CN108138643B - 具有挡板和相关回路的用于流体的热装置 - Google Patents
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Abstract
这涉及一种热装置，其包括：流体循环回路，其中流体随时间在不同的温度下循环；热存储/热交换器(10)，其布置在所述回路上并封闭内部体积(7)，该体积中流体循环，并且其中布置有PCM类型的存储和释放热能的元件，与流体接触以进行热交换。存储/交换器的内部体积设有挡板(12)。
Description
技术领域
本发明尤其涉及一种用于制冷剂或传热流体的热装置。
背景技术
这样的设备已经存在。EP 0076884或US 2005/167169具有其中之一，其包括，如本申请中的一个：
-流体在不同温度下随时间循环的回路，
-热存储和热交换器，其布置在所述回路上并封闭内部体积，其中流体在入口和出口之间循环，并且其中布置具有PCM(相变材料)的元件，所述元件存储和释放热能，与循环的流体接触，用于相互之间进行热交换，
指明相变材料(或PCM)将意味着能够在有限的温度范围内改变物理状态的任何材料。热存储可以通过使用其潜热(LH)进行：因此材料可以通过简单地改变状态来存储或传递能量，状态变化而保持基本上恒定的温度。
然而，该行业被要求加速在市场上投放这些可以减少污染物排放的新技术，消除可能出现与标称尺寸功能有关的具体增加的负载，同时也提出了解决方案，随着时间，交错在另一时间可用能量的释放。
然而，PCM在其目前的实施中，尤其是为了产生它们所布置的结构环境，似乎不能满足市场的期望。
发明内容
存储和热交换器内的热率交换的效率以及因此工业的实施，针对使存储和热交换器能够适应客户的需求(交换率/体积容量/体积)而得到满足。
因此在这种情况下，在此提出的上面提供的热装置是这样的：
-模块化构造，存储和热交换器包括多个相邻的模块，其在结构上分离并且其中至少一些单独地包括分隔两个相邻模块的底座，每个底座：
-将体积分成一系列子体积，其中分布有存储和释放流体的元件，流体围绕和/或在其中循环，彼此之间进行热交换，
-以及具有至少一个在子体积之间流通的通道，
-以及，在热存储和热交换器中形成流体路径上的挡板：
-在子体积之间流通的通道从一个通道偏移到下一个，和/或
-在所讨论的模块内部，并且在此形成其它子体积，隔板(29)开发为在所述其他子体积之间保持流通，用于流体的循环。
术语“挡板”应理解为表示在存储和热交换器中存在的与所述内部体积中的流体的自然前进相对的装置，通过确保该流体的一定湍流，然后与所述元件进行热交换存储和释放能量。这些挡板尤其可以在存储/交换器中的流体上施加，循环路径其迂回行进，诸如之字形路径。
关于上面概述的内容，还提出存储和释放热能的元件是个体化的结构，其具有形成在它们之间保持空间的外表面，流体可以在其中循环。
即使这样，这些元件的实施也会促进(处理/存储/生产/维护/适应需求)，连同热交换率。
还考虑了控制存储和热交换器的每个内部体积与装置外部之间的热交换。
再一次，为了能够控制装置内部的热交换的预期效率，特别是在每个内部体积内，推荐：
-存储和热交换器具有至少一个插入在外部的(每个)内部空间之间的外围壁，以及
-该装置还包括围绕所述内部体积的至少一个包含PCM的第一层和至少一个包含热绝缘材料的第二层，以确保其中热量管理。
因此，第二层的热绝缘材料不会是PCM，而是绝缘体，诸如玻璃棉、多孔绝缘体、聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫体，或者甚至更有利地是多孔热绝缘材料布置在真空室中，去限定至少一个真空绝热板VIP。
此外，建议热绝缘材料是多孔的并且至少包含该热绝缘材料的第二层容纳在密封于所述材料并且气密的封套中，使得在所述材料中创建空气间隙，构成VIP面板。
第二层的热绝缘材料将具有比PCM低的热导率。
通过VIP(真空绝热板)，热管理效率将得到优化，即使整个重量相对于另一个绝缘体而言减少。
对于“VIP”，这意味着包含至少一个热绝缘材料的真空局部空气结构(内部压力在10和104Pa之间)，热绝缘材料原则上是多孔的。
这里的“多孔”意味着具有能够使空气通过的空隙的材料。因此，具有开孔的多孔材料包括泡沫，但也包括纤维材料(诸如玻璃棉或岩棉)。通道间隙可以被限定为孔小于1或2mm，并且优选小于1微米，并且更优选小于10-9m(纳米多孔结构)，因此关于老化的具体问题，可能弱化VIP封套中的抑制。
