DE102011112600A1

DE102011112600A1 - Wärmespeicher und Verfahren zur Speicherung thermischer Energie

Info

Publication number: DE102011112600A1
Application number: DE102011112600A
Authority: DE
Inventors: Christoph Käppner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher (1) umfassend einen Speicherkern (2) und eine den Speicherkern (2) unter Bildung eines Isolationsraums (3) mit Abstand umgebende Außenhülle (4). Um thermische Energie in dem Wärmespeicher (1) möglichst lange und verlustfrei zu speichern, ist in der Isolationsschicht (3) ein Strahlungsschutz (20) angeordnet. Dieser ist mittels eines Halteelements (21) mit einem Abstand zu dem Speicherkern (2) und zu der Außenhülle (4) angeordnet, wobei das Halteelement (21) mit dem Speicherkern (2) oder mit der Außenhülle (4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend einen Speicherkern und eine den Speicherkern unter Bildung eines Isolationsraums mit Abstand umgebende Außenhülle.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Speicherung thermischer Energie, insbesondere in einem Fahrzeug, bei dem bei einem Belademodus thermische Energie von einem Wärmetauscher an einen Speicherkern eines Wärmespeichers übertragen wird, bei einem Speichermodus die thermische Energie in dem Speicherkern gespeichert wird und bei einem Entlademodus die thermische Energie von dem Speicherkern an einen Wärmetauscher übertragen wird.
Ein solcher Wärmespeicher und ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeichers der genannten Art sind aus der Druckschrift DE 42 32 556 A1 bekannt. Bei diesem Wärmespeicher ist der Isolationsraum evakuiert, da ein Vakuum sehr gut zur Isolation geeignet ist.
Die Druckschrift DE 40 07 003 C2 zeigt einen Wärmespeicher mit einem Speicherkern, bei dem der Speicherkern mittels eines Aufhängeelements in axialer Richtung in dem äußeren Behälter festgelegt ist. Ein weiteres Aufhängeelement dient dazu, den radialen Abstand zwischen beiden Behältern festzulegen und eine Verdrehung der beiden Behälter gegeneinander zu verhindern.
Weitere Wärmespeicher sind aus den Druckschriften DE 40 20 860 C2 , DE 41 22 436 A1 , DE 32 45 027 C2 , EP 0 074 612 B1 , DE 41 08 227 A1 und DE 195 27 465 C2 bekannt.
Es ist weiterhin durch die DE 10 2007 008 594 A1 eine Einrichtung zum Schutz eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Informationsspeichers, vor Flammen, Löschwasser und/oder korrosivem Brandgas bekannt. Bei dieser Einrichtung ist das elektronische Gerät von einer Innenhülle umschlossen, wobei die Innenhülle mit Abstand von einer Außenhülle umgeben ist. An den einander zugewandten Flächen der Innenhülle und der Außenhülle sind einander zugeordnete Platten mit Kühlrippen vorgesehen. Die Platten sind relativ zueinander beweglich. Soll aus der Innenhülle Abwärme in die Außenhülle abgeführt werden, werden die Platten derart bewegt, dass sich die Kühlrippen der einen Platte in einem vollflächigen Kontakt mit den Kühlrippen der anderen Platte befinden.
Wärmespeicher zur Speicherung thermischer Energie finden dort ihren Einsatz, wo Überschuss und Mangel an thermischer Energie zu unterschiedlichen Zeitpunkten herrschen und die Reduktion und/oder die Erzeugung thermischer Energie einen nicht unerheblichen Nachteil bedeutet. So ist der Einsatz eines Wärmespeichers zumeist dann sinnvoll, wenn die Reduktion und/oder Erzeugung thermischer Energie beispielsweise mit einem hohen zusätzlichen Aufwand, hohen Kosten und/oder unerwünschten Emissionen verbunden ist.
Fahrzeuge, insbesondere auch Brennkraftmaschinen, erzeugen im Betrieb einen Überschuss an Wärme, der größtenteils ungenutzt in die Umgebung abgegeben wird. Andererseits sollte aus Komfort- und/oder Umweltschutzgründen vor einem Kaltstart eines Fahrzeugs der Fahrgastraum und/oder die Brennkraftmaschine erwärmt werden. Um hierzu die Abwärme nutzen zu können, ist ein Wärmespeicher notwendig.
Hier stellt sich jedoch ein Zielkonflikt ein. Das zur Speicherung genutzte Speichermaterial muss zum Beladen mit thermischer Energie mit einem die Energie bereitstellenden Medium, beispielsweise Abgas, sowie zum Entladen mit einem Energie aufnehmenden Medium, beispielsweise Kühlwasser, in Kontakt gebracht werden. Gleichzeitig muss im abgestellten Zustand des Fahrzeugs ein möglichst guter Isolationszustand hergestellt werden. Darüber hinaus sollten die Abgas- und die Kühlwasseranbindungen sicher, insbesondere thermisch voneinander getrennt werden, um eine zu starke Erwärmung des Kühlwassers im Betrieb des Fahrzeugs zu vermeiden.
Als Speichermaterial wird häufig Wasser eingesetzt. Dieses ist preiswert, gefahrlos und hat ein hohes thermisches Speichervermögen. Als Speichermaterial sind aber auch andere Stoffe bekannt. Bei der zunehmenden Anwendung von Latentwärmespeichern werden insbesondere sogenannte Phasenwechselmaterialien (PCM: Phase Change Materials) eingesetzt.
Für die Funktion eines jeden Speichers ist es essentiell, dass das zu speichernde Gut möglichst lange und verlustfrei in dem Speicher gehalten wird. Bei einem Wärmespeicher sollte die thermische Energie möglichst lange und verlustfrei in dem Wärmespeicher erhalten bleiben. Dazu sind Wärmespeicher gegenüber ihrer Umgebung isoliert. Der Isolationsraum ist dazu mit einem Stoff gefüllt, der eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Bei technischen Anwendungen wird zur Isolation häufig ein evakuierter Raum, ein Vakuum eingesetzt. Bei einem Vakuum ist in einem Behälter der Druck niedriger als 300 Millibar, bei einem Hochvakuum niedriger als 1 Mikrobar. Eine beispielhafte Anwendung einer Vakuumisolation ist die Thermoskanne.
