DE102005039672A1 - Store for cold or heat - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicher (10) für Kälte oder Wärme mit einem porösen Körper (12) zur Aufnahme eines Speichermediums und einem in den porösen Körper eingebetteten, mindestens ein Metallrohr (16, 18, 20) umfassenden ersten Wärmetauscher (14), der von einem Wärmeträgermedium zum Beladen des Speichers mit Kälte oder Wärme durchströmbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in den porösen Körper (12) ein zweiter zum Entladen des Speichers vorgesehener Wärmetauscher (22) eingebettet ist, der mindestens ein Metallrohr (24, 26, 28) umfasst, und dass der poröse Körper zumindest zum Teil aus Metallschaum besteht, wobei der Metallschaum aus im Wesentlichen demselben Metall besteht wie die Metallrohre (16, 18, 20, 24, 26, 28).The invention relates to a store (10) for cold or heat with a porous body (12) for receiving a storage medium and a first heat exchanger (14) embedded in the porous body and comprising at least one metal tube (16, 18, 20), which is supplied by a heat transfer medium for charging the store with cold or heat can flow through. DOLLAR A According to the invention it is provided that in the porous body (12) a second heat exchanger (22) provided for discharging the memory is embedded, which comprises at least one metal tube (24, 26, 28), and that the porous body is at least partially Metal foam, the metal foam consisting essentially of the same metal as the metal tubes (16, 18, 20, 24, 26, 28).

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher für Kälte oder Wärme mit einem porösen Körper zur Aufnahme eines Speichermediums und einem in den porösen Körper eingebetteten, mindestens ein Metallrohr umfassenden ersten Wärmetauscher, der von einem Wärmeträgermedium zum Beladen des Speichers mit Kälte oder Wärme durchströmbar ist.The The invention relates to a storage for cold or heat with a porous body to Recording a storage medium and an embedded in the porous body, at least one metal tube comprising the first heat exchanger, of a heat transfer medium to load the store with cold or heat flow through is.

Derartige Speicher dienen insbesondere der Standklimatisierung von Nutzfahrzeugkabinen, der Stop-And-Go-Standklimatisierung bei Fahrzeugen, deren Verbrennungsmotor beim Stillstand abgeschaltet wird, und zur Vorkühlung von Fahrzeuginnenräumen, um hierdurch die Abkühlung beim Start des Fahrzeugs zu beschleunigen.such Storage are used in particular for stationary air conditioning of commercial vehicle cabins, the stop-and-go stationary air conditioning for vehicles, their internal combustion engine shut down at standstill, and for pre-cooling of vehicle interiors thereby the cooling off to accelerate at the start of the vehicle.

Grundsätzlich können derartige Speicher als Kältespeicher oder als Wärmespeicher eingesetzt werden. Beim Einsatz als Kältespeicher ist der eingebettete Wärmetauscher im Allgemeinen in einen Kompressionskältekreis eingebunden; beim Einsatz als Wärmespeicher wird der Wärmetauscher in den Heizkreislauf des Fahrzeugs eingebunden sein.In principle, such Storage as a cold storage or as a heat storage be used. When used as a cold storage is the embedded heat exchangers generally included in a compression refrigeration cycle; at the Use as heat storage becomes the heat exchanger be integrated into the heating circuit of the vehicle.

Ein gattungsgemäßer Speicher ist aus der DE 102 42 069 A1 bekannt. Hier ist vorgesehen, den Wärmetauscher zur Beladung des Speichers als serpentinenförmiges Flachrohr in eine Anordnung aus porösen Graphitplatten einzubringen. Indem Kältemittel durch den Flachrohrwärmetauscher strömt, wird dieser durch Abkühlung des in die Graphitplatten aufgenommenen Speichermediums geladen.A generic memory is from the DE 102 42 069 A1 known. Here it is provided to introduce the heat exchanger for loading the memory as a serpentine flat tube in an array of porous graphite plates. By flowing refrigerant through the flat tube heat exchanger, it is charged by cooling the storage medium received in the graphite plates.

Die DE 103 18 655 B3 beschreibt ebenfalls einen Speicher mit einem porösen Körper zur Aufnahme eines Speichermediums. Hier ist eine Möglichkeit zur Entladung eines solchen Kältespeichers beschrieben, nämlich durch Überströmen von verdampftem Kältemittel aus einem Verdampfer in einen den Speicher umgebenden Behälter. Ein derartiger Entladungsvorgang ist jedoch nur im Hinblick auf einen Stop-And-Go-Betrieb sinnvoll; ein universaler Einsatz im Hinblick auf die vorstehend genannten Hauptanwendungen von Kältespeichern ist nicht möglich. In der genannten Veröffentlichung wird auch bereits vorgeschlagen, anstelle eines porösen Körpers aus Graphit einen solchen aus Metallschaum zu verwenden.The DE 103 18 655 B3 also describes a memory with a porous body for receiving a storage medium. Here is described a possibility for discharging such a cold storage, namely by overflow of vaporized refrigerant from an evaporator into a container surrounding the storage. However, such a discharge process is meaningful only in terms of a stop-and-go operation; a universal use in view of the above-mentioned main applications of cold storage is not possible. In the cited publication, it has already been proposed to use a metal foam instead of a porous body made of graphite.