实际上，所使用的VIP面板优选是热绝缘体，其中多孔材料芯，例如硅胶或硅酸粉(SiO2)将能够被压平并且在真空下每个被气密围绕片材，例如由塑料和/或层压铝材料制成的片材所围绕。所获得的间隙，在残余压力可小于1毫巴的情况下能够有利地将热导率在使用条件下降低至小于约0.015/0.020W/(m·K)。
然而，至少在预期的某些应用或功能应用中，可能需要经由所述“第二层”达到热绝缘效率，特别是比那些更常规的绝缘材料热绝缘效率更高，诸如上述提到的。通常，可以预期小于0.008/0.01W/m·K的热导率λ。
关于这些VIP面板，进一步指出，此外，至今他们似乎并未达到市场预期。特别是，它们在现场的实施是一个问题，特别是它们的处理。
另外，建议：
-所述至少一个外围壁与外部分离，装置的(每个已知的)内部体积包含可塑的聚合物材料，
-并且第一层和第二层与所述聚合物材料结合(换句话说，布置在所述外围壁中)。
在聚合物材料中打埋头孔第一层和第二层应该被认为是有利的解决方案。
关于围绕内部体积的这种热量管理，其中在那里封装的所述元件和沿着它们循环的流体之间进行存储和热交换，由于以下所述的原因，建议：
-所述外围壁属于围绕所有存储和热交换器模块的外部保护壳体，以及由上述第一和/或第二层集成或被排列，
-和/或所述模块中的每一个包括所述外围壁，所述外围壁因此将由所述第一和/或第二层集成或被排列。
第一种选择将使得存储和热交换器的热管理个性化，并且更容易地调整基础解决方案，这存在于客户的当前工业环境中，具有围绕或完成本装置的生产结构的最直接的批量限制。
第二种选择将促进模块化和存储和热交换器的主要地连续生产，从而实现此处阐明的解决方案的长期发展。
除了刚刚介绍的装置之外，特别是涉及这两个工业应用(虽然不是唯一的)：
在第一个应用中，上述回路是用于通过诸如水的传热液体来冷却车辆中的发动机的回路，该回路包括液体循环路径以及，布置在路径上的：
-以串联方式，用于液体循环的装置，其部件被放置于与液体进行热交换的发动机和具有用于所述液体的入口和出口的散热器，以便与另一种流体进行热交换，
-组装在散热器的入口和出口之间的具有其全部特征的上述热存储和热交换器的第一分支上。
在这种情况下，它是有用的，在开发的版本中，在保护壳体中，用于流体的连接柱延伸到模块的外部并配备有阀门。
因此，模块化，速率效率和工业生产将主要与存储/交换器系列相关，这是第一种选择，以及因此这里阐述的第二种解决方案的长期发展。
在第二种应用中，为了响应上述问题，提出了一种热装置，因此对于制冷剂或传热流体，该装置包括循环回路，在该循环回路中流体随时间在不同温度下循环，并且在车辆发动机上是布置在其上的润滑回路，其流体连通待润滑发动机的功能部件、润滑剂曲轴箱(发动机槽)和热存储和热交换器，其包括：
-内部体积，其中润滑剂在入口和出口之间循环，并且其中布置了具有PCM的元件，该元件存储和释放热能，
-以及，在所述内部体积中具有隔板，所述隔板将体积分成具有它们之间的流通的一系列子体积，用于润滑剂的挡板的循环，围绕和/或在存储和释放热能的元件，其分布在子体积中，用于与润滑剂进行热交换。
有利地：
-所述发动机的至少一些功能部件将位于发动机组中，
-润滑剂曲轴箱将被螺接到发动机组，在其下面，并且将包含润滑剂，以及
-热存储和热交换器将被布置在润滑剂曲轴箱中，用于在润滑剂已经在所述热存储和热交换器中循环之后将润滑剂发送到发动机组。
因此，单个结构将被创建以直接返回到发动机组下。
但是，正如后面解释的那样，制造商可能会出现批量或体积问题。
这就是为什么可以有利地提供：
-在润滑剂曲轴箱中，润滑剂的循环已停止，存储和释放所述热能的所述元件浸没在第一润滑剂体积(V1)中，第二润滑剂体积(V2)在第一润滑剂体积(V1)的外面优于第一体积(V1)放置，
-即使至少包含热绝缘材料的第二层，因此是多孔的，被包含在与所述材料密封并且气密的封套中，使得在所述封套中创建空气间隙，构成VIP面板。
与所提供的挡板和外围热管理相关联的这种体积V2/V1比通常在1.1和1.5之间将能够实现目标，例如，在汽车的发动机重启期间，将发动机润滑剂再加热几分钟，到温度高于15℃，当外部温度非常冷时，例如-5℃至-10℃，并且在车辆停止时，在此温度下，例如，持续6至8小时，甚至10至12小时。
附图说明
