DE3245027C2 - Latent heat storage for use in motor vehicles - Google Patents

Latent heat storage for use in motor vehicles

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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.The invention relates to a latent heat store for use in motor vehicles, with a housing, at least one leading through the housing first flow path for a first heat transfer medium and a number of deformable shells enclosed, in this flow path at a distance from each other arranged volume units of a storage medium.

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.A latent heat store of this type is from DE 27 39 068 A1 known. It is in for stationary use Determined greenhouses. The distribution of the storage medium on individual volume units also offers that significant advantage for use in motor vehicles, that the heat transfer between heat transfer medium and storage medium available space is relatively large, so that loading and unloading of the Memory is possible in a relatively short time. In addition, the deformable sleeves of the volume units the volume changes during solidification or Liquefaction of the storage medium carried out without damage be, where appropriate the one located in the housing Heat transfer medium can be displaced and Damage due to volume changes when changing the physical state excluded are.

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.However, there are still more when operating motor vehicles Requirements. It is important to be independent of the position Execution, so that the latent heat storage in particular  can also be installed horizontally, a compact Design and a low power-to-weight ratio. Especially the memory must be the same as that required in the automotive industry Operational and accident safety can be produced.

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.The demand for quick charging can be with the motor vehicle with internal combustion engine by using the engine exhaust as heat-emitting medium are met, which is why the memory should be capable of being charged by the engine exhaust and by another medium, especially the cooling water, to be discharged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Latentwärmespeicher der eingangs genannten Art unter besonderer Berücksichtigung der Einsatzbedingungen bei Kraftfahrzeugen zu verbessern.The invention has for its object a latent heat storage of the type mentioned at the outset Consideration of the operating conditions in motor vehicles to improve.

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.This happens according to the invention in that in the housing a second flow path shielded from the first flow path for a second fluid leads at least partially through the first flow path.

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.As a result, the latent heat accumulator can be in motor vehicles preferably engine exhaust, charged and by another fluid, at Motor vehicles preferably discharge the cooling water become. Since the volume units of the storage medium are in the flow path of the first fluid, the heat transfer takes place from or to the other fluid about that containing the volume units first fluid.

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.To the relatively high level of safety in motor vehicles Requirements and the demand for more compact To do justice to the design is an advantageous one Design in that the second flow path  Inflow chamber and an outflow chamber includes, through Partitions from one arranged between them first flow path forming chamber are separated that there is a number between the inflow and outflow chamber connecting pipes firmly connected to both partitions extends, and that, against the chamber by a Shielded from heat insulation, between inflow chamber and Outflow chamber an optionally lockable connection channel runs. Through the inflow and outflow chamber can be effective in the direction of the connecting pipes, if necessary kinking and breaking of the connecting pipes and a resulting destruction of the storage medium enclosing forces added and converted into deformation forces, whereby this deformation is further promoted and also the emergence is counteracted by thermally induced tensions, if, according to an advantageous embodiment, the connecting pipes are arranged helically and after another advantageous embodiment of the connecting channel firmly connected to one of the partitions opposite the other partition wall, however, movable in the direction of flow is.

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.Due to the heat insulation from the storage area Connection channel can with appropriate operating conditions the hot exhaust gas can be discharged directly without the Storage medium emit heat, which prevents this from overheating is protected.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous configurations result from the Subclaims.

Anhand der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert. Based on the following description one in the drawing illustrated embodiment of the invention this explained in more detail.  

Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen vorzugsweise durch Motorabgase aufladbaren und durch die Motorkühlflüssigkeit entladbaren Latentwärmespeicher.The figure shows a section through a preferably rechargeable by engine exhaust and by the engine coolant dischargeable latent heat storage.

