DE102014104877A1

DE102014104877A1 - Latent heat storage with several heat exchanger units arranged side by side

Info

Publication number: DE102014104877A1
Application number: DE102014104877.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Wanner
Original assignee: Handtmann Systemtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Handtmann Systemtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-10-08

Abstract

Es wird ein Latentwärmespeicher mit mehreren, nebeneinander angeordneten und jeweils zumindest einen Phasenwechselspeicher umfassende Wärmetauschereinheiten (3), wobei die Phasenwechselspeicher ein im Betrieb einen Phasenwechsel aufweisendes Speichermedium zum Speichern von Wärmeenergie umfassen, wobei die Wärmetauschereinheiten (3) innerhalb eines Wärmetauschergehäuses (2) angeordnet sind, wobei wenigstens zwischen benachbarten Wärmetauschereinheiten (3) ein Wärmetauscherfluid zum Wärmeaustausch mit dem Speichermedium durchströmbar ist, vorgeschlagen, der mit geringerem Aufwand herstellbar und somit wirtschaftlich günstiger ist und zudem eine vorteilhafte Durchströmung zwischen den einzelnen Wärmetauschereinheiten sowie insbesondere eine große Flexibilität bezüglich der Herstellung unterschiedlich großer bzw. dimensionierter Latentwärmespeicher ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Wärmetauschereinheiten (3) im Wesentlichen als Zylinder (3) ausgebildet sind.It is a latent heat storage with a plurality of juxtaposed and each at least one phase change memory comprehensive heat exchanger units (3), wherein the phase change memory comprise a in operation a phase change exhibiting storage medium for storing heat energy, wherein the heat exchanger units (3) within a heat exchanger housing (2) are arranged , wherein at least between adjacent heat exchanger units (3) a heat exchange fluid for heat exchange with the storage medium can be flowed through, proposed that can be produced with less effort and thus economically favorable and also an advantageous flow between the individual heat exchanger units and in particular a large flexibility in the production of different sizes or dimensioned latent heat storage allows. This is achieved in that the heat exchanger units (3) are designed substantially as a cylinder (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit mehreren, nebeneinander angeordneten Wärmetauschereinheiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a latent heat accumulator with a plurality of juxtaposed heat exchanger units according to the preamble of claim 1.

Stand der Technik State of the art

Derzeit wird verstärkt der Einsatz von so genannten Latentwärmespeichern diskutiert bzw. vorangetrieben. Latentwärmespeicher werden zur temporären Zwischenspeicherung von Wärme eingesetzt, wobei eine Aggregatzustandänderung verschiedenster Stoffe bei Temperaturänderung ausgenutzt wird. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für derartige Latentwärmespeicher sind in den letzten Jahren vor allem Fahrzeuge mit Brennkraftmaschinen oder Brennstoffzellen mit oder ohne Reformierung geworden. Hierbei wird vorzugsweise die während des Fahrbetriebs anfallende Abwärme des Motors oder anderer Komponenten in einem Latentwärmespeicher zwischengespeichert, um vor allem nach einer Fahrpause mit abgeschaltetem Motor bzw. Fahrzeugkomponenten Wärmeenergie für die Startphase zur Vor- bzw. Anwärmung unterschiedlichster Komponenten wie Katalysatoren, Motorkomponenten oder dergleichen bereitzustellen. Currently, the use of so-called latent heat storage is increasingly being discussed or driven forward. Latent heat storage are used for the temporary storage of heat, wherein a state of aggregation state of various substances is used in temperature change. A preferred field of application for such latent heat storage have become in recent years, especially vehicles with internal combustion engines or fuel cells with or without reforming. In this case, the waste heat of the engine or other components accumulating during driving is preferably temporarily stored in a latent heat accumulator in order to provide heat energy for the starting phase for preheating or heating various components such as catalysts, engine components or the like, especially after a driving break with the engine or vehicle components switched off ,

Dies wird in den nächsten Jahren aufgrund sich stetig verschärfender Abgasvorschriften immer stärker in Betracht zu ziehen sein. Denn gerade während der Startphase entstehen bei Brennkraftmaschinen vergleichsweise viele unerwünschte bzw. schädliche Abgaskomponenten, die deshalb entstehen, da Fahrzeugkomponenten noch nicht auf Betriebstemperatur sind. Hierbei sind nicht nur die zum Teil in vielfältiger Weise eingesetzten Katalysatoren, sondern auch Komponenten der Brennkammern des Motors und bewegte Teile des Motors von wesentlicher Bedeutung. This will be increasingly considered in the next few years due to ever stricter exhaust gas regulations. For just during the starting phase arise in internal combustion engines comparatively many undesirable or harmful exhaust gas components, which arise because vehicle components are not yet at operating temperature. Here are not only the catalysts used in part in many ways, but also components of the combustion chambers of the engine and moving parts of the engine is essential.

Wesentlich für die Entladung bzw. Beladung des Wärmespeichers ist ein guter Wärmetausch zwischen den Wärmespeichermassen bzw. dem Phasenwechselmaterial und dem Wärmertauscherfluid, insbesondere der Wärmetauscherflüssigkeit. Essential for the discharge or loading of the heat accumulator is a good heat exchange between the heat storage masses or the phase change material and the heat exchanger fluid, in particular the heat exchanger fluid.

Aus der WO 2011/094371 A2 ist beispielsweise ein Latentwärmespeicher mit übereinander gestapelter Wärmetauschereinheiten mit Phasenwechselmaterial bekannt. Hierin sind z.B. prinzipiell bzw. schematisch dargestellte hohlzylinderförmige Wärmetauscherscheiben offenbart, die innerhalb des Gehäuses übereinander gestapelt sind. Auch sind hierin bereits konkretisierte bzw. detailliertere Wärmetauschereinheiten mit komplexer Querschnittsgeometrie offenbart. Im Gegensatz zu den Hohlzylindern sind letztere reelle Ausführungen und sind aus zwei miteinander verbundenen bzw. verschweißten, profilierten Metallblechen realisiert, wobei entsprechende Hohlräume der beiden Metallbleche das Phasenwechselmaterial aufnehmen. From the WO 2011/094371 A2 For example, a latent heat storage with stacked heat exchanger units with phase change material is known. Herein, for example, principally or schematically illustrated hollow cylindrical heat exchanger discs are disclosed which are stacked within the housing. Also, concreteized or more detailed heat exchanger units with complex cross-sectional geometry are already disclosed herein. In contrast to the hollow cylinders latter are real versions and are realized from two interconnected or welded, profiled metal sheets, with corresponding cavities of the two metal sheets absorb the phase change material.

Die übereinander gestapelten Scheiben werden im Wesentlichen im Zwischenraum zwei benachbarter Scheiben in radialer Richtung durchströmt. Das heißt, das WT-Fluid wird zentral zugeführt und die Scheiben werden dann im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse von innen nach außen angeströmt, dann wird das WT-Fluid am äußeren Umfang gesammelt und der Ausgangsöffnung zugeleitet. The stacked discs are substantially flowed through in the space between two adjacent discs in the radial direction. That is, the WT fluid is supplied centrally, and the slices are then flowed from inside to outside substantially perpendicular to the axis of symmetry, then the WT fluid is collected at the outer periphery and supplied to the exit port.

Um die radial gerichtete Strömung zwischen zwei übereinander gestapelter Wärmetauschereinheiten zu ermöglichen, müssen entsprechende Abstandshalter bzw. Fixierungen für die Wärmetauscherscheiben vorhanden sein. In order to allow the radially directed flow between two stacked heat exchanger units, corresponding spacers or fixings for the heat exchanger discs must be present.