如有必要，本发明的不同方面将被最好地理解，并且在阅读以下将作为非穷尽性示例并参考附图的描述后，本发明的其他特征、细节和优点将再次显现，在附图中：
-图1-4示意性地示出了应用于存储和热交换器(图1)，其关于主体的构成细节在图2-4中；
-图5-6示出了在至少一个密封封套内，以不同的方式制造的PCM/VIP屏障，下面附图标记15/23的截面图；
-图7-9在一方面，和图10-17在另一方面示出了两个应用实施例：两个润滑剂循环回路图(图7，8)，一个集成有存储和热交换器的油曲轴箱图9，以及两个可能的冷却回路组件，以串联方式，图10-12和其他，图13-17，
-以及图18示意性地示出了存储/交换器的优越功能。
具体实施方式
图1中的图示出了热装置1，其中制冷剂或传热流体9进入和排出，其中的循环经由循环装置11诸如泵来确保。
装置1包括：
-流体9的循环回路300，其中流体在不同的温度下随着时间循环，
-以及布置在回路300上的热存储和热交换器10。
存储和热交换器(或者存储和释放能量的单元)10是通过至少一个PCM的相变存储热能的单元，然后通过这个/这些PCM的新的相变(至少一些)来释放至少该能量的一部分。
因此，存储和热交换器10包围内部体积7，其中流体9循环，并且其中布置了具有PCM的元件13，该元件存储和释放热能，并且与流体接触以进行热交换。
存储和热交换器的内部体积7设置有挡板。为了限定它们，存储和热交换器9可以在流体路径上具有一系列隔板29，如图3所示：
-将体积7分成一系列子体积，诸如7a、7b、7c等，其中大量地布置有存储和释放热能的元件13，流体围绕和/或在其中循环，与它们进行热交换，
-并且其中每一个在子体积之间具有至少一个连通通道30'。
在(子)体积内和之间循环的流体9可以是液体(水、油)或气体(如空气)。
为使数字清晰可辨，图2、3没有示出元件13。它们可以在图1中看到。
图2和图18使得能够理解挡板12只能通过这样的事实形成，即隔板29在此处是一个接一个地布置成排(方向27)的部件或模块3的底座(图18，290)，通过布置在每个底座29中的通道30两两连通。
每个模块3由侧外围壁5构成，其完成钻孔的底座29。
因此，每个横向壁29及其交叉通道30形成减速器，以使流体在其入口33与其出口35之间的流体自由循环。优选地，两个连续通道30将如图示那样横向偏移。与底座相对，每个模块在31中是打开的，使得离开通道30的流体直接到达相邻模块的内部体积。存储/交换器中的子体积之间的循环可以串联或并联。
在图3的变型中，单个主体3被设计成具有例如穿过外围壁5的区域的侧向入口33。
在每种情况下，作为构成元件13，可以提供如EP2690137或EP2690141中定义的橡胶组合物，即在第二种情况下，提供基于至少一种“RTV”(室温硫化)硅酮弹性体的交联组合物并且包含至少一种相变材料(PCM)，所述至少一种硅酮弹性体具有根据标准ISO 3219在25℃下测量的粘度，所述粘度小于或等于5000mPa.s。
在这种组合物中，弹性体基质将主要由一种或几种“RTV”硅酮弹性体构成。热相变材料(PCM)可以由正十六烷或锂盐构成，全部具有熔点低于40℃。
作为替代，元件13的PCM例如可以是脂肪酸基、石蜡基或低共溶盐或水合盐基，或甚至脂肪醇基。
具体而言，为了便于实现和优化交换表面，元件13在此呈现为具有外部表面的个性化结构，此处为凸形，其在它们之间形成为保持流体可在其中循环的空间130(参见图2)。
因此非常有利的解决方案是这些元件13呈现为珠子。在所示的优选实施例中，球形珠粒是有利的。元件13可以具有交叉通道(例如，钻孔的珠)。
原则上，个性化结构13(这里是这些球形珠)将松散地布置在子体积中，诸如7a、7b等
主动热屏障(15/23)将有利地确保存储和热交换器10对外部的热绝缘。
该主动热屏障将要么集成到侧向外围壁5(如图2所示)或围绕(图3、4)布置，该屏障包括至少一个包含PCM的第一层15和至少一个包含热绝缘材料的第二层23。
原则上，第二层23将在那里存在两层，并且如果仅存在两层这样的层，则其围绕第一层15布置。因此，其可以布置成使得过冷或过热的外部温度仅略微干扰在体积7中的温度，第一层15在该/这些体积中和流体内的温度变化时担当蓄积器/延迟器。
为了优化该过程，建议主动热屏障包括至少一个形成在受控气氛中的袋19的VIP面板，其中将被布置在至少第二层23，其将优选地与PCM层15共存在密封封套37内。
