DE102015011866A1 - Wärmeübertragungsanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Wärmerohr (9), das einerseits über einen Wärmetauscher (6) an eine Wärmequelle (2) und andererseits an eine Wärmesenke (4) angeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass dem Wärmetauscher (6) ein Latentwärmespeicher (7) zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Wärmerohr, das einerseits über einen Wärmetauscher an eine Wärmequelle und andererseits an eine Wärmesenke angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug.
- Die Wärmeübertragungsanordnung ist dem Kraftfahrzeug zugeordnet beziehungsweise bildet einen Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Sie dient der Übertragung von Wärme von der Wärmequelle an die Wärmesenke. Hierzu weist üblicherweise die Wärmequelle eine höhere Temperatur auf als die Wärmesenke, sodass Wärme aufgrund von Wärmeleitung, Konvektion und/oder Wärmestrahlung von der Wärmequelle auf die Wärmesenke übergeben kann. Die Wärmeübertragungsanordnung dient beispielsweise dazu, überschüssige Wärme der Wärmequelle einer anderen Verwendung zuzuführen. Als Wärmequelle dient beispielsweise Abgas des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Dieses Abgas wird mitsamt der in ihm enthaltenen Wärme an eine Außenumgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben, womit die Wärme für das Kraftfahrzeug verlorengeht.
- Mithilfe der Wärmeübertragungsanordnung soll nun zumindest ein Teil der Wärme der Wärmesenke zugeführt werden. Als Wärmesenke kann grundsätzlich eine beliebige Einrichtung des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Beispielsweise dient ein Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeugs als Wärmesenke, sodass in dem Kühlkreislauf enthaltenes Kühlmittel nach einem Start der Brennkraftmaschine mithilfe der in dem Abgas enthaltenen Wärme schneller erwärmt werden kann. Somit kann zum einen die Brennkraftmaschine schneller auf ihre Betriebstemperatur gebracht werden, sodass insbesondere eine Abgasnachbehandlung effizient durchgeführt werden kann. Weiterhin kann eine Fahrgastraumheizung schneller in Betrieb genommen werden, sodass ein Komfort für die Insassen des Fahrgastraums beträchtlich gesteigert wird.
- Zur Übertragung der Wärme zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke ist das Wärmerohr vorgesehen. Unter dem Wärmerohr ist ein Verdampfungswärmeübertrager zu verstehen, also ein Wärmeübertrager, der sich die Verdampfungswärme eines Mediums zunutze macht. Mithilfe des Wärmerohrs kann eine hohe Wärmestromdichte erzielt werden. Das Wärmerohr kann beispielsweise in Form einer Heatpipe oder eines Thermosiphons vorliegen. In dem Wärmerohr liegt insoweit fluiddicht das Medium vor, welches innerhalb des Wärmerohrs passiv transportiert wird, also beispielsweise aufgrund von Dichteunterschieden zwischen wärmerem und kälterem Medium oder aufgrund eines Druckgefälles zwischen verdampftem und kondensiertem Medium. Das Wärmerohr ist über den Wärmetauscher an die Wärmequelle angeschlossen, sodass Wärme von der Wärmequelle auf das Medium des Wärmerohrs übertragen werden kann.
- Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeübertragungsanordnung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Wärmeübertragungsanordnungen Vorteile aufweist, insbesondere eine effizientere Ausnutzung der von der Wärmequelle bereitgestellten Wärme ermöglicht.
- Dies wird erfindungsgemäß mit einer Wärmeübertragungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt. Dabei ist vorgesehen, dass dem Wärmetauscher ein Latentwärmespeicher zugeordnet ist. Der Latentwärmespeicher dient insoweit dem Zwischenspeichern von Wärme, welche von der Wärmequelle abgegeben wird, insbesondere an den Wärmetauscher zur Übertragung an das Wärmerohr. Beispielsweise ist also das Wärmerohr über den Latentwärmespeicher an die Wärmequelle angeschlossen, sodass die von der Wärmequelle abgegebene Wärme ausschließlich über den Latentwärmespeicher zu dem Wärmerohr gelangen kann. Alternativ kann es jedoch vorgesehen sein, dass das Wärmerohr und der Latentwärmespeicher parallel zueinander in Wärmeübertragungsverbindung mit der Wärmequelle stehen. Entsprechend kann sowohl Wärme unmittelbar von der Wärmequelle auf das Wärmerohr übergehen als auch parallel hierzu Wärme von dem Latentwärmespeicher aufgenommen werden, sofern von der Wärmequelle Wärme zur Verfügung gestellt wird.
