DE102018103650A1

DE102018103650A1 - Kühlwassersystem eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018103650A1
Application number: DE102018103650.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2019-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlwassersystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Kühlkreislauf, wobei im Kühlkreislauf ein Wärmespeicher angeordnet ist, der einem doppelwandigen Behälter (5) umfasst, der geeignet ist thermochemisches Material (TCM) in seinem Innenraum aufzunehmen, wobei mehrere Heatpipes als Kanäle im Innenraum des Behälters (5) angeordnet sind und deren beide Enden sich jeweils in den Zwischenraum zwischen der Innenwand (2) und der Außenwand (3) des Behälters (5) öffnen.
Dabei sind der Zwischenraum zwischen der Innenwand (2) und der Außenwand (3) des Behälters (5) und die Heatpipes mit einer Flüssigkeit (12) durchströmbar.

Description

Autos erzeugen während sie in Betrieb sind, mehr Wärme als genutzt werden kann. Beim Starten des Autos, besonders im Winter, fehlt Wärme (Kaltstart). Dies ist nicht nur für den Verbrauch und die Emissionen schlecht, ein kaltes Auto ist einfach ungemütlich.
Durch die Nutzung eines thermochemischen Wärmespeichers wird die überschüssige Wärme gespeichert und kann bei dem nächsten Start wieder freigegeben werden. So wird der Kaltstart verhindert und der Komfort erhöht.
Ein thermochemischer Wärmespeicher, basiert auf thermochemischen Materialien (TCM). Diese geben bei Wärmezufuhr Wasser/Flüssigkeiten ab. Dieses nun „getrocknete TCM“ gibt bei Zufuhr von Wasser/Flüssigkeit wieder die Wärme in einer chemischen Reaktion frei. Dieser Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen.
Thermochemische Wärmespeicher haben den Vorteil, eine weitaus größere Speicherkapazität als andere Wärmespeicher zu haben. Der Vorteil gegenüber z.B. der Autobatterie als Energiespeicher ist, dass die Energie die ganze Zeit in derselben Form verbleibt (Wärmeenergie) und es keine Umwandlungsverluste gibt.
Der thermochemische Wärmespeicher wird hierfür derart in den Kühlkreislauf des Autos integriert, dass die Kühlflüssigkeit an der Außenwand des Behälters vorbeiströmt, so kann die Wärme aus dem Kühlwasser in den Speicher mit dem TCM gelangen. Umgekehrt kann der Speicher so auch seine Wärme wieder abgeben. Um den Vorgang der Wärmeübergabe zu beschleunigen werden Heatpipes benutzt, welche sich durch den Behälter und somit durch das TCM ziehen. Hierdurch lassen sich hohe Lade- und Entladeleistungen realisieren, da die Wärme schnell zwischen dem Speicher und dem Kühlkreislauf ausgetauscht werden kann.
Technische Beschreibung des Produkts
Das TCM wird in einem doppelwandigen Behälter (5) gelagert. Zwischen der Innenwand (2) und der Außenwand (3) des Behälters (5) fliest die heiße Kühlflüssigkeit (12) des Autos entlang. Heatpipes (1) führen vom Innenraum des Behälters (5) in den Zwischenraum der zwischen Innenwand (2) und Außenwand (3) existiert und von der Kühlflüssigkeit (12) durchflossen wird. Durch diese Anordnung kann ein schneller Wärmeaustausch zwischen TCM und Kühlflüssigkeit (12) sichergestellt werden. Oberhalb des mit TCM gefüllten Behälters (5) ist ein kleinerer mit Wasser gefüllter Behälter (6) angeordnet. Diese sind durch eine Öffnung (7) miteinander verbunden. Durch ein Ventil (8) kann diese Öffnung (7) wieder verschlossen werden.
Beim Laden des Speichers wird die Wärme des Kühlwassers (12) über die Heatpipes (1) und die Innenwand (2) an das TCM abgegeben. Das im TCM gespeicherte Wasser / die Flüssigkeit wird jetzt freigegeben und steigt nach oben. Das Wasser gelangt über das löchrige Rohr (4) und den Wasserverteiler (wirkt beim Ladevorgang als Wasserdampfsammler) (9) in den oberen Behälter (6). Dort kondensiert es und läuft an den Wandungen des Behälters (6) in die Auffangmulde des Behälters. Ein Rücklaufschutz (10) verhindert das frühzeitige und unkontrollierte zurücklaufen des Wassers in Behälter (5). Nachdem das Wasser vollständig ausgetrieben ist, wird das Ventil (8) geschlossen und der Speicher ist wieder geladen.
Beim Entladen des Speichers wird das Ventil (8) geöffnet und das in Behälter (6) zuvor separierte Wasser wird über ein löchriges Rohr (4) in die Tiefe des Behälters (5) geleitet und über den Duschkopfverteiler (9) flächig über dem TCM verteilt. Bei dem Kontakt zwischen dem TCM und dem Wasser wird eine thermochemische Reaktion gestartet, bei welcher Wärme freigegeben wird. Über die Heatpipes (1) und die Innenwand (2) des Behälters (5) gelangt die nun entstehende Wärme schnell ins kalte Kühlwasser (12) wodurch dieses schnell erwärmt wird.
Anstatt diverser Verteilmaterialien, liese sich auch der Kapillareffekt nutzten um das Wasser schnell im TCM zu verteilen (z.B. Wolle oder Kerzendocht). Der Kapillareffekt liese sich auch in Verbindung mit anderen Verteilungsmaßnahmen nutzen.
Bezugszeichenliste

1.: Heatpipes
2.: Innenwand
3.: Außenwand
4.: löchriges Rohr
5.: Behälter mit TCM gefüllt
6.: Behälter mit Wasser gefüllt
7.: Verbindung Behälter 5 und 6
8.: Ventil (Prinzip Wasserhahn)
9.: Wasserverteiler (Duschkopfprinzip)
10.: Rücklaufschutz
11.: Äußere Abgrenzung
12.: Kühlflüssigkeit

Claims

Kühlwassersystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Kühlkreislauf, wobei im Kühlkreislauf ein Wärmespeicher angeordnet ist, der einem doppelwandigen Behälter (5) umfasst, der geeignet ist thermochemisches Material (TCM) in seinem Innenraum aufzunehmen, wobei mehrere Heatpipes als Kanäle im Innenraum des Behälters (5) angeordnet sind und deren beide Enden sich jeweils in den Zwischenraum zwischen der Innenwand (2) und der Außenwand (3) des Behälters (5) öffnen, wobei der Zwischenraum zwischen der Innenwand (2) und der Außenwand (3) des Behälters (5) und die Heatpiepes mit einer Flüssigkeit (12) durchströmbar sind.
Kühlwassersystem eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des mit TCM gefüllten Behälters (5) ein kleinerer mit Wasser gefüllter Behälter (6) angeordnet ist, wobei der kleinere mit Wasser gefüllte Behälter (6) und der doppelwandige Behälter (5) durch eine Öffnung (7) miteinander verbunden sind und wobei durch ein Ventil (8) diese Öffnung (7) geöffnet und verschlossen werden kann.
Kühlwassersystem eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere mit Wasser gefüllte Behälter (6) eine Rücklaufsperre (10) aufweist, die das Zurückfließen des gespeicherten Wassers verhindert.
Kühlwassersystem eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere mit Wasser gefüllte Behälter (6) eine Rücklaufsperre (10) aufweist, die das Zurückfließen des gespeicherten Wassers verhindert.