Insbesondere im Hinblick auf die gemäß dem Stand der Technik vorgesehene Graphitmatrix sind zahlreiche positive Ei genschaften zu verzeichnen. Graphit hat eine hohe Wasseraufnahmekapazität von ca. 5,7 kg H2O/kg Graphit. Weiterhin wird eine hohe Energiedichte von ca. 600 Wh/kg Graphit beziehungsweise 90 Wh/l Graphit zur Verfügung gestellt. Die Wärmeleitfähigkeit von Graphit liegt im Bereich zwischen 5 und 30 W/mK. Die mechanische Stabilität ist für Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich ausreichend, und die starre Graphitmatrix verhindert eine Ausdehnung des Speichers bei einer Phasenumwandlung des Speichermediums.In particular with regard to the graphite matrix provided according to the prior art, numerous positive properties are to be noted. Graphite has a high water absorption capacity of approx. 5.7 kg H 2 O / kg graphite. Furthermore, a high energy density of about 600 Wh / kg graphite or 90 Wh / l graphite is provided. The thermal conductivity of graphite is between 5 and 30 W / mK. The mechanical stability is sufficient for automotive applications, and the rigid graphite matrix prevents expansion of the memory during phase change of the storage medium.

Als nachteilig an einem Speicher mit einer Graphitmatrix ist allerdings zu verzeichnen, dass die Befüllung des Speichers mit dem Speichermedium aufwendig ist, da sie das Anwenden eines Befülldrucks erforderlich macht. Weitere Eigenschaften der Graphitmatrix sind verbesserungsfähig, wie beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit und die mechanische Stabilität.When However, a disadvantage of a memory with a graphite matrix is to note that the filling the memory with the storage medium is consuming, since they apply a filling pressure required. Further properties of the graphite matrix are improved, such as the thermal conductivity and the mechanical stability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher der gattungsgemäßen Art in der Weise weiterzubilden, dass dessen thermische Eigenschaften zumindest erhalten bleiben, wenn nicht verbessert werden und der in einfacher Weise mit einem Wärmespeichermedium befüllt werden kann. Außerdem soll eine Möglichkeit zur Entladung des Speichers geschaffen werden, die universal bei allen Anwendungen einsetzbar ist.Of the Invention is the object of a memory of the generic type develop in such a way that its thermal properties at least be preserved if not improved and the in a simple way with a heat storage medium filled can be. Furthermore should be a possibility be created to discharge the memory, the universal at can be used in all applications.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Speicher dadurch auf, dass in den porösen Körper ein zweiter zum Entladen des Speichers vorgesehener Wärmetauscher eingebettet ist, der mindestens ein Metallrohr umfasst, und dass der poröse Körper zumindest zum Teil aus Metallschaum besteht, wobei der Metallschaum aus im Wesentlichen demselben Metall besteht wie die Metallrohre. Der Speicher weist somit zwei Wärmetauscher auf, wobei der eine Wärmetauscher zum Laden des Speichers und der andere Wärmetauscher zum Entladen des Speichers vorgesehen ist. Der poröse Körper zur Aufnahme des Wärmespeichermediums besteht aus Aluminium, ebenso wie die Wärmetauscherrohre. Zunächst ist festzustellen, dass Metallschaum, beispielhaft werden hier und nachfolgend Werte für Aluminium angegeben, eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Graphit hat, nämlich ca. 30 W/mK. Dies ist für die Dynamik des Speichers von Vorteil. Bei gleichem Volumen ist die Aufnahmekapazität für das Wärmespeichermedium und insbesondere für Wasser erhöht, nämlich um mindestens 10%. Hierdurch erhöht sich die Energiedichte beträchtlich, nämlich auf 618 Wh/kg Metallschaum beziehungsweise 100 Wh/l Metallschaum. Ferner liegt eine Gewichtsreduzierung der Speichermatrix von rund 2% vor. Ebenfalls ist zu erwähnen, dass die Fülltechnik verbessert ist. Während bei einer Speichermatrix aus Graphit verfahrenstechnischer Aufwand getrieben werden muss, indem das Speichermedium unter einer durch Evakuieren erzeugten Druckdifferenz eingebracht wird, reicht bei einer Metallschaummatrix ein bloßes Eintauchen in das Speichermedium aus. Ferner ist zu erwähnen, dass eine Metallschaummatrix noch stabiler ist als die bereits stabile Graphitmatrix. Im Hinblick auf die verwendeten Ma terialien ist zu erwähnen, dass aufgrund der Identität der Materialien für den Metallschaum und die Metallrohre praktisch kein Korrosionspotential vorliegt. Ein Restpotential lässt sich durch geeignete Behandlung der Metallschaumsmatrix beseitigen. Abgesehen von der grundsätzlich höheren Wärmeleitfähigkeit der Anordnung ist weiterhin zu erwähnen, dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen den Metallrohren und der Metallschaummatrix zudem verbessert ist. Zum einen kann durch geeignete form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Metallrohren und der Metallschaummatrix eine gute Leitfähigkeit hergestellt werden, zum anderen entfallen Isolierfolien, die bei einem Graphitspeicher zwischen den Rohren und dem Graphit aus Korrosionsgründen vorzusehen sind, und damit deren wärmeisolierende Wirkung. Im Hinblick auf diese erforderlichen Isolierungen ist zu erwähnen, dass der Fortfall dieser Isolierungen auch den Fertigungsaufwand des Metallschaumspeichers im Vergleich zum Graphitspeicher verringert. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil des Metallschaumspeichers gegenüber dem Graphitspeicher ist auch die bessere Recyclebarkeit, die insbesondere aus der einheitlichen Materialauswahl resultiert.The invention builds on the generic memory in that in the porous body a second intended for discharging the memory heat exchanger is embedded, comprising at least one metal tube, and that the porous body consists at least partly of metal foam, wherein the metal foam from substantially the same metal as the metal tubes. The accumulator thus has two heat exchangers, wherein one heat exchanger is provided for charging the accumulator and the other heat exchanger for discharging the accumulator. The porous body for holding the heat storage medium is made of aluminum, as are the heat exchanger tubes. First, it should be noted that metal foam, exemplified here and below values for aluminum, has a higher thermal conductivity than graphite, namely about 30 W / mK. This is advantageous for the dynamics of the memory. At the same volume, the absorption capacity for the heat storage medium and in particular for water is increased, namely by at least 10%. As a result, the energy density increases considerably, namely to 618 Wh / kg metal foam or 100 Wh / l metal foam. There is also a weight reduction the memory matrix of about 2%. It should also be mentioned that the filling technique is improved. While in a memory matrix of graphite procedural effort must be driven by the storage medium is introduced under a pressure difference generated by evacuation, is sufficient in a metal foam matrix, a mere immersion in the storage medium. It should also be mentioned that a metal foam matrix is even more stable than the already stable graphite matrix. With regard to the materials used, it should be mentioned that, due to the identity of the materials for the metal foam and the metal pipes, there is virtually no potential for corrosion. A residual potential can be eliminated by suitable treatment of the metal foam matrix. Apart from the fundamentally higher thermal conductivity of the arrangement, it should also be mentioned that the thermal conductivity between the metal tubes and the metal foam matrix is also improved. On the one hand, a good conductivity can be produced by means of a suitable positive and / or non-positive connection between the metal tubes and the metal foam matrix, and on the other hand there is no need for insulating foils which are to be provided in the case of a graphite store between the tubes and the graphite for reasons of corrosion, and thus their heat-insulating effect. In view of these required insulation, it should be mentioned that the omission of these insulation also reduces the production cost of the metal foam storage compared to the graphite storage. A not to be underestimated advantage of the metal foam storage compared to the graphite storage is also the better recyclability, resulting in particular from the uniform material selection.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Metallrohre den Metallschaumkörper mäanderförmig durchsetzen. Durch die mäanderförmige Führung der Metallrohre durch den Metallschaumkörper lässt sich eine große Gesamtfläche für die Wärmeübertragung zwischen den Metallrohren und der Metallschaummatrix zur Verfügung stellen.The Invention is advantageously developed by the fact that the metal tubes meander through the metal foam body. By the meandering guidance of the Metal pipes through the metal foam body leaves a large total area for heat transfer between the metal pipes and the metal foam matrix.

Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die Wärmetauscher im Wesentlichen identisch aufgebaut sind. Es ist also möglich, zwei baugleiche oder nahezu baugleiche Wärmetauscher sowohl für den Belade- als auch den Entladevorgang vorzusehen, was den Fertigungsaufwand verringert.Usefully is provided that the heat exchanger are constructed essentially identical. So it's possible, two identical or almost identical heat exchangers for both the loading and unloading as well as to provide the unloading, which the production cost reduced.

Es kann vorgesehen sein, dass der Metallschaumkörper aus mehreren Metallschaumplatten besteht, wobei Rohrabschnitte der Wärmetauscher zwischen den Platten verlaufen. Zwischen zwei benachbarten Metallschaumplatten können somit die Rohre verlaufen, wobei in den Platten Aussparungen vorgesehen sein können, die der Außenkontur der Rohre angepasst sind. Derartige Ausnehmungen können in die Metallschaumplatten eingefräst oder bereits bei der Herstellung der Platten vorgesehen werden. Weiterhin ist es möglich, Halbrohre vor dem Zusammenfügen der Metallschaumplatten mit diesem zu verbinden, sei es durch Verkleben, Verpressen oder Verschweißen, so dass sich dann beim Zusammenfügen der Metallplatten die den jeweiligen Metallplatten anhaftenden Halbrohre zu einem vollständigen Rohr vereinigen. Die verschiedenen Metallschaumplatten können ebenfalls verklebt, verschweißt, verpresst oder durch sonstige geeignete Verfahren miteinander verbunden werden.It it can be provided that the metal foam body consists of several metal foam plates, where pipe sections of the heat exchanger between the plates run. Between two adjacent metal foam sheets can thus extending the tubes, wherein provided in the plates recesses could be, the outer contour the tubes are adjusted. Such recesses can in the metal foam plates milled or already provided in the production of the plates. Furthermore, it is possible Half pipes before joining the metal foam panels to connect with this, be it by gluing, Pressing or welding, so that when assembling the metal plates the half-tubes adhering to the respective metal plates to a complete Unite pipe. The different metal foam plates can also glued, welded, pressed or connected by other suitable methods become.

Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Metallschaumkörper aus mehreren Metallschaumplatten besteht, wobei Rohrabschnitte der Wärmetauscher in die Platten eingebettet sind. In diesem Fall werden Metallschaumplatten mit daran angeordneten Rohren vorgefertigt. Um dann einen großvolumigen Körper mit einem mäanderförmigen Verlauf der Wärmetauscherrohre durch diesen Körper zu erzeugen, werden solche Platten übereinander gebracht, und die bereits in den Platten angeordneten Rohre werden dann außerhalb der Platten in geeigneter Weise miteinander verbunden.It can also be provided that the metal foam body a plurality of metal foam plates, wherein pipe sections of the heat exchanger embedded in the plates. In this case, metal foam panels prefabricated with pipes arranged thereon. Then a large volume body with a meandering course of Heat exchanger tubes through this body To produce such plates are placed on top of each other, and the already arranged in the plates tubes are then outside the plates connected in a suitable manner.

Ebenfalls ist es möglich, dass der Metallschaumkörper als Block ausgebildet ist. Wenn der Metallschaumkörper von vornherein als Block ausgebildet ist, müssen Öffnungen in diesem vorgesehen sein oder in diesen eingebracht werden, um in diese Öffnungen dann die Rohre einzuführen.Also Is it possible, that the metal foam body is designed as a block. When the metal foam body of in the beginning is designed as a block, openings must be provided in this or introduced into these, then to introduce into these openings then the tubes.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass jeder Wärmetauscher mehrere Metallrohre aufweist, wobei die ersten Endbereiche der Metallrohre des ersten Wärmetauschers in ein gemeinsames Zuführrohr und die zweiten Endbereiche der Metallrohre des ersten Wärmetauschers in ein gemeinsames Abführrohr münden und die ersten Endbereiche der Metallrohre des zweiten Wärmetauschers in ein gemeinsames Zuführrohr und die zweiten Endbereiche der Metallrohre des zweiten Wärmetauschers in ein gemeinsames Abführrohr münden. Die Abführ- und Zuführrohre können somit in bequemer Weise mit den jeweiligen Leitungen von Kühl-, Kälte- oder Heizkreisen verbunden werden.The Invention is advantageously developed by the fact that each heat exchanger several Has metal tubes, wherein the first end portions of the metal tubes of the first heat exchanger in a common feed tube and the second end portions of the metal tubes of the first heat exchanger into a common discharge pipe lead and the first end portions of the metal tubes of the second heat exchanger in a common feed pipe and the second end portions of the metal tubes of the second heat exchanger into a common discharge pipe lead. The laxative and feed tubes can thus in a convenient way with the respective lines of cooling, refrigeration or Heating circuits are connected.

In diesem Zusammenhang ist nützlicherweise vorgesehen, dass das Zuführrohr des ersten Wärmetauschers Zuführöffnungen aufweist, die bezüglich der Einmündungen der ersten Endbereiche des ersten Wärmetauschers gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Der erste Wärmetauscher dient bei einem Kältespeicher zur Einbringung von Kälte aus einem Kompressionskreis, wobei das Kältemittel unter Druck eingebracht wird. Um eine möglichst gleichmäßige Aufteilung des Kältemittels auf die Wärmetauscherrohre zu gewährleisten, ist es nützlich, die gleichmäßige Verteilung der Zuführöffnungen vorzusehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, in unmittelbarer Nachbarschaft eines jeden Wärmetauschermetallrohres eine solche Zuführöffnung anzuordnen.In this context, it is usefully provided that the feed tube of the first heat exchanger has feed openings which are arranged uniformly distributed with respect to the junctions of the first end regions of the first heat exchanger. The first heat exchanger is used in a cold storage for the introduction of cold from a compression circuit, wherein the refrigerant is introduced under pressure. In order to ensure a uniform distribution of the refrigerant on the heat exchanger tubes, it is useful to to provide uniform distribution of the feed openings. For example, it may be provided to arrange such a feed opening in the immediate vicinity of each heat exchanger metal tube.

Weiterhin ist es nützlich, dass an die Zuführöffnungen des Zuführrohrs des ersten Wärmetauschers Einzelzulaufleitungen angeschlossen sind, die in eine gemeinsame Zulaufleitung münden.Farther is it useful that to the feed openings of the feed tube of the first heat exchanger Single supply lines are connected, which are in a common Open feed line.

In diesem Zusammenhang ist dann von Vorteil, dass die Einzelzulaufleitungen im Wesentlichen denselben Durchmesser und dieselbe Länge aufweisen. Diese gleiche Länge der Zulaufleitungen ist ebenfalls im Hinblick auf die gleichmäßige Verteilung des Wärmeträgermediums auf die einzelnen Wärmeträgerrohre von Vorteil.In In this context, it is advantageous that the individual supply lines have substantially the same diameter and the same length. This same length the supply lines is also with regard to the uniform distribution of Heat transfer medium on the individual heat transfer tubes advantageous.

