出レベルに応じて増加および／または減少させることができる。例えば、ヒートバッテリ３００の動作高さを増やしてＰＣＭ３１２の拡張に対応することができ、その結果、ヒートバッテリ３００の動作高さが、拡張されたＰＣＭ３１２の容積に対して十分になる。ＰＣＭ３１２が縮小し、かつ、ＰＣＭ３１２の上部レベルが下がった場合は、ヒートバッテリ３００の動作高さを減らしてＰＣＭ３１２の縮小に対応することができる。これによって、バッテリセルケース３１０内の圧力を常に制御し、所定の最適な圧力で一定に保つことができる。これは例えば、大気圧であってよい。ヒートバッテリ３００のこうした制御強化によって、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因および危険が回避される。
【０１１９】
図４ａ、図４ｂ、および図４ｃでは、バッテリセルケース３１０は、アクセスカバー３４０を取り外すことにより充填され、容積補償チャンバ３２０は、拡張ポート３３０を介してヒートバッテリ３００に接続される。拡張ポート３３０は、セルフシールおよび気密、例えば、空気密であることが好ましい。
【０１２０】
図４ｂおよび図４ｃには、寸法「Ｈ」が示されている。寸法「Ｈ」は、ヒートバッテリの同等の標準幅よりもわずかに大きいことが好ましい。ＰＣＭ３１２の上方に配置される空隙３６０も示されている。空隙３６０のサイズおよび／または容積は、例えば、ＰＣＭ３１２の拡張および／または縮小に起因して、レベル「Ａ」からレベル「Ｂ」までの間で変化し得る。
【０１２１】
従って、使用中、ヒートバッテリ３００が垂直配向または略垂直配向にある場合は、図４ｃに示すように、密封されたレセプタクル３３２は取り外される。ヒートバッテリ３００を垂直配向または略垂直配向で使用している間は、図４ｃに示すように、ＰＣＭ３１２は、レベル「Ａ」からレベル「Ｂ」まで拡張することができる。係る拡張の間、ＰＣＭ３１２の上方の気体（例えば、空隙３６０内の空気）は圧縮状態になる。圧縮された気体は、セルフシールの拡張ポート３３０を介して容積補償チャンバ３２０内に出る。従って、ＰＣＭ３１２の上方の気体の圧力は、一定に、および／またはほぼ一定に、および／または所定の最適な圧力に保たれる。これは例えば、大気圧であってよい。但し、ヒートバッテリ３００の最適な動作に適した任意の他の適切な圧力が選択され得る。
【０１２２】
従って、ＰＣＭ３１２はレベル「Ｂ」まで拡張することができ、ヒートバッテリ３００内の気体（例えば、空隙３６０内の空気）は、容積補償チャンバ３２０内に圧縮される。ＰＣＭ３１２が縮小する（すなわち、冷えるおよび／または排出される）と、空気は、容積補償チャンバ３２０から出て、例えば、セルフシールの拡張ポートであり得る、拡張ポート３３０を介して空隙３６０内に戻ることができる。
【０１２３】
従って、空隙３６０の実際のサイズおよび／または容積は変化し得るが、間隙３６０内の実際の圧力は、間隙３６０内の気体の量を適合および／または変化させることにより一定に保たれ得る。気体が容積補償チャンバ３２０と間隙３６０との間を移動できるようにする任意の適切なメカニズムおよび／またはデバイスが使用され得る。
【０１２４】
ＰＣＭ３１２の上方の気体（例えば、空気）の圧力が低下した場合は、気体は容積補償チャンバ３２０から出て、セルフシールの拡張ポート３３０を介してヒートバッテリ３００内に戻ることができる。なお、セルフシールの拡張ポート３３０は、必要な圧力平衡を実現する１つの選択肢に過ぎず、圧力を制御する任意の他の形態のポートおよび／またはデバイスが使用され得る。
【０１２５】
図４ｄは、水平位置または略水平位置にあるヒートバッテリ３００を表す。ヒートバッテリ３００が水平位置または略水平位置で使用される場合は、アクセスカバー３４０を取り外し、容積補償器３２０も、これを改めて位置付ける必要があるため取り外す。次に、図４ａに示す密封されたレセプタクルが、図４ａに示すのと同様の方法で挿入される。次に、容積補償チャンバ３２０は、ヒートバッテリが水平位置または略水平位置に位置付けられる場合、ヒートバッテリ３００の上面（すなわち、側面）上に取り付けられる。従って、容積補償チャンバ３２０は、図４ａに示すものとは異なる位置にある。
【０１２６】
図４ｄに示す水平位置または略水平位置では、ＰＣＭ３１２の上面とバッテリセルケース３１０の頂部に位置する表面との間の間隙３５０が小さくなるまで、バッテリセルケース３１０がＰＣＭ３１２で充填される。間隙３５０は、約１０ｃｍ未満、約５ｃｍ未満、約１ｃｍ未満、または約０．５ｃｍ未満であってよい。
【０１２７】
示されてはいないが、任意選択で、バッテリセルケース３１０の頂面３６０の内面は、例えば、ＰＣＭ３１２の拡張容積を方向付けるのに役立つ溝および／またはチャネルで輪郭形成される。
【０１２８】
使用中、ＰＣＭ３１２が拡張すると、空気が間隙３５０から容積補償チャンバ３２０内に排出される。ＰＣＭ３１２が縮小した場合は、空気が容積補償チャンバ３２０から放出されて、拡張ポート３３０を介して間隙３５０内に戻る。従って、間隙３５０内の圧力は常に制御され、所定の最適な圧力で一定に保たれ得る。これは例えば、大気圧であってよい。ヒートバッテリ３００のこうした制御強化によって、過圧に関連付けられる任意の形態の危険要因および危険が回避される。
【０１２９】
分離した容積補償チャンバ３２０を利用すると、幾つかの技術的利点がある。これらの技術的利点の例を以下に列挙する。
ａ）従来技術の設計における統合された拡張空間の寸法および平面積が、図１ａ、図１ｂ、および図２に示すヒートバッテリと同じである。これは、平面積が小さいヒートバッテリだと、ＰＣＭの拡張への対応に必要とされる拡張空間の高さが大きくなることで、ヒートバッテリ全体の高さが不必要に増えることを意味する。分離した拡張容積補償チャンバを用いると、容積補償器の寸法を変えることによりヒートバッテリの全高を減らすことができるので、上記の制約が克服され得る。
ｂ）分離した拡張補償チャンバを、ヒートバッテリパッケージ内の冗長空間に適合し、かつ、冗長空間を利用するように成型することによって、ヒートバッテリパッケージ全体をよりコンパクトにすることができる。