Nachteilig bei einem derartigen Latentwärmespeicher sind dementsprechend die Herstellung der Wärmetauscherscheiben und deren Beabstandung zur Generierung eines Stapels, sodass eine radiale Strömung zwischen den einzelnen bzw. übereinander gestapelten Scheiben möglich wird. A disadvantage of such a latent heat storage are accordingly the production of the heat exchanger discs and their spacing for generating a stack, so that a radial flow between the individual or stacked discs is possible.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung Purpose and advantages of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Latentwärmespeicher der einleitend genannten Art vorzuschlagen, der mit geringerem Aufwand herstellbar und somit wirtschaftlich günstiger ist und zudem eine vorteilhafte Durchströmung zwischen den einzelnen Wärmetauschereinheiten sowie insbesondere eine große Flexibilität bezüglich der Herstellung unterschiedlich großer bzw. dimensionierter Latentwärmespeicher ermöglicht. The object of the invention is in contrast to propose a latent heat storage of the aforementioned type, which can be produced with less effort and thus economically cheaper and also allows an advantageous flow between the individual heat exchanger units and in particular a great deal of flexibility in the production of different sized or dimensioned latent heat storage.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Latentwärmespeicher der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich. This object is achieved, starting from a latent heat storage of the aforementioned type, by the features of claim 1. The measures mentioned in the dependent claims advantageous embodiments and developments of the invention are possible.

Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Latentwärmespeicher dadurch aus, dass die Wärmetauschereinheiten im Wesentlichen als Zylinder ausgebildet sind. Accordingly, a latent heat accumulator according to the invention is characterized in that the heat exchanger units are designed substantially as a cylinder.

Die Herstellung und Verwendung von als Zylinder ausgebildeten Wärmetauschereinheiten gemäß der Erfindung ist gegenüber der Herstellung und Verwendung von Hohlzylindern oder komplexen Geometrien entsprechender mehrere einzelner Phasenwechselspeicherkammern aufweisender und miteinander verbundener Blechprofile mit wesentlich geringem Aufwand und somit wirtschaftlich deutlich günstiger zu verwirklichen. So kann bei den erfindungsgemäßen, zylinderförmigen Wärmetauschereinheiten auf aufwendige und teure Tiefziehwerkzeuge zur Herstellung entsprechend komplex profilierter Blechelemente verzichtet werden. The production and use of designed as a cylinder heat exchanger units according to the invention is compared to the production and use of hollow cylinders or complex geometries corresponding multiple individual phase change storage chambers exhibiting and interconnected sheet metal profiles with significantly low cost and thus economically significantly cheaper to realize. So can with the According to the invention, cylindrical heat exchanger units are dispensed with complex and expensive thermoforming tools for producing correspondingly complex profiled sheet metal elements.

Vorzugsweise wird ein rohrförmiges Element bzw. ein Rohr verwendet, wobei beide Enden verschlossen sind. Hierbei kann in vorteilhafter Weise erst ein Ende verschlossen werden und dann das rohrförmige Element mit dem Phasenwechselmaterial befüllt und dann das zweite Ende des Zylinders verschlossen werden. Hiermit wird eine Befüllung bzw. Herstellung der einzelnen Wärmetauschereinheit im Vergleich zu den tiefgezogenen Blechelementen gemäß dem Stand der Technik deutlich verbessert und wirtschaftlich günstiger realisierbar. Preferably, a tubular element or a tube is used, wherein both ends are closed. In this case, one end can be closed in an advantageous manner and then filled the tubular element with the phase change material and then the second end of the cylinder are closed. Hereby, a filling or production of the individual heat exchanger unit compared to the deep-drawn sheet metal elements according to the prior art significantly improved and economically feasible cheaper.

Beispielsweise wird ein Rohr aus gut wärmeleitendem Material wie Metall verwendet, insbesondere Stahl bzw. Edelstahl, Messing, Kupfer oder dergleichen. Zum Beispiel wird das erste Ende des Zylinders, insbesondere aus Metall, zusammengestaucht und anschließend verschlossen. Alternativ oder in Kombination hierzu kann das Ende auch verschweißt werden. Anders als bei der vorgenannten Variante kann dies auch mit Hilfe eines kreisförmigen (Metall-)Elementes bzw. Blättchen realisiert werden. For example, a tube made of good heat-conducting material such as metal is used, in particular steel or stainless steel, brass, copper or the like. For example, the first end of the cylinder, in particular of metal, is compressed and then closed. Alternatively or in combination, the end can also be welded. Unlike the aforementioned variant, this can also be realized by means of a circular (metal) element or leaflets.

Vorteilhafterweise wird das Rohr bzw. der Zylinder gemäß der Erfindung bevorzugt nach dem Befüllen mit Phasenwechselmaterial am noch offenen bzw. zweite Ende ebenfalls verschlossen, zum Beispiel zusammengestaucht sowie verschlossen und/oder verschweißt. Advantageously, the tube or cylinder according to the invention is preferably closed after filling with phase change material at the still open or second end, for example, compressed together and closed and / or welded.

Eine wirtschaftlich besonders günstige Herstellung kann beispielsweise mittels der Verwendung von handelsüblichen Rohren für die Wärmetauschereinheiten bzw. als Zylindermantel der Wärmetauschereinheiten realisiert werden. So kann in vorteilhafter Weise die Länge des Zylinders durch Abtrennen wie zum Beispiel durch Absägen, Laserschneiden oder dergleichen flexibel und kostengünstig von entsprechenden Rohren erfolgen, insbesondere von handelsüblichen Metall- bzw. Stahlrohren oder dergleichen. An economically particularly favorable production can be realized for example by means of the use of commercially available tubes for the heat exchanger units or as a cylinder jacket of the heat exchanger units. Thus, advantageously, the length of the cylinder by separation such as by sawing, laser cutting or the like can be done flexibly and inexpensively by appropriate pipes, in particular of commercially available metal or steel pipes or the like.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Länge des Zylinders um ein Vielfaches größer/länger als ein Außendurchmesser des Zylinders. Gemäß der Erfindung wird als Länge die Größe des Zylinders verstanden, die in Symmetrieachse bzw. Längsachse des Zylinders gerichtet ist. Beispielsweise ist die Länge etwa um das Zehnfache oder Zwanzigfache oder Fünfzigfache größer als der Durchmesser des Zylinders. Die hierdurch verwirklichten vergleichsweise langen und dünnen Zylinder stehen im Gegensatz zum Stand der Technik mit flachen Hohlzylinderscheiben, die im Wesentlichen radial, das heißt quer zur Symmetrieachse, angeströmt werden und wobei die Länge/Höhe in Richtung der Symmetrieachse lediglich ein Bruchteil des Außendurchmessers der Hohlzylinderscheibe ist. In a preferred embodiment of the invention, a length of the cylinder is many times greater / longer than an outer diameter of the cylinder. According to the invention, the length is understood to be the size of the cylinder, which is directed in the axis of symmetry or longitudinal axis of the cylinder. For example, the length is about ten times or twenty times or fifty times greater than the diameter of the cylinder. The thereby realized comparatively long and thin cylinders are in contrast to the prior art with flat hollow cylindrical discs, which are substantially radially, that is transverse to the symmetry axis, flowed and wherein the length / height in the direction of the axis of symmetry is only a fraction of the outer diameter of the hollow cylindrical disc ,

Vorzugsweise sind mehrere Wärmetauschereinheiten bzw. Zylinder gemäß der Erfindung im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Latentwärmespeichers bzw. des Wärmetauschergehäuses und/oder im Wesentlichen parallel zu benachbarten Längsachsen benachbarter Zylinder bzw. Wärmetauschereinheiten angeordnet. Vorteilhafterweise sind alle Wärmetauschereinheiten bzw. Zylinder im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet und/oder weisen die gleiche Länge in Richtung Symmetrieachse auf. Hiermit können zahlreiche zylinderförmige Wärmetauschereinheiten gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise gemeinsam innerhalb des Wärmetauschergehäuses angeordnet und vom Wärmetauscherfluid umströmt werden. Preferably, a plurality of heat exchanger units or cylinders according to the invention are arranged substantially parallel to the longitudinal axis of the latent heat accumulator or of the heat exchanger housing and / or substantially parallel to adjacent longitudinal axes of adjacent cylinders or heat exchanger units. Advantageously, all heat exchanger units or cylinders are arranged substantially parallel next to one another and / or have the same length in the direction of the axis of symmetry. Hereby, numerous cylindrical heat exchanger units according to the invention can advantageously be arranged together within the heat exchanger housing and flow around the heat exchanger fluid.