- Die Verwendung des Latentwärmespeichers hat den Vorteil, dass auch in einem Zeitraum, in welchem von der Wärmequelle keine Wärme bereitgestellt wird, also die Temperatur der Wärmequelle kleiner oder gleich der Temperatur der Wärmesenke ist, der Wärmesenke über das Wärmerohr Wärme bereitgestellt werden kann. Diese Wärme wird aus dem Latentwärmespeicher entnommen. Das bedeutet, dass beispielsweise nach einem Stillstand des Kraftfahrzeugs, während welchem die Wärmequelle auskühlt und insoweit eine Temperatur annimmt, die kleiner oder gleich der Temperatur der Wärmesenke ist, bei einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Brennkraftmaschine der Wärmesenke rasch Wärme zugeführt werden kann, ohne dass diese von der Wärmequelle bereitgestellt werden muss. Vielmehr kann zunächst die der Wärmesenke bereitgestellte Wärme dem Latentwärmespeicher entnommen werden, welcher nachfolgend – sofern die Wärmequelle erneut Wärme bereitstellt – wieder aufgeladen werden kann.
- Unter dem Latentwärmespeicher ist ein Wärmespeicher zu verstehen, der sich den Phasenwechsel eines Wärmespeichermaterials zunutze macht. Das Wärmespeichermaterial des Latentwärmespeichers kann insoweit auch als Phasenwechselmaterial bezeichnet werden. Das Phasenwechselmaterial wird vorzugsweise derart gewählt, dass es eine Schmelztemperatur aufweist, die größer ist als die Temperatur der Wärmequelle, welche diese während einem längeren Stillstand des Kraftfahrzeugs annimmt, also insbesondere einer üblichen Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs. Gleichzeitig soll die Schmelztemperatur jedoch kleiner sein als eine Temperatur, welche von der Wärmequelle während des Betriebs des Kraftfahrzeugs erzielt wird, insbesondere während eines stationären Betriebs.
- In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmerohr über den Latentwärmespeicher an den Wärmetauscher angeschlossen ist. Mittels des Wärmetauschers kann Wärme von der Wärmequelle auf das Wärmerohr übertragen werden. Der Wärmetauscher ist nun unmittelbar an die Wärmequelle angeschlossen. Beispielsweise wird der Wärmetauscher von einem Fluid der Wärmequelle, beispielsweise Abgas, durchströmt. Das Wärmerohr ist nun über den Latentwärmespeicher an den Wärmetauscher angeschlossen, insbesondere ausschließlich. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde vorstehend bereits hingewiesen. Der Latentwärmespeicher ist also hinsichtlich des Wärmestroms von der Wärmequelle in Richtung des Wärmerohrs zwischen der Wärmequelle beziehungsweise dem Wärmetauscher einerseits und dem Wärmerohr andererseits angeordnet.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher einerseits unmittelbar an die Wärmequelle und andererseits unmittelbar an das Wärmerohr angeschlossen ist, wobei der Latentwärmespeicher den Wärmetauscher wenigstens bereichsweise umgreift. Auch hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Erneut ist der Wärmetauscher der Wärmequelle unmittelbar zugeordnet, wird also beispielsweise von dem Fluid der Wärmequelle durchströmt. Hierzu wird auf die vorstehenden Ausführungen hingewiesen. Das Wärmerohr ist nun jedoch nicht lediglich mittelbar über den Latentwärmespeicher an den Wärmetauscher angeschlossen, sondern vielmehr direkt beziehungsweise unmittelbar.
- Das bedeutet, dass der Wärmequelle mittels des Wärmetauschers entnommene Wärme unmittelbar an das Wärmerohr abgegeben wird beziehungsweise abgegeben werden kann. Weil jedoch gleichzeitig der Latentwärmespeicher den Wärmetauscher wenigstens bereichsweise umgreift, erfolgt bei Bereitstellung von Wärme durch die Wärmequelle zudem ein Aufladen des Latentwärmespeichers. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Wärmesenke über das Wärmerohr wesentlich schneller Wärme bereitgestellt werden kann, weil nicht zunächst der Latentwärmespeicher aufgeladen werden muss, bevor Wärme über das Wärmerohr übertragen wird.
