DE102018213497A1

DE102018213497A1 - Means for heat exchange with an elastocaloric element which encloses a fluid line

Info

Publication number: DE102018213497A1
Application number: DE102018213497.9A
Authority: DE
Inventors: Holger Wuest
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-02-13
Also published as: CN110822205A; JP2020026949A; US20200049389A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Wärmetausch (100), welches eingerichtet ist, eine Fluidleitung (3), die ein Wärmetransportfluid führt, zu umschließen. Es umfasst zumindest ein elastokalorisches Element (2), das mit der Fluidleitung (3) verbunden ist, zumindest einen Aktor (1), der auf das elastokalorische Element (2) wirkt und eingerichtet ist, bei Betätigung eine Kraft auf das zumindest eine elastokalorischen Elemente (2) auszuüben, um das zumindest eine elastokalorische Element (2) zu verformen, und zumindest ein Befestigungselement (4), das eingerichtet ist, das Mittel zum Wärmetausch (100) an der Fluidleitung (3) zu befestigen.The invention relates to a means for heat exchange (100) which is set up to enclose a fluid line (3) which carries a heat transport fluid. It comprises at least one elastocaloric element (2), which is connected to the fluid line (3), at least one actuator (1), which acts on the elastocaloric element (2) and is set up, upon actuation a force on the at least one elastocaloric element (2) to deform the at least one elastocaloric element (2) and at least one fastening element (4) which is set up to fasten the heat exchange means (100) to the fluid line (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Wärmetausch, welches eine Fluidleitung, die ein Wärmetransportfluid führt, umschließt und zumindest ein elastokalorisches Element, zumindest einen Aktor und zumindest ein Befestigungselement umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zu Wärmetausch, das die Fluidleitung, das zumindest eine Mittel zum Wärmetausch und ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung des zumindest einen Aktors umfasst.The invention relates to a means for heat exchange which surrounds a fluid line which carries a heat transport fluid and comprises at least one elastocaloric element, at least one actuator and at least one fastening element. Furthermore, the invention relates to a system for heat exchange, which comprises the fluid line, the at least one means for heat exchange and an electronic control device for controlling the at least one actuator.

Stand der TechnikState of the art

Der elastokalorische Effekt beschreibt eine adiabatische Temperaturänderung eines Materials, wenn das Material mit einer mechanischen Kraft beaufschlagt wird und sich beispielsweise verformt. Durch die mechanische Kraft bzw. die Verformung wird eine Umwandlung der Kristallstruktur, auch Phase genannt, in dem Material verursacht. Die Phasenumwandlung führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Materials. Wird die dabei freigesetzte Wärme abgeführt, erniedrigt sich die Temperatur und die Entropie nimmt ab. Wird dann die mechanische Kraft entfernt, wird wiederum eine umgekehrte Phasenumwandlung (Rückumwandlung) verursacht, die zu einer Absenkung der Temperatur des Materials führt. Wird dem Material dann wieder Wärme zugeführt nimmt die Entropie wieder zu.The elastocaloric effect describes an adiabatic change in temperature of a material when the material is subjected to a mechanical force and deforms, for example. The mechanical force or the deformation causes a transformation of the crystal structure, also called the phase, in the material. The phase change leads to an increase in the temperature of the material. If the heat released is removed, the temperature drops and the entropy decreases. If the mechanical force is then removed, a reverse phase change (back-conversion) is caused, which leads to a lowering of the temperature of the material. If heat is then added to the material, the entropy increases again.

Nach der annähernd adiabaten Phasenumwandlung liegt die Temperatur über der Ausgangstemperatur. Die dabei entstandene Wärme kann beispielsweise an die Umgebung abgeführt werden und das Material nimmt dann die Umgebungstemperatur an. Wird nun die Phasenrückumwandlung initiiert, indem die mechanische Kraft auf null reduziert wird, stellt sich eine niedrigere Temperatur als die Ausgangstemperatur ein. Es können Temperaturdifferenzen zwischen maximaler Temperatur nach der Phasenumwandlung und minimaler Temperatur nach der Rückumwandlung (bei zuvor abgegebener Wärme) von bis zu 40°C erreicht werden.After the approximately adiabatic phase transition, the temperature is above the initial temperature. The heat generated can be dissipated to the environment, for example, and the material then takes on the ambient temperature. If the phase inversion is initiated by reducing the mechanical force to zero, the temperature will be lower than the initial temperature. Temperature differences between the maximum temperature after the phase change and the minimum temperature after the reverse conversion (with previously given off heat) of up to 40 ° C. can be achieved.

Materialien, an denen sich der elastokalorische Effekt nachweisen lässt, werden als elastokalorische Materialien bezeichnet. Solche elastokalorischen Materialien sind beispielsweise Formgedächtnislegierungen, die Superelastizität besitzen. Superelastische Legierungen zeichnen aus, dass diese auch nach starker Verformung von selbst wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Superelastische Formgedächtnislegierungen weisen zwei unterschiedliche Phasen (Kristallstrukturen) auf: Austenit ist die bei Raumtemperatur eine stabile Phase und Martensit ist bei niedrigeren Temperaturen stabil. Eine mechanische Verformung verursacht eine Phasenumwandlung von Austenit zu Martensit, die einen adiabatischen Temperaturanstieg zur Folge hat. Die erhöhte Temperatur kann nun in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben werden, was zu einer Abnahme der Entropie führt. Wird das elastokalorische Material wieder entlastet, erfolgt eine Rückumwandlung von Martensit zu Austenit und damit einhergehend eine adiabatische Temperaturabsenkung.Materials on which the elastocaloric effect can be demonstrated are referred to as elastocaloric materials. Such elastocaloric materials are, for example, shape memory alloys which have superelasticity. Super elastic alloys are characterized by the fact that they return to their original shape even after severe deformation. Superelastic shape memory alloys have two different phases (crystal structures): austenite is the stable phase at room temperature and martensite is stable at lower temperatures. Mechanical deformation causes a phase transformation from austenite to martensite, which results in an adiabatic temperature increase. The increased temperature can now be released to the environment in the form of heat, which leads to a decrease in entropy. If the elastocaloric material is relieved, the martensite is converted back to austenite, which in turn leads to an adiabatic reduction in temperature.

Elastokalorische Elemente, die aus solchen elastokalorischen Materialien bestehen, werden zur Kühlung und zur Erwärmung eingesetzt. Hierbei kommen typischerweise mit Wärmetransportfluid gefüllte Fluidleitungen zum Einsatz, über welche die Wärme transportiert wird. Genauer transportiert das Wärmetransportfluid die Wärme von der zu kühlenden Komponente zu den elastokalorischen Elementen hin oder es transportiert die Wärme von den elastokalorischen Elementen ab und zu der zu erwärmenden Komponente hin.Elastocaloric elements, which consist of such elastocaloric materials, are used for cooling and heating. Fluid lines filled with heat transport fluid are typically used here, via which the heat is transported. More specifically, the heat transfer fluid transports the heat from the component to be cooled to the elastocaloric elements or it transports the heat from the elastocaloric elements to the component to be heated.