第二层23将有利地为多孔、热绝缘材料，封套37将抵靠其被密封。一旦封套中产生空气间隙，构成VIP面板。
热绝缘材料23将有利地由诸如二氧化硅粉末或气凝胶的纳米结构材料构成，该纳米结构材料被限制在不会让水蒸气或气体通过的可变形或适合的片材中。获得的VIP将排空其空气以获得例如几毫巴的压力，然后将其密封。通常，这样的VIP的热导率λ将是0.004/0.008W/m·K。使用真空隔热板应能够实现热阻R＝5m2.K/W，仅需20至30mm的绝缘体。
该实施例可以分别在PCT/FR2014/050267和WO2014060906(多孔材料)中提供的VIP面板和超级绝缘材料中应用。
上述解决方案必须能够以特别是由飞机或汽车制造商可接受的体积和重量，在大约6-10分钟后快速存储可用热能，在其快速释放之前将该能量维持12至15小时，通常例如在冷启动阶段期间几分钟(具体地，小于2/3分钟)到发动机。
还推荐如此设计，存储/交换器10将有利地满足在块体和NTU(传送单元/块体的数量)中引入诸如RTD(驻留时间分布)之类的尺寸参数以促进尺度变化的需要，而无需修改资格认证期间获得的热力和流体动力学元件。除了将总量分解成相同的子元件外，对于不同尺寸的体积7a、7b等中的流量的完全相同复制是不可能的，上面的解决方案可以考虑到没有完全相同PCM负载的尺寸效应和卸载动力学。
为了完成它们的实现，图1示出，在组件或模块3的堆叠的任意一侧的端部和轴向(方向27)，在每个开口31的侧面上存在盖32，该盖可以衬有VIP构造的单个袋34。如图所示，保护板36可以沿着轴线27关闭所有部件。连接套筒、保护性壳体或护套38在两端开口，例如由硬塑料制成，可以进一步包围模块3和部件32、34、36。连接装置40可以是拉杆，机械地沿着堆叠轴线27将模块附接在一起。
像在所示的实施方式中一样，每个主体3将有利地是单件的。它可以特别是由塑料、金属(不锈钢、铝)或复合材料制成。模制生产将是优选的。在这种情况下，提供外围壁5包含可塑的聚合物材料，例如聚酰胺或聚(对亚苯基硫化物，带纤维或不带)，其中第一和/或第二层15、23可以集成，如图2所示的实施方式中所提供的那样，其中两个层15、23可以集成到壁5和29。
由可塑材料制成的主体参考包括带纤维和注入的热塑性树脂，以及浸渍织物或材料(诸如织物或无纺布)的热固性树脂。
在部件3的壁中集成与否，至少第二绝缘层23，以及优选地两层15/23在一个或多个袋19中将有利地被真空环绕，因此这里称为“VIP构成的”(指定部分间隙可以用“受控气氛”来代替：体积将由导热系数小于环境空气导热系数的气体填充，26mW/m·K)。
在这方面，彼此结构上分离的袋，如图3所示(其中它们可以被想象为在外围完全封闭)或者制造像条带50那样具有连续的这种袋两两连续，由柔性中间部分21限定的两个连续VIP袋19之间的铰接区域，如图4所示。通过该图，注意到在分隔两个相邻模块的底座29的位置处不具有第一层和第二层15/23的可能性。如图2所示的具有集成屏障15/23的底座29的优点，特别是在端部(具有“VIP构造”的袋34)，是通过减少部件的数量来标准化其生产，并且除此以外，使每个模块完全热自主化，同时优化经由PCM层15的热传递。
在图5、6中，已经示出了两个实施方式，其中有几个实施方式制造了袋19。为了形成条带50，将会被理解的是该模型然后将需要在两侧再现以继续结构，如果需要的话。
即使如图2、5、6所示单个PCM(基)层15，也可以提供围绕绝缘层23的两层15a、15b(在用于改变从一个到另一个不同状态的温度)，如图3所示。
每个袋19包括：
-至少一个第一元件或第一层15，因此包含PCM，其侧面布置有由绝缘材料23制成的第二层(多孔的，如果存在间隙)，以及
-至少一个封闭的外部封套37，其包含第一和第二元件并且由至少一个可变形的或适形的片材49构成，其被密封抵靠在PCM上，具有：
-a)要么所述片材49还可以密封(热/化学的，在围绕袋的49a、49b处)，如图5所示；
-b)或者第二热绝缘元件23容纳在具有柔性片材53的第二封闭封套51内，所述柔性片材53可密封并且对多孔材料密封，如图6所示。
片材或膜49和53通常可以制成为包括聚合物膜(PE和PET)的多层膜和层压形式的铝，例如(约10微米厚的片)或金属形式(真空沉积几十纳米厚的薄膜)。