- In einer besonders bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmerohr schaltbar ist. Das Wärmerohr weist insoweit wenigstens eine Schalteinrichtung auf, mittels welcher der Wärmestrom durch das Wärmerohr wahlweise herstellbar oder unterbrechbar ist. Beispielsweise kann die Schalteinrichtung diskret schaltend ausgebildet sein, sodass also die Wärmeübertragung durch das Wärmerohr wahlweise vollständig unterbrochen oder vollständig hergestellt ist. Selbstverständlich kann jedoch eine Schalteinrichtung vorliegen, welche ein stufenloses Einstellen des Wärmestroms durch das Wärmerohr ermöglicht.
- Die Schalteinrichtung beeinflusst beispielsweise das in dem Wärmerohr vorliegende Medium beziehungsweise dessen Strömung. Beispielsweise liegt die Schalteinrichtung in Form eines Ventils vor, mittels welchem ein Durchströmungsquerschnitt des Wärmerohrs einstellbar ist, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des das Wärmerohr durchströmende Fluid eingestellt werden kann. Dies kann steuernd und/oder regelnd erfolgen.
- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmerohr als Heatpipe oder als Thermosiphon ausgestaltet ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. In der Heatpipe ist eine Kapillarstruktur ausgebildet, welche ein Strömen von kondensiertem Medium ermöglicht, während außerhalb der Kapillarstruktur verdampftes Medium fließt. Die Heatpipe hat den Vorteil, dass sie im Wesentlichen lageunabhängig arbeitet. In dem Thermosiphon zirkuliert das Medium dagegen aufgrund des Schwerkrafteinflusses. Kondensiertes Medium wird dabei durch die Schwerkraft nach unten gezogen, sodass es verdampftes Medium beziehungsweise wärmeres Medium, welches insoweit eine geringere Dichte aufweist, nach oben drängt.
- Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Latentwärmespeicher ein Phasenwechselmaterial aufweist, welches als Flüssigmetall vorliegt. Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, dass der Latentwärmespeicher über das Phasenwechselmaterial verfügt. Das Phasenwechselmaterial kann als Flüssigmetall ausgebildet sein. Als Flüssigmetall kommt beispielsweise eine Aluminiumlegierung zum Einsatz, deren Schmelzpunkt vorzugsweise 250°C bis 350°C, insbesondere etwa oder genau 300°C beträgt. Zusätzlich oder alternativ kann die Legierung Indium und/oder Zinn aufweisen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmerohr über einen weiteren Wärmetauscher an die Wärmesenke angeschlossen ist, wobei der weitere Wärmetauscher einen Wärmespeicher, insbesondere einen weiteren Latentwärmespeicher, aufweist. Das Wärmerohr ist also nicht lediglich über den Wärmetauscher an die Wärmequelle angeschlossen, sondern weist auf seiner der Wärmequelle abgewandten Seite den weiteren Wärmetauscher zur Herstellung einer Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Wärmerohr und der Wärmesenke auf. Auch dem weiteren Wärmetauscher ist, analog zu dem vorstehend beschriebenen Wärmetauscher, ein Wärmespeicher zugeordnet. Dieser kann ebenfalls als Latentwärmespeicher ausgestaltet sein.