Bei der Hochvakuumisolation steigt der Anteil der Wärmestrahlungsverluste an den Gesamtwärmeverlusten mit dem Temperaturniveau überproportional an. Um die Wärmestrahlungsverluste einzugrenzen, werden üblicherweise Strahlungsreflektoren eingesetzt. Diese müssen für das hohe Temperaturniveau geeignet sein. Daher werden als Strahlungsschutz in der Regel metallische Werkstoffe eingesetzt, die stoffschlüssig an der Außenhülle oder am Speicherkern befestigt werden. Diese metallischen Verbindungen stellen eine Wärmebrücke zwischen dem Strahlungsschutz und der Außenhülle oder dem Speicherkern dar. Die durch die stoffschlüssige Verbindung entstehenden Wärmeverluste können größer sein als die Verlustbegrenzung durch den Strahlungsschutz.
Aus der Druckschrift DE 37 25 163 C2 ist ein Wärmespeicher für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem zwei Behälter mittels Stützelementen mit einem Abstand zueinander ineinander angeordnet sind. Um zu verhindern, dass vom inneren Behälter emittierte Wärmestrahlung an der inneren Oberfläche des äußeren Behälters absorbiert wird, sind zwischen den Stützelementen Strahlenschilde vorgesehen. Diese Strahlenschilde sind in Ausnehmungen der Stützelemente angeordnet.
Die Druckschrift DE 40 18 970 A1 zeigt eine Vakuumisolierung, bei der im Isolationsraum zwischen zwei ineinander angeordneten Behältern ein flächiger Stützkörper vorgesehen ist. Der Stützkörper umfasst zumindest zwei Lagen aus einem Glasfasermaterial, zwischen denen eine Wärme reflektierende Folie angeordnet ist.
Vor diesem technischen Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher und ein Verfahren zur Speicherung thermischer Energie der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die thermische Energie in dem Wärmespeicher möglichst lange und verlustfrei gespeichert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmespeicher gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Wärmespeicher vorgesehen, bei dem in dem Isolationsraum ein Strahlungsschutz angeordnet ist, welcher mit einem insbesondere gleichmäßigen Abstand zu dem Speicherkern und zu der Außenhülle mittels eines Halteelements angeordnet ist, wobei das Halteelement nur mit dem Speicherkern oder mit der Außenhülle verbunden ist. Durch die Trennung der Lagesicherung des Speicherkerns von der Lagesicherung des Strahlungsschutzes mittels zweier separater Einrichtungen, des Halteelements und des Kopplungselements wird es möglich, das Speicherelement relativ zu der Außenhülle in dem Isolationsraum zu bewegen.
Vorteilhaft ist es, dass der Speicherkern relativ zu der Außenhülle zwischen zumindest zwei Funktionsstellungen, einer Speicherstellung und einer Ladestellung, bewegbar gelagert ist. Die steuerbare Bewegung des Speicherkerns ermöglicht es, dass der Speicherkern völlig oder nahezu vollständig von der Isolationsschicht umfasst ist. Durch diese Minimierung der Wärmebrücken kann die thermische Energie in dem Wärmespeicher lange und verlustfrei gespeichert werden. Gleichzeitig ist es so möglich, den Wärmespeicher in einer kompakten Bauform zu fertigen. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Wärme über einen längeren Zeitraum, insbesondere bei einem abgestellten Fahrzeug, gespeichert werden kann. Diese Wärme ist dann vor einem Kaltstart des Fahrzeugs zur Erwärmung der Brennkraftmaschine oder des Fahrgastraums nutzbar. Um zwischen der Speicherstellung und der Ladestellung zu wechseln, ist der Speicherkern mittels des Kopplungselements beweglich. Die Beweglichkeit ist bevorzugt axial zum Kopplungselement orientiert. Jedoch kann der Speicherkern auch drehbeweglich oder radialbeweglich gehalten sein.
Günstig ist es, dass der Strahlungsschutz ein insbesondere biegeweicher, elastischer, platten- oder folienförmiger Körper ist. Hierdurch ist es leicht möglich, den Strahlungsschutz zu montieren und zu demontieren. Der Strahlungsschutz kann so mittels einer leichten Vorspannung in zumindest zwei Halteelemente eingesetzt und gehalten werden. Dabei sind die Halteelemente gegenüberliegenden Kanten des Strahlungsschutzes zugeordnet. Die Halteelemente haben bevorzug eine gegenüber dem Strahlungsschutz sehr viel kleinere Flächenausdehnung. Sie halten den Strahlungsschutz punktförmig. Die geringe Querschnittsfläche der Halteelemente führt zu einer stark reduzierten Wärmeübertragung. Der Strahlungsschutz besteht vorzugsweise aus einem Metall und/oder ist mit einem Metall beschichtet. Als besonders geeignet haben sich hier Aluminium- und/oder Edelstahllegierungen erwiesen.
Bei einer Weiterbildung des Wärmespeichers ist in dem Halteelement zur insbesondere vorwiegend formschlüssigen Aufnahme des Strahlungsschutzes eine Ausnehmung angeordnet. Auch ist in dem Halteelement zur insbesondere vorwiegend formschlüssigen Aufnahme eines Vorsprungs, insbesondere der Außenhülle, eine Aussparung angeordnet. Die Fixierung des Strahlungsschutzes in dem Halteelement erfolgt durch den Formschluss. Eine bei der Montage auf den Strahlungsschutz aufgebrachte Vorspannung dient einerseits der Kompensation unterschiedlich starker Wärmeausdehnung von Strahlungsschutz, Halteelement und Speicherkern oder Außenhülle, sowie der Vereinfachung des Montageablaufs. Andererseits wird so eine Relativbewegung von Strahlungsschutz und Halteelement nach der Montage unterdrückt. Hierdurch werden der aus Schwingungen des Fahrzeugs resultierende Verschleiß und die Entstehung von Geräuschen herabgesetzt. In einer von der bevorzugten Ausführungsform abweichenden Variante kann das Halteelement auch stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Strahlungsschutz und/oder der Außenhülle verbunden sein.