Der erfindungsgemäße Speicher ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass das Zuführrohr des ersten Wärmetauschers im Betrieb des Speichers höher angeordnet ist als das Abführrohr des ersten Wärmetauschers. Diese Anordnung ist insbesondere bei einer Einbindung des Wärmetauschers in einem Kompressionskältekreis von Vorteil, um so zu verhindern, dass sich in dem Kältekreis vorhandenes Öl in den Wärmetauscher verlagert beziehungsweise dort sammelt und auf diese Weise den Wirkungsgrad des Speichers herabsetzt.Of the Inventive memory is advantageously designed so that the supply of the first heat exchanger higher during operation of the memory is arranged as the discharge pipe of the first heat exchanger. This arrangement is particularly in an integration of the heat exchanger in a compression circuit beneficial so as to prevent being in the refrigerant circuit existing oil in the heat exchanger shifts or collects there and in this way the efficiency of the memory.

Andererseits ist nützlicherweise vorgesehen, dass das Zuführrohr des zweiten Wärmetauschers im Betrieb des Speichers niedriger angeordnet ist als das Abführrohr des zwei ten Wärmetauschers. Das Kühlmittel zur Entnahme der Wärme oder Kälte, also beispielsweise Sole, von unten nach oben durch den Speicher zu transportieren ist nützlich, da so die Ausbildung von Luftblasen im Wärmetauscher verhindert werden.on the other hand is useful provided that the feed tube of the second heat exchanger in Operation of the memory is arranged lower than the discharge pipe of the two th heat exchanger. The coolant to remove the heat or cold, So for example brine, from bottom to top through the memory to transport is useful because the formation of air bubbles in the heat exchanger can be prevented.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass Metallrohre der Wärmetauscher als Flachrohre ausgebildet sind. Derartige Flachrohre stellen eine große Oberfläche für den Übertritt von Wärme zwischen der Außenseite des Rohrs und der Metallschaummatrix zur Verfügung. Allerdings sind auch Rundrohre oder Rohren mit einem sonstigen beliebigen Querschnitt im Rahmen der Erfindung nützlich einsetzbar. Das Innere der Rohre kann mit Trennrippen ausgestattet sein, so dass mehrere einzelne Strömungswege durch ein Rohr verlaufen. Diese Trennrippen erhöhen die Oberfläche zum Übergang von Wärme zwischen dem Wärmeträgermedium und dem Rohr.The Invention is advantageously developed by the fact that Metal pipes of the heat exchangers are formed as flat tubes. Such flat tubes provide a size surface for the transfer of heat between the outside of the tube and the metal foam matrix. However, too Round pipes or pipes with any other cross-section useful in the invention used. The inside of the pipes can be equipped with barrier ribs so that several individual flow paths pass through a pipe. Increase these barrier ribs the surface to the transition of heat between the heat transfer medium and the tube.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicher zum Zwecke der Kältespeicherung mit einem Speichermedium, wie Wasser, Paraffin oder einem Gemisch von Salzhydraten gefüllt ist.According to one preferred embodiment of present invention is provided that the memory for the purpose the cold storage with a storage medium, such as water, paraffin or a mixture filled with salt hydrates is.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Speicher zum Zwecke der Wärmespeicherung mit Salzhydrat oder Paraffin gefüllt ist.Farther can be provided that the memory for the purpose of heat storage filled with salt hydrate or paraffin is.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The Invention will now be described with reference to the accompanying drawings preferred embodiments exemplified.

Es zeigt:It shows:

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speichers. 1 a perspective view of a memory according to the invention.

Der Speicher 10 besteht aus einem im Wesentlichen quaderförmigen Metallschaumkörper 12. In diesem Metallschaumkörper 12 sind Wärmetauscher 14, 22 angeordnet. Der Wärmetauscher 14 weist Flach-Metallrohre 16, 18, 20 auf, und der Wärmetauscher 22 weist die ebenfalls als Flachrohre ausgebildeten Metallrohre 24, 26, 28 auf. Der hier beispielhaft gezeigt Metallschaumkörper 12 besteht aus mehreren übereinander angeordneten Metallschaumplatten 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44. Zwischen jeweils zwei benachbarten Platten liegen Abschnitte der Metallrohre 16, 18, 20, 24, 26, 28 der beiden Wärmetauscher 14, 22. Um einen kompakten Aufbau zu gewährleisten, sind die Platten in den Bereichen, in denen die Flachrohre an den Platten anliegen, an die Außenkonturen der Rohre angepasst. In Bezug auf das Herstellungsverfahren des Speichers kann dies bedeuten, dass an den Platten jeweils die oberen und die unteren Halbschalen der Flachrohre vor dem Zusammenbau des Metallschaumkörpers angebracht sind, so dass sich ein vollständiges Rohr erst beim Zusammenbau bildet. Die Verbindung der zwischen den Platten liegenden Rohrabschnitte außerhalb des Metallschaumkörpers kann in diesem Fall auch bereits vor dem Zusammenfügen der Platten vorbereitet sein. Ebenfalls kann vorgesehen sein, die mäanderförmigen Wärmetauscher fertig in ihre endgültige Form zu bringen und nachher den Spei cheraufbau durch die Metallschaumplatten zu vervollständigen.The memory 10 consists of a substantially cuboid metal foam body 12 , In this metal foam body 12 are heat exchangers 14 . 22 arranged. The heat exchanger 14 has flat metal tubes 16 . 18 . 20 on, and the heat exchanger 22 has the likewise formed as flat tubes metal pipes 24 . 26 . 28 on. The metal foam body shown here by way of example 12 consists of several superimposed metal foam sheets 30 . 32 . 34 . 36 . 38 . 40 . 42 . 44 , Between each two adjacent plates are sections of the metal tubes 16 . 18 . 20 . 24 . 26 . 28 the two heat exchangers 14 . 22 , In order to ensure a compact design, the plates are adapted to the outer contours of the tubes in the areas in which the flat tubes rest against the plates. With regard to the manufacturing method of the memory, this may mean that the upper and lower half shells of the flat tubes are respectively attached to the plates before assembly of the metal foam body, so that a complete tube is formed only during assembly. The connection of the pipe sections lying between the plates outside of the metal foam body can be prepared in this case, even before joining the plates. It can also be provided to bring the meandering heat exchanger finished in its final shape and subsequently the Spei cheraufbau completed by the metal foam sheets.