- Es kann nun vorgesehen sein, dass das Wärmerohr über den Wärmespeicher an den weiteren Wärmetauscher angeschlossen ist. Das bedeutet, dass das Wärmerohr nicht unmittelbar an die Wärmesenke angeschlossen ist, sondern die Wärmeübertragungsverbindung vorzugsweise ausschließlich über den weiteren Wärmetauscher sowie den Wärmespeicher erfolgt. Alternativ kann selbstverständlich der weitere Wärmetauscher einerseits unmittelbar an die Wärmesenke und andererseits unmittelbar an das Wärmerohr angeschlossen sein. Bei einer derartigen Ausgestaltung umgreift der Wärmespeicher, beispielsweise der weitere Latentwärmespeicher, den weiteren Wärmetauscher wenigstens bereichsweise. Hierzu wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
- Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, mit einer Wärmeübertragungsanordnung, insbesondere einer Wärmeübertragungsanordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Wärmeübertragungsanordnung über wenigstens ein Wärmerohr verfügt, das einerseits über einen Wärmetauscher an eine Wärmequelle und andererseits an eine Wärmesenke angeschlossen ist. Dabei ist vorgesehen, dass dem Wärmetauscher ein Latentwärmespeicher zugeordnet ist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Wärmeübertragungsanordnung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch die Wärmeübertragungsanordnung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
- Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmequelle ein Abgasrohr des Kraftfahrzeugs ist, und/oder dass die Wärmesenke eine Heizung ist, insbesondere eine Fahrgastraumheizung oder eine Batterieheizung. Die Wärme wird insoweit von dem Abgasrohr beziehungsweise von das Abgasrohr durchströmendem Abgas bereitgestellt. Das Abgas wird beispielsweise von einem Antriebsaggregat, insbesondere einer Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs erzeugt. Die Wärmesenke liegt bevorzugt als Heizung vor. Auf die Ausgestaltung als Fahrgastraumheizung wurde bereits hingewiesen. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizung als Batterieheizung vorliegen, welche dem Temperieren eines elektrischen Energiespeichers, also einer Batterie beziehungsweise eines Akkumulators, dient.
- Schließlich kann vorgesehen sein, dass mehrere Wärmerohre vorliegen, die einerseits an dieselbe Wärmequelle und andererseits an unterschiedliche Wärmesenken angeschlossen sind. Eine derartige Ausgestaltung kann selbstverständlich ganz allgemein im Rahmen der Wärmeübertragungseinrichtung vorgesehen sein und insoweit nicht nur für das Kraftfahrzeug vorliegen. Mithilfe der mehreren Wärmerohre kann der Wärmequelle jeweils Wärme entnommen und den unterschiedlichen Wärmesenken zugeführt werden. Die Wärmesenken können dabei wie vorstehend beschrieben ausgestaltet sein. Insbesondere können für jede der Wärmesenken jeweils die vorstehenden Ausführungen herangezogen werden. Beispielsweise liegt eine der Wärmesenken als Fahrgastraumheizung und eine andere der Wärmesenken als Batterieheizung vor. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch realisierbar.
- Vorzugsweise ist zumindest eines, insbesondere jedoch jedes der Wärmerohre schaltbar.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Wärmeübertragungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche eine Wärmequelle und mehrere Wärmesenken aufweist.
- Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmeübertragungsanordnung
1 , beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Die Wärmeübertragungsanordnung1 weist eine Wärmequelle2 auf, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Abgasrohr3 des Kraftfahrzeugs. Das Abgasrohr3 wird während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs, insbesondere während eines Betriebs eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs, von heißem Abgas durchströmt. Weiterhin weist die Wärmeübertragungsanordnung1 wenigstens eine Wärmesenke4 , in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Wärmesenken4 , auf. Nachfolgend wird lediglich auf eine der Wärmesenken4 näher eingegangen; für die wenigstens eine andere Wärmesenke gilt jedoch entsprechendes. - Die Wärmesenke
4 ist beispielsweise ein Heizkreislauf5 einer ansonsten nicht näher dargestellten Heizung. Die Heizung kann beispielsweise als Fahrgastraumheizung oder als Batterieheizung vorliegen. An die Wärmequelle2 ist ein Wärmetauscher6 angeschlossen, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch nicht näher dargestellt ist. Der Wärmetauscher6 wird von dem in dem Abgasrohr3 strömenden Abgas durchströmt, beispielsweise dient das Abgasrohr3 selbst als Wärmetauscher6 . Dem Wärmetauscher6 ist ein Latentwärmespeicher7 zugeordnet, welcher ein Phasenwechselmaterial8 aufweist. Das Phasenwechselmaterial8 ist beispielsweise das Abgasrohr3 umgebend beziehungsweise einschließend angeordnet. - Zur Wärmeübertragung von der Wärmequelle