Für die Verbindung des Strahlungsschutzes mit der Außenhülle hat es sich als besonders praktikabel erwiesen, dass der Strahlungsschutz und der Vorsprung beziehungsweise die Ausnehmung und die Aussparung an einander gegenüberliegenden Seiten des Halteelements angeordnet sind. Dabei drückt der mittels Vorspannung montierte Strahlungsschutz gegen das Halteelement und ermöglicht es, dass das Halteelement somit gegen die Außenhülle beziehungsweise gegen den Vorsprung der Außenhülle gedrückt wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Aussparung und/oder die Ausnehmung als eine umlaufende Nut in dem Halteelement ausgeführt. Hierdurch ist eine leichte Montage gewährleistet, wobei die Halteelemente für alle Einsatzpositionen identisch sein können und so der Anteil an Gleichteilen bei dem Wärmespeicher erhöht wird. Um Verwechslungen von Aussparung und Ausnehmung bei der Montage zu vermeiden, sind Aussparung und Ausnehmung mit einer umlaufenden Nut identischer Breite und Einstichtiefe ausgeführt, wobei vorzugsweise der Abstand von Aussparung und Ausnehmung zu einer Außenkante des Halteelements identisch sind.
Für diese Art der Montage ist es günstig, dass an zwei gegenüberliegenden Seiten des Strahlungsschutzes Halteelemente vorgesehen sind. So werden die Halteelemente in Richtung der Ausnehmung und der Aussparung in ihrer Position gehalten. Die Fixierung des Strahlungsschutzes am Halteelement und des Halteelements am Speicherkern oder an der Außenhülle quer zur Richtung der Ausnehmung und der Aussparung erfolgt bevorzugt und weitestgehend durch den formschlüssigen Eingriff des Strahlungsschutzes in die Ausnehmung beziehungsweise durch den weitestgehend formschlüssigen Eingriff des Vorsprungs in die Aussparung. Vorzugsweise sind für einen Strahlungsschutz vier Halteelemente vorgesehen. In Abhängigkeit der Größe des Strahlungsschutzes oder der Raumgeometrie, beispielsweise bei zylindrischen Wärmespeichern, können auch mehr als vier Halteelemente eingesetzt sein.
Alternativ zu der Befestigung an der Außenhülle kann das Halteelement auch an dem Speicherkern angeordnet sein. Vorzugsweise hat dann der Speicherkern einen Vorsprung zum Eingriff in die Aussparung des Halteelements.
Günstig ist es, dass das Halteelement aus einem temperaturbeständigen Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus einer insbesondere mikroporösen Siliziumverbindung, beispielsweise einem Siliziumdioxid oder einem Silikat, besteht. Hierdurch ist es möglich, die Wärmeleitung zwischen Strahlungsschutz und Außenhülle beziehungsweise Speicherkern zu minimieren. Ist der Strahlungsschutz an dem Speicherkern befestigt, soll er möglichst keine Wärme von dem Speicherkern aufnehmen. Ist der Strahlungsschutz an der Außenhülle befestigt, soll er möglichst keine Wärme an die Außenhülle abgeben.
Bei einer Ausführungsform ist der Vorsprung als ein Federblech ausgeführt. Hierdurch ist es möglich, dass das Halteelement von dem Federblech kraftschlüssig an der Außenhülle oder dem Speicherkern gehalten ist. Dabei greift das Federblech in die parallel zur Oberfläche der Außenhülle oder des Speicherkerns orientierte Aussparung des Halteelements ein und übt eine Kraft quer zur Orientierung der Aussparung in Richtung zur Oberfläche der Außenhülle oder des Speicherkerns hin aus. Das Federblech ist mit der Außenhülle oder dem Speicherkern vorzugsweise stoffschlüssig verbunden.
Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Wärmespeicher vorgesehen, dass das Kopplungselement axial zu dem Speicherkern orientiert ist, wobei der Speicherkern an dem Kopplungselement axial und/oder radial verschieblich und/oder relativ zur Außenhülle drehbar gelagert ist. Dabei erfolgt die Festlegung des Speicherkerns relativ zu der Außenhülle vorzugsweise für einen Freiheitsgrad temporär und für alle anderen Freiheitsgrade dauerhaft. So ist der Speicherkern zwischen zumindest zwei Funktionsstellungen, und zwar einer Speicherstellung und einer Ladestellung, bewegbar gelagert. Hierdurch ist es möglich, die dem Wärmespeicher Energie zuführende Seite von der Energie abnehmenden Seite thermisch zu trennen.
Dies ist beispielsweise für den Einsatz des Wärmespeichers in einem Kraftfahrzeug günstig, da so die Abgas- und die Kühlwasseranbindungen sicher voneinander getrennt werden können und eine zusätzliche Erwärmung des Kühlwassers im Betrieb des Fahrzeugs vermieden wird.
Um aus der neutralen Speicherstellung die Beladestellung beziehungsweise die Entladestellung zu erreichen, ist der Speicherkern in zwei unterschiedliche Richtungen beweglich. Diese Richtungen sind bevorzugt gegensätzlich. Eine günstige Ausführungsform der Erfindung ist es, dass der Speicherkern relativ zu der Außenhülle zwischen drei Funktionsstellungen, nämlich einer Speicherstellung, einer Beladestellung und einer Entladestellung, bewegbar gelagert ist.
Vorteilhaft ist es, dass der Speicherkern und die Außenhülle einander zugeordnete Kontaktflächen haben. Die Geometrie der Kontaktflächen ist in einer bevorzugten Ausführungsform plan, wobei die zusammenwirkenden Kontaktflächen parallel zueinander orientiert sind. Die Kontaktflächen bestehen aus einem Werkstoff, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise Kohlenstoffverbindungen, Metalllegierungen oder Metalle, insbesondere Silber, Kupfer, Aluminium und/oder Gold.