Gemäß weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, die Rohre sogleich in Metallschaumplatten zu integrieren. Nach dem Zusammenfügen der einzelnen Metallschaumplatten müssen die Rohre dann nur noch außerhalb der Metallschaumplatten zusammengefügt werden. Der resultierende Aufbau ist dann ähnlich, wie in 1 dargestellt. Gleiches gilt auch für einen solchen Aufbau, bei dem von vornherein ein Metallschaumblock verwendet wird, und die Rohre in Durchgangsöffnungen des Metallschaumblocks eingefügt werden.According to further, not shown embodiments of the invention is intended to integrate the tubes immediately in metal foam sheets. After assembling the individual metal foam sheets, the pipes then only have to be joined together outside the metal foam sheets. The resulting structure is then similar as in 1 shown. The same applies to such a structure in which a metal foam block is used from the outset, and the tubes are inserted into through holes of the metal foam block.

In 1 ist weiterhin erkennbar, dass die Rohre 16, 18, 20 des Wärmetauschers 14 an ihrem einen Ende mit einem gemeinsamen Zuführrohr 46 verbunden sind. Am anderen Ende sind die Rohre 16, 18, 20 mit einem gemeinsamen Abführrohr 48 verbunden, wobei diese anderen Endbereiche der Rohre in der 1 durch das Abführrohr 48 verdeckt sind. Gleichermaßen sind die Rohre 24, 26, 28 des zweiten Wärmetauschers 22 mit einem gemeinsamen Zuführrohr 50 verbunden. Die anderen Endbereiche der Rohre 24, 26, 28 des zweiten Wärmetauschers 22 sind mit einem Abführrohr 52 verbunden, wobei diese Endbereiche wiederum in der 1 nicht erkennbar sind, da sie durch den Metallschaumkörper 12 verdeckt sind. Das Zuführrohr 46 des ersten Wärmetauschers ist mit mehreren Zuführöffnungen 54, 56, 58 ausgestattet, die jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft eines der Rohre 16, 18, 20 liegen. An diesen Zuführöffnungen 54, 56, 58 sind Einzelzulaufleitungen 60, 62, 64 angeschlossen, die in eine gemeinsame Zulaufleitung 66 münden. Die Einzelzulaufleitungen weisen im Wesentlichen dieselbe Länge auf. Zur Beladung des dargestellten Speichers 10 mit Kälte wird nun über die Zulaufleitung 66 Kältemittel aus einem Kompressionskreis zugeleitet. Dieses Kältemittel verteilt sich aufgrund der gleichen Längen der Einzelzulaufleitungen 60, 62, 64 und der regelmäßigen Anordnung der Zuführöffnungen 54, 56, 58 gleichmäßig auf den ersten Wärmetauscher 14, und es kann nach dem mäanderförmigen Durchtritt durch den mit einem Wärmespeichermedium gefüllten Metallschaumkörper 12 über das Abführrohr 48 in den Kältekreis zurückgeführt werden. Zum Entladen des Speichers 10 wird über das Zuführrohr 50 ein Kühlmittel zugeführt, beispielsweise ein Salzhydrat. Dieses durchströmt ebenfalls mäanderförmig den Metallschaumkörper 12, um dann über die Abführleitung 52 entnommen zu werden und dem zu kühlenden Bereich, beispielsweise dem Fahrzeuginnenraum, zugeführt zu werden. Wird der Speicher als Heizwärmespeicher verwendet, so erfolgt bei der Beladung des ersten Wärmespeichers 14 eine Zuführung eines erhitzten Wärmeträgers. Die Entnahme der Wärme erfolgt mittels Durchströmen des zweiten Wärmetauschers durch ein zweites Wärmeträgermedium.In 1 is still recognizable that the pipes 16 . 18 . 20 of the heat exchanger 14 at one end with a common feed tube 46 are connected. At the other end are the pipes 16 . 18 . 20 with a common discharge pipe 48 connected, these other end portions of the tubes in the 1 through the discharge pipe 48 are covered. Likewise, the pipes are 24 . 26 . 28 of the second heat exchanger 22 with a common feed tube 50 connected. The other end areas of the pipes 24 . 26 . 28 of the second heat exchanger 22 are with a discharge pipe 52 connected, these end regions turn in the 1 are not recognizable, as they pass through the metal foam body 12 are covered. The feed tube 46 of the first heat exchanger is with multiple feed openings 54 . 56 . 58 equipped, each in the immediate vicinity of one of the pipes 16 . 18 . 20 lie. At these feed openings 54 . 56 . 58 are single feed lines 60 . 62 . 64 connected to a common supply line 66 lead. The individual supply lines have substantially the same length. To load the illustrated memory 10 with cold is now over the supply line 66 Refrigerant fed from a compression circuit. This refrigerant is distributed due to the same lengths of the individual supply lines 60 . 62 . 64 and the regular arrangement of the feed openings 54 . 56 . 58 evenly on the first heat exchanger 14 , and it may after the meandering passage through the filled with a heat storage medium metal foam body 12 over the discharge pipe 48 be returned to the refrigerant circuit. To unload the memory 10 is over the feed tube 50 a coolant supplied, for example, a salt hydrate. This also flows meandering through the metal foam body 12 then to the discharge line 52 to be removed and the area to be cooled, for example, the vehicle interior, to be supplied. If the memory is used as a heating heat storage, then takes place during the loading of the first heat storage 14 a supply of a heated heat carrier. The heat is removed by flowing through the second heat exchanger through a second heat transfer medium.