2 zu der Wärmesenke4 ist ein Wärmerohr9 vorgesehen, welches beispielsweise in Form einer Heatpipe vorliegt. Das Wärmerohr9 ist vorzugsweise schaltbar und weist hierzu ein lediglich angedeutetes Ventil10 auf, mittels welchem die Strömung eines in dem Wärmerohr9 vorliegenden Mediums beeinflussbar ist. Das Wärmerohr9 ist über den Latentwärmespeicher7 an den Wärmetauscher6 angeschlossen. Das bedeutet, dass das Wärmerohr9 nicht unmittelbar an den Wärmetauscher6 angeschlossen ist, sondern lediglich mittelbar über den Latentwärmespeicher7 beziehungsweise dessen Phasenwechselmaterial8 . - In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ragt das Wärmerohr
9 mit einem seiner Enden in das Phasenwechselmaterial8 hinein. Auf seiner der Wärmequelle2 abgewandten Seite ist das Wärmerohr9 mit der Wärmesenke4 wärmeübertragend verbunden. Zu diesem Zweck kann ein hier nicht näher dargestellter weiterer Wärmetauscher vorgesehen sein. Besonders bevorzugt liegt jedoch ein Wärmespeicher11 vor, insbesondere ein weiterer Latentwärmespeicher. Vorzugsweise ist das Wärmerohr9 ausschließlich über den Wärmespeicher11 mit der Wärmesenke4 wärmeübertragend verbunden. Es liegt also auch hier keine unmittelbare Wärmeübertragung zwischen dem Wärmerohr9 und der Wärmesenke4 vor, sondern lediglich eine mittelbare über den Wärmespeicher11 . - Um die Speicherwirkung des Latentwärmespeichers
7 zu verbessern, kann eine Isolierung12 vorgesehen sein, welche das Phasenwechselmaterial8 umgibt, insbesondere vollständig umgibt. Es ist zu erkennen, dass das Wärmerohr9 die Isolierung12 durchgreift und in das Phasenwechselmaterial8 hineinragt. Es kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass das Wärmerohr9 nicht lediglich mittelbar über das Phasenwechselmaterial8 beziehungsweise den Latentwärmespeicher7 mit der Wärmequelle2 wärmeübertragend verbunden ist. Es kann vielmehr vorgesehen sein, dass das Wärmerohr9 durch das Phasenwechselmaterial8 bis hin zu dem Abgasrohr3 beziehungsweise dem Wärmetauscher6 ragt, sodass sowohl das Wärmerohr9 als auch der Latentwärmespeicher7 beziehungsweise das Phasenwechselmaterial8 unmittelbar wärmeübertagend mit der Wärmequelle2 beziehungsweise dem Wärmetauscher6 wärmeübertragend verbunden sind. - Das Phasenwechselmaterial
8 liegt beispielsweise in Form eines Flüssigmetalls vor. Dieses weist bevorzugt einen Schmelzpunkt von 250°C bis 350°C, insbesondere von 300°C auf. Mithilfe der Isolierung12 kann die in dem Latentwärmespeicher7 gespeicherte Wärme über mehrere Stunden verlustarm gespeichert werden. Idealerweise ist die Isolierung12 derart ausgestaltet, dass nach etwa zwölf Stunden Standzeit des Kraftfahrzeugs noch mindestens 50% der gespeicherten Wärme in dem Latentwärmespeicher7 vorliegen.
Claims (10)
- Wärmeübertragungsanordnung (
1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Wärmerohr (9 ), das einerseits über einen Wärmetauscher (6 ) an eine Wärmequelle (2 ) und andererseits an eine Wärmesenke (4 ) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetauscher (6 ) ein Latentwärmespeicher (7 ) zugeordnet ist. - Wärmeübertragungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (
9 ) über den Latentwärmespeicher (7 ) an den Wärmetauscher (6 ) angeschlossen ist. - Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (
6 ) einerseits unmittelbar an die Wärmequelle (2 ) und andererseits unmittelbar an das Wärmerohr (9 ) angeschlossen ist, wobei der Latentwärmespeicher (7 ) den Wärmetauscher (6 ) wenigstens bereichsweise umgreift. - Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (
9 ) schaltbar ist. - Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (
9 ) als Heatpipe oder als Thermosiphon ausgestaltet ist. - Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (
7 ) ein Phasenwechselmaterial (8 ) aufweist, welches als Flüssigmetall oder als Flüssighalbleitermaterial vorliegt. - Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (
9 ) über einen weiteren Wärmetauscher an die Wärmesenke (4 ) angeschlossen ist, wobei der weitere Wärmetauscher einen Wärmespeicher (11 ), insbesondere einen weiteren Latentwärmespeicher, aufweist. - Kraftfahrzeug, mit einer Wärmeübertragungsanordnung (
1 ), insbesondere einer Wärmeübertragungsanordnung (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeübertragungsanordnung (1 ) über wenigstens ein Wärmerohr (9 ) verfügt, das einerseits über einen Wärmetauscher (6 ) an eine Wärmequelle (2 ) und andererseits an eine Wärmesenke (4 ) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetauscher (6 ) ein Latentwärmespeicher (7 ) zugeordnet ist. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (
2 ) ein Abgasrohr (3 ) des Kraftfahrzeugs ist, und/oder dass die Wärmesenke (4 ) eine Heizung ist, insbesondere eine Fahrgastraumheizung oder eine Batterieheizung. - Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmerohre (
9 ) vorliegen, die einerseits an dieselbe Wärmequelle (2 ) und andererseits an unterschiedliche Wärmesenken (4 ) angeschlossen sind.