Die gesteuerte Bewegung des Speicherkerns erfolgt dabei vorzugsweise linear und ist auf eine Raumrichtung beschränkt. Hierdurch ist es einerseits möglich, den Speicherkern mittels einer einfach zu gestaltenden und somit auch hinsichtlich der Masse und des Verschleißes optimierten Antriebskinematik anzutreiben, und andererseits die Kontaktflächen für die Wärmeübertragung mit einer leicht zu fertigenden Geometrie vorzusehen.
Günstig ist es, dass das Kopplungselement ein Kraftübertragungsglied, insbesondere einen Kugelkopf oder ein Linearlager, aufweist. Dabei ist das Kraftübertragungsglied in dem Speicherkern gelagert. Durch den Kugelkopf ist der Speicherkern gelenkig gelagert. Diese Lagerung dient dem Toleranzausgleich, um im Lademodus einen möglichst planparallelen Körperkontakt zwischen den einander zugeordneten Kontaktflächen des Speicherkerns und des Wärmetauschers sicherzustellen. Die zusätzliche Verbindung von Speicherkern und Kopplungselement mittels einer Tellerfeder ermöglicht es, die Rotation des Speicherkerns um den Kugelkopf auf den Toleranzausgleich zu begrenzen. Zugleich dämpft die Tellerfeder die Bewegung des Speicherkerns sowohl im Speichermodus als auch beim Wechsel in und aus dem Lademodus.
Um die Wärmeübertragung von dem Speicherkern auf das Kopplungselement zu reduzieren, ist es günstig, dass das Kopplungselement in der Speicherstellung von dem Speicherkern getrennt ist. Weisen Kopplungselement und Speicherkern einen Abstand auf, ist die Übertragung von thermischer Energie zwischen diesen beiden Körpern wesentlich reduziert. Dies ist insbesondere mit einem als Linearlager ausgebildeten tellerförmigen Kraftübertragungsglied möglich. Zur Bewegung des Speicherkerns liegt das Kraftübertragungsglied an dem Speicherkern an, während das Kraftübertragungsglied im Speichermodus zu dem Speicherkern einen einen Isolationsraum bildenden Abstand aufweist.
Bei der Trennung von Speicherkern und Kopplungselement im Speicherzustand ist es günstig, dass der Speicherkern in der Speicherstellung mittels eines oder mehrerer Lagerelemente mit der Außenhülle verbunden ist. Diese Lagerelemente können als Gleit- oder Wälzlager ausgeführt sein. Als besonders günstig haben sich elastische Körper als Lagerelemente erwiesen. Elastische Körper können Federn sein, die in Bewegungsrichtung des Speicherkerns eine geringe und orthogonal zu der Bewegungsrichtung eine hohe Steifigkeit aufweisen, beispielsweise Biegebalkenfedern. Hierdurch wird eine leichte Verschiebbarkeit des Speicherkerns zum Erreichen der Ladestellung ermöglicht und dabei eine gute Fixierung für alle anderen Bewegungsrichtungen erreicht. In einer Ausführungsform sind die Lagerelemente als elastische Rippen, Säulen und/oder Stege ausgeführt. Der Querschnitt der Lagerelemente ist dabei so gewählt, dass die Wärmeübertragung durch die Lagerelemente möglichst gering ist und die Lagerelemente zugleich für die Lagerung des Speicherkerns ausreichend stark dimensioniert sind.
Um die Wärmeübertragung über das Lagerelement zu minimieren, besteht das Lagerelement aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und vorzugsweise hoher Elastizität sowie Wärmebeständigkeit, beispielsweise aus Gummi.
Vorteilhaft ist es, dass der Wärmespeicher zur Bewegung des Speicherkerns einen Antrieb aufweist. Hierdurch ist es möglich, den Speicherkern gesteuert zwischen den Funktionspositionen Speicherstellung und Ladestellung zu bewegen und so bedarfsgerecht zwischen einer leitenden Wärmebrücke mit aneinander anliegenden Kontaktflächen und einem dämmenden Abstand, also der zwischen dem Speicherkern und der Außenhülle gebildeten Isolationsschicht, umzuschalten. Vorzugsweise ist der Speicherkern in der Speicherstellung in einer neutralen Nulllage. In der Nulllage wird der Speicherkern energielos gehalten, Dies ist deshalb von Vorteil, da die Speicherstellung im Wesentlichen dann eingenommen wird, wenn die Anlage in der der Wärmespeicher eingesetzt wird, beispielsweise in einem Fahrzeug, in einem abgeschalteten Zustand ist. Zum Halten des Speicherkerns in der Nulllage benötigt der Antrieb keine Energie.
Die Umschaltung zwischen Speicherstellung und Ladestellung erfolgt mechanisch und/oder elektrisch. Der Antrieb ist vorzugsweise ein Aktor, der elektronische Signale, beispielsweise von einer Steuerung ausgehende Befehle, in eine mechanische Bewegung umsetzt. Der Antrieb kann auch ein bewegtes Magnetfeld sein, wobei der Speicherkern eine Einrichtung zur Reaktion auf das Magnetfeld hat. Ein bewegtes Magnetfeld lässt sich mittels eines relativ zu der Außenhülle verschiebbaren Permanent- oder Elektromagneten realisieren. Auch ist es möglich, einen oder mehrere relativ zu der Außenhülle ortsfeste Elektromagnete so anzusteuern, dass sich lediglich das Magnetfeld relativ zu der Außenhülle bewegt und so den Speicherkern positioniert.
