DE102007024306A1 - System mit einem Heiz- und/oder Klimagerät und einem Speicher zum Speichern von Kälte und/oder Wärme - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System eines mit einem flüssigen Brennstoff, insbesondere mit Diesel oder Benzin, betriebenen Kraftfahrzeugs mit einem Heizgerät (3) und/oder Klimagerät (4), welches bei entsprechendem Temperierbedarf von Umluft und/oder Frischluft, die dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführen ist, durchströmbar ist, einem Speicher (K; W) zum Speichern von Wärme und/oder Kälte, welche vom Heiz- bzw. Klimagerät (3 bzw. 4) erzeugt wird, mindestens einem Trägermedium und mindestens einem Wärmetauscher zum Übertragen der vom Trägermedium im Heizer (3) aufgenommenen Wärme oder der im Klimagerät (4) aufgenommenen Kälte an den Speicher (K; W) und zum Rückübertragen der gespeicherten Wärme oder Kälte an das Trägermedium, wobei als Speicher (K; W) für die Wärme und/oder Kälte zumindest ein Teilbereich des Treibstoff-Tanks des Kraftfahrzeugs dient.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System mit einem Heiz- und/oder Klimagerät und einem Speicher zum Speichern von Kälte und/oder Wärme.
  • Aus der DE 103 06 048 A1 ist ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, dessen Antriebsmotor beispielsweise bei kurzfristigem Stillstand des Kraftfahrzeugs zur Energieeinsparung abgestellt wird, mit einem Klimagerät, das einen über den Antriebsmotor antreibbaren Kompressionskältekreis aufweist, in dem ein Kältemittel zirkuliert und ein Verdampfer vorgesehen ist, und mindestens einem mit dem Verdampfer kommunizierenden, außerhalb des Klimageräts angeordneten Kurzzeitkältespeicher, der insbesondere dazu vorgesehen ist, entladen zu werden, wenn der Antriebsmotor aufgrund eines kurzfristigen Stillstands des Kraftfahrzeugs außer Betrieb ist. Hierbei umfasst der Kurzzeitkältespeicher mindestens einen flächig ausgebildeten Flachrohrwärmetauscher mit flächig daran angeordnetem Kältespeichermedium. Der Kurzzeitkältespeicher wird geladen, indem Kältemittel des Kompressionskältekreises durch den mindestens einen Flachrohrwärmetauscher strömt. Beim System ist eine Kältemittelpumpe vorgesehen, die zum Entladen des Kurzzeitkältespeichers Kältemittel des Kompressionskältekrei ses über einen Leitungszweig durch den Verdampfer und den Flachrohrwärmetauscher pumpt, welcher den Kondensator und Verdichter umgeht.
  • Aus der DE 42 35 795 C1 ist eine Vorrichtung zur Kühlung des Innenraums eines mit Gas betriebenen Kraftwagens bekannt, welche einen aufladbaren, isolierten Kältespeicher aufweist, dem durch einen Wärmetauschvorgang eine an den jeweiligen Bedarf angepasste Kältemenge entzogen und zur Temperaturabsenkung im Innenraum herangezogen wird. Hierbei ist der Kältespeicher als ein Tank ausgebildet, der ein verflüssigtes Gas (flüssiger Wasserstoff) aufnimmt. Dem Kältespeicher ist ein Kälteübertrager mit einem Kälte abgebenden Bereich angegliedert, dessen Kälte aufnehmender Oberflächenbereich zur Kältebedarfsanpassung größenveränderbar oder in unterschiedlichen Abstand zum Kälte abgebenden Bereich bringbar ist. Ferner wird ein Kälteübertragungsmittel mit niedrigem Erstarrungspunkt verwendet, das unterstützt durch eine Pumpe in einem einen Kältetauscher der Klimaanlage aufweisenden Kreislauf gefördert wird.