ｃ）従来技術における現在の設計だと、２つまたはそれより多くのセルを有するヒートバッテリの設計は、各セル内の統合された拡張チャンバにより占有される空間を実際的に使用するものではない。但し、分離した容積補償チャンバの手法を用いると、補償器は、バッテリ内の冗長空間を利用するように成型できるだけでなく、バッテリ内の複数のセルで共有することもできる。従って、本願発明では、少なくとも１つまたは幾つかの容積補償チャンバにより任意の数のヒートバッテリが制御され得る。
ｄ）分離した容積補償チャンバはヒートバッテリから遠く離れて配置され得るため、ヒートバッテリの全体寸法が小さくなり、狭い空間へ設置するのに理想的なものになり得る。
ｅ）拡張容積補償チャンバには通常圧力逃し弁が取り付けられており、用途によってはその排出に処理が必要になる場合がある。分離した容積補償器を用いると、それを、必要に応じて拡張弁からの排出が安全かつ容易に処理される位置に配置することができる。
【０１３０】
以上では本願発明の特定の実施形態について説明してきたが、説明されている実施形態から逸脱するものでも本願発明の範囲に含まれ得ることが解るであろう。例えば、任意の適切な種類の拡張可能なデバイスが膨張可能なバルーンとして使用され得る。更には、ヒートバッテリ内の圧力を制御するために、任意の形態の容積補償器が使用され得る。
【０１３１】
［他の考えられる項目］
［項目１］
バッテリセルケースと、
バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）と、
拡張および／または縮小してバッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理できる、バッテリセルケース内に配置される拡張可能なデバイスと
を備えるヒートバッテリ。
［項目２］
拡張可能なデバイスは、膨張および／または収縮させることができる膨張可能な部材である、項目１に記載のヒートバッテリ。
［項目３］
拡張可能なデバイスは、膨張可能な気体バルーンである、項目１および２のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目４］
ヒートバッテリは、垂直配向または略垂直配向（すなわち、垂直面）に配置される、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目５］
ヒートバッテリは、水平配向または略水平配向（すなわち、水平面）に配置される、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目６］
バッテリセルケースは、空気密の筐体の形態である、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目７］
バッテリセルケースは、ＰＣＭを注ぐ際に介することができる充填ポートの形態の開口を含む、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目８］
バッテリセルケースは、バッテリ往復管を含む、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目９］
バッテリ往復管は、充填ポートの上方のバッテリセルケースの側面に配置される、項目７および８に記載のヒートバッテリ。
［項目１０］
バッテリ往復管は、ＰＣＭの上面に、ＰＣＭの実質的に上面に、またはＰＣＭの上面に向かって配置される、項目８および９のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目１１］
バッテリセルケースは、取り外し可能なカバープレートを含む、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目１２］
ヒートバッテリセルの上部エリアには、拡張可能なデバイスを取り外すことができるようにする取り外し可能なカバープレートが配置される、項目１１に記載のヒートバッテリ。
［項目１３］
ＰＣＭの上方のバッテリセルケースの上部エリアには、１つの拡張可能なデバイス、２つの拡張可能なデバイス、または複数の拡張可能なデバイスが配置される、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目１４］
ＰＣＭには、少なくとも１つまたは複数の熱交換器が浸される、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目１５］
拡張可能なデバイスは、バッテリセルケースを通じて延びる気体充填弁も含む、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目１６］
気体充填弁は、拡張可能なデバイス内に保持される気体の圧力および／または量を増加および／または減少させるために使用される、項目１５に記載のヒートバッテリ。
［項目１７］
拡張可能なデバイスの断面直径は、ＰＣＭおよび／またはバッテリセルケース内に閉じ込められる任意の気体／空気の拡張および／または縮小に適合するように拡張および／または縮小させられる、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目１８］
拡張可能なデバイスの断面直径は、バッテリセルケースの垂直高さの少なくとも約５０％、少なくとも約４０％、少なくとも約３０％、少なくとも約２０％、少なくとも約１０％、または少なくとも約５％を占めるように拡張および／または縮小させられる、項目１７に記載のヒートバッテリ。
［項目１９］
拡張可能なデバイスの断面直径を約５％未満、約１％未満、または約０．５％未満だけ拡張および／または縮小させて、拡張可能なデバイス内の気体の圧力をごくわずかに変化させることができる、項目１７に記載のヒートバッテリ。
［項目２０］
ＰＣＭは、参照符号「Ａ」および「Ｂ」で表されるレベル間の垂直面にある境界限界内で拡張および／または縮小する、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目２１］
