冷却设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷却设备并且特别地但非排它性地涉及一种用于冷却蓄电池或蓄电池组的设备，所述蓄电池或蓄电池组用于向电气系统供应备用电力。本发明的各方面涉及一种设备、一种蓄电池或蓄电池组以及一种方法。
【背景技术】
[0002]世界人口中的一大部分未能使用电网(mains)电力的稳定可靠的供应。在一些国家，特别是不发达国家，通过“用电限制”、使用被称为“轮流停电”的故意断电来定量分配电力供应。例如，在很多非洲、南亚和拉丁美洲国家，经常发生轮流停电，虽然轮流停电经常被安排在一天和一周的固定时间，容许人们避开已知停电时间工作，但是也经常意外地并且无预警地发生停电。
[0003]甚至在发达国家，有时候电力需求也会超过电网的供电能力，从而需要进行局部的或普遍的用电限制。另外，由于诸如自然灾害或恐怖袭击等不可预见事件也会发生电网供电故障。
[0004]因此，在受不可靠的电力供应影响的区域中，希望长期运行的电设备的运行是困难的。在不发达国家常被用于存储需要存储在严格限制的温度范围内的例如疫苗等医药的照明系统、电信系统或制冷系统的电力损失会是灾难性的。
[0005]通过提供例如铅酸蓄电池等备用蓄电池以在电网供电故障的情况下向电气设备供电，在一定程度上缓解了该问题。在通常的电信应用中，多个2V蓄电池或蓄电池单体电池被串联设置以根据电力需求而形成具备24V、48V或96V组合输出电压的蓄电池或蓄电池组。
[0006]这些蓄电池的性能，尤其是它们的使用寿命，在很大程度上取决于它们的温度。阿伦尼乌斯方程(Arrhenius equat1n)限定了温度与化学反应(例如蓄电池内的反应)进行的速率之间的关系。它示出了随着温度上升，反应速率成指数地增加。由于蓄电池的寿命与反应速率成反比，因此蓄电池的寿命随着温度上升而成指数地缩短。
[0007]一般而言，蓄电池温度每增加10° C，反应速率加倍(因此寿命减半)。因此，在35° C下工作的蓄电池的使用寿命将为在25° C下工作的蓄电池的大约一半，并为温度保持在15° C下的蓄电池的大约四分之一。
[0008]除了蓄电池随时间流逝逐渐劣化外，有时候温度效应也会导致单体电池的过早失效。如果蓄电池内产生热量的速率超过了耗散到环境中的热的速率，则即使在正常工作条件下也会发生这种情况。在这种情形下，蓄电池温度将继续上升，导致被称为“热失控”的情况，这会具有严重的物理后果以及操作后果。
[0009]不幸的是，世界上使用不可靠的电网供电并因此需要用于必要电气系统的备用蓄电池的那些地区往往是持续环境高温因此这些蓄电池的使用寿命缩短的那些地区。例如空调设备等蓄电池冷却系统减小了环境高温对蓄电池寿命的影响。然而，这些设备自身通常就需要电力，因此在电网电力不易得到的地方是不经济的。
[0010]为了克服此【背景技术】下的问题，设想了本发明。本申请人意识到需要用于在无需恒定电源的情况下可靠地冷却蓄电池的设备和/或方法。
[0011]本申请人之前提出过一种适于在无需持续电源的情况下冷却物品的制冷设备的新形式。该设备是共同待审的专利申请PCT/GB2010/051129的主题，它允许经过制冷的存储空间在失去电力之后保持在4-8° C的温度范围内长达30天。
[0012]本申请人意识到在这种设备中所采用的技术原理可适用于用来冷却蓄电池的设备或方法中。因此，本发明的实施方式可提供一种设备或一种方法，其用于在无需持续外部电力供应的情况下冷却一个或更多蓄电池一段延长的时间。根据下面的描述、权利要求书以及附图中，本发明的其它目的和优点将变得显然。
【发明内容】
[0013]因此，本发明的各方面提供了如所附权利要求书中所要求的设备、蓄电池或蓄电池组以及方法。
[0014]根据本发明要求保护的另一方面，提供了一种用于冷却至少一个物品的设备，所述至少一个物品可选地为蓄电池，所述设备包括设置为被供以来自流体存储器(fluidreservoir)的流体的热交换器，所述流体存储器在使用中设置在所述热交换器上方，所述流体存储器包括冷却元件，所述冷却元件用于冷却所述存储器内的流体，使得所述流体在重力作用下沉降到所述热交换器内。
[0015]所述设备可设置为冷却蓄电池。
