DE3245027C2

DE3245027C2 - Latentwärmespeicher zur Verwendung in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3245027C2
Application number: DE3245027A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dr Ing Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-06
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2002-12-07
Also published as: DE3245027A1; CH666118A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse, mindestens einem durch das Gehäuse führenden ersten Strömungsweg für ein erstes Wärmeübertragungsmedium und einer Anzahl von durch verformbare Hüllen umschlossenen, in diesem Strömungsweg mit Abstand voneinander angeordneten Volumeneinheiten eines Speichermediums.

Ein Latentwärmespeicher dieser Art ist aus der DE 27 39 068 A1 bekannt. Er ist für die stationäre Anwendung in Gewächshäusern bestimmt. Die Aufteilung des Speichermediums auf einzelne Volumeneinheiten bietet aber auch den für die Anwendung in Kraftfahrzeugen bedeutsamen Vorteil, daß die zur Wärmeübertragung zwischen Wärmeübertragungsmedium und Speichermedium zur Verfügung stehende Fläche relativ groß ist, so daß eine Be- und Entladung des Speichers in verhältnismäßig kurzer Zeit möglich ist. Außerdem können durch die verformbaren Hüllen der Volumeneinheiten die Volumenänderungen beim Erstarren bzw. Verflüssigen des Speichermediums ohne Schaden mitvollzogen werden, wobei gegebenenfalls das im Gehäuse befindliche Wärmeübertragungsmedium verdrängt werden kann und Schäden infolge Volumenänderung beim Verändern des Aggregatzustandes ausgeschlossen sind.

Beim Betrieb von Kraftfahrzeugen werden jedoch noch weitere Anforderungen gestellt. Wichtig ist eine lagenunabhängige Ausführung, so daß der Latentwärmespeicher insbesondere auch liegend eingebaut werden kann, eine kompakte Bauform und ein niedriges Leistungsgewicht. Insbesondere muß der Speicher mit der im Fahrzeugwesen erforderlichen Betriebs- und Unfallsicherheit herstellbar sein.

Die Forderung nach rascher Ladung kann beim Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor durch Nutzung des Motorabgases als wärmeabgebendes Medium erfüllt werden, weshalb der Speicher sich dazu eignen sollte, durch das Motorabgas geladen und durch ein anderes Medium, insbesondere das Kühlwasser, entladen zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Latentwärmespeicher der eingangs genannten Art unter besonderer Berücksichtigung der Einsatzbedingungen bei Kraftfahrzeugen zu verbessern.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß im Gehäuse ein von dem ersten Strömungsweg abgeschirmter zweiter Strömungsweg für ein zweites Strömungsmittel zumindest teilweise durch den ersten Strömungsweg führt.

Dadurch kann der Latentwärmespeicher durch ein Strömungsmittel, bei Kraftfahrzeugen vorzugsweise das Motorabgas, geladen und durch ein anderes Strömungsmittel, bei Kraftfahrzeugen vorzugsweise das Kühlwasser, entladen werden. Da sich die Volumeneinheiten des Speichermediums im Strömungsweg des ersten Strömungsmittels befinden, erfolgt der Wärmeübergang von oder zum anderen Strömungsmittel über das die Volumeneinheiten enthaltende erste Strömungsmittel.

Um den beim Kraftfahrzeug relativ hohen sicherheitstechnischen Anforderungen und der Forderung nach kompakter Bauweise gerecht zu werden, besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß der zweite Strömungsweg eine Einströmkammer und eine Ausströmkammer umfaßt, die durch Zwischenwände von einer zwischen ihnen angeordneten, den ersten Strömungsweg bildenden Kammer getrennt sind, daß sich zwischen Einström- und Ausströmkammer eine Anzahl fest mit beiden Zwischenwänden verbundener Verbindungsrohre erstreckt, und daß, gegen die Kammer durch eine Wärmeisolierung abgeschirmt, zwischen Einströmkammer und Ausströmkammer ein wahlweise verschließbarer Verbindungskanal verläuft. Durch die Ein- und Ausströmkammer können in Richtung der Verbindungsrohre wirksame, gegebenenfalls ein Knicken und Brechen der Verbindungsrohre und eine daraus resultierende Zerstörung der das Speichermedium umschließenden Hüllen verursachende Kräfte aufgenommen und in Verformungskräfte umgesetzt werden, wobei diese Verformung noch gefördert und zudem dem Entstehen von thermisch bedingten Spannungen entgegengewirkt wird, wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung die Verbindungsrohre gewendelt angeordnet sind und nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindungskanal mit einer der Zwischenwände fest verbunden, gegenüber der anderen Zwischenwand dagegen in Durchströmrichtung beweglich ist.