Die vorliegende Erfindung wurde am Beispiel eines im Wesentlichen quaderförmigen Speichers beschrieben. Die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Andere Formen, beispielsweise eine zylinderförmige Metallschaummatrix mit darin angeordneten Wärmetauscherrohren, liegen ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung.The The present invention has been described using the example of a substantially parallelepiped memory. The invention is not limited thereto. Other forms, for example a cylindrical Metal foam matrix with arranged therein heat exchanger tubes are also in the context of the present invention.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention be essential.

1010
SpeicherStorage
1212
MetallschaumkörperMetal foam body
1414
erster Wärmetauscherfirst heat exchangers
1616
Flach-MetallrohrFlat metal tube
1818
Flach-MetallrohrFlat metal tube
2020
Flach-MetallrohrFlat metal tube
2222
zweiter Wärmetauschersecond heat exchangers
2424
Flach-MetallrohrFlat metal tube
2626
Flach-MetallrohrFlat metal tube
2828
Flach-MetallrohrFlat metal tube
3030
MetallschaumplatteMetal foam plate
3232
MetallschaumplatteMetal foam plate
3434
MetallschaumplatteMetal foam plate
3636
MetallschaumplatteMetal foam plate
3838
MetallschaumplatteMetal foam plate
4040
MetallschaumplatteMetal foam plate
4242
MetallschaumplatteMetal foam plate
4444
MetallschaumplatteMetal foam plate
4646
gemeinsames Zurührrohrcommon Zurührrohr
4848
gemeinsames Abführrohrcommon discharge pipe
5050
gemeinsames Zuführrohrcommon feed
5252
gemeinsames Abführrohrcommon discharge pipe
5454
Zuführöffnungfeed
5656
Zuführöffnungfeed
5858
Zuführöffnungfeed
6060
EinzelzulaufleitungSingle supply line
6262
EinzelzulaufleitungSingle supply line
6464
EinzelzulaufleitungSingle supply line
6666
gemeinsame Zulaufleitungcommon supply line

Claims (15)