Gerade die Zylinderform der Wärmetauschereinheiten gemäß der Erfindung ermöglicht, dass sogar bei einem direkten Kontakt eines Zylinders mit einem benachbarten Zylinder oder mit mehreren benachbarten Zylindern trotzdem ein Zwischenraum zur (längsgerichteten) Durchströmung für das Wärmetauscherfluid vorhanden ist. Das bedeutet, dass im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß der vorliegenden Erfindung keine separaten bzw. zusätzlichen Abstandshalter oder dergleichen zwingend notwendig sind, um eine vorteilhafte Anströmung der Wärmetauschereinheiten mit dem Wärmetauscherfluid zu ermöglichen. Beim Stand der Technik sind zum Beispiel Überstände der Bleche als Laschen und/oder die komplexe Profilierung der tiefgezogenen Blechelemente derart realisiert worden, dass sich eine Beabstandung zwischen den übereinander gestapelten Wärmetauscherscheiben ergibt. Bei den zylinderförmigen Wärmetauschereinheiten kann (muss jedoch nicht) auf derartige Abstandselemente verzichtet werden. Dies führt zu einer weiteren Reduktion des konstruktiven Aufwands und somit zu einer besonders wirtschaftlich günstigen Ausführung bzw. Herstellung der Erfindung. Even the cylindrical shape of the heat exchanger units according to the invention makes it possible, even in the case of direct contact of one cylinder with an adjacent cylinder or with a plurality of adjacent cylinders, that there is still a space for (longitudinal) flow through the heat exchanger fluid. This means that, in contrast to the prior art according to the present invention, no separate spacers or the like are absolutely necessary in order to allow a favorable flow of the heat exchanger units with the heat exchange fluid. In the prior art, for example, projections of the sheets as tabs and / or the complex profiling of the deep-drawn sheet metal elements have been realized such that there is a spacing between the stacked heat exchanger disks. In the case of the cylindrical heat exchanger units, it is (but is not necessary for) to dispense with such spacer elements. This leads to a further reduction of the design effort and thus to a particularly economically favorable embodiment or production of the invention.

Vorzugsweise ist eine Mantelfläche des Wärmetauschergehäuses im Wesentlichen als Zylindermantel ausgebildet, wobei insbesondere Zylinderachsen mehrerer Wärmetauschereinheiten im Wesentlichen in Richtung der Längsachse der Mantelfläche des Wärmetauschergehäuses ausgerichtet sind. Das bedeutet, dass die zylinderförmigen Wärmetauschereinheiten und das Wärmetauschergehäuses des Latentwärmespeichers Symmetrieachsen bzw. Längsachsen aufweisen, die im Wesentlichen alle parallel zueinander sind. Gerade bei der Verwendung von vergleichsweise langen und dünnen zylinderförmigen Wärmetauschereinheiten können diese in vorteilhafter Weise innerhalb des zylinderförmigen Wärmetauschergehäuses des Wärmespeichers angeordnet werden. Beispielsweise kann an einer bestimmten bzw. vorgegebenen Stelle, zum Beispiel zentral in der Mitte ein Sammelkanal für das Wärmetauscherfluid dadurch generiert werden, dass in diesem Bereich keine Wärmetauschereinheit angeordnet und/oder ein Sammelkanalrohr vorhanden ist. Das Sammelkanalrohr kann in vorteilhafter Weise die Zufuhr des Wärmetauscherfluids in den Latentwärmespeicher bzw. in das Wärmetauschergehäuse realisieren und/oder die Abströmung des Wärmetauscherfluids aus dem Wärmetauschergehäuses hinaus verwirklichen. Preferably, a lateral surface of the heat exchanger housing is formed substantially as a cylinder jacket, wherein in particular cylinder axes of a plurality of heat exchanger units are aligned substantially in the direction of the longitudinal axis of the lateral surface of the heat exchanger housing. This means that the cylindrical heat exchanger units and the heat exchanger housing of the latent heat accumulator have axes of symmetry or longitudinal axes that are substantially all parallel to one another. Especially with the use of comparatively long and thin cylindrical heat exchanger units, these can be advantageously within the cylindrical heat exchanger housing of the heat accumulator to be ordered. For example, at a certain or predefined location, for example centrally in the middle, a collecting channel for the heat exchanger fluid can be generated in that no heat exchanger unit is arranged in this area and / or a collecting channel pipe is present. The collecting channel pipe can advantageously realize the supply of the heat exchange fluid into the latent heat accumulator or into the heat exchanger housing and / or realize the outflow of the heat exchanger fluid out of the heat exchanger housing.

Bei einer besonderen Weiterbildung der Erfindung entspricht in Achsrichtung betrachtet die Länge der Mantelfläche des Wärmetauschergehäuses im Wesentlichen der Länge bzw. den Längen der Wärmetauschereinheiten. Hierdurch ist eine vorteilhafte Anpassung der Länge der Wärmetauschereinheiten an das Wärmetauschergehäuse gewährleistet, sodass eine vorteilhafte Befüllung des Wärmetauschergehäuses mit den Wärmetauschereinheiten bzw. mit Phasenwechselmaterial realisiert wird. So ist u.a. eine besonders kompakte und platzsparende Bauweise möglich. In a particular embodiment of the invention corresponds in the axial direction, the length of the lateral surface of the heat exchanger housing substantially the length or lengths of the heat exchanger units. This ensures an advantageous adaptation of the length of the heat exchanger units to the heat exchanger housing, so that an advantageous filling of the heat exchanger housing with the heat exchanger units or with phase change material is realized. So is u.a. a particularly compact and space-saving design possible.

Vorteilhafterweise werden mehrere bzw. zahlreiche Wärmetauschereinheiten innerhalb des Wärmetauschergehäuses angeordnet, wobei das Wärmetauschergehäuse eine einstückige bzw. einzeln handhabbare Baueinheit bildet, d.h. einen sogenannten "Stack". Mit einer derartigen, vorteilhaften Baueinheit wird die Handhabung der Baueinheit bzw. des Latentwärmespeichers verbessert. Beispielsweise ist das Wärmetauschergehäuse, in dem mehrere Wärmetauschereinheiten angeordnet sind, mit einer thermischen Isolation ummantelt, insbesondere mittels einer Vakuumisolationseinheit. Hierdurch wird eine nachteilige Wärmeabgabe in vorteilhafter und platzsparender Weise weitgehend verhindert bzw. erheblich reduziert. Advantageously, a plurality or a plurality of heat exchanger units are arranged within the heat exchanger housing, wherein the heat exchanger housing forms a one-piece or individually manageable unit, i. a so-called "stack". With such an advantageous unit, the handling of the assembly or the latent heat storage is improved. For example, the heat exchanger housing in which a plurality of heat exchanger units are arranged, with a thermal insulation encased, in particular by means of a vacuum insulation unit. As a result, a disadvantageous heat dissipation in an advantageous and space-saving manner is largely prevented or considerably reduced.

Wie bereits kurz erwähnt, können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Wärmetauschereinheiten als an beiden Enden verschlossene Rohre ausgebildet werden, die in vorteilhafter Weise mit Phasenwechselmaterial befüllt sind. Beispielsweise durch Schweißverfahren verschlossene Wärmetauschereinheiten können wirtschaftlich besonders günstig hergestellt werden. As already briefly mentioned, in a preferred embodiment of the invention, the heat exchanger units can be formed as closed at both ends of tubes, which are filled with phase change material in an advantageous manner. For example, sealed by welding heat exchanger units can be produced economically particularly favorable.

Generell können die Wärmetauschereinheiten gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise nahezu automatisiert hergestellt werden. Beispielsweise können entsprechende Rohre automatisiert auf die vorgegebene länge abgeschnitten bzw. abgetrennt werden, danach ein Ende verschlossen und/oder verschweißt werden und anschließend die Wärmetauschereinheit mit Phasenwechselmaterial befüllt und daraufhin auch das zweite Ende des Rohres entsprechend verschlossen bzw. verschweißt werden. Dies ermöglicht eine wirtschaftlich günstige Herstellung zahlreicher Wärmetauschereinheiten gemäß der Erfindung. In general, the heat exchanger units according to the invention can advantageously be produced almost automatically. For example, corresponding tubes can be automatically cut to the predetermined length or separated, then closed one end and / or welded and then filled the heat exchanger unit with phase change material and then the second end of the tube are sealed or welded accordingly. This allows an economical production of numerous heat exchanger units according to the invention.