Herkömmlicherweise sind die elastokalorischen Elemente in einer zentralen Einheit zur Kälte- bzw. Wärmeerzeugung angeordnet, von denen die Fluidleitungen abgehen und dann zu den Komponenten verlaufen. Entlang der Fluidleitungen findet Wärmeaustausch mit der Umgebung statt, sodass ein Wärmeverlust entsteht und sich die Kühl- bzw. Heizleistung verringert. Die zentralen Einheiten weisen typischerweise einen Motor, meist einen Elektromotor auf, um die elastokalorischen Elemente zu verformen.Conventionally, the elastocaloric elements are arranged in a central unit for cooling or heat generation, from which the fluid lines branch off and then run to the components. Heat exchange with the environment takes place along the fluid lines, so that heat is lost and the cooling or heating capacity is reduced. The central units typically have a motor, usually an electric motor, to deform the elastocaloric elements.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Mittel zum Wärmetausch vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, eine Fluidleitung, die ein Wärmetransportfluid, z. B. ein Kühl-/Kältemittel, führt, zu umschließen. Das Mittel zum Wärmetausch umfasst zumindest ein elastokalorisches Element, zumindest einen Aktor, der auf das zumindest eine elastokalorische Element wirkt, und zumindest ein Befestigungselement.A means for heat exchange is proposed, which is set up, a fluid line, the heat transfer fluid, for. B. a coolant / coolant leads to enclose. The means for heat exchange comprises at least one elastocaloric element, at least one actuator, which acts on the at least one elastocaloric element, and at least one fastening element.

Dabei ist das zumindest eine elastokalorische Element mit der Fluidleitung verbindbar, mit der Fluidleitung verbunden oder an der Fluidleitung anordenbar. Dabei besteht eine thermische Verbindung zwischen dem zumindest einen elastokalorischen Element und der Fluidleitung. Das zumindest eine elastokalorische Element kann direkt an der Fluidleitung befestigt sein oder vorzugsweise über das zumindest eine Befestigungselement in der Verbindung gehalten werden.The at least one elastocaloric element can be connected to the fluid line, connected to the fluid line or arranged on the fluid line. There is a thermal connection between the at least one elastocaloric element and the fluid line. The at least one elastocaloric element can be attached directly to the fluid line or preferably held in the connection via the at least one attachment element.

Der zumindest eine Aktor ist eingerichtet, bei Betätigung des Aktors eine Kraft auf das zumindest eine elastokalorischen Elemente auszuüben. Der Aktor kann beispielsweise ein Piezo-Element, welches sich ausdehnt und dabei einen Druck auf das zumindest eine elastokalorischen Element ausübt, oder ein Elektroaktor oder ein Magnetaktor, beispielsweise ein Hubmagnet, sein.The at least one actuator is set up to exert a force on the at least one elastocaloric element when the actuator is actuated. The actuator can be, for example, a piezo element that expands and exerts pressure on the at least one elastocaloric element, or an electric actuator or a magnetic actuator, for example a lifting magnet.

Das zumindest eine Befestigungselement ist eingerichtet, das Mittel zum Wärmetausch an der Fluidleitung zu befestigen. Das zumindest eine Befestigungselement ist vorzugsweise eine Manschette oder eine Ummantelung. Vorzugsweise ist das zumindest eine Befestigungselement mit dem zumindest einen Aktor verbunden und hält diesen. Mit anderen Worten ist der zumindest eine Aktor einseitig an dem zumindest einen Befestigungselement verankert. Dadurch ist der zumindest eine Aktor auf einer Seite fixiert und kann eine Kraft auf das zumindest eine elastokalorische Element ausüben ohne sich zu bewegen und demzufolge das zumindest eine elastokalorische Element verformen.The at least one fastening element is designed to fasten the heat exchange means to the fluid line. The at least one fastening element is preferably a sleeve or a casing. The at least one fastening element is preferably connected to the at least one actuator and holds it. In other words, the at least one actuator is anchored on one side to the at least one fastening element. As a result, the at least one actuator is fixed on one side and can exert a force on the at least one elastocaloric element without moving and consequently deform the at least one elastocaloric element.

Die oben beschriebene Anordnung der elastokalorischen Elemente direkt an der Fluidleitung bietet vor allem gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen zum Wärmetausch, bei denen die elastokalorischen Elemente in einer zentralen Einheit angeordnet sind, folgende Vorteile: The above-described arrangement of the elastocaloric elements directly on the fluid line offers the following advantages, above all compared to conventional heat exchange devices in which the elastocaloric elements are arranged in a central unit:

Der Wärmetausch mittels des zumindest einen elastokalorischen Elements kann direkt an der Fluidleitung erfolgen. Demnach kann die Wärme direkt an der benötigen Stelle dem Wärmetransportfluid zugeführt werden oder vom Wärmetransportfluid entnommen werden und es wird nur Wärme, die tatsächlich gebraucht wird, übertragen. Durch die Anordnung direkt an der Fluidleitung kann das Mittel zum Wärmetausch möglichst nahe bei einem Verbraucher an der Fluidleitung platziert werden, wodurch sich der Wärmeverlust des Wärmetransportfluid über die Fluidleitung aufgrund der kurzen Entfernung zwischen dem Mittel zum Wärmetausch und dem Verbraucher deutlich verringert und demnach die Leistung des Systems zum Wärmetausch gesteigert werden kann.The heat exchange by means of the at least one elastocaloric element can take place directly on the fluid line. Accordingly, the heat can be supplied to the heat transport fluid directly at the required point or can be removed from the heat transport fluid and only heat that is actually needed is transferred. As a result of the arrangement directly on the fluid line, the means for heat exchange can be placed as close as possible to a consumer on the fluid line, as a result of which the heat loss of the heat transport fluid via the fluid line is significantly reduced due to the short distance between the means for heat exchange and the consumer and accordingly the performance of the heat exchange system can be increased.

Des Weiteren kann durch die dezentrale Anordnung der Mittel zum Wärmetausch auf die zentrale Einheit, in der die elastokalorischen Elemente angeordnet sind, verzichtet werden. Solche zentralen Einheiten weisen meist einen Motor, beispielsweise einen Elektromotor auf, der im Vergleich zu den Aktoren des Mittels zum Wärmetausch deutlich größer ausfällt. Auf diesen Motor kann verzichtet werden, wodurch der benötige Bauraum für ein System zum Wärmetausch reduziert wird.Furthermore, the decentralized arrangement of the means for heat exchange means that the central unit in which the elastocaloric elements are arranged can be dispensed with. Such central units usually have a motor, for example an electric motor, which is significantly larger in comparison to the actuators of the means for heat exchange. This motor can be dispensed with, which reduces the installation space required for a system for heat exchange.

Vorzugsweise ist das zumindest eine Mittel zum Wärmetransport in Abschnitten der Fluidleitung angeordnet, in denen die Fluidleitung zumindest für die Breite des Mittels zum Wärmetransport „gerade“ verläuft, d. h. keine oder nur geringe Krümmung aufweist.The at least one means for heat transport is preferably arranged in sections of the fluid line in which the fluid line runs “straight” at least for the width of the means for heat transport, ie. H. has no or only slight curvature.