  • Derartige Systeme lassen noch Wünsche offen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Hierbei ist ein System eines mit einem flüssigen Brennstoff, insbesondere mit Diesel oder Benzin, betriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen, mit einem Heizgerät und/oder Klimagerät, welches bei entsprechendem Temperierbedart von Umluft und/oder Frischluft, die dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführen ist, durchströmbar ist, einem Speicher zum Speichern von Wär me und/oder Kälte, welche vom Heiz- bzw. Klimagerät erzeugt wird, mindestens einem Trägermedium und mindestens einem Wärmetauscher zum Übertragen der vom Trägermedium im Heizer aufgenommenen Wärme oder der im Klimagerät aufgenommenen Kälte an den Speicher und zum Rückübertragen der gespeicherten Wärme oder Kälte an das Trägermedium, wobei als Speicher für die Wärme und/oder Kälte zumindest ein Teilbereich des Treibstoff-Tanks des Kraftfahrzeugs dient. Im Unterschied zur DE 42 35 795 C1 liegen die Temperaturen, bis zu denen der Treibstoff herunterkühlbar ist, bei um 5°C im Falle von (Sommer-)Diesel. D. h. die Betriebstemperaturen liegen im Bereich, in welchem herkömmliche Speicher bereits heute arbeiten, so dass keine speziellen Trägermedien erforderlich sind. Vielmehr kann beispielsweise ein umweltfreundliches Wasser-/Glykol-Gemisch verwendet werden. Ferner kann – besonders bevorzugt neben oder anstelle der Verwendung als Kältespeicher – der Tank auch als Wärmespeicher benutzt werden. Insbesondere bevorzugt kann der Tank sowohl als Wärme- als auch als Kältespeicher benutzt werden, wobei auf Grund relativ konstanter Außentemperaturen üblicherweise keine gleichzeitige Speicherung von Wärme und Kälte erforderlich ist, so dass die Speicherverwendung von der Außentemperatur (kurzzeitig) abhängig gemacht werden kann.
  • Der Tank kann einen abgetrennten oder abtrennbaren Bereich zum Speichern von Kälte und/oder Wärme aufweisen. Alternativ kann auch der gesamte Tank als Speicher verwendet werden.
  • Besonders bevorzugt ist das Treibstoffvolumen im Speicher, d. h. dem Tank bzw. dem als Speicher verwendeten Teilbereich des Tanks, veränderbar. Hierfür ist der Tank bevorzugt mit mindestens zwei Teilbereichen ausgebildet, welche über Leitungen miteinander verbunden sind, wobei nur einer der Teilbereiche als Wärmespeicher und/oder Kältespeicher benutzt wird. Je nach vorhandener zu speichernder Wärme oder Kälte kann die Treibstoffmenge im Speicher erhöht werden, wobei jedoch eine ausreichende Menge für den Betrieb des Motors im anderen Teilbereich verbleibt. Der Transport des Treibstoffs von einem Teilbereich in den anderen Teilbereich kann mit einer Pumpe, insbesondere bevorzugt jedoch auch in einer Richtung schwerkraftbetätigt, erfolgen.
  • Ein derartiges System speichert im Speicher Kälte oder Wärme, die in einem Betriebszustand, in welchem keine Kälte durch den Kältemittelkreislauf bzw. keine Wärme durch den Motor-Kühlkreislauf zur Verfügung gestellt werden kann, durch einen Kälte- oder Wärmeträgerkreislauf für die Temperierung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft zur Verfügung steht.
  • Besonders bevorzugt wird bei einem derartigen System als Treibstoff Diesel verwendet, welches bei einer Verwendung des Tanks als Kältespeicher auf eine Temperatur von 5°C +/– 3°C abgekühlt wird. In diesem Temperaturbereich erfolgt die Umwandlung zu Paraffin, so dass zusätzliche Energie zur Verfügung steht.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, teilweise mit Varianten und teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des Motor-Kühlkreislaufs und Kältemittelkreislaufs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Speicherverdampfers, wie er in der DE 10 2007 010 969 A1 veröffentlicht ist,
  • 3 eine ausschnittsweise in horizontaler Richtung in Höhe des Kältespeichermediums-Sammlers geschnittene Ansicht des des Speicherverdampfers von 2,
  • 4 eine ausschnittsweise in vertikaler Richtung geschnittene Ansicht des Speicherverdampfers von 2,
  • 5 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers Kälteträgermedium-Treibstoff,
  • 6 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers Wärmeträgermedium-Treibstoff,
  • 7 eine Variante der Ausgestaltung des Speicher-Wärmetauscher,
  • 8 eine weitere Variante der Ausgestaltung des Speicher-Wärmetauschers,
  • 9 eine Variante von 8,
  • 10 eine weitere Variante der Ausgestaltung des Speicher-Wärmetauschers,
  • 11 eine zweites Ausführungsbeispiel mit einer alternativen Ausgestaltungsform des Tanks, und
  • 12 eine Variante der Ausgestaltungsform des Tanks von 11.
  • Ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes System 1 weist eine Klimaanlage 2 mit einem Heizer 3 (Heizgerät) und einem Verdampfer 4 (Klimagerät) auf, welche von dem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Luft durchströmbar sind, wie in 1 durch Pfeile angedeutet. Die Luft wird von einem nicht dargestellten Gebläse aus dem Fahrzeuginnenraum und/oder der Umgebung angesaugt und anschließend auf an sich bekannte Weise durch den Verdampfer 4 und – sofern eine Wiedererwärmung der Luft gewünscht wird – durch den Heizer 3 geleitet. Hierbei wird durch die in den Geräten 3 und 4 erfolgende Wärmeübertragung die durchströmende Luft auf die von den Insassen gewünschte Temperatur gebracht. Gemäß der Darstellung von 1 ist lediglich eine Klimazone im Fahrzeuginnenraum vorgesehen, jedoch kann der Strömungsweg der Luft auch in Längsrichtung in beispielsweise zwei oder vier Klimazonen aufgeteilt sein, so dass eine unterschiedliche Lufttemperierung der einzelnen Zonen möglich ist.
  • Der Heizer 3 wird bei Normal(heiz)betrieb im Prinzip auf an sich bekannte Weise vom Kühlwasser eines Motor-Kühlkreislaufs MK (nur stark schematisiert mit Kühlmittelpumpe und Motor M, wobei es sich vorliegend um einen Dieselmotor handelt, aber ohne weitere Komponenten/Leitungen dargestellt) durchströmt, wobei des Kühlwasser im Heizer 3 bei einem Heizbedarf vom Motor M abgeführte Wärme an die den Heizer 3 durchströmende Luft abgibt.
  • Der Verdampfer 4 wird bei Normalbetrieb von Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs KK durchströmt und nimmt Wärme von der denselben durchströmenden Luft auf, d. h. die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft wird gekühlt. Im Kältemittelkreislauf KK strömt als Kältemittel, vorliegend R134a, oder gemäß einer Variante Kohlendioxid, wobei das Kältemittel in einem Verdichter 5 verdichtet, in einem nachfolgend angeordneten Kondensator 6 gekühlt und anschließend in einem Expansionsorgan 7 entspannt und dadurch weiter abgekühlt wird, bevor es im Verdampfer 4 Wärme von der denselben durchströmenden, dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft aufnimmt, bevor es wieder vom Verdichter 5 angesaugt wird.
  • In soweit vorstehend unter Bezugnahme auf normale Fahrbedingungen, d. h. mit einem laufenden Motor M, beschrieben, entspricht das System dem einer herkömmlichen Heiz-/Klimaanlage.
  • Um jedoch in einem Idle-stop-Betrieb, d. h. bei einem relativ kurzzeitig stehenden Motor M, die Temperatur im Fahrzeuginnenraum halten zu können, sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sowohl ein Wärmespeicher W als auch ein Kältespeicher K vorgesehen, in welchem Wärme bzw. Kälte gespeichert werden kann, um bei fehlendem Kühlmittel- bzw. Kältemitteldurchsatz schnell eine Temperierung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft weiterführen und über eine gewisse Zeitdauer hinweg aufrecht erhalten zu können. Hierfür sind sowohl der Heizer 3 als auch der Verdampfer 4 derart ausgebildet, dass im Wärmeübertragungsbereich auch ein Wärme- bzw. Kälteträgermedium strömt, wobei in Bezug auf den Aufbau der Wärmetauscher (Heizer 3 und Verdampfer 4) auf die DE 10 2007 010 969 A1 verwiesen wird.