Hierbei können auch ohne großen Aufwand unterschiedlichste Längen der Wärmetauschereinheiten realisiert werden. Dementsprechend flexibel kann der Latentwärmespeicher gemäß der Erfindung an unterschiedlichste Anforderungen bzw. Platzangebote bei verschiedenen Anwendungen bzw. Einsatzorten angepasst werden. So kann bei der Herstellung der Wärmetauschereinheiten ohne großen Aufwand unterschiedlich lange Wärmetauschereinheiten und/oder Wärmetauschergehäuse realisiert werden, wobei die Leistung und/oder die Querschnittsfläche des Latentwärmespeichers in vorteilhafter Weise durch eine unterschiedliche Anzahl der bevorzugt parallel zueinander angeordneten Wärmetauschereinheiten variiert werden kann. Dementsprechend flexibel können unterschiedlich dimensionierte Latentwärmespeicher realisiert werden. This can be realized without great effort different lengths of heat exchanger units. Accordingly flexibly, the latent heat storage according to the invention can be adapted to a wide variety of requirements or space offers in different applications or locations. Thus, in the manufacture of the heat exchanger units of different lengths heat exchanger units and / or heat exchanger housing can be realized, the power and / or the cross-sectional area of the latent heat storage can be varied in an advantageous manner by a different number of preferably parallel to each other heat exchanger units. Accordingly flexible different sized latent heat storage can be realized.

Auch kann beispielsweise innerhalb eines gemeinsamen Wärmetauschergehäuses bzw. Latentwärmespeichers zwei oder mehrere als Zylinder ausgebildete Wärmetauschereinheiten in Längsrichtung hintereinander angeordnet werden. Generell kann gemäß der Erfindung eine modulare Bauweise mit als Zylinder ausgebildeter Wärmetauschereinheiten realisiert werden. Das heißt, es können sowohl mehrere Zylinder bzw. Wärmetauschereinheiten in Längsrichtung hintereinander als auch in unterschiedlichster Anzahl nebeneinander angeordnet werden. So kann sowohl eine Anpassung des Latentwärmespeichers an verschiedene Anwendungsmöglichkeiten und/oder an das jeweilige Platzangebot und/oder an die benötigte Wärmeleistung ohne großen Aufwand bzw. kostengünstig verwirklicht werden. Also, for example, within a common heat exchanger housing or latent heat storage two or more heat exchanger units designed as a cylinder can be arranged in the longitudinal direction one behind the other. In general, according to the invention, a modular construction can be realized with designed as a cylinder heat exchanger units. This means that both a plurality of cylinders or heat exchanger units can be arranged next to one another in the longitudinal direction one behind the other as well as in a great variety of numbers. Thus, both an adaptation of the latent heat storage to different applications and / or to the respective space and / or the required heat output can be realized without much effort or cost.

Grundsätzlich kann durch die Festlegung/Dimensionierung der Wandstärke der als Zylinder ausgebildeten Wärmetauschereinheiten auch eine Anpassung an die jeweiligen Anwendungsbereiche bzw. Leistungsbereiche erfolgen. Hier kann in vorteilhafter Weise das Verhältnis der Mengen des verwendeten Phasenwechselmaterials und des Materials der Wärmetauschereinheit in vorteilhafter Weise angepasst bzw. an den jeweiligen Anwendungsfall und/oder der Wärmeleitungseigenschaften des Materials hin optimiert werden. So ist gerade bei der Verwendung von Edelstahl eine vergleichsweise geringe Wandstärke der Zylinder von Vorteil. Basically, can be done by the definition / dimensioning of the wall thickness of the heat exchanger units designed as a cylinder and an adaptation to the respective application areas or power ranges. Here, advantageously, the ratio of the amounts of the phase change material used and the material of the heat exchanger unit can be adapted in an advantageous manner or optimized for the particular application and / or the heat conduction properties of the material. Thus, especially when using stainless steel, a comparatively small wall thickness of the cylinder is advantageous.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Fixierelement zum Fixieren wenigstens einer oder von mehreren bzw. allen Wärmetauschereinheiten vorgesehen. Beispielsweise ist an den Enden der Wärmetauschereinheiten, das heißt oben und/oder unten bzw. rechts und/oder links, vorteilhafterweise ein Fixierelement zum Fixieren der Wärmetauschereinheiten vorgesehen. Hierdurch können die Wärmetauschereinheiten in ihrer jeweiligen bzw. gewünschten Position innerhalb des Wärmetauschergehäuses in vorteilhafter Weise fixiert bzw. angeordnet werden. Beispielsweise ist an beiden entgegen gerichteten Enden der Wärmetauschereinheit jeweils eine Halteplatte als Fixierelement vorgesehen, sodass alle Wärmetauschereinheiten bzw. Zylinder gemeinsam miteinander verbunden bzw. gehaltert werden. Hierdurch wird eine vorteilhafte Baueinheit generierbar, die beispielsweise bei der Herstellung des Latentwärmespeichers gemäß der Erfindung gemeinsam in das Wärmetauschergehäuse hinein gebracht bzw. gestellt wird. Dementsprechend ist ein vorteilhaftes Handling bei der Herstellung und somit eine wirtschaftlich günstige Herstellung möglich. Preferably, at least one fixing element is provided for fixing at least one or more or all heat exchanger units. For example, at the ends of the heat exchanger units, that is up and / or down or right and / or left, advantageously a Fixing provided for fixing the heat exchanger units. As a result, the heat exchanger units can be fixed or arranged in their respective desired position within the heat exchanger housing in an advantageous manner. For example, a retaining plate is provided as a fixing at both opposite ends of the heat exchanger unit, so that all heat exchanger units or cylinders are connected or held together. In this way, an advantageous structural unit can be generated, which is brought together or placed in the heat exchanger housing, for example, in the manufacture of the latent heat accumulator according to the invention. Accordingly, an advantageous handling in the production and thus an economically favorable production is possible.

Beispielsweise wird nach dem Hineinbringen der Wärmetauschereinheiten bzw. Zylinder mit und/oder ohne Fixierelement das Wärmetauschergehäuse mit einem Boden und/oder einem Deckel in vorteilhafter Weise verschlossen, sodass in vorteilhafter Weise ein abgedichteter Innenraum innerhalb des Wärmetauschergehäuses realisiert wird. Lediglich eine oder mehrere Öffnungen für das Einströmen und eine oder mehrere Öffnungen für das Ausströmen des Wärmetauscherfluids kann das Wärmetauschergehäuse bzw. dessen Boden und/oder Deckel aufweisen. For example, after bringing in the heat exchanger units or cylinders with and / or without fixing element, the heat exchanger housing is closed with a bottom and / or a cover in an advantageous manner, so that advantageously a sealed interior is realized within the heat exchanger housing. Only one or more openings for the inflow and one or more openings for the outflow of the heat exchange fluid may have the heat exchanger housing or its bottom and / or lid.

In vorteilhafter Weise durchströmt das Wärmetauscherfluid die mehreren Wärmetauschereinheiten innerhalb des Wärmetauschergehäuses. Vorzugsweise wird ein Wärmetauscheröl oder dergleichen verwendet, sodass durchaus auch relativ hohe Betriebstemperaturen, das heißt deutlich über 100°C, für entsprechende Hochtemperaturanwendungen in vorteilhafter Weise realisierbar sind. Grundsätzlich kann jedoch auch Wasser als Wärmetauscherfluid verwendet werden. Advantageously, the heat exchange fluid flows through the plurality of heat exchanger units within the heat exchanger housing. Preferably, a heat exchanger oil or the like is used, so that quite a relatively high operating temperatures, that is significantly above 100 ° C, for corresponding high temperature applications can be realized in an advantageous manner. In principle, however, water can also be used as a heat exchange fluid.

Vorzugsweise wird wenigstens ein Strömungs- bzw. Fluidleitelement vorgesehen, um in vorteilhafter Weise eine gerichtete bzw. vorgegebene Strömung innerhalb des Wärmetauschergehäuses zu erhalten. Eine gerichtete Strömung des Wärmetauscherfluids ist für die Wärmeaufnahme und auch für die Wärmeabgabe bzw. für die Beladung und Entladung des Latentwärmespeichers von großem Vorteil. Preferably, at least one flow or fluid guide element is provided in order to advantageously obtain a directed flow within the heat exchanger housing. A directed flow of the heat exchange fluid is for heat absorption and also for the heat transfer or for the loading and unloading of the latent heat storage of great advantage.

Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Fluidleitelement zum Leiten des Wärmetauscherfluids vorgesehen, wobei das Wärmetauscherfluid auf einer ersten Seite des Fluidleitelementes in eine erste Richtung strömt und auf einer der ersten Seite gegenüber angeordneten, zweiten Seite des Fluidleitelementes in eine der ersten Richtung entgegen gesetzte zweite Richtung strömt. Hiermit ist eine Umlenkung des Wärmetauscherfluids innerhalb des Wärmetauschergehäuses und/oder zwischen benachbarten Wärmetauschereinheiten realisierbar, womit die Wärmeaufnahme und/oder die Wärmeabgabe des Latentwärmespeichers verbessert werden. Mit dieser Maßnahme kann in vorteilhafter Weise eine Verlängerung des Strömungsweges durch den Latentwärmespeicher bzw. innerhalb des Wärmetauschergehäuses verwirklicht werden, sodass die Wärmeaufnahme und die Wärmeabgabe verbessert bzw. die Verweildauer des Wärmetauscherfluids innerhalb des Latentwärmespeichers verlängert und somit eine verbesserte Wärmeübertragung realisierbar ist. Advantageously, at least one fluid guide element is provided for conducting the heat exchanger fluid, wherein the heat exchanger fluid flows in a first direction on a first side of the fluid guide element and flows on a second side of the fluid guide element in a second direction opposite to the first side. Hereby, a deflection of the heat exchange fluid within the heat exchanger housing and / or between adjacent heat exchanger units can be realized, whereby the heat absorption and / or the heat output of the latent heat storage can be improved. With this measure, an extension of the flow path through the latent heat storage or within the heat exchanger housing can be realized in an advantageous manner, so that the heat absorption and heat dissipation improves or extended the residence time of the heat exchange fluid within the latent heat storage and thus improved heat transfer can be realized.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind mehrere, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Fluidleitelemente vorgesehen. Hiermit ist eine mehrfache Umlenkung, insbesondere um jeweils ca. 180 Grad, des Strömungsweges des Wärmetauscherfluids innerhalb des Wärmetauschergehäuses bzw. zwischen den benachbarten Wärmetauschereinheiten realisierbar. Dementsprechend verlängert sich der Durchströmungsweg innerhalb des Wärmetauschergehäuses, sodass die Wärmeabgabe und/oder die Wärmeaufnahme der Wärmetauschereinheiten in Bezug zum Wärmetauscherfluid verbessert werden. Beispielsweise ist eine zickzackförmige bzw. serpentinenartige Durchströmung des Wärmetauscherfluids durch das Wärmetauschergehäuse verwirklicht. In a particular embodiment of the invention, a plurality of fluid guide elements arranged substantially parallel to one another are provided. This is a multiple deflection, in particular by about 180 degrees, the flow path of the heat exchange fluid within the heat exchanger housing or between the adjacent heat exchanger units feasible. Accordingly, the flow path within the heat exchanger housing is lengthened so that the heat output and / or the heat absorption of the heat exchanger units with respect to the heat exchange fluid is improved. For example, a zigzag or serpentine flow through the heat exchanger fluid through the heat exchanger housing is realized.

Vorteilhafterweise ist zwischen benachbarten Wärmetauschereinheiten wenigstens ein Fluidleitelement angeordnet, wobei das Wärmetauscherfluid entlang der Wärmetauschereinheiten, insbesondere in Längsrichtung strömt. Hierbei kann die Umlenkung des Fluids im Bereich der Stirnseite der Zylinder, d.h. „unterhalb“ oder „oberhalb“ der Zylinder, oder im Bereich der Zylinderenden umgelenkt werden und anschließend entsprechend in entgegengesetzte Richtung längs der Zylinder strömen. Advantageously, at least one fluid guide element is arranged between adjacent heat exchanger units, wherein the heat exchanger fluid flows along the heat exchanger units, in particular in the longitudinal direction. In this case, the deflection of the fluid in the region of the end face of the cylinder, i. "Below" or "above" the cylinder, or be deflected in the region of the cylinder ends and then flow accordingly in the opposite direction along the cylinder.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Fluidleitelement im Wesentlichen parallel zur Zylinderachse einer der Wärmetauschereinheiten bzw. aller Wärmetauschereinheiten angeordnet. Bei dieser Variante der Erfindung durchströmt dementsprechend das Wärmetauscherfluid das Wärmetauschergehäuse bzw. die Wärmetauschereinheiten in Längsrichtung der Wärmetauschereinheiten bzw. des Wärmetauschergehäuses. Hierbei kann eine entsprechende mehrfache Umlenkung durch die Verwendung mehrerer bevorzugt parallel zur Zylinderachse und in Längsrichtung in vorteilhafter Weise versetzt angeordneter Fluidleitelemente verwirklicht werden. In an advantageous embodiment of the invention, the fluid guide element is arranged substantially parallel to the cylinder axis of one of the heat exchanger units or all heat exchanger units. Accordingly, in this variant of the invention, the heat exchanger fluid flows through the heat exchanger housing or the heat exchanger units in the longitudinal direction of the heat exchanger units or of the heat exchanger housing. In this case, a corresponding multiple deflection can be achieved by using a plurality of preferably parallel to the cylinder axis and longitudinally offset advantageously arranged fluid guide elements.

Alternativ zur zuvor genannten Variante kann in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Fluidleitelement im Wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse einer der Wärmetauschereinheiten angeordnet werden. Das bedeutet, dass das Wärmetauscherfluid hierbei quer zur Längsachse der Wärmetauschereinheiten bzw. des Wärmetauschergehäuses strömt. Bei der Verwendung mehrerer entsprechend senkrecht und in Querrichtung in vorteilhafter Weise versetzt angeordneter Fluidleitelemente durchströmt das Wärmetauscherfluid die Wärmetauschereinheiten bzw. das Wärmetauschergehäuse entsprechend serpentinenartig bzw. zickzackförmig von einem Ende bis zum entsprechenden zweiten, gegenüberliegenden Ende einer Wärmetauschereinheit. As an alternative to the previously mentioned variant, in another advantageous embodiment of the invention, the fluid guiding element can be substantially be arranged perpendicular to the cylinder axis of one of the heat exchanger units. This means that the heat exchange fluid in this case flows transversely to the longitudinal axis of the heat exchanger units or the heat exchanger housing. When using a plurality of corresponding perpendicular and transversely advantageously arranged offset fluid guide elements, the heat exchanger fluid flows through the heat exchanger housing or the heat exchanger housing according to serpentine or zigzag from one end to the corresponding second, opposite end of a heat exchanger unit.

Je nach Anwendungsfall bzw. je nach Anordnung des Latentwärmespeichers, das heißt vertikal oder horizontal in Bezug auf die Längsachse ausgerichteter Wärmespeichereinheiten, kann die oben aufgeführte erste Anordnung der Fluidleitelemente oder die zweite Anordnung der Fluidleitelemente von besonderem Vorteil sein. Depending on the application or depending on the arrangement of the latent heat storage, that is, vertically or horizontally aligned with respect to the longitudinal axis heat storage units, the above-mentioned first arrangement of the Fluidleitelemente or the second arrangement of Fluidleitelemente can be of particular advantage.

Vorzugsweise sind das/die Fluidleitelemente als Halteelemente zur Positionierung mehrerer Wärmetauschereinheiten bzw. aller Wärmetauschereinheiten ausgebildet. Beispielsweise werden in vorteilhafter Weise mit Hilfe des/der Fluidleitelemente eine fest vorgegebene Beabstandung zwischen einzelnen bzw. benachbarten Wärmetauschereinheiten realisiert. Eine Beabstandung der einzelnen Wärmetauschereinheiten ist im Vergleich zu einer Berührung benachbarter Wärmetauschereinheiten vor allem deshalb von Vorteil, weil dem Wärmetauscherfluid hierbei ein geringer Strömungswiderstand entgegen gebracht wird. Preferably, the / the fluid guide elements are designed as holding elements for positioning a plurality of heat exchanger units or all heat exchanger units. For example, a fixed predetermined spacing between individual or adjacent heat exchanger units can be realized in an advantageous manner with the aid of the / the fluid guide elements. A spacing of the individual heat exchanger units is in comparison to a contact of adjacent heat exchanger units especially advantageous because the heat exchange fluid in this case a low flow resistance is brought against.