Vorteilhafterweise können das zumindest eine elastokalorische Element, der zumindest eine Aktor und das zumindest eine Befestigungselement jeweils in Form einer Ringscheibe ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung können die genannten Komponenten ringförmig um die im Allgemeinen rohrförmige Fluidleitung herum angeordnet sein, sodass das Mittel zum Wärmetausch die Fluidleitung umschließt. Es gilt anzumerken, dass die Ringscheibe eine Öffnung in ihrem Ring und/oder einen Öffnungsmechanismus für ihren Ring aufweisen kann, um die Ringscheibe bei der Montage an der Fluidleitung öffnen zu können. Das ringförmige Befestigungselement kann beispielsweise in Form einer Manschette ausgebildet sein, die um die Fluidleitung gelegt wird und dann zugezogen wird.The at least one elastocaloric element, the at least one actuator and the at least one fastening element can each advantageously be in the form of an annular disk. In this embodiment, the components mentioned can be arranged in a ring around the generally tubular fluid line, so that the means for heat exchange encloses the fluid line. It should be noted that the washer can have an opening in its ring and / or an opening mechanism for its ring, in order to be able to open the washer when it is mounted on the fluid line. The ring-shaped fastening element can be designed, for example, in the form of a sleeve which is placed around the fluid line and then closed.

Eine bevorzugte Ausbildung des Mittels zum Wärmetausch sieht vor, dass zwei Aktoren in Längsrichtung der Fluidleitung neben einem der elastokalorischen Elemente angeordnet sind. Als Längsrichtung der Fluidleitung wird die Längsrichtung des meist zylinderförmigen Rohrs im jeweiligen Abschnitt der Fluidleitung angesehen, mit anderen Worten die Richtung parallel zur Flussrichtung des Wärmetransportfluids. Zwischen den beiden Aktoren ist das elastokalorische Element angeordnet. Bei ringförmigen Komponenten ist das elastokalorische Element zwischen den Stirnseiten der beiden Aktoren angeordnet. Dehnen sich die beiden Aktoren bei Betätigung der Aktoren gleichzeitig in Längsrichtung aus, so üben beide Aktoren jeweils eine Kraft auf das elastokalorische Element aus und zwar von unterschiedlichen Seiten. Infolge dessen wird das elastokalorische Element verformt.A preferred embodiment of the means for heat exchange provides that two actuators are arranged in the longitudinal direction of the fluid line next to one of the elastocaloric elements. The longitudinal direction of the mostly cylindrical tube in the respective section of the fluid line is regarded as the longitudinal direction of the fluid line, in other words the direction parallel to the direction of flow of the heat transport fluid. The elastocaloric element is arranged between the two actuators. In the case of annular components, the elastocaloric element is arranged between the end faces of the two actuators. If the two actuators expand simultaneously in the longitudinal direction when the actuators are actuated, both actuators each exert a force on the elastocaloric element from different sides. As a result, the elastocaloric element is deformed.

Zudem kann jeder der beiden Aktoren mit je einem in Längsrichtung der Fluidleitung angeordneten Befestigungselement verbunden sein. Die Befestigungselemente sind dabei auf der jeweils dem elastokalorischen Element gegenüberliegenden Seite - bei ringförmigen Komponenten die Stirnseite - mit dem Aktor verbunden. Jeder der beiden Aktoren kann durch eines der Befestigungselemente gehalten werden. Demzufolge sind die Aktoren über die Befestigungselemente an der Fluidleitung fixiert. Dehnen sich die beiden Aktoren nun bei Betätigung der Aktoren gleichzeitig in Längsrichtung aus, so ist die Ausdehnung in Richtung der Befestigungselemente unterbunden und die Aktoren dehnen sich nur in Richtung des elastokalorischen Elements aus, sodass die beiden Aktoren jeweils eine Kraft auf das elastokalorische Element ausüben.In addition, each of the two actuators can each be connected to a fastening element arranged in the longitudinal direction of the fluid line. The fastening elements are connected to the actuator on the side opposite the elastocaloric element in each case - in the case of annular components the end face. Each of the two actuators can be held by one of the fastening elements. As a result, the actuators are fixed to the fluid line via the fastening elements. If the two actuators expand simultaneously in the longitudinal direction when the actuators are actuated, the expansion in the direction of the fastening elements is prevented and the actuators only expand in the direction of the elastocaloric element, so that the two actuators each exert a force on the elastocaloric element.

Bevorzugt können sich zumindest zwei Aktoren ein gemeinsames Befestigungselement teilen. Das gemeinsame Befestigungselement ist mit den zumindest zwei Aktoren verbunden und hält diese gleichzeitig. Besonders bevorzugt teilen sich genau zwei Aktoren ein gemeinsames Befestigungselement. Für den obengenannten Fall, dass die Aktoren in Längsrichtung mit dem Befestigungselement verbunden ist, ist es vorteilhaft, dass genau ein Aktor mit einer Seite quer zur Längsrichtung - daher einer Stirnseite - des gemeinsamen Befestigungselements verbunden ist.At least two actuators can preferably share a common fastening element. The common fastening element is connected to the at least two actuators and holds them at the same time. Particularly preferably, exactly two actuators share a common one Fastener. For the above-mentioned case that the actuators are connected in the longitudinal direction to the fastening element, it is advantageous that exactly one actuator is connected to one side transverse to the longitudinal direction - therefore an end face - of the common fastening element.

Wie bereits beschrieben, steht das zumindest eine elastokalorische Element mit der Fluidleitung in thermischer Verbindung. Um diese thermische Verbindung zu verbessern, d. h. um den Wärmeübertrag über diese thermische Verbindung zu erhöhen, kann eine wärmeleitende Schicht zwischen dem zumindest einen elastokalorischen Element in der Fluidleitung vorgesehen sein. Die wärmeleitende Schicht ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass sie an der Fluidleitung eine vergrößerte Kontaktfläche bietet und/oder an dem zumindest einen elastokalorischen Element eine vergrößerte Kontaktfläche bietet, wodurch ein höherer Wärmeübertrag stattfinden kann.As already described, the at least one elastocaloric element is in thermal connection with the fluid line. To improve this thermal connection, i. H. In order to increase the heat transfer via this thermal connection, a heat-conducting layer can be provided between the at least one elastocaloric element in the fluid line. The heat-conducting layer is advantageously designed such that it offers an enlarged contact area on the fluid line and / or offers an enlarged contact area on the at least one elastocaloric element, as a result of which a higher heat transfer can take place.