Der Speicherkern ist zur Übertragung der vom Antrieb erzeugten mechanischen Bewegung mittels eines insbesondere stangenförmigen Kopplungselements mit dem Antrieb verbunden. Das Kopplungselement kann dabei auch ein Lager für den Speicherkern sein. Ist das Kopplungselement ausreichend stark dimensioniert, ist es sogar möglich, dass das Kopplungselement das einzige Lagerelement ist. Da lediglich durch das Lagerelement und/oder das Kopplungselement eine Wärme leitende Verbindung zwischen dem Speicherelement und/oder der Umgebung ausgebildet wird und so eine nahezu vollständige Umfassung des Speicherkerns verwirklicht ist, kann die thermische Energie in dem Wärmespeicher lange und verlustfrei gespeichert werden.
Der Antrieb kann außerhalb der Außenhülle angeordnet sein. Dies ermöglicht eine leichte Zuleitung von beispielsweise Antriebsenergie, Steuersignalen und/oder Schmierstoffen. Um das Kopplungselement durch die Außenhülle zu führen, ist in der Außenhülle eine insbesondere vakuumdichte Durchführung vorgesehen. Hierdurch sind eine einfache Wartung und Austauschbarkeit des Antriebs gewährleistet. Um die Wirkung des Isolationsraums zu verbessern, ist in einer alternatives Ausführungsvariante vorgesehen, dass der Antrieb innerhalb der Außenhülle oder innerhalb des Isolationsraums angeordnet ist. Bei einem derart angeordneten Antrieb muss das Kopplungselement die druckdichte Außenhülle nicht durchdringen. Das hat den Vorteil, dass die Isolationsschicht wirkungsvoller, beständiger und leichter herzustellen ist. Lediglich die elektrische Energie für den Antrieb muss durch die Außenhülle geführt werden. Dies kann mit Kabeln oder kabellos, beispielsweise induktiv, erfolgen. Bei einer Ausgestaltung dieser Ausführungsvariante ist der Antrieb mit den Lagerelementen verbunden. Hierdurch ist es möglich, zumindest auf das Kopplungselement zu verzichten.
Der Wärmetauscher kann außerhalb der Außenhülle angeordnet sein. Vorteilhaft ist es, dass zumindest in einem Teil der Außenhülle ein Wärmetauscher angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass das Energie bereitstellende und/oder das Energie aufnehmende Medium die Energie mit einem hohen Wirkungsgrad an den Speicherkern übertragen kann. Bei unterschiedlichen Medien, beispielsweise bei einem Fahrzeug, ist es günstig, dass der Wärmespeicher zwei Wärmetauscher aufweist: einen ersten zum Beladen des Speicherkerns mit thermischer Energie von dem die Energie bereitstellenden Medium und einen zweiten zum Entladen des Speicherkerns an ein Energie aufnehmendes Medium. Eine besonders günstige Ausgestaltung ist es, dass die zwei Wärmespeicher für das Beladen und das Entladen an gegenüberliegenden Seiten der Außenhülle angeordnet sind. Dies ermöglicht es, insbesondere im Betrieb des Fahrzeugs die beiden Medien thermisch isoliert voneinander durch die Wärmetauscher strömen zu lassen. Die Kontaktflächen sind im Bereich der Wärmetauscher angeordnet.
Der Speicherkern besteht aus einem Speichermaterial, beispielsweise aus einem einteiligen Stück Aluminium. Aluminium hat neben einer hohen Wärmekapazität auch eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies ermöglicht ein schnelles Beladen und Entladen des Speicherkerns, insbesondere bei einem erfindungsgemäßen Ladevorgang durch Kontakt der Kontaktflächen des Speicherkerns mit den Kontaktflächen des Wärmetauschers. Der Speicherkern kann auch das Speichermaterial und einen das Speichermaterial enthaltenden Mantel umfassen. Diese Variante eröffnet die Möglichkeit, auch Stoffe als Speichermaterial zu nutzen, die temporär oder dauerhaft fluid sind.
Eine weitere Ausgestaltung betrifft einen Speicherkern, der Kavitäten aufweist. Die Kavitäten können beispielsweise mit einem Material verfüllt sein, welches eine höhere Wärmekapazität als das Speichermaterial aufweist. Auch ist es möglich, die Kavitäten mit einem Phasenwechselmaterial auszustatten. Aufgrund der großen Oberfläche der Kavitäten und der guten Wärmeleitfähigkeit der Matrix des Speicherkerns kann die Speicherkapazität erhöht werden, ohne die Ladeleistungen signifikant zu reduzieren, Die Kavitäten können einfache Ausnehmungen beliebiger geometrischer Form, beispielsweise Bohrungen, sein. Auch ist es möglich, dass die Kavitäten Schaumporen, beispielsweise eines aufgeschäumten Aluminiumblocks, sind.
In dem Isolationsraum kann ein Stoff mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit eingebracht sein. Vorzugsweise ist der Isolationsraum jedoch evakuiert. In dem Isolationsraum herrsch dann zumindest ein Vakuum, welches einem Druck von weniger als 300 Millibar entspricht. Möglich ist auch ein spezielles Vakuum, ein sogenanntes Hochvakuum, mit einem Druck von weniger als 1 Mikrobar. Durch ein Vakuum werden die Wärmeströmung und die Wärmeleitung reduziert.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zur Speicherung thermischer Energie gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Erfindungsgemäß ist also weiterhin ein Verfahren zur Speicherung thermischer Energie vorgesehen, bei dem der Speicherkern zu Beginn und zum Ende eines Belademodus und/oder eines Entlademodus mittels des Kopplungselements in dem Isolationsraum bewegt wird. Der Speicherkern ist im Speichermodus vollständig von der Isolationsschicht umgeben, wodurch die thermische Energie in dem Wärmespeicher möglichst lange und verlustfrei gespeichert werden kann. Durch die steuerbare Bewegung des Speicherkerns kann die Isolationsschicht schaltbar überwunden werden. Hierdurch wird eine bedarfsgerechte Auslösung eines Lademodus möglich. Beladen und Entladen sind Ladevorgänge, bei denen thermische Energie zwischen Speicherkern und Wärmetauscher übertragen wird. Zum Beladen und Entladen der thermischen Energie wird der Speicherkern auf die Kontaktfläche des Wärmetauschers gepresst. Über den Kontakt zwischen Speicherkern und Wärmetauscher wird die thermische Energie direkt zwischen Speicherkern und Wärmetauscher übertragen. Die maximale Ladetemperatur wird durch das Material oder die Materialzusammensetzung des Speicherkerns bestimmt.