现在将给出两个应用的实施例，一方面符合图7-9，另一方面符合图10-17。一般而言，即使其他领域未被排除在外，诸如建筑或工业制冷，下面的应用特别涉及车辆领域那些移动的发动机，在汽车(轿车、卡车等)、航空和海上(水面船舶、潜艇、各种浮船等)领域。
因此，在图7中可以看到车辆60，诸如轿车，其包括上述回路300，这里其在车辆的发动机72上是布置在其上的润滑回路，该润滑回路流体连通要润滑的发动机的功能组件76、润滑剂曲轴箱74以及因此可以包括一个或多个模块3的热存储和热交换器10，如图3和1中分别示意性示出的。以下，润滑流体(上述9)例如是油。
图8示出了一个替代实施方式。
在这两种情况下，回路300限定了用于循环流体的路径，其上布置有彼此流体连通的曲轴箱74和待润滑的发动机的功能部件，诸如连杆轴承和曲轴轴承，还有凸轮轴及其驱动装置76。曲轴箱74，其油箱(原则上为金属)螺接在发动机组720下面，具有密封，其包含润滑底部发动机和顶部发动机的可动元件所需的油。油在这里通过油泵78的吸滤器吸入，油泵78优选经由油过滤器将油在压力下分配到不同的部件(曲轴、连杆、凸轮轴等)。油然后可以简单地通过重力下沉，箭头80。
在图7中的版本中，存储和热交换器10其可以是在图1组装的那样，经由连接器33、35连接到与曲轴箱74的油浴82连通的回路300的分支310。泵11确保单元10和分支310中的油的循环。因此，油浴82将能够在合适的温度下受益于油，诸如避免温度，特别是温度在冬季太低(见上文，提到冷启动)。另一个泵78经由回路70的分支310去除浴中的油以将其分配到与发动机相关的部件。该解决方案可以适应“通过干曲轴箱”的润滑。因此，在进入单元10之前，油将不再被容纳在曲轴箱中，而是在单独的油箱中，在那里它将被直接抽出，然后被引导到待润滑的点，直接返回油箱中。
在图8中示意性示出的第二组件中，存储和热交换器10经由流体33、35的入口/出口连接器直接置于封闭油回路300上，其穿过上述与发动机72和曲轴箱74相关的部件。泵11确保单元1和整个回路300中的油的循环。单元10布置在油曲轴箱74中。因此，油从浴82进入单元10中，从单元10中被去除循环到待润滑的所述部件。这样的集成能够实现空间增益，甚至重量和速率增益(可能更少的负载和热保护的损失，其通过绝缘曲轴箱74的壁来重新累积)。
在图9中，在存储和热交换器10的曲轴箱74中示意性地示出了用于液体循环的装置11和流体33、35的入口/出口连接器直接连接在封闭的油回路(未表示)的可能组装。曲轴箱的孔84能够将其组装在发动机组下方。
存储和热交换器几乎是图3所示的那样，具有一个单独的模块经由隔板29分隔成子体积和挡板12，隔板29限定子体积，其间具有流通30'。因此，流体在体积7中迂回行进，其中布置具有PCM的元件13，该元件存储和释放热能。通过围绕和/或在存储和释放热能的元件(13)中循环，该元件分布在子体积(7、7b等)中，润滑剂将与它们进行热交换。
外侧周围，但也在其下方和上方，经由例如曲轴箱盖诸如32具有单个或多个袋和VIP构成的34(如图1中所示)，体积7由具有PCM层15、热绝缘层23和带有袋19的热管理复合体提供。实际上，构成存储和热交换器10的壁5可以为此提供，例如集成在其厚度上或在衬里，一种已知的具有PCM层15、热绝缘层23和真空袋19的热管理复合体，如图9所示。
原则上，曲轴箱74的内部体积将由车辆制造商固定。
然而，制造一种车辆润滑剂箱，其能够在外部温度非常低的情况下加热润滑剂，例如-5至-10℃，并且在车辆停止时，例如该温度下持续6至8小时是一个挑战。
这里给出了一个解决方案，通过有利地同时提供，并且如图8和9中所示：
-在润滑剂曲轴箱74中，当润滑剂的循环停止时，存储和释放所述热能(参见图8、9中的概况图)的元件13浸入第一润滑剂体积(V1)中，外部(通常在上方)布置大于第一体积的第二润滑剂体积(V2)，
-并且挡板12存在于填充有所述元件13的体积7中。
特别是，在发动机启动期间，所述元件13的PCM将因此仍然是热的：它们将保持来自由所述润滑剂曲轴箱提供的发动机组的先前运行结束的潜热。因此，通过与浸入其中的元件13进行热交换，第一润滑剂体积(V1)将比第二润滑剂体积(V2)更热。
但是，第二外部润滑剂体积(V2)被构造为大于第一体积(V1)，其被选择为增加和延伸流体/PCM交换区域，从那里挡板12经由内部分区，在图8中所示通过波形箭头并经由图9中的隔板29进行分区。