Dementsprechend verbessert sich die Durchströmung des Wärmetauscherfluids bei etwas beabstandeten Wärmetauschereinheiten innerhalb des Wärmetauschergehäuses im Vergleich zu sich berührenden, benachbarten Wärmetauschereinheiten. Bei der letztgenannten Variante ist lediglich eine Durchströmung der Wärmetauschereinheiten in Längsrichtung möglich. Bei einer Beabstandung der Wärmetauschereinheiten ist auch eine vorteilhafte quer gerichtete bzw. senkrecht zur Längsrichtung der Wärmetauschereinheiten gerichtete Strömung möglich. Accordingly, the flow of the heat exchange fluid at slightly spaced heat exchanger units within the heat exchanger housing improves as compared to contacting adjacent heat exchanger units. In the latter variant, only a flow through the heat exchanger units in the longitudinal direction is possible. At a spacing of the heat exchanger units and an advantageous transverse directed or directed perpendicular to the longitudinal direction of the heat exchanger units flow is possible.

Ausführungsbeispiel embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail with reference to FIGS.

Im Einzelnen zeigt: In detail shows:

1 ein schematischer Querschnitt in Längsrichtung durch einen ersten erfindungsgemäßen Latentwärmespeicher, 1 a schematic cross section in the longitudinal direction through a first latent heat storage according to the invention,

2 ein schematischer Querschnitt in Querrichtung durch den ersten erfindungsgemäßen Latentwärmespeicher gemäß 1, 2 a schematic cross section in the transverse direction through the first latent heat storage according to the invention 1 .

3 ein schematischer Querschnitt in Längsrichtung durch einen zweiten erfindungsgemäßen Latentwärmespeicher und 3 a schematic cross section in the longitudinal direction through a second latent heat storage according to the invention and

4 einen schematischen Querschnitt in Querrichtung durch den zweiten erfindungsgemäßen Latentwärmespeicher gemäß 3. 4 a schematic cross section in the transverse direction through the second latent heat storage according to the invention according to 3 ,

In 1 ist schematisch ein Latentwärmespeicher 1 dargestellt. Durch den Längsschnitt wird ersichtlich, dass innerhalb eines Wärmetauschergehäuses 2 mehrere Wärmetauschereinheiten 3, die als Zylinder 3 ausgebildet sind, in Längsrichtung der Symmetrieachse des zylinderförmigen Latentwärmespeichers 1 angeordnet sind. Das heißt, dass mehrere Zylinder 3 parallel zueinander und parallel zum Zylindergehäuse 2 bzw. der Längsachse des Latentwärmespeichers 1 angeordnet sind. In 1 is schematically a latent heat storage 1 shown. The longitudinal section shows that within a heat exchanger housing 2 several heat exchanger units 3 as a cylinder 3 are formed, in the longitudinal direction of the axis of symmetry of the cylindrical latent heat storage 1 are arranged. That means that several cylinders 3 parallel to each other and parallel to the cylinder housing 2 or the longitudinal axis of the latent heat accumulator 1 are arranged.

In 1 wird deutlich, dass die als Zylinder 3 ausgebildeten Wärmetauschereinheiten 3 eine wesentlich größere Länge in Längsrichtung ihrer Symmetrieachse 4 aufweisen als deren Zylinderaußendurchmesser. Dementsprechend sind vergleichsweise lange und dünne zylinderförmige Wärmetauschereinheiten 3 realisiert. In 1 it becomes clear that as a cylinder 3 trained heat exchanger units 3 a much greater length in the longitudinal direction of its axis of symmetry 4 have as their cylinder outer diameter. Accordingly, comparatively long and thin cylindrical heat exchanger units 3 realized.

Bei den Zylindern 3 handelt es sich beispielsweise um an den Enden verschlossene Metallrohre, insbesondere Edelstahlrohre, die im Inneren ein vorteilhaftes Phasenwechselmaterial aufweisen. Das bedeutet, dass das Phasenwechselmaterial im Betrieb einen Phasenwechsel durchläuft, das heißt bevorzugt von flüssig in fest oder ggf. von flüssig in gasförmig. Entsprechend ist das Phasenwechselmaterial beispielsweise bei Maximaltemperatur flüssig und bei Minimaltemperatur fest. Beispielsweise sind hierfür Paraffine bzw. Wachse, Harze oder dergleichen zu verwenden. Auch sind z.B. Solelösungen, die entsprechend gefrieren bzw. auskristallisieren, für spezielle Kältespeicher denkbar. At the cylinders 3 For example, these are metal tubes closed at the ends, in particular stainless steel tubes, which have an advantageous phase change material inside. This means that the phase change material undergoes a phase change during operation, that is, preferably from liquid to solid or possibly from liquid to gaseous. Accordingly, the phase change material is liquid, for example, at maximum temperature and solid at the minimum temperature. For example, paraffins or waxes, resins or the like are used for this purpose. Also, for example, brine solutions that freeze or crystallize accordingly conceivable for special cold storage.

In 2 ist schematisch die Draufsicht bzw. ein Querschnitt durch den Latentwärmespeicher 1 gemäß 1 dargestellt. Hier wird ersichtlich, dass die Zylinder 3 in großer Vielzahl vorhanden sind und nebeneinander quer zur Längsrichtung angeordnet sind. Auch wird deutlich, dass diese sich nicht an ihren Mantelflächen berühren, sondern dass ein gewisser Abstand bzw. ein vergleichsweise kleiner Abstand zwischen den einzelnen Zylindern 3 vorhanden ist. Ein derartiger Abstand zwischen den Zylindern 3 ermöglicht eine vorteilhafte Durchströmung des Wärmetauschergehäuses mit einer vorteilhaften Wärmetauscherflüssigkeit, insbesondere Wärmetauscheröl oder dergleichen. In 2 is a schematic plan view and a cross section through the latent heat storage 1 according to 1 shown. Here you can see that the cylinders 3 are present in large variety and are arranged side by side transversely to the longitudinal direction. It also becomes clear that these do not touch each other on their lateral surfaces, but that a certain distance or a comparatively small distance between the individual cylinders 3 is available. Such a distance between the cylinders 3 allows an advantageous flow through the heat exchanger housing with an advantageous heat exchanger liquid, in particular heat exchanger oil or the like.

Das Wärmetauscheröl bzw. die Wärmetauscherflüssigkeit ist dafür vorgesehen, dass diese von außen, das heißt außerhalb des Latentwärmespeichers 1, Wärme einer Wärmequelle zum Beispiel mittels einem nicht näher dargestellten Wärmetauscher oder dergleichen aufnimmt und über eine Einlassöffnung 5 bzw. ein Einlassrohr 5 oder dergleichen in das Innere des Wärmetauschergehäuses 2 hineinströmt. In 1 ist ein Einlass 5 für das Wärmetauscherfluid schematisch dargestellt, ebenso wie die Strömungsrichtung des nicht näher dargestellten Wärmetauscherfluids schematisch mittels Strömungspfeilen veranschaulicht ist. The heat exchanger oil or the heat exchanger liquid is provided so that it from the outside, that is outside the latent heat storage 1 , Heat of a heat source, for example by means of a heat exchanger, not shown, or the like receives and via an inlet opening 5 or an inlet pipe 5 or the like into the interior of the heat exchanger housing 2 into flows. In 1 is an inlet 5 shown schematically for the heat exchanger fluid, as well as the flow direction of the heat exchanger fluid not shown is illustrated schematically by means of flow arrows.

So wird ersichtlich, dass durch ein zentrales Zuführrohr 6 das entsprechende Wärmetauscherfluid in das Innere des Wärmetauschergehäuses 2 eingebracht wird und gemäß der in 1 abgebildeten Variante beispielhaft am unteren Ende des Wärmetauschergehäuses 2 sich in radialer Richtung verteilt. So it becomes apparent that through a central feed tube 6 the corresponding heat exchange fluid in the interior of the heat exchanger housing 2 is introduced and according to the in 1 illustrated variant by way of example at the lower end of the heat exchanger housing 2 distributed in the radial direction.