Eine Ausführungsform des Verfahrens betrifft einen Wärmespeicher mit zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordneten Wärmetauschern. Bei einem solchen Wärmespeicher wird der Speicherkern zu Beginn des Belademodus und zum Ende des Entlademodus in eine erste Richtung bewegt und zum Ende des Belademodus und/oder zu Beginn des Entlademodus in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewegt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind vier davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 eine schematische räumliche Darstellung einer geschnittenen Ansicht eines Wärmespeichers;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des in 1 gezeigten Wärmespeichers;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des in den 1 und 2 gezeigten Wärmespeichers;
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des in den 1 bis 3 dargestellten Wärmespeichers;
5 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführung eines Speicherkerns des Wärmespeichers;
6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des in 1 dargestellten Wärmespeichers mit einem Halteelement für einen Strahlungsschutz;
7 eine schematische Darstellung einer Montageansicht des in 6 gezeigten Strahlungsschutzes und einen Vorsprung;
8 eine schematische Darstellung einer weiteren Form des in 6 gezeigten Halteelements;
9 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in 7 gezeigten Vorsprungs;
10 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in 7 gezeigten Vorsprungs;
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in 7 gezeigten Vorsprungs;
12 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des in 1 gezeigten Wärmespeichers in einem Speichermodus;
13 eine schematische Darstellung der in 12 gezeigten Ausführungsform des Wärmespeichers in einem ersten Lademodus;
14 eine schematische Darstellung der in 12 gezeigten Ausführungsform des Wärmespeichers in einem zweiten Lademodus;
15 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des in 1 gezeigten Wärmespeichers;
16 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des in 1 gezeigten Wärmespeichers.
1 zeigt eine schematische räumliche Darstellung einer geschnittene Ansicht eines Wärmespeichers 1. Der Wärmespeicher 1 umfasst einen Speicherkern 2 und eine den Speicherkern 2 unter Bildung eines Isolationsraums 3 mit Abstand umgebende Außenhülle 4. Mittels eines Antriebs 6 kann der Speicherkern 2 in drei Funktionsstellungen, eine Speicherstellung und zwei Ladestellungen, positioniert werden. Der Speicherkern 2 ist zur Übertragung der vom Antrieb 6 erzeugten mechanischen Bewegung mittels eines Kopplungselements 9 mit dem Antrieb 6 verbunden. Der Speicherkern 2 und die Außenhülle 4 haben einander zugeordnete, planparallele Kontaktflächen 11, 12. Die Kontaktflächen 11, 12 bestehen aus einem Werkstoff, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. In der Außenhülle 4 sind zwei Wärmetauscher 13, 14 angeordnet. Beispielsweise stellt der eine Wärmetauscher 13 thermische Energie bereit und der andere Wärmetauscher 14 nimmt thermische Energie aus dem Speicherkern 2 auf. Es ist aber auch möglich, dass einer der Wärmetauscher 13, 14 oder beide Wärmetauscher 13, 14 sowohl Energie an den Speicherkern 2 abgeben als auch Energie aufnehmen. Die Anordnung von zwei Wärmetauschern 13, 14 ist besonders dann sinnvoll, wenn durch die beiden Wärmetauscher 13, 14 unterschiedliche Medien strömen. So kann die Einbindung des einen Wärmetauschers 13 in den Abgaskanal 15 und die Verbindung 16 des anderen Wärmetauschers 14 mit dem Kühlkreislauf erfolgen. Im Lademodus, zum Beladen und Entladen des Speicherkerns 2, wird der Speicherkern 2 in eine Ladestellung bewegt. In der Ladestellung werden die einander zugeordneten planparallelen Kontaktflächen 11, 12 aufeinander gedrückt, sodass es zwischen den Kontaktflächen 11, 12 zu einem mechanischen Kontakt kommt, der eine insbesondere konduktive Wärmeübertragung ermöglicht. Die Kontaktflächen 11, 12 sind im Bereich der Wärmetauscher 13, 14 angeordnet. Der Speicherkern 2 besteht vorzugsweise aus einem Aluminiumblock als thermische Masse.
2 zeigt eine erste Ausführungsform des Wärmespeichers 1. Der Speicherkern 2 ist relativ zu der Außenhülle 4 in Richtung des Pfeils 5 bewegbar gelagert. Mittels eines Antriebs 6 ist der Speicherkern 2 in der Speicherstellung positioniert. In der Speicherposition ist der Speicherkern 2 nahezu vollständig von der Isolationsschicht 3 umgeben. Eine unmittelbare Verbindung zu der Außenhülle 4 und/oder der Umgebung 7 existiert nur über ein Kopplungselement 9. Der Antrieb 6 ist in der Außenhülle 4 angeordnet. Der Speicherkern 2 ist von dem Kopplungselement 9 gehalten, wobei eine axiale Bewegung im Zusammenwirken mit dem Antrieb 6 temporär zugelassen ist. Hingegen sind eine radiale Bewegung oder eine Drehbewegung des Speicherkerns 2 relativ zu der Außenhülle 4 dauerhaft unterbunden. Zur Kraftübertragung und Verbindung mit dem Speicherkern 2 hat das Kopplungselement 9 ein Kraftübertragungsglied 10 in Form eines Kugelkopfs. Durch den Kugelkopf ist ein Toleranzausgleich möglich, um im Lademodus einen möglichst planparallelen Körperkontakt zwischen den einander zugeordneten Kontaktflächen 11, 12 des Speicherkerns 2 und des Wärmetauschers 13 sicherzustellen. Weiterhin umfasst der Wärmespeicher 1 als zusätzliche Verbindung zwischen Speicherkern 2 und Kopplungselement 9 eine Tellerfeder 17. Diese ermöglicht es, eine durch den Pfeil 18 angedeutete Rotation des Speicherkerns 2 um den Kugelkopf herum auf den Toleranzausgleich zu begrenzen. Zugleich dämpft die Tellerfeder 17 die Bewegung des Speicherkerns 2 sowohl im dargestellten Speichermodus als auch beim Wechsel in und aus dem Lademodus. Darüber hinaus ist bei dem Wärmespeicher 1 in der Isolationsschicht 3 ein Strahlungsschutz 20 angeordnet. Der Strahlungsschutz besteht aus einem vorgespannten Edelstahlblech, welches an Halteelementen 21 formschlüssig anliegt.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Wärmespeichers 1. Alternativ zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Strahlungsschutz 20 an dem Speicherkern 2 angeordnet. Dazu sind die Halteelemente 21 mit dem Speicherkern 2 verbunden.