通过这种方式，在开始新的循环(在提到的停止冷却时间之后)时，通过经由回路中的循环渐进式混合，循环(V1+V2)中的总润滑剂可以快速地全部热起来，在待润滑的发动机的速率和污染物的限制方面具有优势。
在图9中放大的概况图中，假设体积V1+V2仅包含在体积7中，下部体积V1包含PCM元件13，并且位于体积V2的顶部，并且其小于该第二润滑剂体积(V2)，第二润滑剂体积(V2)在包含所述PCM元件13的区域的外面。在这种情况下，单元10的PCM元件13的填充水平在图9的顶部是错误的。
在图10至17中，回路300是用传热液体(上述9)诸如水，进行冷却车辆发动机2的回路。
该回路包括用于使液体循环的路径4，并且布置在路径上：
-以串联方式，用于使液体在路径上循环的装置6，其发动机2的部件将被放置成与循环的液体9进行热交换，以及散热器8，其具有液体入口8a和液体出口8b，以使其置于与另一流体90进行热交换，
-组装在散热器的入口和出口之间的热存储和热交换器(或单元)10的第一分支12上。
术语散热器包括：
-(空气)流体/液体(乙二醇水)交换器类型的普通汽车或飞机散热器，
-液体/液体交换器与诸如船的海上结构一样，其中散热器通常是液体(海水)/液体(淡水)交换器。
另外，回路的两个组件也是可能的：图10-12或图13-17。在这些图中，粗线表示流体循环的地方，细线表示不循环的地方。
使用图10-12中的组件，操作模式如下，下面的阀通常是自动控制的电磁阀(对于其他组件而言相同)：
-在标称功能下(图10)并排出发动机2，液体进入第一三通阀14，然后专门进入到散热器9中，而不进入单元10中，第二(双向)阀16打开并且第三(双向)阀18关闭，
-在单元10装载有热单元(图11)并排出发动机2的情况下，液体进入第一阀14，该第一阀14专门指向单元10(经由回路的第二分支28)，之后液体进入散热器8然后返回到发动机，第二阀16打开并且第三阀18关闭，
-以及，在单元10卸载热单元(图12)的情况下，液体进入第一阀14，然后专门进入单元10，然后返回到发动机2，第二阀13关闭并且第三阀18打开。
使用图13-17中的组件，操作模式如下：
-在标称功能下(图13)并从发动机2排出，液体进入第一三通阀14，然后进入散热器8，而不进入单元10，第四(双向)阀20打开并且第二和第三(双向)阀16、18关闭，
-在单元10装载有热单元(图14)并排出发动机的情况下，液体至少部分地进入第二阀16，该第二阀16(经由第一分支12)将其引向单元10，同时进入散热器8，通过第一阀14并进入第二分支22的流体根据单元中和散热器14中的至少一个物理参数进行调整，在此之后液体返回到发动机2，第四阀20打开并且第三阀18关闭，
-在单元10卸载热单元(图15)的情况下，液体进入第一阀14，该第一阀14专门通过第二分支22然后通过第一分支12将其引导到单元10中，而不进入散热器，第四阀20关闭，在此之后液体返回发动机2，第二阀16关闭(仍像第四阀20)并且第三阀18打开，使得液体可进入第三分支24支撑第三阀18并且连接：
-在第二阀16和单元10之间的分支12上的一个位置上，
-在发动机的入口和第四阀20之间的路径4上的另一侧。
优选地，在单元10和散热器中选择的物理参数以控制热单元的加载，或多或少快速地或完全地从单元10中选择将是散热器8中的温度，优选为出口温度。
并且，有利地，在标称功能中，第一阀门14将在散热器8和第二分支22之间，根据连接到散热器的温度数据，分配排出发动机的液体的循环。为此设置了一个温度传感器26(图13)，连接到控制阀的计算器。
此外，在标称功能中，如果由于温度传感器(诸如传感器26)检测到的热过载而在散热器8上发生功率问题，则第四阀20将关闭并且第三阀18将打开，以确保在进入散热器(图16)后，单元10(经由第一分支12)中的液体循环。第二阀16将关闭，经由第三分支24(其中第三阀18总是打开)发生朝向发动机的返回，第四阀20总是关闭。
然后(参见图17)，一旦温度传感器检测到散热器8中的热过载结束，第一阀14将再次在散热器8和所述第二分支22之间分配排出发动机2的液体的循环，而它在检测到温度传感器的热过载之后，将液体专门朝向散热器引导，而不进入第二分支。