In vorteilhafter Weise weist die Variante gemäß 1 mehrere Leitbleche 7 auf, die in Längsrichtung bzw. parallel zu den Symmetrieachsen 4 angeordnet und zur Leitung bzw. Führung der Durchströmung durch das Innere des Wärmetauschergehäuses vorgesehen sind. So sind mehrere Wärmeleitbleche 7 vorgesehen, die eine Anströmung der Mantelflächen in Längsrichtung der Zylinder 3 gewährleistet. Advantageously, the variant according to 1 several baffles 7 on, in the longitudinal direction or parallel to the axes of symmetry 4 arranged and provided for guiding or guiding the flow through the interior of the heat exchanger housing. So are several Wärmeleitbleche 7 provided, the flow of the lateral surfaces in the longitudinal direction of the cylinder 3 guaranteed.

Die schematisch dargestellten Strömungspfeile verdeutlichen, dass durch eine vorteilhafte Ausbildung der Wärmeleitbleche 7 das Wärmetauscherfluid mäanderförmig nach oben und abwechselnd nach unten den Latentwärmespeicher 1 durchströmt und im in 1 oberen Bereich des Inneren des Wärmetauschergehäuses 2 gesammelt wird und über einen Auslass 8 wieder den Latentwärmespeicher 1 verlässt. The flow arrows shown schematically illustrate that by an advantageous embodiment of the Wärmeleitbleche 7 the heat exchanger fluid meandering upward and alternately down the latent heat storage 1 flows through and in 1 upper portion of the interior of the heat exchanger housing 2 is collected and via an outlet 8th again the latent heat storage 1 leaves.

Der Latentwärmespeicher 1 weist eine Ummantelung 9 auf, die das äußere Gehäuse des Latentwärmespeichers 1 bildet. Zwischen dem äußeren Mantel 9 und dem Wärmetauschergehäuse 2 ist ein vorteilhaftes Vakuum vorhanden. The latent heat storage 1 has a sheath 9 on, which is the outer housing of the latent heat accumulator 1 forms. Between the outer coat 9 and the heat exchanger housing 2 There is an advantageous vacuum.

Zur Fixierung bzw. zum Halten des Wärmetauschergehäuses 2 bzw. der Wärmetauschereinheiten 3 bzw. Zylinder 3 ist sowohl zwischen dem Wärmetauschergehäuse 2 und dem Mantel 9 ein Spannelement 10 bzw. eine Feder 10 vorgesehen. Ebenso ist zwischen einem oberen Halteelement bzw. einer Halteplatte 11 und einem Deckel des Wärmetauschergehäuses 2 ebenfalls ein Spannelement 12 bzw. eine Spannfeder 12 vorgesehen. Die Spannfedern 11, 12 ermöglichen eine vorteilhafte Positionierung des Wärmetauschergehäuses 2 einerseits in Bezug zum Mantel 9 des Latentwärmespeichers 1 und andererseits zu den Wärmetauschereinheiten 3 bzw. Zylindern 3. For fixing or holding the heat exchanger housing 2 or the heat exchanger units 3 or cylinder 3 is both between the heat exchanger housing 2 and the coat 9 a tensioning element 10 or a spring 10 intended. Likewise, between an upper holding element and a holding plate 11 and a lid of the heat exchanger housing 2 also a tensioning element 12 or a tension spring 12 intended. The tension springs 11 . 12 allow an advantageous positioning of the heat exchanger housing 2 on the one hand in relation to the coat 9 the latent heat storage 1 and on the other hand to the heat exchanger units 3 or cylinders 3 ,

Darüber hinaus ist auch am unteren Bereich der Zylinder 3 ebenfalls ein vorteilhaftes Halteelement bzw. eine Halteplatte 13 zum Halten der Zylinder 3 vorgesehen. In addition, also at the bottom of the cylinder 3 also an advantageous holding element or a holding plate 13 for holding the cylinders 3 intended.

Die Halteelemente 11, 13 gewährleisten eine axiale Fixierung bzw. Positionierung der Zylinder 3 innerhalb des Wärmetauschergehäuses 2. Zudem ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich auch eine radiale Positionierung der Zylinder 3 in Querrichtung und vorzugsweise mit einem Abstand zueinander realisierbar. Hierbei kann entweder ein Formschluss, insb. eine (tiefgezogene) Mulde für einen Zylinder 3, und/oder ein Materialschluss bzw. eine Verschweißung mit den Zylindern 3 vorgenommen werden. The holding elements 11 . 13 ensure an axial fixation or positioning of the cylinder 3 within the heat exchanger housing 2 , In addition, in an advantageous embodiment, in addition, a radial positioning of the cylinder 3 in the transverse direction and preferably with a distance to each other feasible. Here, either a positive connection, esp. A (deep drawn) trough for a cylinder 3 , and / or a material closure or a welding with the cylinders 3 be made.

In 3 ist eine zweite Variante eines Latentwärmespeichers 1 gemäß der Erfindung dargstellt. Hierbei weist der Latentwärmespeicher 1 im Wesentlichen den gleichen Aufbau bzw. das gleiche Prinzip bezüglich der Wärmetauschereinheiten 3 bzw. Zylinder 3 auf, wird jedoch nicht in Längsrichtung, sondern gemäß schematischer Strömungspfeile in Querrichtung, d.h. im Wesentlichen radial durchströmt. In 3 is a second variant of a latent heat storage 1 dargstellt according to the invention. Here, the latent heat storage 1 essentially the same structure or the same principle with respect to the heat exchanger units 3 or cylinder 3 is, however, not in the longitudinal direction, but according to schematic flow arrows in the transverse direction, that flows through substantially radially.

Zur Erzeugung einer Querströmung des Wärmetauscherfluids durch das Innere des Wärmetauschergehäuses 2, das heißt im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 4 der Zylinder 3, sind bei dieser zweiten Variante Leitbleche 14 vorgesehen, die senkrecht zur Achse 4 bzw. Längsachse des Latentwärmespeichers 1 angeordnet sind. To generate a cross flow of the heat exchange fluid through the interior of the heat exchanger housing 2 that is, substantially perpendicular to the longitudinal axis 4 the cylinder 3 , are in this second variant baffles 14 provided perpendicular to the axis 4 or longitudinal axis of the latent heat accumulator 1 are arranged.

3 weist wiederum schematisch dargestellte Strömungspfeile der Wärmetauscherflüssigkeit bzw. des Wärmetauscherfluids auf, um die vorteilhafte mäanderförmige Durchströmung bzw. Hin- und Herströmung des Wärmetauscherfluids durch das Innere des Wärmetauschergehäuses 2 zu verdeutlichen. Auch bei dieser dargestellten Variante wird wiederum veranschaulicht, dass das Wärmetauscherfluid bzw. das Wärmetauscheröl über einen Einlass 5 und durch einen zentralen Einlasskanal 6 einströmt und über einen Auslass 8 wieder den Latentwärmespeicher 1 zum Wärmetausch mit einem nicht näher dargestellten Wärmetauscher bzw. einer Wärmequelle/-senke verläßt. 3 again has schematically shown flow arrows of the heat exchanger liquid or the heat exchanger fluid to the advantageous meandering flow or reciprocating flow of the heat exchange fluid through the interior of the heat exchanger housing 2 to clarify. Also in this illustrated variant, in turn, it is illustrated that the heat exchanger fluid or the heat exchanger oil via an inlet 5 and through a central inlet channel 6 flows in and over an outlet 8th again the latent heat storage 1 for heat exchange with a heat exchanger not shown or a heat source / sink leaves.

In 4 ist ein Querschnitt in Querrichtung dargestellt, das heißt senkrecht zur Achsrichtung 4. Hier wird deutlich, dass das Leitblech 14 sich nicht über den gesamten Querschnitt des Wärmetauschergehäuses 2 erstreckt, sondern eine Querschnittsöffnung 15 zur Umlenkung des Fluidströmungsweges generiert. In 4 is a cross section in the transverse direction, that is perpendicular to the axial direction 4 , Here it becomes clear that the baffle 14 not over the entire cross section of the heat exchanger housing 2 extends, but a cross-sectional opening 15 generated for deflecting the fluid flow path.