Durch den gegenüber dem Speicherbereich wärmeisolierten Verbindungskanal kann bei entsprechenden Betriebszuständen das heiße Abgas direkt abgeführt werden, ohne an das Speichermedium Wärme abzugeben, wodurch dieses vor Überhitzung geschützt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen vorzugsweise durch Motorabgase aufladbaren und durch die Motorkühlflüssigkeit entladbaren Latentwärmespeicher.

Der Wärmespeicher wird von einem insgesamt mit 10 bezeichneten Gehäuse umschlossen, dessen Innenraum durch zwei Zwischenwände 46 und 48 derart unterteilt ist, daß eine Einströmkammer 52 und eine davon durch einen Speicherabschnitt 42 getrennte Ausströmkammer 54 für das Abgas gebildet wird. Zwischen den beiden Zwischenwänden 46 und 48 verlaufen gewendelt angeordnete Verbindungsrohre 44. Innerhalb des von den Verbindungsrohren 44 umschlossenen zylindrischen Bereichs erstreckt sich ein als Bypass dienender, rohrförmiger Verbindungskanal 56 zwischen den Zwischenwänden 46 und 48 und verbindet die Gaseinströmkammer 52 direkt mit der Gasausströmkammer 54, sofern eine den Verbindungskanal 56 in der Gasausströmkammer 54 verschließende Abdeckklappe 58 geöffnet ist. Der Verbindungskanal 56 wird durch eine gewellte Abschirmhülse 59 gegen den zwischen der Zwischenwand 46 und der Zwischenwand 48 befindlichen, von der Motorkühlflüssigkeit zwischen einem Einlaßstutzen 60 und einem Auslaßstutzen 62 durchflossenen Bereich 64 abgeschirmt, in dem die Verbindungsrohre 44 verlaufen, so daß während eines Bypass-Betriebes bei geöffneter Abdeckklappe 58 die Abgase den Verbindungskanal 56 durchströmen können, während sie bei geschlossener Abdeckklappe 58 die Verbindungsrohre 44 durchströmen und im Wärmetausch Wärme an die im Bereich 64 befindliche Kühlflüssigkeit abgeben.

Im Bereich des Speicherabschnitts 42 zwischen den Zwischenwänden 46 und 48 ist das Gehäuse 10 mit einer verformbaren, gewellten Wandung 40 versehen, welche ohne Beschädigung des Gehäuses 10 eine Quetschung oder Stauchung aufnehmen kann.

Im Bereich 64 sind ringförmige, von dünnwandigen Hüllen umgebene Speicherelemente 66 angeordnet, die von der Kühlflüssigkeit Wärme aufnehmen oder wieder Wärme an die Kühlflüssigkeit abgeben können.

Damit der Verbindungskanal 56 eine Gehäuseverformung nicht behindert, ist er in der Zwischenwand 46 fest, in der Zwischenwand 48 dagegen längsbeweglich angeordnet.

Claims

1. Latentwärmespeicher zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse (50), mindestens einem durch das Gehäuse führenden ersten Strömungsweg (64) für ein erstes Wärmeübertragungsmedium und einer Anzahl von durch verformbare Hüllen umschlossenen, in diesem Strömungsweg mit Abstand voneinander angeordneten Volumeneinheiten (66) eines Speichermediums, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (50) ein von dem ersten Strömungsweg (64) abgeschirmter zweiter Strömungsweg (52, 44, 54) für ein zweites Strömungsmittel zumindest teilweise durch den ersten Strömungsweg (64) führt.

2. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strömungsweg eine Einströmkammer (52) und eine Ausströmkammer (54) umfaßt, die durch Zwischenwände (46, 48) von einer zwischen ihnen angeordneten, den ersten Strömungsweg bildenden Kammer (64) getrennt sind, daß sich zwischen Einström- (52) und Ausströmkammer (54) eine Anzahl fest mit beiden Zwischenwänden (46, 48) verbundener Verbindungsrohre (44) erstreckt, und daß, gegen die Kammer (64) durch eine Wärmeisolierung (59) abgeschirmt, zwischen Einströmkammer (52) und Ausströmkammer (54) ein wahlweise verschließbarer Verbindungskanal (56) verläuft.

3. Latentwärmespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohre (44) gewendelt angeordnet sind.

4. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (56) mit einer der Zwischenwände (46) fest verbunden, gegenüber der anderen Zwischenwand (48) dagegen in Durchströmrichtung beweglich ist.

5. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (50) eine gewellte Wandung (40) aufweist.

6. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumeneinheiten (66) ein hohes Verhältnis der Oberfläche zum Volumen aufweisen.

7. Latentwärmespeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumeneinheiten (66) einen flachen, streifenförmigen Querschnitt aufweisen.

8. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem runden, insbesondere zylindrischen Gehäuse (50) die Volumeneinheiten (66) eine ringförmige Gestalt aufweisen.

9. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumeneinheiten (66) durch Stützelemente positioniert sind.