  • Ein Wärmetauscher, wie er in der DE 10 2007 010 969 A1 offenbart ist, ist in den 2 bis 4 dargestellt, wobei ein entsprechender Wärmetauscher sowohl als Heizer als auch als Verdampfer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, d. h. der Wärmetauscher wird bei Bedarf sowohl von Kühl- oder Kältemittel als auch einem entsprechenden Trägermedium (Wärmeträgermedium bzw. Kälteträgermedium) durchströmt, welches in einem Wärme- bzw. Kälteträgerkreislauf WT bzw. KT enthalten ist.
  • Beliebige andere Ausgestaltungen der Wärmetauscher, auch beispielsweise in Gestalt zweier getrennt ausgebildeter, benachbarter Wärmetauscher, sind alternativ möglich.
  • Im Folgenden wird Bezug auf den Kältemittelkreislauf KK genommen. Um auch im Sommer im Falle eines Motorstopps eine Kühlung des Fahrzeuginnenraums aufrecht erhalten zu können, ist besagter Verdampfer 4 als Kältespeicherverdampfer ausgebildet, der neben dem Kältemittel in getrennt hiervon ausgebildeten Kanälen auch von einem Kälteträgermedium durchströmbar ist. Das Kälteträgermedium, welches in besagtem Kälteträgerkreislauf KT enthalten ist, wird zum Beladen des Kältespeichers K wie auch zum Bereitstellen von im Kältespeicher K gespeicherter Kälte von einer elektrisch antreibbaren Kältespeicher-Pumpe 11 umgewälzt. Als Kälteträgermedium wird vorliegend ein Wasser-Glykol-Gemisch verwendet. Als Kältespeichermedium dient vorliegend der Treibstoff, also beispielsweise Diesel, welches sich im Tank des Kraftfahrzeugs befindet, der als Kältespeicher K dient.
  • Um die Kälte besser und länger im Kältespeicher K, d. h. vorliegend im Tank samt seinem Inhalt, speichern zu können, ist der Tank im Bereich seiner Außenfläche wärmeisoliert ausgebildet. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der gesamte Tank samt dem gesamten im Tank befindlichen Treibstoff als Kältespeicher K verwendet. Für den Wärmeübergang vom Kälteträgermedium in den Treibstoff und umgekehrt, ist eine Leitung des Kälteträgerkreislaufs KT als Speicher-Wärmetauscher 12 in Gestalt einer Rohrschlange ausgebildet, wie in 5 schematisch dargestellt, die quer durch den Tank verläuft, insbesondere in dessen unterem Bereich.
  • Die Funktion des Kältespeichers K ist Folgende: In einem Betriebszustand, in welchem zwar Kältemittel im Kältemittelkreislauf KK umgewälzt und im Verdampfer 4 Kälte zur Verfügung steht, diese jedoch nicht zur Kühlung von Luft benötigt wird, bspw. weil die Belüftung ausgeschaltet ist, oder nicht im gesamten Verdampfer 4 in Folge verringerter Kälteanforderung benötigt wird, wird die Kältespeicher-Pumpe 11 eingeschaltet und das Kälteträgermedium umgewälzt. Hierbei gibt das Kälteträgermedium Wärme im Verdampfer 4 an das Kältemittel (und bei bestimmten Betriebsbedingungen auch an die durchströmende Luft) ab, d. h. das Kälteträgermedium wird gekühlt. In der Rohrschlange des Kältespeichers K nimmt das Kälteträgermedium dagegen Wärme aus dem Treibstoff auf, d. h. das Kälteträgermedium wird wieder erwärmt, wohingegen der Treibstoff gekühlt wird. Ist der Kältespeicher K geladen, d. h. hat das vom Verdampfer 4 kommende Kälteträgermedium im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie der Treibstoff des Kältespeichers K, wird die Kältespeicher-Pumpe 11 ausgeschaltet, zumindest so lange, bis die Temperatur des Treibstoffes ansteigt und/oder im Verdampfer 4 eine erhöhte Kälteleistung frei zur Verfügung steht. Die Temperatur im Kältespeicher K sollte hierbei derart nach unten begrenzt sein, dass die Einsatzfähigkeit des Treibstoffes nicht beeinträchtigt ist, d. h. im Falle von Diesel als Treibstoff ein ausreichend flüssiger Zustand vorliegt.