Im Gegensatz dazu ist es von Vorteil, den zumindest einen Aktor von der Fluidleitung und von dem zumindest einen elastokalorischen Element thermisch zu isolieren. Hierfür kann eine wärmeisolierende Schicht zwischen dem zumindest einen Aktor und dem zumindest einen elastokalorischen Element sowie zwischen dem zumindest einen Aktor und der Fluidleitung vorgesehen sein. Durch diese wärmeisolierende Schicht kann kein Wärmeübertrag zwischen dem elastokalorischen Element und/oder dem erwärmten bzw. abgekühlten Wärmetransportfluid und dem Aktor stattfinden. Zudem kann die wärmeisolierende Schicht die von der Fluidleitung abgekehrte Außenseite des Mittels zum Wärmetransport, insbesondere die Außenseite der elastokalorischen Elemente, umgeben, sodass kein Wärmeübertrag zur Umgebung stattfindet. Die wärmeisolierende Schicht bietet demnach den Vorteil, den Wärmeverlust innerhalb des Mittels zum Wärmetausch und den Wärmeverlust an die Umgebung zu verringern und somit die Effizienz zu steigern.In contrast, it is advantageous to thermally isolate the at least one actuator from the fluid line and from the at least one elastocaloric element. For this purpose, a heat-insulating layer can be provided between the at least one actuator and the at least one elastocaloric element and between the at least one actuator and the fluid line. This heat-insulating layer means that no heat transfer can take place between the elastocaloric element and / or the heated or cooled heat transport fluid and the actuator. In addition, the heat-insulating layer can surround the outside of the means for heat transport facing away from the fluid line, in particular the outside of the elastocaloric elements, so that no heat transfer to the surroundings takes place. The heat-insulating layer therefore offers the advantage of reducing the heat loss within the heat exchange medium and the heat loss to the environment and thus increasing the efficiency.

Des Weiteren wird ein System zum Wärmetausch vorgeschlagen, welches zumindest eines der vorstehend beschriebenen Mittel zum Wärmetausch, die Fluidleitung und ein elektronisches Steuergerät umfasst. Wie bereits beschrieben ist das zumindest eine Mittel zum Wärmetausch an der Fluidleitung angeordnet. Ferner ist das elektronische Steuergerät eingerichtet, den zumindest einen Aktor des zumindest einen Mittels zum Wärmetausch zu steuern. Die Vorteile des Mittels zum Wärmetausch können für das System zum Wärmetausch übernommen werden.Furthermore, a system for heat exchange is proposed, which comprises at least one of the means for heat exchange described above, the fluid line and an electronic control unit. As already described, the at least one means for heat exchange is arranged on the fluid line. Furthermore, the electronic control device is set up to control the at least one actuator of the at least one means for heat exchange. The advantages of the heat exchange agent can be adopted for the heat exchange system.

Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl von solchen Mitteln zum Wärmetausch an der Fluidleitung angeordnet. Hierbei ist das elektronische Steuergerät eingerichtet, den zumindest einen Aktor jedes der Mehrzahl von Mitteln zu steuern. Umso mehr Mittel zum Wärmetausch an der Fluidleitung angeordnet sind, umso größer ist der maximal mögliche Wärmefluss.A plurality of such means for heat exchange is advantageously arranged on the fluid line. Here, the electronic control device is set up to control the at least one actuator of each of the plurality of means. The more means for heat exchange are arranged on the fluid line, the greater the maximum possible heat flow.

Vorzugsweise ist jedes Mittel zum Wärmetransport in Abschnitten der Fluidleitung angeordnet, in denen die Fluidleitung zumindest für die Breite des Mittels zum Wärmetransport „gerade“ verläuft, d. h. keine oder nur geringe Krümmung aufweist.Each means for heat transport is preferably arranged in sections of the fluid line in which the fluid line runs “straight” at least for the width of the means for heat transport, ie. H. has no or only slight curvature.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Mehrzahl der Mittel zum Wärmetausch kaskadenartig miteinander verbunden ist. Das heißt, die Mittel zum Wärmetausch sind aneinander liegend oder mit geringem Abstand hintereinander angeordnet und wirken nacheinander auf das gleiche Fluidvolumen des Wärmetransportfluids ein. Zudem ist das Steuergerät bevorzugt so eingerichtet, dass die Aktoren der Mehrzahl der Mittel zum Wärmetausch zeitlich hintereinander abhängig von den Strömungseigenschaften des Wärmetransportfluids gesteuert werden, sodass das gleiche Fluidvolumen des Wärmetransportfluids von Element zu Element innerhalb der Kaskade immer weiter abgekühlt bzw. erwärmt wird.A particularly preferred embodiment provides that the majority of the means for heat exchange are connected to one another in a cascade manner. This means that the means for heat exchange are arranged one next to the other or at a short distance one behind the other and act successively on the same fluid volume of the heat transport fluid. In addition, the control device is preferably set up in such a way that the actuators of the majority of the means for heat exchange are controlled in succession depending on the flow properties of the heat transport fluid, so that the same fluid volume of the heat transport fluid is continuously cooled or heated from element to element within the cascade.

Zusätzlich können ein Reservoir, in dem das Wärmetransportfluid vorgehalten wird, und zumindest eine Rückleitung zwischen der Fluidleitung und dem Reservoir im System zum Wärmetausch vorgesehen sein. Durch die zumindest eine Rückleitung wird das Wärmetransportfluid vom Ende der Fluidleitung und/oder nachdem es den Verbraucher durchströmt hat zum Reservoir zurückgeführt. Auf der anderen Seite wird das Wärmetransportfluid aus dem Reservoir dem Anfang der Fluidleitung zugeführt.In addition, a reservoir, in which the heat transport fluid is held, and at least one return line between the fluid line and the reservoir can be provided in the system for heat exchange. The at least one return line leads the heat transfer fluid back to the reservoir from the end of the fluid line and / or after it has flowed through the consumer. On the other hand, the heat transfer fluid is supplied from the reservoir to the beginning of the fluid line.

Optional oder zusätzlich kann zumindest eine interne Rückleitung, welche das Ende der Fluidleitung mit dem Anfang der Fluidleitung verbindet, ohne dass ein Verbraucher oder ein Reservoir dazwischen angeordnet ist, vorgesehen sein. Durch die zumindest eine interne Rückleitung wird das Wärmetransportfluid ohne Umweg oder Zwischenlagerung und ohne, dass es den Verbraucher durchströmt hat direkt zum Anfang der Fluidleitung zurückbefördert. Dabei ist das zumindest eine Mittel zum Wärmetausch zwischen dem Anfang der Fluidleitung und dem Ende der Fluidleitung angeordnet.Optionally or additionally, at least one internal return line, which connects the end of the fluid line to the start of the fluid line, without a consumer or a reservoir being arranged in between, can be provided. Through the at least one internal return line, the heat transfer fluid is conveyed back to the start of the fluid line without detour or intermediate storage and without having flowed through the consumer. The at least one means for heat exchange is arranged between the beginning of the fluid line and the end of the fluid line.

Um den Fluss des Wärmetransportfluids zu steuern, insbesondere wenn die Rückführung und/oder die interne Rückführung vorhanden sind, weist das System zum Wärmetausch Ventile zumindest am Anfang der Fluidleitung und am Ende der Fluidleitung auf.In order to control the flow of the heat transport fluid, in particular if the return and / or the internal return are present, the system for heat exchange has valves at least at the beginning of the fluid line and at the end of the fluid line.