关于其中一个回路中的单元10的热效率，将再次注意到该/每个单元模块可以通过屏障复合物15/23从外部(EXT)热绝缘，屏障复合物15/23有利地包括在25℃下的热导率等于6-8mW/m·K气凝胶的VIP23，15-25mm厚围绕弹性体基层15，负载80-90％PCM质量，焓微胶囊化等于200-240kJ/kg、2.5-5.5mm厚。油的初始存储能量为1.5-2MJ，可以在65-75％的SOC(充电状态)下保持15小时以上，从而释放出非常有效的新能源。例如，在发动机冷启动的情况下，这种能量可以在不到2/3分钟内释放，以最大限度地减少二氧化碳排放量。
关于图18，其示意了存储和热交换器10的优越功能。在此，存在几个叠置的模块3，每个模块3封闭内部体积7，其中在入口33和出口35之间流体9可在其中循环。每个模块有底座290并且可以在对面开放。底座290创建一系列子体积，其中布置有与所述液体接触并且液体沿着其循环的一系列元件13(这里未示出)。通道30使得模块体积平行叠加轴线27(这里是垂直的)连通。两个连续的通道横向偏移(相对于轴线27)。这创建挡板。功能化柱88沿着轴线27在叠加模块外部延伸。它包括入口33和出口35连接器(管)，它们与堆叠的第一和最后模块以及两个阀92、94连接。三通阀92指引进入的流体要么流向第一模块3或直接流向出口管35，其本身在柱88中是并联的。第二阀94是双向的，禁止或使得阀92下游的最后一个模块的体积与出口管35之间的连通成为可能。这里在通道30布置在其中的基座290的模块之间既没有PCM层，也没有热绝缘体。
所有叠置的模块3(即使在这里，功能柱88与其相对布置)，因此在不干扰其内部体积的情况下，对于在受控气氛的具有PCM的热管理复合体15/23和VIP袋19或50，在壳体的所有面上和几乎连续地，被保护壳体96包含或衬在其内的外围壁500围绕。
Claims (14)
1.一种用于制冷剂或传热流体的热装置，该装置包括：
-用于所述流体循环的回路(300)，其中流体在不同温度随着时间循环，
-布置在所述回路上并且封闭内部体积(7)的热存储和热交换器(10)：
--其中流体仅在入口(33)和出口(35)之间在该体积中循环，
--并且该体积中布置有相变材料，其仅仅与循环的所述流体接触，以在彼此之间进行热交换，
其特征在于：
-在所述内部体积(7)内布置存储和释放热能的多个元件(13)中的相变材料PCM，
-模块化构造，热存储和热交换器包括多个相邻的模块(3)，其在结构上分离并且其中至少一些单独地包括分隔两个相邻模块的底座(290)，每个底座：
-将体积分成一系列子体积(7，7b等)，其中布置有所述元件(13)，所述元件(13)存储和释放热能，流体围绕和/或其中循环，彼此之间进行热交换，
-以及具有至少一个用于在子体积之间流通的通道(30)，
-以及，用于在流体路径上的热存储和热交换器中形成挡板(12)：
-用于在子体积之间进行流通的通道(30)与随后的通道偏移，和/或
-在相应的模块内部，并且为了在那里形成其他子体积(7a，7c)，隔板(29)位于在所述其他子体积之间保持流通(30')，用于流体的循环。
2.根据权利要求1所述的热装置，其特征在于，存储和释放热能的元件(13)是个体化结构，其具有形成为在两个所述元件(13)之间保持空间(130)的外表面，空间中流体可以循环。
3.根据权利要求1或2所述的热装置，其特征在于，存储和释放热能的元件(13)包括珠子。
4.根据权利要求1所述的热装置：
-其特征在于，存储和热交换器(10)具有至少一个交错在外部的内部体积之间的外围壁(5，500)，以及
-该装置还包括围绕所述内部体积的至少一个包含相变材料的第一层(15)和至少一个包含热绝缘材料的第二层(23)。
5.根据权利要求4所述的热装置，其特征在于，所述至少一个外围壁(5)包含可塑聚合物材料，并且该第一和第二层(15，23)与所述聚合物材料集成。
6.根据权利要求4或5所述的热装置，其特征在于，所述至少一个外围壁(500)属于围绕存储和热交换器的所有模块(3)的外部保护壳体(38，96)，以及由所述第一和/或第二层(15，23)集成或被排列。
7.根据权利要求4或5所述的热装置，其特征在于，该存储和热交换器的每个模块(3)包括所述外围壁(5)，所述外围壁(5)由所述第一和/或第二层(15，23)集成或被排列。
8.根据权利要求1或2所述的热装置，其特征在于，该回路(300)是用于通过诸如水的传热液体来冷却车辆上的发动机(2)的回路，该回路包括液体循环路径以及，排列在路径上的：