[0016]便利地，所述流体是在高于大约4° C时显示正热膨胀(S卩，其体积随着温度增加而增大)和在低于大约4° C时显示负热膨胀(S卩，其体积随着温度降低而增大)的水。因此，在该温度下的水处于其最大密度，并倾向于沉降到任何容纳体积的底部。因此，所述设备设置为使得在使用中位于所述设备底部处的热交换器的温度往往或被保持在大约4° C，以冷却至少一个蓄电池。
[0017]在一实施方式中，所述设备包括空气流动装置，用于使空气在所述热交换器上经过或穿过所述热交换器并使空气朝向蓄电池、到达蓄电池上或蓄电池周围。所述空气流动装置可包括与热交换器流体连通的风机或压缩机。在所述风机或压缩机与所述热交换器之间可设置有管道。
[0018]在一实施方式中，所述热交换器设置在与所述管道流体连通的壳体内部，所述壳体包括在其中的一个或更多开孔，通过所述开孔在所述热交换器上或穿过所述热交换器流过的空气从所述壳体朝向蓄电池排出、排出到蓄电池上或蓄电池周围。在一实施方式中，所述壳体包括多个小直径开孔。
[0019]在一实施方式中，所述热交换器包括具有至少一个热交换表面的薄壁容器。所述热交换表面可包括多个开孔，所述多个开孔设置为允许空气穿过所述热交换器经过。所述热交换器可由透热性材料形成，例如金属。
[0020]在一实施方式中，所述冷却元件或每个所述冷却元件由下列之一供给电力:电网电源；太阳能电源，例如光伏电池；以及蓄电池，例如被冷却的蓄电池。
[0021 ] 在一实施方式中，所述设备设置为在对所述至少一个冷却元件的供电中断之后对所述蓄电池或每个所述蓄电池提供最小时段的冷却作用。
[0022]在一实施方式中，所述存储器是热绝缘的。所述设备可设置为使得在使用中所述存储器内的流体的温度是处于低于所述热交换器内的流体的目标温度的温度。
[0023]根据本发明要求保护的另一方面，提供了一种包括如前述段落中的任一段所述的设备的蓄电池或蓄电池组。
[0024]根据本发明要求保护的又一方面，提供了一种用于冷却蓄电池的方法，其包括:对设置在热交换器上方的存储器内所存储的流体进行冷却，所述热交换器位于蓄电池的紧邻处；允许较高密度的流体从所述存储器沉降到所述热交换器内从而冷却所述热交换器并从蓄电池吸收热。
[0025]所述方法可包括将热从所述热交换器内的流体传递到所述存储器内的流体从而保持所述热交换器的温度在目标温度或目标温度附近。在一实施方式中，所述目标温度是大约4° Co在一实施方式中，所述流体是水。
[0026]所述方法可包括使空气流动经过所述热交换器或穿过所述热交换器，使得从空气中吸收热，并且引导所冷却的空气朝向蓄电池、到蓄电池上或蓄电池周围。
[0027]所述方法可包括使所述存储器热绝缘。
[0028]根据本发明要求保护的又另一方面，提供了一种用于冷却蓄电池的方法，其包括:对设置在热交换器上方的存储器内所存储的流体进行冷却，所述热交换器位于蓄电池的紧邻处；允许较高密度的流体从所述存储器沉降到所述热交换器内从而冷却所述热交换器并从蓄电池吸收热；以及允许所述存储器内的流体的温度在所述热交换器内的流体的温度没有对应上升的情况下上升，以保持蓄电池的温度处于目标温度范围内。
[0029]根据本发明要求保护的一方面，提供了一种用于冷却物品的方法，其包括:对设置在热交换器上方的存储器内所存储的流体进行冷却；允许较高密度的流体从所述存储器沉降到所述热交换器内从而冷却所述热交换器并从物品吸收热。
[0030]在本发明要求保护的一个方面中，提供了一种用于冷却蓄电池的设备，其包括设置为被供以来自流体存储器的流体的热交换器，所述流体存储器在使用中设置在所述热交换器上方。所述流体存储器包括用于冷却所述流体存储器内的流体的至少一个冷却元件，使得流体在重力作用下流入所述热交换器以冷却蓄电池。可提供风机或压缩机，用于使空气在所述热交换器上经过或穿过所述热交换器，并使空气朝向蓄电池、到达蓄电池上或蓄电池周围。
[0031 ] 在本申请的范围内，可以想到，在前述段落中、在权利要求书中和/或在以下的描述和附图中提出的各个方面、实施方式、示例、特征以及替代例可独立看待或者以其任意结合的方式来看待。
【附图说明】
[0032]参照附图，现将仅以示例的方式描述本发明，在图中:
图1是图示蓄电池的使用寿命如何随温度而变化的曲线图；
图2是体现本发明的一个形式的设备的示意性图示；
图3是为图2的设备的部件的热交换器的局部放大图；
图4是体现本发明的第二形式的设备的示意性图示；以及图5是根据本发明的实施方式的设备的一部分的示意性图示。
【具体实施方式】
[0033]首先参见图1的曲线图，其图示出蓄电池寿命(横坐标)随着温度的变化。根据阿伦尼乌斯