Bei dieser Variante wird in vorteilhafter Weise durch das Leitblech 14 bzw. die mehreren Leitbleche 14 zugleich eine Positionierung der Zylinder 3 realisiert. Die Leitbleche 14 weisen entsprechende Öffnungen für die Zylinder 3 auf und gewährleisten somit eine Positionierung bzw. Anordnung der Zylinder 3 in Querrichtung. Auch bei dieser Variante gemäß 4 wird deutlich, dass hier wiederum ein geringer Abstand zwischen einzelnen Zylindern 3 vorhanden ist, sodass das Wärmetauscherfluid in vorteilhafter Weise zwischen den Zylindern 3 hindurchströmen kann. In this variant is advantageously by the baffle 14 or the plurality of baffles 14 at the same time a positioning of the cylinder 3 realized. The baffles 14 have corresponding openings for the cylinders 3 and thus ensure a positioning or arrangement of the cylinder 3 in the transverse direction. Also in this variant according to 4 becomes clear that here again a small distance between individual cylinders 3 is present, so that the heat exchange fluid in an advantageous manner between the cylinders 3 can flow through it.

Ein Latentwärmespeicher 1 gemäß der Erfindung kann beispielsweise im Automobilbereich Anwendung finden, wobei dieser u.a. zur Vorwärmung verschiedener Betriebsmedien bzw. Komponenten eingesetzt werden kann. Hierdurch können die Abgasemissionen beim Kaltstart deutlich reduziert werden und zusätzlich oder alternativ könnte auch für den Fahrer eine schnelle Fahrgastzellenaufheizung in vorteilhafter Weise realisiert werden. A latent heat storage 1 According to the invention can be used for example in the automotive sector, where this can be used, inter alia, for preheating various operating media or components. As a result, the exhaust emissions during cold start can be significantly reduced and additionally or alternatively, a fast passenger compartment heating could also be realized in an advantageous manner for the driver.

Darüber hinaus sind durchaus auch Anwendungsbereiche eines Latentwärmespeichers 1 gemäß der Erfindung in der Haustechnik denkbar. Sowohl in der Automobilanwendung als auch in der Haustechnik sind sowohl die Bereiche Kühlung und/oder Klimatisierung vorstellbar. In addition, there are also applications of a latent heat storage 1 conceivable according to the invention in home automation. Both in the automotive application as well as in building services, both the areas of cooling and / or air conditioning are conceivable.

Mit einem Latentwärmespeicher 1 gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise eine kostengünstige Herstellung und Betriebsweise bei großer Effizienz realisiert werden. With a latent heat storage 1 According to the invention, a cost-effective production and operation can be realized with great efficiency in an advantageous manner.

Die in den Figuren dargestellten verschiedenen Ausführungsformen verdeutlichen, dass ein Latentwärmespeicher 1 gemäß der Erfindung vergleichsweise flexibel sowohl bezüglich der Längsausdehnung in Richtung Längsachse 4 als auch in Querausdehnung durch Verwendung größerer Durchmesser für die Wärmetauschergehäuse 2 und durch unterschiedlich viele Zylinder 3 realisierbar ist. Das bedeutet, dass durch die Anzahl der parallel zueinander angeordneten Zylinder 4 die Quererstreckung ohne großen Aufwand variabel gestaltet werden kann. Als Ummantelung für die jeweilige Anzahl an Zylindern 3 können entsprechende handelsübliche Rohre mit unterschiedlichsten Durchmessern verwendet werden. The various embodiments shown in the figures illustrate that a latent heat storage 1 according to the invention comparatively flexible both in terms of longitudinal extent in the direction of the longitudinal axis 4 as well as in transverse dimension by using larger diameter for the heat exchanger housing 2 and by different numbers of cylinders 3 is feasible. This means that by the number of cylinders arranged parallel to each other 4 the transverse extent can be made variable without great effort. As sheathing for the respective number of cylinders 3 appropriate commercial tubes can be used with different diameters.

Auch die Längenanpassung an unterschiedlichste Anwendungsbedingungen kann durch entsprechendes Ablängen von handelsüblichen Rohren für die Zylinder 3 und/oder das Wärmetauschergehäuse 2 sowie den Mantel 9 des Latentwärmespeichers 1 realisiert werden. Auch können modulartig mehrere Wärmetauschergehäuse 2 in Zylinderform nebeneinander und/oder in Längsrichtung hintereinander angeordnet und gegebenenfalls parallel und/oder seriell durchströmt/verschaltet werden. Hierdurch wird eine vorteilhafte Modulbauweise realisierbar, sodass eine kostengünstige Herstellung und Realisierung unterschiedlichster Latentwärmespeicher 1 mit unterschiedlichsten Volumen, Leistungen und/oder Wärmespeichermengen für verschiedenste Anwendungsbereiche realisierbar sind. Also, the length adjustment to a wide variety of application conditions can be achieved by appropriate cutting to length of commercially available tubes for the cylinder 3 and / or the heat exchanger housing 2 as well as the coat 9 the latent heat storage 1 will be realized. Also, a plurality of heat exchanger housing can be modular 2 arranged in cylinder form next to one another and / or in the longitudinal direction one behind the other and optionally through / connected in parallel and / or in series. As a result, an advantageous modular design can be realized, so that a cost-effective production and realization of different latent heat storage 1 can be realized with a wide variety of volumes, capacities and / or heat storage quantities for a wide variety of applications.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Latentwärmespeicher Latent heat storage
2 2: Wärmetauschergehäuse heat exchanger housing
3 3: Zylinder cylinder
4 4: Längsachse longitudinal axis
5 5: Einlass inlet
6 6: Kanal channel
7 7: Leitelement vane
8 8th: Auslass outlet
9 9: Gehäusemantel housing jacket
10 10: Spannelement clamping element
11 11: Halteelement retaining element
12 12: Spannelement clamping element
13 13: Halteelement retaining element
14 14: Leitelement vane
15 15: Öffnung opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2011/094371 A2 [0005]

Claims

Latent heat accumulator with a plurality of heat exchanger units arranged side by side and each comprising at least one phase change accumulator ( 3 wherein the phase change memories comprise a phase change storage medium for storing thermal energy which is in phase change during operation, the heat exchanger units ( 3 ) within a heat exchanger housing ( 2 ), wherein at least between adjacent heat exchanger units ( 3 ) a heat exchange fluid for heat exchange with the storage medium can be flowed through, characterized in that the heat exchanger units ( 3 ) essentially as a cylinder ( 3 ) are formed.

Latent heat store according to claim 1, characterized in that a length of the cylinder ( 3 ) is many times larger than an outer diameter of the cylinders ( 3 ).

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that a lateral surface of the heat exchanger housing ( 2 ) is formed substantially as a cylinder jacket, wherein cylinder axes ( 4 ) of the heat exchanger units ( 3 ) substantially in the direction of the longitudinal axis of the lateral surface of the heat exchanger housing ( 2 ) are aligned.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that in the axial direction ( 4 ) considered the length of the lateral surface of the heat exchanger housing substantially corresponds to the lengths of the heat exchanger units.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger units ( 3 ) as tubes sealed at both ends ( 3 ) are formed.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that at least one fixing element ( 11 . 13 . 14 ) is provided for fixing a plurality of heat exchanger units.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that at least one fluid guide element ( 7 . 14 ) is provided for conducting the heat exchange fluid, wherein the heat exchange fluid on a first side of the fluid guide element ( 7 . 14 ) flows in a first direction and arranged on one of the first side opposite, the second side of the Fluidleitelementes ( 7 . 14 ) flows in a second direction opposite to the first direction.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of substantially parallel to each other fluid guide elements ( 7 . 14 ) are provided.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid guide element ( 7 . 14 ) substantially parallel to the cylinder axis ( 4 ) one of the heat exchanger units ( 3 ) is arranged.

Latent heat store according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid guide element ( 7 . 14 ) substantially perpendicular to the cylinder axis ( 4 ) one of the heat exchanger units ( 3 ) is arranged.