4 zeigt in einem Ausschnitt des in 3 dargestellten Wärmespeichers 1 das Kraftübertragungsglied 10 in Form eines Kugelkopfs mit der zwischen Speicherkern 2 und Kopplungselement 9 angeordneten Tellerfeder 17.
5 zeigt eine alternative Ausführung des Speicherkerns 2. Dieser besteht aus einem Speichermaterial, beispielsweise aus einem einteiligen Stück Aluminium, welches Kavitäten 19 hat. Die Kavitäten 19 sind mit einem eine höhere Wärmekapazität als das Speichermaterial aufweisenden Material oder mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des in 1 dargestellter Wärmespeichers 1. Der Strahlungsschutz 20 ist mit vier Halteelementen 21 verbunden. Die Halteelemente 21 liegen an Vorsprüngen 23 an. Die Vorsprünge 23 sind bevorzugt als Federbleche ausgeführt und mit der Außenhülle 4 oder dem Speicherkern 2 verbunden.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Montageansicht des Strahlungsschutzes 20 mit einer ersten Variante des Vorsprungs 23. Der an der Außenhülle 4 oder dem Speicherkern 2 angeordnete Vorsprung 23 weist an einem dem Halteelement 21 zugewandten Ende zwei Flügel 26 auf. Das Halteelement 21 hat eine Ausnehmung 22 zur Aufnahme einer Kante des Strahlungsschutzes 20 und eine Aussparung 24 zur Aufnahme des Vorsprungs 23. Vorsprung 23 und Strahlungsschutz 20 sind einander gegenüberliegenden Seiten des Halteelements 21 zugewandt. Die Ausnehmung 22 und die Aussparung 24 sind als umlaufende Nuten in dem Halteelement 21 ausgeführt und haben zu einer jeweils nächstliegenden Außenkante 25 denselben Abstand. Mittels der Flügel 26 greift der Vorsprung 23 an drei Seiten in die Aussparung 24 des Halteelements 21 ein. Die Richtung der Montage ist durch die Pfeile 27 angedeutet.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Form des Halteelements 21. Bei dem Halteelement 21 sind die Ausnehmung 22 und die Aussparung 24 als Nuten mit überlappender Einstichtiefe ausgeführt, wobei die Ausnehmung 22 und die Aussparung 24 mit ihren Öffnungen in gegenläufige Richtungen orientiert sind. In der Ausnehmung 22 ist der Strahlungsschutz 20 positioniert. In die Aussparung 24 greift der Vorsprung 23 ein. Der als Federblech ausgeführte Vorsprung 23 drückt das Halteelement 21 gegen die Außenhülle 4 oder den Speicherkern 2.
Die 9, 10 und 11 zeigen schematische Darstellungen weiterer Varianten des Vorsprungs 23.
12 zeigt eine dritte Ausführungsform des Wärmespeichers 1. Bei dieser Ausführungsform besteht im dargestellten Speicherzustand eine unmittelbare Verbindung zu der Außenhülle 4 und/oder der Umgebung 7 nur über Lagerelemente 8. Die Lagerelemente 8 sind elastische Körper, wie Federn oder Gummilamellen, die in Bewegungsrichtung des Speicherkerns 2 eine geringe und orthogonal zu der Bewegungsrichtung eine hohe Steifigkeit aufweisen. Hierdurch wird eine leichte Verschiebbarkeit des Speicherkerns 2 zum Erreichen einer Ladestellung ermöglicht und zugleich eine gute Fixierung für alle anderen Bewegungsrichtungen, vor allem in der Speicherstellung, gewährleistet. Die Lagerelemente 8 bestehen vorzugsweise aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit. Das Kopplungselement 9 ist in der Speicherstellung von dem Speicherkern 2 mechanisch getrennt. Dabei weisen das Kopplungselement 9 und insbesondere das Kraftübertragungsglied 10 zu dem Speicherkern 2 einen Abstand auf. Eine Übertragung von thermischer Energie wird so wesentlich reduziert. Zur Bewegung des Speicherkerns 2 liegt das Kraftübertragungsglied 10 an dem Speicherkern 2 an. Der Strahlungsschutz 20 ist bei dieser Ausführungsform zwischen den Lagerelementen 8 positioniert, jedoch nicht mit den Lagerelementen 8 verbunden.
Die 13 und 14 zeigen die in 12 beschriebene zweite Ausführungsform des Wärmespeichers 1 mit dem Speicherkern 2 in zwei unterschiedlichen Ladestellungen. Dabei ist der eine Wärmetauscher 13 an einer Seite der Außenhülle 4 und der andere Wärmetauscher 14 an der gegenüberliegenden Seite der Außenhülle 4 angeordnet. Dadurch sind die beiden Wärmetauscher 13, 14 voneinander thermisch isoliert.
13 zeigt einen Belademodus, in dem der Speicherkern 2 an dem einen Wärmetauscher 13 anliegt. Heiße Abgase der Brennkraftmaschine strömen durch den Wärmetauscher 13 und geben ihre thermische Energie an den Speicherkern 2 ab. Der Speicherkern 2 wird beladen. Die Positionierung des Speicherkerns 2 im Speichermodus ist in 12 dargestellt.