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.The heat accumulator is enclosed by a housing designated overall by 10 , the interior of which is divided by two intermediate walls 46 and 48 in such a way that an inflow chamber 52 and an outflow chamber 54 for the exhaust gas separated by a storage section 42 are formed. Connecting tubes 44, which are arranged in a spiral, run between the two intermediate walls 46 and 48 . Within the cylindrical area enclosed by the connecting pipes 44 , a tubular connecting channel 56 serving as a bypass extends between the intermediate walls 46 and 48 and connects the gas inflow chamber 52 directly to the gas outflow chamber 54 , provided that a cover flap 58 closing the connecting channel 56 in the gas outflow chamber 54 is open . The connecting channel 56 is located by a corrugated shield sleeve 59 against the between the intermediate wall 46 and the intermediate wall 48, shielded from the engine coolant between an inlet connection 60 and an outlet 62 through which the region 64 in which extend the connecting pipes 44, so that, during a bypass When the cover flap 58 is open, the exhaust gases can flow through the connecting channel 56 , while when the cover flap 58 is closed they flow through the connecting pipes 44 and, in the course of heat exchange, give off heat to the coolant located in the region 64 .

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. In the area of the storage section 42 between the intermediate walls 46 and 48 , the housing 10 is provided with a deformable, corrugated wall 40 which can accommodate a crushing or compression without damaging the housing 10 .

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.In the area 64 , annular storage elements 66 are arranged, which are surrounded by thin-walled shells and which absorb heat from the cooling liquid or can again give off heat to the cooling liquid.

Damit der Verbindungskanal 56 eine Gehäuseverformung nicht behindert, ist er in der Zwischenwand 46 fest, in der Zwischenwand 48 dagegen längsbeweglich angeordnet.So that the connecting channel 56 does not hinder a housing deformation, it is fixed in the intermediate wall 46 , but in the intermediate wall 48 is arranged to be longitudinally movable.

Claims (9)

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.1. latent heat store for use in motor vehicles, with a housing ( 50 ), at least one first flow path ( 64 ) leading through the housing for a first heat transfer medium and a number of volume units ( 66 ) enclosed by deformable shells and spaced apart in this flow path of a storage medium, characterized in that in the housing ( 50 ) a second flow path ( 52, 44, 54 ) shielded from the first flow path ( 64 ) for a second fluid leads at least partially through the first flow path ( 64 ). 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.2. Latent heat store according to claim 1, characterized in that the second flow path comprises an inflow chamber ( 52 ) and an outflow chamber ( 54 ) which are separated by partitions ( 46, 48 ) from an arranged between them, the first flow path forming chamber ( 64 ) are that between the inflow ( 52 ) and outflow chamber ( 54 ) there are a number of connecting pipes ( 44 ) firmly connected to both intermediate walls ( 46, 48 ), and that, against the chamber ( 64 ) by heat insulation ( 59 ), An optionally closable connecting channel ( 56 ) runs between the inflow chamber ( 52 ) and the outflow chamber ( 54 ). 3. Latentwärmespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohre (44) gewendelt angeordnet sind.3. Latent heat accumulator according to claim 2, characterized in that the connecting tubes ( 44 ) are arranged helically. 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.4. Latent heat store according to one of claims 2 or 3, characterized in that the connecting channel ( 56 ) with one of the intermediate walls ( 46 ) fixedly connected, in relation to the other intermediate wall ( 48 ), however, is movable in the flow direction. 5. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (50) eine gewellte Wandung (40) aufweist.5. Latent heat store according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing ( 50 ) has a corrugated wall ( 40 ). 6. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumeneinheiten (66) ein hohes Verhältnis der Oberfläche zum Volumen aufweisen.6. Latent heat store according to one of claims 1 to 5, characterized in that the volume units ( 66 ) have a high ratio of the surface to the volume. 7. Latentwärmespeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumeneinheiten (66) einen flachen, streifenförmigen Querschnitt aufweisen.7. Latent heat store according to claim 6, characterized in that the volume units ( 66 ) have a flat, strip-shaped cross section. 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.8. Latent heat store according to one of claims 1 to 7, characterized in that in a round, in particular cylindrical housing ( 50 ), the volume units ( 66 ) have an annular shape. 9. Latentwärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumeneinheiten (66) durch Stützelemente positioniert sind.9. Latent heat store according to one of claims 1 to 8, characterized in that the volume units ( 66 ) are positioned by support elements.
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