  • Tritt bei Kältespeichertemperaturen, die unter den Verdampfertemperaturen liegen, in einem Betriebszustand der Heiz-/Klimaanlage in einem Idle-Stop-Betrieb ein Kühlbedarf auf, so wird die Kältespeicher-Pumpe 11 eingeschaltet, um das Kälteträgermedium umzuwälzen, so dass es Wärme von der den Verdampfer 4 durchströmenden Luft aufnimmt und dadurch dieselbe kühlt. Die Wärme wird im Kältespeicher K abgegeben, d. h. das Kälteträgermedium wird gekühlt, so dass es den Verdampfer 4 anschließend wieder im kalten Zustand erreicht. Dahingegen erwärmt sich der Treibstoff im Tank allmählich.
  • Üblicherweise treten derartige Bedingungen nur bei erhöhten Außentemperaturen, insbesondere in Verbindung mit starker Sonneneinstrahlung auf. Im Unterschied hierzu treten bei geringen Außentemperaturen, insbesondere in Verbindung bei keiner oder geringer Sonneneinstrahlung, Betriebsbedingungen auf, bei denen die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt werden muss, um den Komfort im Fahrzeuginnenraum aufrecht zu erhalten. Derartige Bedingungen liegen üblicherweise im Winter vor, wohingegen die zuvor ausführlich beschriebenen Kühlbedingungen üblicherweise im Sommer vorliegen. Überschneidungen in Bezug auf die Anforderungen sind in den Übergangszeiten prinzipiell möglich, jedoch sind die Komforteinbußen relativ gering, wenn sich die Außentemperaturen nur wenig von den gewünschten Innenraumtemperaturen unterscheiden, so dass nicht notwendigerweise der Speicher geladen (kalt oder warm) sein muss.
  • Entsprechend dem Kältespeicher K ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner ein Wärmespeicher W vorgesehen, der ebenfalls durch den Tank gebildet wird, in welchem der Treibstoff enthalten ist. D. h. der Treibstoff dient im Falle einer Nutzung als Wärmespeicher W als Wärmespeichermedium, im Falle einer Nutzung als Kältespeicher K als Kältespeichermedium.
  • Der Aufbau des Wärmeträgerkreislaufs WT, in welchem ein Wärmeträgermedium, vorliegend ein Wasser/Glykol-Gemisch, bei Bedarf umgewälzt wird entspricht im Prinzip dem Kälteträgerkreislauf KT, er ist jedoch gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig von demselben getrennt ausgebildet. Alternativ ist gemäß einer nicht in der Zeichnung dargestellten Variante ein gemeinsamer Trägerkreislauf vorgesehen, der lediglich im Bereich des Verdampfers 3 und Heizers 4 getrennt ausgebildet ist, wobei jedoch in Abhängigkeit von der Außentemperatur nur einer derselben durchströmt wird.
  • Der Wärmeträgerkreislauf WT gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist besagte Wärmeträger-Pumpe 21, den nachfolgend angeordneten Wärmespeicher W (Tank samt Inhalt), wobei ein Speicher-Wärmetauscher 22 vorgesehen ist, über welchen der Wärmetausch zwischen dem Wärmeträgermedium und dem Wärmespeichermedium erfolgt, und einen in den Heizer 4 integrierten Wärmetauscher auf. Der Speicher-Wärmetauscher 22 ist vorliegend durch eine wannenförmige, doppelte Tankwand gebildet, durch welche das Wärmeträgermedium strömt, und über die große innere Wand fläche erfolgt der Wärmetausch. Hierbei ist die innere Wandfläche gut wärmeleitend ausgebildet, während die äußere Wandfläche gut wärmeisoliert ist.
  • Die Funktion entspricht vom Prinzip her derjenigen des Kältespeichers K, nur, dass anstelle von Kälte Wärme gespeichert wird, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird. Ferner ist die Temperatur des Wärmespeichers W nach oben durch einen vorgegebenen, treibstoffabhängigen Wert begrenzt, um Gefährdungen auszuschließen.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine parallele Nutzung des Speichers durch eine entsprechende Regelung der Kältespeicher-Pumpe 11 und der Wärmespeicher-Pumpe 21 in Abhängigkeit von der Außentemperatur ausgeschlossen.