Figurenliste list of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Mittels zum Wärmetausch gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem elastokalorischen Element.
2 zeigt eine Schnittdarstellung des Mittels zum Wärmetausch aus 1.
3 zeigt eine isometrische Darstellung des Mittels zum Wärmetausch gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit mehreren elastokalorischen Elementen.
4 zeigt eine schematische isometrische Darstellung eines Teils eines Systems zum Wärmetausch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Mitteln zum Wärmetausch gemäß der zweiten Ausführungsform aus 3.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Systems zum Wärmetausch gemäß einer Ausführungsform.

Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 shows an isometric representation of a means for heat exchange according to a first embodiment of the invention with an elastocaloric element.
2 shows a sectional view of the means for heat exchange 1 ,
3 shows an isometric representation of the means for heat exchange according to a second embodiment of the invention with a plurality of elastocaloric elements.
4 shows a schematic isometric view of a part of a system for heat exchange according to an embodiment of the invention with several means for heat exchange according to the second embodiment 3 ,
5 shows a schematic representation of the system for heat exchange according to an embodiment.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

In den 1 und 2 ist jeweils eine erste Ausführungsform eines Mittels zum Wärmetausch 100 gemäß der Erfindung dargestellt, wobei 1 eine isometrische Ansicht und 2 eine Schnittdarstellung zeigt. Das Mittel zum Wärmetausch 100 ist direkt an einer Fluidleitung 3 angeordnet, durch die ein Wärmetransportfluid strömt, und umschließt diese. Das Mittel zum Wärmetausch 100 umfasst zwei Aktoren 1, z. B. Piezo-Aktoren, ein elastokalorisches Element 2, das aus elastokalorischem Material besteht, und zwei Befestigungselemente 4. Die Aktoren 1, das elastokalorische Element 2 und die Befestigungsmittel 4 sind jeweils in Form von Ringscheiben ausgebildet, die um die Fluidleitung 3 herum angeordnet sind und diese umschließen. Das elastokalorische Element 2 ist in Längsrichtung der Fluidleitung 3 von den beiden Aktoren 1 umgeben und je eine Stirnfläche des elastokalorischen Elements 2 liegt an einer der Stirnflächen je eines Aktors 1 an. Die jeweils andere Stirnfläche je eines Aktors 1 ist in Längsrichtung mit einer Stirnfläche je eines Befestigungselements 4 verbunden, sodass die Aktoren 1 von den Befestigungselementen 4 gehalten werden (Stirnflächen in dieser Darstellung nicht zu sehen). Die Befestigungselemente 4 sind in der vorliegenden Ausführungsform als Ummantelung für die Fluidleitung 3 ausgebildet und werden um diese herum gelegt. In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungselemente 4 als Manschetten ausgebildet, die um die Fluidleitung 3 gelegt werden und dann zugezogen werden. Dabei können auch die Aktoren 1 und das elastokalorische Element 2 Öffnungen in ihrem Ring und/oder einen Öffnungsmechanismus für ihren Ring aufweisen, um sie bei der Montage an der Fluidleitung 3 öffnen zu können. Damit wird das Mittel zum Wärmetausch 100 mittels der Befestigungselemente 4 an der Fluidleitung 3 befestigt und die Aktoren 1 sind auf jeweils einer Seite fixiert.In the 1 and 2 is a first embodiment of a means for heat exchange 100 shown according to the invention, wherein 1 an isometric view and 2 shows a sectional view. The means of heat exchange 100 is directly on a fluid line 3 arranged through which a heat transport fluid flows, and encloses it. The means of heat exchange 100 comprises two actuators 1 , e.g. B. piezo actuators, an elastocaloric element 2 made of elastocaloric material and two fasteners 4 , The actuators 1 , the elastocaloric element 2 and the fasteners 4 are each designed in the form of washers around the fluid line 3 are arranged around and enclose them. The elastocaloric element 2 is in the longitudinal direction of the fluid line 3 from the two actuators 1 surrounded and one end face of the elastocaloric element 2 lies on one of the end faces of each actuator 1 on. The other face of each actuator 1 is in the longitudinal direction with one end face each of a fastener 4 connected so that the actuators 1 from the fasteners 4 are held (end faces not visible in this illustration). The fasteners 4 are in the present embodiment as a jacket for the fluid line 3 trained and placed around them. In a further embodiment, not shown here, the fastening elements 4 formed as sleeves around the fluid line 3 be placed and then drawn. The actuators can also do this 1 and the elastocaloric element 2 Have openings in their ring and / or an opening mechanism for their ring to mount them on the fluid line 3 to be able to open. This is the means of heat exchange 100 by means of the fasteners 4 on the fluid line 3 attached and the actuators 1 are fixed on one side each.

2 zeigt den inneren Aufbau des Mittels zum Wärmetausch 100 entnehmen. Gleiche Komponenten werden durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet und auf deren erneute Beschreibung wird verzichtet. Es ist eine wärmeleitende Schicht 5, z. B. aus Kupfer, zwischen dem elastokalorischen Element 2 und der Fluidleitung 3 vorgesehen, über die das elastokalorische Element 2 thermisch mit der Fluidleitung 3 verbunden ist. Durch die wärmeleitende Schicht 5 wird einerseits die Kontaktoberfläche an der Fluidleitung 3 vergrößert, in dem in 2 dargestellten Beispiel annähernd auf die Größe des elastokalorischen Elements 2 und der beiden Aktoren 1 zusammen, sowie die Kontaktoberfläche am elastokalorischen Element 2 vergrößert, bei der die wärmeleitende Schicht 5 das elastokalorische Element annähernd vollständig umgibt. Andererseits wird der Wärmetransport durch die Materialeigenschaften der wärmeleitenden Schicht 5 erhöht. Des Weiteren ist eine wärmeisolierende Schicht 6 vorgesehen, die um die Aktoren herum angeordnet ist und welche die Aktoren 1 gegenüber der wärmeleitenden Schicht 5 sowie gegenüber der Fluidleitung 5 thermisch isoliert. Zudem ist die wärmeisolierende Schicht 6 über die komplette Außenseite des Mittels zum Wärmeaustausch 100 angeordnet - als Außenseite wird die äußere Mantelfläche der Komponenten 1, 2, 4, daher die der Fluidleitung 3 gegenüberliegende Fläche dieser Komponenten 1, 2, 4, sowie die den Aktoren 1 gegenüberliegenden Stirnflächen der Befestigungselemente 4 angesehen - und verhindert somit einen Wärmeverlust gegenüber der Umgebung. 2 shows the internal structure of the means for heat exchange 100 remove. The same components are identified by the same reference symbols and their description is omitted. It is a heat-conducting layer 5 , e.g. B. made of copper, between the elastocaloric element 2 and the fluid line 3 provided over which the elastocaloric element 2 thermally with the fluid line 3 connected is. Thanks to the heat-conducting layer 5 becomes the contact surface on the fluid line 3 enlarged, in which 2 shown example approximately to the size of the elastocaloric element 2 and the two actuators 1 together, as well as the contact surface on the elastocaloric element 2 enlarged at which the thermally conductive layer 5 almost completely surrounds the elastocaloric element. On the other hand, the heat transport is due to the material properties of the heat-conducting layer 5 elevated. There is also a heat-insulating layer 6 provided, which is arranged around the actuators and which the actuators 1 opposite the heat-conducting layer 5 as well as opposite the fluid line 5 thermally insulated. In addition, the heat insulating layer 6 over the entire outside of the heat exchange medium 100 arranged - the outer surface of the components is the outside 1 . 2 . 4 , hence that of the fluid line 3 opposite surface of these components 1 . 2 . 4 , as well as the actuators 1 opposite end faces of the fasteners 4 viewed - and thus prevents heat loss from the environment.