14 zeigt den Speicherkern in einem Entlademodus, in dem der Speicherkern 2 an dem anderen Wärmetauscher 14 anliegt. So wird die im Speicherkern 2 gespeicherte Energie an das durch den anderen Wärmetauscher 14 strömende Kühlwasser abgegeben. So ist es möglich, die Wärme des Abgases über einen längeren Zeitraum zu speichern und vor einem Kaltstart des Fahrzeugs die Wärme zur Erwärmung der Brennkraftmaschine oder des Fahrgastraums zu nutzen.
15 zeigt eine vierte Ausführungsform des Wärmespeichers 1 mit dem Speicherkern 2 in der Speicherstellung. Im Gegensatz zu der in den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsform hat dieser Wärmespeicher 1 lediglich einen Wärmetauscher 13 und der Antrieb 6 ist innerhalb des Isolationsraums 3 angeordnet. An dem Wärmetauscher 13 wird der Speicherkern 2 in der nicht dargestellten Ladestellung sowohl zur Abgabe als auch zur Aufnahme thermischer Energie angelegt, wobei sich die Kontaktflächen 11, 12 dann berühren. An der dem Wärmetauscher 13 gegenüberliegenden Seite der Außenhülle 4 ist der Strahlungsschutz 20 mittels der Halteelemente 21 befestigt. Durch die Anordnung des Antriebs 6 in dem Isolationsraum 3 braucht das Kopplungselement 9 nicht mehr durch die Außenhülle geführt werden, was die Isolationswirkung verbessert. Die Anordnung des Antriebs 6 in der Isolationsschicht 3 ist auch bei einem Wärmespeicher 1 mit zwei Wärmetauschern möglich.
16 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Wärmespeichers 1 mit einem Speicherkern 2 in Speicherstellung. Im Gegensatz zu der in 5 beschriebenen Ausführungsform hat dieser Wärmespeicher 1 mehrere Antriebe 6. Diese Antriebe 6 sind Aktoren, die direkt auf den Lagerelementen 8 befestigt sind. Bei einer Aktivierung dieser Aktoren tritt ein piezoelektrischer Effekt auf, der die Aktoren und die elastischen Lagerelemente 8 verformt. Dadurch kann der Speicherkern 2 bewegt werden. Die Lagerelemente 8 sind dann in dieser Ausführungsform die Kopplungselemente 9 zwischen den Antrieben 6 und dem Speicherkern 2. Die Anordnung des Antriebs 6 an Lagerelementen 8 ist auch bei einem Wärmespeicher 1 mit zwei Wärmetauschern möglich. An der dem Wärmetauscher 13 gegenüberliegenden Seite des Speicherkerns 2 ist der Strahlungsschutz 20 mittels der Halteelemente 21 befestigt.
Bezugszeichenliste

1: Wärmespeicher
2: Speicherkern
3: Isolationsraum
4: Außenhülle
5: Pfeil
6: Antrieb
7: Umgebung
8: Lagerelement
9: Kopplungselement
10: Kraftübertragungsglied
11: Kontaktfläche
12: Kontaktfläche
13: Wärmetauscher
14: Wärmetauscher
15: Abgaskanal
16: Verbindung
17: Tellerfeder
18: Pfeil
19: Kavität
20: Strahlungsschutz
21: Halteelement
22: Ausnehmung
23: Vorsprung
24: Aussparung
25: Außenkante
26: Flügel
27: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4232556 A1 [0003]
DE 4007003 C2 [0004]
DE 4020860 C2 [0005]
DE 4122436 A1 [0005]
DE 3245027 C2 [0005]
EP 0074612 B1 [0005]
DE 4108227 A1 [0005]
DE 19527465 C2 [0005]
DE 102007008594 A1 [0006]
DE 3725163 C2 [0013]
DE 4018970 A1 [0014]

Claims

Wärmespeicher (1) umfassend einen Speicherkern (2), eine den Speicherkern (2) unter Bildung eines Isolationsraums (3) mit Abstand umgebende Außenhülle (4) und ein Kopplungselement (9); mittels dessen der Speicherkern (2) in dem Isolationsraum (3) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Isolationsraum (3) ein Strahlungsschutz (20) angeordnet ist, welcher mit einem Abstand zu dem Speicherkern (2) und zu der Außenhülle (4) mittels eines Halteelements (21) angeordnet ist, wobei das Halteelement (21) mit dem Speicherkern (2) oder mit der Außenhülle (4) verbunden ist.
Wärmespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkern (2) in dem Isolationsraum (3) mittels des Kopplungselements (9) relativ zu der Außenhülle (4) beweglich ist.
Wärmespeicher (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsschutz (20) ein platten- oder folienförmiger Körper ist und aus einem Metall besteht und/oder mit einem Metall beschichtet ist.
Wärmespeicher (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Halteelement (21) zur Aufnahme des Strahlungsschutzes (20) eine Ausnehmung (22) und/oder zur Aufnahme eines Vorsprungs (23) der Außenhülle (4) oder des Speicherkerns (2) eine Aussparung (24) angeordnet ist.
Wärmespeicher (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (22) und die Aussparung (24) als umlaufende Nuten in dem Halteelement (21) ausgebildet sind.
Wärmespeicher (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (21) aus einem temperaturbeständigen Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus einer Siliziumverbindung, besteht.
Wärmespeicher (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Vorsprung (23) ein Federblech ist.
Wärmespeicher (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (9) axial zu dem Speicherkern (2) orientiert ist, wobei der Speicherkern (2) an dem Kopplungselement (9) axial und/oder radial verschieblich und/oder relativ zur Außenhülle (4) drehbar gelagert ist.
Wärmespeicher (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkern (2) und die Außenhülle (4) einander zugeordnete Kontaktflächen (11, 12) aufweisen.
Verfahren zur Speicherung thermischer Energie mittels eines Wärmespeichers (1) gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkern (2) zu Beginn und zum Ende eines Belademodus und/oder eines Entlademodus mittels des Kopplungselements (9) in dem Isolationsraum (3) bewegt wird.