  • Gemäß weiterer alternativer Ausführungsformen können die Speicher-Wärmetauscher beispielsweise durch in Bodennähe verlaufende, von oben her in den Tankinnenraum eingeführte und wieder herausgeführte Rohre gebildet sein (7), durch einen gemeinsamen Kälte-/Wärmeträger-kreislauf, gemäß dem nur ein Rohr im Tank verlaufend angeordnet ist, bspw. durch ein Bodennähe verlaufendes, von oben her in den Tankinnenraum eingeführtes und wieder herausgeführtes Rohr gebildet (8), das zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche ggf. mäanderförmig im Bodenbereich angeordnet ist (9), oder durch zwei getrennte doppelwandige Bereiche des Speichers (10). Beliebige andere Ausgestaltungen des oder der Speicher-Wärmetauscher sind möglich.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 11 ein zweites Ausführungsbeispiel in Bezug auf die konkrete Ausgestaltung des Kälte-/Wärmespeichers K/W näher erläutert. Die Ausgestaltung des Systems in Bezug auf den Kältemittelkreislauf KK samt Verdampfer 4 und Kälteträgerkreislauf KT und den Motor-Kühlmittelkreislauf MK samt Heizer 3 und Wär meträgerkreislauf WT entspricht derjenigen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird. Obwohl nachfolgend nicht explizit erwähnt, kann das System, welches den Speicher enthält auch derart ausgebildet sein, dass der Speicher ausschließlich als Kältespeicher oder ausschließlich als Wärmespeicher verwendet wird, beispielsweise für Fahrzeuge, die nur in heißen Ländern bzw. nur kalten Ländern verwendet werden, oder bei Fahrzeugen, die nur ein Kühlgerät (Verdampfer) bzw. nur einen Heizer aufweisen.
  • Wie aus 11 ersichtlich, ist der Tank derart ausgebildet, dass er zwei Teilbereiche aufweist, wobei der erste, vorliegend größer ausgebildete Teilbereich als „herkömmlicher" Tank dient, der zweite, kleinere Teilbereich jedoch als Kälte-/Wärmespeicher K/W isoliert ausgebildet ist. Die Wand des als Kälte-/Wärmespeicher K/W dienenden Teilbereichs ist entsprechend der Darstellung von 10 doppelwandig ausgebildet, wobei zudem eine Trennwand vorgesehen ist, so dass zwei getrennte Trägerkreisläufe (Kälteträgerkreislauf KT und Wärmeträgerkreislauf WT) vorgesehen sind, und der Tank-Teilbereich bedarfsgerecht entweder bei hohen Außentemperaturen als Kältespeicher K oder bei niedrigen Außentemperaturen als Wärmespeicher W dienen kann. Der Treibstoff wird bedarfsgerecht auf die beiden Teilbereiche mittels zweier Pumpen 30, 31 verteilt, so dass stets ausreichend Treibstoff für den Motor zur Verfügung steht, und zudem eine ausreichende Speicherung von Kälte oder Wärme zur Verfügung steht. Wird viel Treibstoff verbraucht, so wird die Treibstoffmenge, die im ersten Teilbereich enthalten ist, erhöht, um den Motorbetrieb sicherstellen zu können. Ist der Tank auf „Reserve", so wird der zweite Teilbereich vollständig geleert, um einen möglichst energiesparenden Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen. In diesem Fall erfolgt demnach keine oder – durch die im Teilbereich enthaltene Luft – nur eine minimale Kälte- bzw. Wärmevorhaltung für einen Idle-Stop-Betrieb.
  • Insbesondere im Falle des Vorsehens eines Tanks für den Treibstoff Diesel mit zwei Teilbereichen, wobei nur der eine Teilbereich als Kältespeicher K dient, kann das (Sommer-)Diesel bis auf 5°C und ggf. auch etwas weiter heruntergekühlt werden, wobei in diesem Temperaturbereich die Paraffinbildung einsetzt. Das Paraffin speichert ebenfalls Energie in Folge der Phasenumwandlung wie bei herkömmlichen Kältespeichern.