Speicher (10) für Kälte oder Wärme mit einem porösen Körper (12) zur Aufnahme eines Speichermediums und einem in den porösen Körper eingebetteten, mindestens ein Metallrohr (16, 18, 20) umfassenden ersten Wärmetauscher (14), der von einem Wärmeträgermedium zum Beladen des Speichers mit Kälte oder Wärme durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den porösen Körper (12) ein zweiter zum Entladen des Speichers vorgesehener Wärmetauscher (22) eingebettet ist, der mindestens ein Metallrohr (24, 26, 28) umfasst, und dass der poröse Körper zumindest zum Teil aus Metallschaum besteht, wobei der Metallschaum aus im Wesentlichen demselben Metall besteht wie die Metallrohre (16, 18, 20, 24, 26, 28).Storage ( 10 ) for cold or heat with a porous body ( 12 ) for receiving a storage medium and an embedded in the porous body, at least one metal tube ( 16 . 18 . 20 ) comprehensive first heat exchanger ( 14 ), which is traversed by a heat transfer medium for loading the memory with cold or heat, characterized in that in the porous body ( 12 ) a second for unloading the memory provided heat exchanger ( 22 ), which has at least one metal tube ( 24 . 26 . 28 ), and in that the porous body consists at least partly of metal foam, the metal foam consisting essentially of the same metal as the metal tubes ( 16 . 18 . 20 . 24 . 26 . 28 ). Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallrohre (16, 18, 20, 24, 26, 28) den Metallschaumkörper (12) mäanderförmig durchsetzen.Storage tank according to claim 1, characterized in that the metal pipes ( 16 . 18 . 20 . 24 . 26 . 28 ) the metal foam body ( 12 ) meandering through. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher (14, 22) im Wesentlichen identisch aufgebaut sind.Storage tank according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchangers ( 14 . 22 ) are constructed substantially identical. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaumkörper (12) aus mehreren Metallschaumplatten (30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44) besteht, wobei Rohrabschnitte der Wärmetauscher (14, 22) zwischen den Platten verlaufen.Memory after one of the previous An claims, characterized in that the metal foam body ( 12 ) made of several metal foam sheets ( 30 . 32 . 34 . 36 . 38 . 40 . 42 . 44 ), wherein pipe sections of the heat exchangers ( 14 . 22 ) between the plates. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaumkörper aus mehreren Metallschaumplatten besteht, wobei Rohrabschnitte der Wärmetauscher in die Platten eingebettet sind.Memory according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal foam body consists of several metal foam plates, wherein pipe sections of the heat exchanger embedded in the plates. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaumkörper als Block ausgebildet ist.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that the metal foam body is formed as a block is. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wärmetauscher (14, 22) mehrere Metallrohre (16, 18, 20, 24, 26, 28) aufweist, wobei die ersten Endbereiche der Metallrohre (16, 18, 20) des ersten Wärmetauschers (14) in ein gemeinsames Zuführrohr (46) und die zweiten Endbereiche der Metallrohre des ersten Wärmetauschers in ein gemeinsames Abführrohr (48) münden und die ersten Endbereiche der Metallrohre (24, 26, 28) des zweiten Wärmetauschers (22) in ein gemeinsames Zuführrohr (50) und die zweiten Endbereiche der Metallrohre des zweiten Wärmetauschers in ein gemeinsames Abführrohr (52) münden.Storage tank according to one of the preceding claims, characterized in that each heat exchanger ( 14 . 22 ) several metal tubes ( 16 . 18 . 20 . 24 . 26 . 28 ), wherein the first end portions of the metal tubes ( 16 . 18 . 20 ) of the first heat exchanger ( 14 ) in a common feed tube ( 46 ) and the second end portions of the metal tubes of the first heat exchanger in a common discharge tube ( 48 ) and the first end portions of the metal tubes ( 24 . 26 . 28 ) of the second heat exchanger ( 22 ) in a common feed tube ( 50 ) and the second end portions of the metal tubes of the second heat exchanger in a common discharge tube ( 52 ). Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (46) des ersten Wärmetauschers Zuführöffnungen (54, 56, 58) aufweist, die bezüglich der Einmündungen der ersten Endbereiche des ersten Wärmetauschers (14) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Storage tank according to claim 7, characterized in that the supply pipe ( 46 ) of the first heat exchanger feed openings ( 54 . 56 . 58 ), which with respect to the junctions of the first end portions of the first heat exchanger ( 14 ) are arranged evenly distributed. Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die Zuführöffnungen (54, 56, 58) des Zuführrohrs (46) des ersten Wärmetauschers (14) Einzelzulaufleitungen (60, 62, 64) angeschlossen sind, die in eine gemeinsame Zulaufleitung (66) münden.Storage device according to claim 8, characterized in that to the feed openings ( 54 . 56 . 58 ) of the feed tube ( 46 ) of the first heat exchanger ( 14 ) Individual supply lines ( 60 . 62 . 64 ) connected in a common supply line ( 66 ). Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzulaufleitungen (60, 62, 64) im Wesentlichen denselben Durchmesser und dieselbe Länge aufweisen.Memory according to claim 9, characterized in that the individual supply lines ( 60 . 62 . 64 ) have substantially the same diameter and the same length. Speicher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (46) des ersten Wärmetauschers (14) im Betrieb des Speichers höher angeordnet ist als das Abführrohr (48) des ersten Wärmetauschers.Storage device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the feed tube ( 46 ) of the first heat exchanger ( 14 ) is arranged higher in the operation of the memory than the discharge pipe ( 48 ) of the first heat exchanger. Speicher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (50) des zweiten Wärmetauschers (22) im Betrieb des Speichers niedriger angeordnet ist als das Abführrohr (52) des zweiten Wärmetauschers.Storage device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the feed tube ( 50 ) of the second heat exchanger ( 22 ) is arranged lower in the operation of the memory than the discharge pipe ( 52 ) of the second heat exchanger. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Metallrohre (16, 18, 20, 24, 26, 28) der Wärmetauscher (14, 22) als Flachrohre ausgebildet sind.Storage tank according to one of the preceding claims, characterized in that metal pipes ( 16 . 18 . 20 . 24 . 26 . 28 ) the heat exchanger ( 14 . 22 ) are formed as flat tubes. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (10) zum Zwecke der Kältespeicherung mit einem Speichermedium, wie Wasser, Paraffin oder einem Gemisch von Salzhydraten gefüllt ist.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that the memory ( 10 ) is filled with a storage medium such as water, paraffin or a mixture of salt hydrates for the purpose of cold storage. Speicher nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (10) zum Zwecke der Wärmespeicherung mit Salzhydrat oder Paraffin gefüllt ist.Memory according to claim 1 to 13, characterized in that the memory ( 10 ) is filled for the purpose of heat storage with salt hydrate or paraffin.
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