Priority Applications (3)
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DE102015011866.8A DE102015011866A1 (de) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Wärmeübertragungsanordnung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Kraftfahrzeug |
US15/261,198 US20170074598A1 (en) | 2015-09-10 | 2016-09-09 | Heat transfer arrangement for a motor vehicle, and motor vehicle |
CN201610812468.XA CN106523101A (zh) | 2015-09-10 | 2016-09-09 | 用于机动车的热传递装置以及相应的机动车 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN109962320A (zh) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 青岛市比亚迪汽车有限公司 | 一种动力电池加热系统及其控制方法 |
DE102019113292A1 (de) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Wärmeübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016170861A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社デンソー | 車両用防曇装置 |
DE102018208350A1 (de) * | 2018-05-28 | 2019-11-28 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Wärmetausch |
CN115548507B (zh) * | 2022-08-29 | 2023-11-14 | 西安交通大学 | 一种直冷和相变冷却耦合的电池热管理系统及制作方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009049196A1 (de) * | 2009-10-13 | 2010-05-20 | Daimler Ag | Fahrzeug mit gesteuerter Heat-Pipe |
DE102012202150A1 (de) * | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum thermoelektrischen Erzeugen von Energie für ein Fahrzeug |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4107922A (en) * | 1972-09-04 | 1978-08-22 | Robert Bosch Gmbh | Equipment for exhaust gas detoxification in internal combustion engines |
JPS5298257A (en) * | 1976-02-14 | 1977-08-17 | Mitsubishi Electric Corp | Heat pipe |
JPS61202091A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属水素化物利用装置 |
US5477676A (en) * | 1988-04-15 | 1995-12-26 | Midwest Research Institute | Method and apparatus for thermal management of vehicle exhaust systems |
US4976308A (en) * | 1990-02-21 | 1990-12-11 | Wright State University | Thermal energy storage heat exchanger |
US5000252A (en) * | 1990-02-22 | 1991-03-19 | Wright State University | Thermal energy storage system |
US5217063A (en) * | 1992-05-21 | 1993-06-08 | Mainstream Engineering Corporation | Thermal storage heat pipe |
US6997241B2 (en) * | 2001-01-13 | 2006-02-14 | Enertron, Inc. | Phase-change heat reservoir device for transient thermal management |
AT5579U1 (de) * | 2001-07-23 | 2002-08-26 | Avl List Gmbh | Abgasrückführkühler |
US7028757B1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Twin fin arrayed cooling device with liquid chamber |
TWI307399B (en) * | 2005-09-09 | 2009-03-11 | Delta Electronics Inc | Heat dissipation module and heat pipe thereof |
US7891575B2 (en) * | 2006-11-03 | 2011-02-22 | Sami Samuel M | Method and apparatus for thermal storage using heat pipes |
CN104482790A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-01 | 华晨汽车集团控股有限公司 | 利用发动机废气余热的相变蓄热装置及方法 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009049196A1 (de) * | 2009-10-13 | 2010-05-20 | Daimler Ag | Fahrzeug mit gesteuerter Heat-Pipe |
DE102012202150A1 (de) * | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum thermoelektrischen Erzeugen von Energie für ein Fahrzeug |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109962320A (zh) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 青岛市比亚迪汽车有限公司 | 一种动力电池加热系统及其控制方法 |
DE102019113292A1 (de) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Wärmeübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke |
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