Zur Ansteuerung der Aktoren 1 ist ein elektronisches Steuergerät 8 vorgesehen, das mit einer Strom-/Spannungsversorgung 9 verbunden ist und den elektrischen Strom aus der Strom-/Spannungsversorgung 9 über die Stromleitung 7 zu den Aktoren 1 hin steuert. Werden die Aktoren 1 mit Strom versorgt, so dehnen sie sich gleichzeitig aus. Da beide Aktoren 1 auf je einer Seite durch das Befestigungselement 4 fixiert sind, können sich die Aktoren nur in Richtung des elastokalorischen Elements 2 ausdehnen, wodurch sie von beiden Seiten jeweils eine Kraft auf das elastokalorischen Element 2 ausüben, durch die das elastokalorische Element 2 zusammengedrückt wird und sich dabei verformt. Aufgrund des elastokalorischen Effekts wird durch die Verformung des elastokalorischen Elements 2 Wärme erzeugt, die über die wärmeleitende Schicht 5 an die Fluidleitung 3 abgegeben wird, in der das darin strömende Wärmetransportfluid erwärmt wird. Je nachdem, ob ein hier nicht gezeigter Verbraucher erwärmt oder gekühlt werden soll, wird die Wärme zum Verbraucher geführt oder abtransportiert bis die Wärme aus dem elastokalorischen Element 2 vollständig abgeführt ist. Werden die beiden Aktoren 1 nun nicht mehr mit Strom versorgt, ziehen diese sich in ihren Ausgangszustand zurück, sodass keine Kraft mehr auf das elastokalorische Element 2 ausgeübt wird und sich dieses ebenfalls zurückverformt. Bei der Rückverformung nimmt das elastokalorische Element 2 Wärme auf, die aus dem jetzt durch die Fluidleitung 3 strömenden Wärmetransportfluid über die wärmeleitende Schicht 5 entnommen wird, wodurch das Wärmetransportfluid abkühlt. Das abgekühlte Wärmetransportfluid wird nun, je nach Anwendung, abgeführt oder dem Verbraucher zugeführt. Über die eingebrachte elektrische Energie (Strom/Spannung), welche vom Aktor 1 in mechanische Energie umgewandelt wird, kann die Heiz- bzw. Kühlleistung gesteuert werden. Der Abtransport des Wärmetransportfluids und dessen Steuerung werden im Zusammenhang mit 5, in der das erfindungsgemäße System zum Wärmetausch beschrieben wird, detailliert beschrieben.To control the actuators 1 is an electronic control unit 8th provided that with a current / voltage supply 9 is connected and the electrical current from the power / voltage supply 9 over the power line 7 to the actuators 1 controls. Become the actuators 1 powered, they expand at the same time. Because both actuators 1 on one side through the fastener 4 are fixed, the actuators can only move in the direction of the elastocaloric element 2 expand, causing a force from both sides on the elastocaloric element 2 exercise through which the elastocaloric element 2 is compressed and deformed in the process. Due to the elastocaloric effect, the deformation of the elastocaloric element 2 Generates heat through the heat-conducting layer 5 to the fluid line 3 is released in which the heat transport fluid flowing therein is heated. Depending on whether a consumer, not shown here, heats up or to be cooled, the heat is led to the consumer or transported away until the heat from the elastocaloric element 2 is completely removed. Will the two actuators 1 now no longer supplied with electricity, these withdraw into their initial state, so that no more force is exerted on the elastocaloric element 2 is exercised and this is also deformed back. The elastocaloric element takes on reshaping 2 Heat on from the now through the fluid line 3 flowing heat transport fluid over the heat-conducting layer 5 is removed, whereby the heat transfer fluid cools. Depending on the application, the cooled heat transfer fluid is then removed or supplied to the consumer. About the electrical energy (current / voltage) introduced by the actuator 1 is converted into mechanical energy, the heating or cooling output can be controlled. The removal of the heat transfer fluid and its control are related to 5 , in which the heat exchange system according to the invention is described, is described in detail.

Die 3 zeigt eine isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Mittels zum Wärmetausch 110 mit einer Mehrzahl von Aktoren 1, einer Mehrzahl von elastokalorischen Elementen 2 und einer Mehrzahl von Befestigungselementen 4. Auch bei der ersten Ausführungsform können eine Mehrzahl von Aktoren 1, eine Mehrzahl von elastokalorischen Elementen 2 und eine Mehrzahl von Befestigungselementen 4 vorgesehen sein, indem mehrere Mittel zum Wärmetausch 100 in Längsrichtung der Fluidleitung 3 hintereinander angeordnet werden. Im Unterschied dazu teilen sich bei der zweiten Ausführungsform zwei innen liegende Aktoren 1 - d. h. die Aktoren, die nicht als erstes oder als letztes in der Reihe angeordnet sind - ein gemeinsames Befestigungselement 4. Das heißt, eine Stirnseite des Befestigungselements 4 ist mit dem einen Aktor 1 verbunden und die andere Stirnseite des Befestigungselements 4 ist mit dem anderen Aktor 1 verbunden, sodass das Befestigungselement 4 in diesem Fall beide Aktoren 1 hält und diese fixiert. Die Heiz- bzw. Kühlleistung kann über die Anzahl der verwendeten und angesteuerten Mittel zum Wärmetausch 100, 110 variiert werden.The 3 shows an isometric view of a second embodiment of the means for heat exchange 110 with a plurality of actuators 1 , a plurality of elastocaloric elements 2 and a plurality of fasteners 4 , A plurality of actuators can also be used in the first embodiment 1 , a plurality of elastocaloric elements 2 and a plurality of fasteners 4 be provided by several means for heat exchange 100 in the longitudinal direction of the fluid line 3 be arranged one behind the other. In contrast to this, in the second embodiment two internal actuators share 1 - That is, the actuators, which are not arranged first or last in the row - a common fastening element 4 , That is, an end face of the fastener 4 is with one actuator 1 connected and the other end face of the fastener 4 is with the other actuator 1 connected so that the fastener 4 in this case both actuators 1 holds and fixes them. The heating or cooling capacity can be determined by the number of heat exchange means used and controlled 100 . 110 can be varied.