制御センサが、ＰＣＭのレベルを監視することによりＰＣＭの拡張および／または縮小を監視する、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目２２］
制御センサが、バッテリセルケース内に閉じ込められる任意の気体の温度および／または圧力を監視する、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目２３］
制御センサは、制御システムに測定値を送信し、次に、制御システムは、拡張可能なデバイスの加圧および／または減圧をアクティブ化することができる、項目２１および２２のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目２４］
拡張可能なデバイスは、金属化プラスチックから形成される、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目２５］
ＰＣＭが固体状態にあるときにＰＣＭが拡張可能なデバイスの周囲に永続的に存在しない、前述の項目のいずれかに記載のヒートバッテリ。
［項目２６］
バッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理する方法であって、
バッテリセルケースを提供する段階と、
バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）を提供する段階と、
拡張および／または縮小してバッテリセルケース内の拡張変化および／または容積変化を管理できる、バッテリセルケース内に配置される拡張可能なデバイスを提供する段階と
を備える方法。
［項目２７］
ヒートバッテリと容積補償チャンバとを含むヒートバッテリシステムであって、ヒートバッテリは、
バッテリセルケースと、
バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）と
を有し、
容積補償チャンバは、ヒートバッテリに接続され、容積補償チャンバは、ヒートバッテリのバッテリセルケース内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理することができる、
ヒートバッテリシステム。
［項目２８］
容積補償チャンバは、容積補償器として機能する気体チャンバである、項目２７に記載のヒートバッテリシステム。
［項目２９］
容積補償チャンバは、ヒートバッテリから分離したユニットである、項目２７および２８のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３０］
ヒートバッテリは、垂直配向または略垂直配向に配置される、項目２７から２９のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３１］
ヒートバッテリは、水平配向または略水平配向に配置される、項目２７から２９のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３２］
バッテリセルケース内には、少なくとも１つまたは複数の熱交換器が配置される、項目２７から３１のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３３］
少なくとも１つまたは複数の熱交換器は、ＰＣＭに浸される、項目３２に記載のヒートバッテリシステム。
［項目３４］
バッテリセルケースは、少なくとも１つまたは複数のバッテリ往復管を含む、項目２７から３３のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３５］
少なくとも１つまたは複数のバッテリ往復管は、ＰＣＭの上面またはその直下に配置される、項目３４に記載のヒートバッテリシステム。
［項目３６］
バッテリセルケースの側面には、バッテリセルケースの内側とＰＣＭとにアクセスできるようにする取り外し可能なアクセスカバーがある、項目２７から３５のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３７］
バッテリセルケースの上面には、容積補償器を形成する気体チャンバに接続されるセルフシールの拡張ポートの形態のポートがある、項目２７から３６のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３８］
バッテリセルケースは、取り外し可能なアクセスカバーを含み、容積補償チャンバは、拡張ポートを介してヒートバッテリに接続される、項目２７から３７のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目３９］
拡張ポートは、セルフシールの拡張ポートである、項目３８に記載のヒートバッテリシステム。
［項目４０］
使用中、圧縮された気体が拡張ポートを介して容積補償チャンバから出るおよび／または容積補償チャンバ内に入ることにより、ＰＣＭの上方の気体の圧力を一定にかつ所定の最適な圧力に保つことができる、項目２７から３９のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目４１］
バッテリセルケースの上面の内面が、ＰＣＭの拡張容積を方向付けるのに役立つ溝および／またはチャネルで輪郭形成される、項目２７から４０のいずれかに記載のヒートバッテリシステム。
［項目４２］
バッテリセルケーシング内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理する方法であって、
バッテリセルケースを提供する段階と、
バッテリセルケース内に配置される相変化材料（すなわち、ＰＣＭ）を提供する段階と
を含み、
容積補償チャンバは、ヒートバッテリに接続され、容積補償チャンバは、ヒートバッテリのバッテリセルケース内に配置されるＰＣＭの容積の任意の拡張変化および／または縮小変化を管理することができる、
方法。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【国際調査報告】
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