  • Beispielsweise bei Bergfahrten kann – zur Beschleunigung der Anpassung an stark veränderte Umgebungstemperaturen – der Treibstoff des kleineren Teilbereichs in den größeren Teilbereich zurück gepumpt werden, so dass sich ein schnellerer Temperaturausgleich in Bezug auf die geänderten Speicheranforderungen ergibt und dadurch schneller Wärme an Stelle von Kälte (oder umgekehrt) gespeichert werden kann.
  • 12 zeigt eine alternative Ausführungsform, gemäß welcher eine der beiden Pumpen entfallen kann, da die Förderung von einem Teilbereich in den anderen Teilbereich infolge der Schwerkraft und geregelt durch ein Ventil 32 erfolgt. Die Rückführung erfolgt mit der verbleibenden Pumpe 31. Gemäß der Darstellung von 12 ist der zweite, als Kälte-/Wärmespeicher K/W dienende Teilbereich unterhalb des ersten Bereichs angeordnet, jedoch ist auch eine umgekehrte Anordnung der Teilbereiche möglich.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nicht in der Zeichnung dargestellt ist, ist der Tank von einer Art Manschette umgeben, welche vom Wärme- oder Kälteträgermedium durchströmt wird. Die Manschette kann den Tank vollständig oder teilweise, insbesondere im Bodenbereich, umgeben. Außenseitig ist die Manschette isoliert ausgebildet, um einen Temperaturausgleich mit der Umgebung zu minimieren. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine relativ einfache Nachrüstung bestehender Systeme.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10306048 A1 [0002]
    • - DE 4235795 C1 [0003, 0007]
    • - DE 102007010969 A1 [0014, 0029, 0030]

Claims (12)

  1. System eines mit einem flüssigen Brennstoff, insbesondere mit Diesel oder Benzin, betriebenen Kraftfahrzeugs mit einem Heizgerät (3) und/oder Klimagerät (4), welches bei entsprechendem Temperierbedarf von Umluft und/oder Frischluft, die dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführen ist, durchströmbar ist, einem Speicher (K; W) zum Speichern von Wärme und/oder Kälte, welche vom Heiz- bzw. Klimagerät (3 bzw. 4) erzeugt wird, mindestens einem Trägermedium und mindestens einem Wärmetauscher zum Übertragen der vom Trägermedium im Heizer (3) aufgenommenen Wärme oder der im Klimagerät (4) aufgenommenen Kälte an den Speicher (K; W) und zum Rückübertragen der gespeicherten Wärme oder Kälte an das Trägermedium, wobei als Speicher (K; W) für die Wärme und/oder Kälte zumindest ein Teilbereich des Treibstoff-Tanks des Kraftfahrzeugs dient.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank einen abgetrennten oder abtrennbaren Bereich zum Speichern von Kälte aufweist.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank einen abgetrennten oder abtrennbaren Bereich zum Speichern von Wärme aufweist.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (K, W) sowohl mit Kälte als auch mit Wärme beladbar ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibstoffvolumen im Speicher (K, W) veränderbar ist.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich des Treibstofftanks den Speicher (K; W) bildet, welcher über mindestens eine Leitung mit dem übrigen Teilbereich des Treibstofftanks verbunden ist, und dass zumindest der Teilbereich isoliert ist.
  7. System nach Anspruch 6, dass zwischen den Teilbereichen mindestens eine Pumpe angeordnet ist, welche der Treibstoffförderung dient.
  8. System nach Anspruch 6 oder 7, dass die Treibstoffförderung in einer Richtung schwerkraftbetätigt erfolgt.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizer (3) Teil eines Motor-Kühlkreislaufs (MK) ist.
  10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät (4) Teil eines Kältemittelkreislaufs (KK) ist.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Speicher Kälte oder Wärme gespeichert wird, die in einem Betriebszustand, in welchem keine Kälte durch den Kältemittelkreislauf (KK) bzw. keine Wärme durch den Motor-Kühlkreislauf (MK) zur Verfügung gestellt werden kann, durch einen Kälte- oder Wärmeträgerkreislauf (KT bzw. WT) für die Temperierung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft zur Verfügung steht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibstoff Diesel verwendet wird, welches bei einer Verwendung des Tanks als Kältespeicher (K) auf eine Temperatur von 5°C +/– 3°C abgekühlt wird.
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