Die 4 zeigt ein Teil eines Systems zum Wärmetausch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer isometrischen Darstellung. Es sind mehrere Mittel zum Wärmetausch 110 gemäß der zweiten Ausführungsform als Kaskade an der gemeinsamen Fluidleitung 3 angeordnet. Die Mittel zum Wärmetransport 110 sind in „geraden“ Abschnitten der Fluidleitung 3 angeordnet, in denen die Fluidleitung 3 keine oder nur geringe Krümmung aufweist. Die mehreren Mittel zum Wärmetransport 110 werden über die elektrische Leitung 7 vom gemeinsamen Steuergerät 8 gesteuert und von der gemeinsamen Strom-/Spannungsversorgung 9 versorgt. Die Aktoren 1 werden zeitlich hintereinander angesteuert und zwar derart, dass die elastokalorischen Elemente 2 immer auf dasselbe Fluidvolumen des durch die Fluidleitung 3 strömenden Wärmetransportfluids einwirken. Hierfür werden die Aktoren 1 sequentiell abhängig von der Zeit, die ein Fluidvolumen, welches bereits Wärme aufgenommen oder abgegeben hat, benötigt, um das nächste elastokalorische Element 2 zu erreichen, angesteuert. Diese Zeit kann aus Strömungseigenschaften, wie der Strömungsgeschwindigkeit, und der Entfernung zwischen den elastokalorischen Elementen 2 berechnet werden oder empirisch bestimmt werden. Mittels dieser Ansteuerung wird das Fluidvolumen, welches bereits Wärme aufgenommen oder abgegeben hat, durch das nächste elastokalorische Elemente 2 weiter erwärmt bzw. abgekühlt. Dadurch wird das Fluidvolumen von Element zu Element immer weiter erwärmt bzw. abgekühlt.The 4 shows part of a system for heat exchange according to an embodiment of the invention in an isometric view. There are several means of heat exchange 110 according to the second embodiment as a cascade on the common fluid line 3 arranged. The means of heat transfer 110 are in "straight" sections of the fluid line 3 arranged in which the fluid line 3 has no or only slight curvature. The multiple means of heat transfer 110 are on the electrical wire 7 from the common control unit 8th controlled and by the common current / voltage supply 9 provided. The actuators 1 are controlled one after the other in such a way that the elastocaloric elements 2 always to the same volume of fluid through the fluid line 3 act on flowing heat transfer fluids. For this, the actuators 1 sequentially depending on the time it takes for a volume of fluid that has already absorbed or given off heat to reach the next elastocaloric element 2 to achieve controlled. This time can be calculated from flow properties, such as flow velocity, and the distance between the elastocaloric elements 2 be calculated or determined empirically. By means of this control, the volume of fluid which has already absorbed or given off heat is passed through the next elastocaloric element 2 further heated or cooled. As a result, the fluid volume is heated or cooled from element to element.

5 zeigt eine schematische Darstellung des gesamten Systems zum Wärmetausch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die mehreren Mittel zum Wärmetausch 110 und die Fluidleitung 3, sowie das elektronische Steuergerät 8, die Strom-/Spannungsversorgung 9 und die elektrische Leitung 7 entsprechen den in der 4 gezeigten, auf deren Beschreibung verwiesen wird. Neben den bereits beschriebenen Komponenten sind in dieser Figur ein Reservoir 11, in dem das Wärmetransportfluid vorgehalten wird, der Verbraucher 17 und eine Förderpumpe 18 sowie weitere Leitungen 12, 13, 14, 15, 16, 19, Rückförderpumpen 20 und Ventile 10, 21, die den Fluss des Wärmetransportfluid steuern, dargestellt. Die Ventile 10 sind am Ende der Fluidleitung 3 angeordnet und die Ventile 21 am Anfang der Fluidleitung 3, wobei die Ventile 10, 21 als Mehr-Wege-Ventile ausgebildet sind. 5 shows a schematic representation of the entire system for heat exchange according to an embodiment of the invention. The multiple means of heat exchange 110 and the fluid line 3 , as well as the electronic control unit 8th who have favourited Power / Voltage Supply 9 and the electrical wire 7 correspond to those in the 4 shown, to the description of which reference is made. In addition to the components already described, there is a reservoir in this figure 11 , in which the heat transfer fluid is kept, the consumer 17 and a feed pump 18 as well as other lines 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 19 , Return pumps 20 and valves 10 . 21 that control the flow of heat transfer fluid. The valves 10 are at the end of the fluid line 3 arranged and the valves 21 at the beginning of the fluid line 3 , the valves 10 . 21 are designed as multi-way valves.

Zur besseren Beschreibung wird im Folgenden angenommen, dass der Verbraucher 17 gekühlt werden soll. Das Wärmetransportfluid wird durch die Förderpumpe 18 aus dem Reservoir 11 über die Zuflussleitung 19 zu der Fluidleitung 3 gefördert. In der Fluidleitung 3 wirken die Mittel zum Wärmetausch 110 in der oben bereits ausführlich beschriebenen Weise auf das Wärmetransportfluid ein. Das durch die elastokalorischen Elemente 2 erwärmte Wärmetransportfluid(-volumen) wird über die Ventile 10 durch eine erste Abflussleitung 14 direkt zum Reservoir 11 zurückgeführt, ohne dass es den Verbraucher durchläuft. Die erste Abflussleitung entspricht demnach einer Rückleitung zum Reservoir 11. Anschließend werden die Ventile 10 umgeschaltet und das nachfolgend durch die elastokalorischen Elemente 2 abgekühlte Wärmetransportfluid(-volumen) wird durch eine zweite Abflussleitung 15 zum Verbraucher 17 geleitet, wo es die Wärme vom Verbraucher 17 aufnimmt. Um den Wärmeverlust gering zu halten, wird die zweite Abflussleitung 15 zwischen dem Ende der Fluidleitung 3 mit den Mitteln zum Wärmetausch und dem Verbraucher 17 so klein wie möglich gehalten. Anschließend wird das Wärmetransportfluid über eine weitere Rückleitung 16 zum Reservoir 11 zurückgeführt. Im Reservoir 11 mischen sich das erwärmte Wärmetransportfluid und das dem Verbraucher 17 zugeführte Wärmetransportfluid.For a better description, it is assumed below that the consumer 17 to be cooled. The heat transfer fluid is through the feed pump 18 from the reservoir 11 via the inflow line 19 to the fluid line 3 promoted. In the fluid line 3 act the means of heat exchange 110 to the heat transfer fluid in the manner already described in detail above. That through the elastocaloric elements 2 heated heat transfer fluid (volume) is supplied via the valves 10 through a first drain line 14 directly to the reservoir 11 returned without going through the consumer. The first drain line therefore corresponds to a return line to the reservoir 11 , Then the valves 10 switched and subsequently by the elastocaloric elements 2 cooled heat transport fluid (volume) is through a second drain line 15 to the consumer 17 conducted where there is heat from the consumer 17 receives. To keep heat loss low, the second drain line 15 between the end of the fluid line 3 with the means of heat exchange and the consumer 17 kept as small as possible. Then the heat transfer fluid is fed through a further return line 16 to the reservoir 11 recycled. In the reservoir 11 the heated heat transport fluid mixes with the consumer 17 supplied heat transfer fluid.