-以串联方式，用于液体循环的装置(6)，其部件的发动机被放置与液体(9)进行热交换以及具有用于所述液体入口和出口的散热器(8)，为了与另一种流体进行热交换，
-组装在散热器的入口和出口之间的根据前述权利要求中任一项所述的热存储和热交换器(10)的第一分支(12)上。
9.一种用于制冷剂或传热流体的热装置，该装置包括润滑回路，其中润滑剂在不同温度下随着时间循环，并且在车辆发动机(2)上是布置在其上的润滑回路，流体连通待润滑发动机的功能部件(76)、润滑剂曲轴箱(74)以及热存储和热交换器(10)，其中仅有所述润滑剂循环，
-热存储和热交换器(10)包括：
--内部体积(7)，
---其中润滑剂在入口(33)和出口(35)之间循环，
---并且其中布置有具有相变材料的多个元件(13)并且该元件存储和释放热能，
--以及，在所述内部体积(7)中具有隔板(29)，所述隔板将体积分成具有它们之间的流通(30')的一系列子体积(7，7b等)，用于润滑剂在挡板(12)中循环，围绕和/或在存储和释放热能的元件(13)内，其分布在子体积(7，7b等)中以与润滑剂进行热交换，
-并且，在润滑剂曲轴箱(74)中，在润滑剂循环停止通过所述润滑回路的情况下，存储和释放所述热能的所述元件(13)浸入润滑剂的第二体积(V2)中所包含的润滑剂的第一体积(V1)中，第二体积(V2)大于第一体积(V1)。
10.根据权利要求9所述的热装置，其特征在于，至少包含热绝缘材料(23)的第二层容纳在密封所述材料和空气的封套(37，51)中，使得在所述封套中产生空气间隙，构成VIP面板。
11.根据权利要求9或10所述的热装置，其特征在于：
-发动机的功能部件位于发动机组(720)中，
-润滑剂曲轴箱(74)螺接在发动机组，在其下面，并包含润滑剂槽(82)，以及
-热存储和热交换器(10)布置在润滑剂曲轴箱中，以在润滑剂已经在所述热存储和热交换器(10)中循环后，将润滑剂输送到发动机组。
12.机动车辆(2)，其包括用于润滑流体的热装置，该装置包括润滑回路，其中润滑流体在不同温度随着时间循环，并且在其上布置有流体连通的：
-待要被润滑的发动机的功能部件(76)，位于发动机组(720)中，
-润滑剂曲轴箱(74)螺接在发动机组，在其下面，并包含润滑剂槽(82)，以及
-热存储和热交换器(10)，包括其中仅有润滑剂在入口(33)和出口(35)之间循环的内部体积(7)，
布置在内部体积(7)中存储和释放热能的具有相变材料的多个元件(13)，所述隔板将体积分成具有子体积之间的流通(30')的一系列子体积(7，7b等)，用于润滑剂在挡板(12)中循环，围绕和/或在存储和释放热能的元件(13)内，其分布在子体积(7，7b等)中以与润滑剂进行热交换，热存储和热交换器(10)布置在润滑剂曲轴箱中，以在润滑剂已经在所述热存储和热交换器(10)中循环后，将润滑剂输送到发动机组。
13.润滑剂曲轴箱，连接用于润滑其上布置的车辆发动机的回路，流体连通所述润滑剂曲轴箱(74)和位于发动机组(720)中待要润滑的发动机的功能部件，其特征在于：
-它包括热存储和热交换器(10)，仅有所述润滑剂在其中循环，在这之前，润滑剂被发送给发动机组，所述热存储和热交换器(10)包括内部体积(7)，仅有润滑剂在其中入口(33)和出口(35)之间循环，具有相变材料的存储和释放热能的多个元件(13)布置在内部体积(7)中，隔板(29)将其分成具有子体积之间的流通(30')的一系列子体积(7，7b等)，用于润滑剂在挡板(12)中循环，围绕和/或在存储和释放热能的元件(13)内，其分布在所述子体积(7，7b等)中以与润滑剂进行热交换，
-并且，润滑剂的循环停止，润滑剂曲轴箱(74)包括第一润滑剂体积(V1)和第二润滑剂体积(V2)，存储和释放所述热能的所述元件(13)浸没在第一润滑剂体积(V1)中，第二润滑剂体积(V2)在第一润滑剂体积(V1)的外面优于第一体积(V1)放置在润滑剂曲轴箱(74)中。
14.机动车辆(2)，包括用于润滑流体的热装置，该装置包括润滑回路，其中润滑流体在不同温度随着时间循环，并且在其上布置有流体连通的：
-待要被润滑的发动机的功能部件(76)，位于发动机组(720)中，以及
-根据权利要求13的润滑剂曲轴箱(74)，其螺接在发动机组，在其下面，并包含润滑剂槽(82)，其中布置有热存储和热交换器(10)。
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