Für den Fall, dass das Wärmetransportfluid weiter abgekühlt werden soll, bevor es zum Verbraucher 17 und zum Reservoir 11 geleitet wird, sind interne Rückleitungen 12, 13 zwischen den Ventilen 10 und 21 vorgesehen. Es sind Rückförderpumpen 20 innerhalb der internen Rückleitungen 12, 13 vorgesehen, welche das Wärmetransportfluid nachdem es die Fluidleitung 3 durchströmt hat und durch die elastokalorischen Elemente 2 abgekühlt wurde, von den Ventilen 10 am Ende der Fluidleitung 3 zu den Ventilen 21 am Anfang der Fluidleitung 3 zurückfördert, ohne dass es durch den Verbraucher 17 und/oder das Reservoir 11 strömt. Nun kann das gekühlte Wärmetransportfluid nochmals die Fluidleitung 3 durchströmen, wobei es erneut durch die elastokalorischen Elemente 2 abgekühlt wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei interne Rückleitungen 12 und 13 vorgesehen, wobei über die eine das abgekühlte Wärmetransportfluid und über die andere das erwärmte Wärmetransportfluid strömt.In the event that the heat transfer fluid is to be cooled further before it reaches the consumer 17 and to the reservoir 11 are internal return lines 12 . 13 between the valves 10 and 21 intended. They are return pumps 20 within the internal return lines 12 . 13 provided which the heat transfer fluid after it is the fluid line 3 has flowed through and through the elastocaloric elements 2 was cooled by the valves 10 at the end of the fluid line 3 to the valves 21 at the beginning of the fluid line 3 promoted back without it by the consumer 17 and / or the reservoir 11 flows. The cooled heat transport fluid can now flow through the fluid line again 3 flow through it again through the elastocaloric elements 2 is cooled. In this embodiment there are two internal return lines 12 and 13 provided, via which the cooled heat transfer fluid flows and the heated heat transfer fluid flows over the other.

Das gleiche System zum Wärmetausch kann auch verwendet werden, um den Verbraucher zu erwärmen. Hierfür muss bei der vorstehend beschriebenen Ansteuerung lediglich das erwärmte Wärmetransportfluid zum Verbraucher 17 geleitet werden, wo es die Wärme an den Verbraucher 17 abgibt, und das abgekühlte Wärmetransportfluid direkt zum Reservoir 11 geleitet werden.The same heat exchange system can also be used to heat the consumer. For the control described above, all that is required is the heated heat transfer fluid to the consumer 17 conducted where there is heat to the consumer 17 emits, and the cooled heat transfer fluid directly to the reservoir 11 be directed.

In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind zwei Verbraucher vorgesehen, die jeweils in einer der beiden Abflussleitungen 14, 15 angeordnet sind, wobei einer der beiden Verbraucher gekühlt und der andere erwärmt werden soll. Statt das erwärmte Wärmetransportfluid direkt zum Reservoir 11 zu leiten, durchströmt es den anderen, zu erwärmenden Verbraucher und gibt dort seine Wärme ab, bevor es zum Reservoir 11 weitergeleitet wird. Das abgekühlte Wärmetransportfluid durchströmt weiterhin den zu kühlenden Verbraucher 17 und wird zum Reservoir 11 geleitet.In further exemplary embodiments, not shown here, two consumers are provided, each in one of the two drain lines 14 . 15 are arranged, one of the two consumers being cooled and the other being heated. Instead of the heated heat transfer fluid directly to the reservoir 11 conducts, it flows through the other consumer to be heated and gives off its heat there before it reaches the reservoir 11 is forwarded. The cooled heat transport fluid continues to flow through the consumer to be cooled 17 and becomes a reservoir 11 directed.

Claims

Means for heat exchange (100, 110), which is set up to enclose a fluid line (3) for guiding a heat transport fluid, comprising at least one elastocaloric element (2) which can be connected to the fluid line (3) or arranged on the fluid line (3) is at least one actuator (1), which is operatively connected to the elastocaloric element (2) and is set up to exert a force on the at least one elastocaloric element (2) in order to deform the at least one elastocaloric element (2), and at least one fastening element (4) which is set up to fasten the heat exchange means (100, 110) to the fluid line (3).

Means for heat exchange (100, 110) after Claim 1 , characterized in that two actuators (1) are arranged in the longitudinal direction of the fluid line (3) on one of the elastocaloric elements (2), which are set up to exert a force on this elastocaloric element (2) when actuated in order to actuate the elastocaloric element (2) 2) deform.

Means for heat exchange (100, 110) after Claim 2 , characterized in that each of the actuators (1) is connected to a fastening element (4) which can be arranged in the longitudinal direction of the fluid line (3) and is held by this fastening element (4).

Heat exchange means (110) according to Claim 2 or 3 , characterized in that at least two actuators (1) share a common fastening element (4) and are held by this.

Means for heat exchange (100, 110) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one elastocaloric element (2), the at least one actuator (1) and the at least one fastening element (4) are each in the form of an annular disk and can be arranged in a ring around the fluid line (3).

Means for heat exchange (100, 110) according to one of the preceding claims, characterized by a heat-conducting layer (5), via which the at least one elastocaloric element (2) can be thermally connected to the fluid line (3).

Means for heat exchange (100, 110) according to one of the preceding claims, characterized by a heat-insulating layer (6) comprising at least the at least one actuator (1) of the at least one elastokalorischen element (2) and thermally insulated from the fluid line (3) isolated ,

System for heat exchange, comprising a fluid line (3), at least one means for heat exchange (100, 110) according to one of the Claims 1 to 7 , which is arranged on the fluid line (3), and an electronic control device (8) which is set up to control the at least one actuator (1) of the at least one means for heat exchange (100, 110).

System for heat exchange after Claim 8 , characterized in that a plurality of means (100, 110) for heat exchange according to one of the Claims 1 to 7 are arranged on the fluid line (3) and the electronic control device (8) is set up to control the at least one actuator of each of the plurality of means (100, 110).

System for heat exchange after Claim 9 , characterized in that the majority of the means for heat exchange (110) are connected in a cascade manner.

System for heat exchange according to one of the Claims 9 or 10 , characterized in that the control device (8) is set up to control the actuators (1) of the plurality of means for heat exchange (110) in succession depending on the flow properties of the heat transport fluid.

System for heat exchange according to one of the Claims 8 to 11 , characterized in that the heat transport fluid from the fluid line (3) is led through at least one return line (14, 16) to a reservoir (11), and in that the heat transport fluid is supplied from the reservoir (11) to the fluid line (3).

System for heat exchange according to one of the Claims 8 to 12 , characterized by at least one internal return line (12, 13) which connects one end of the fluid line (3) to a start of the fluid line (3), the at least one means for heat exchange (100, 110) between the start of the fluid line (3 ) and the end of the fluid line (3) is arranged.

System for heat exchange according to one of the Claims 8 to 13 , characterized in that valves (10, 21) are provided at a beginning of the fluid line (3) and at an end of the fluid line (3).