DE19851192A1 - Thermischer Speicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen thermischen Speicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Speichermedium zum Speichern von Wärme und/oder Kälte, mit einem Gehäuse (12) und einer Mehrzahl im Gehäuse (12) gestapelter, ein Speichermedium enthaltende Behältnisse (18 und 20), die über Abstandshalter (22) voneinander beabstandet sind zur Bildung von zwischen den Behältnissen (18 und 20) verlaufenden Strömungskanälen für ein Wärmeträgermedium zum Laden bzw. Entladen des Speichers (10). Um einen verbesserten thermischen Speicher bereitzustellen, der einen vereinfachten Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar ist, wird vorgeschlagen, daß die Abstandshalter (22) netzartig ausgebildet sind und quer zueinander verlaufende Flächen (24 und 26) aus Kunststoff aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen thermischen Speicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Kraftfahrzeugklimatisierung gibt es trotz leistungsstarker Heizungs- und Klimaanlagen noch Komfortdefizite, denn bei hohen Außentemperaturen und/oder starker Sonneneinstrahlung sowie bei tiefen Außentemperaturen im Winter ist der Fahrzeuginnenraum stark aufgeheizt bzw. abgekühlt. Da­ her ist nach dem Start des Fahrzeuges eine gewisse Zeitspanne notwendig, um im Fahrzeuginnenraum eine angenehme Temperatur zu erreichen. Zur Reduzierung dieser Zeitspanne und zur schnelleren Abkühlung oder Aufhei­ zung des Fahrzeuginnenraums kommen thermische Speicher zum Einsatz, die kurzzeitig sehr hohe Kälte- oder Wärmeleistungen abgeben können.

Aus der DE 32 45 027 ist ein thermischer Speicher zur Verwendung in Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem das Speichermedium in verformbaren Hüllen in Form flacher, länglicher Streifen eingelagert ist, die in einem Ge­ häuse des Speichers gestapelt sind. Zwischen den einzelnen Hüllen sind - Abstandshalter vorgesehen, die zwischen den Hüllen Zwischenräume belas­ sen, zum Durchtritt des Wärmeträgermediums zum Laden bzw. Entladen des Speichers. Die Abstandshalter können in einem ersten Ausführungsbeispiel ein nicht näher beschriebenes Gerüst bilden, durch das die einzelnen Hüllen in ihrer Lage positioniert sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalter durch spezielle Formgebung der das Speichermedium enthaltende Hüllen gebildet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ei­ nen verbesserten thermischen Speicher bereitzustellen, der einen verein­ fachten Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kältespeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß sind die Abstandshalter zwischen den einzelnen Behält­ nissen, die das Speichermedium enthalten, netzartig ausgebildet mit quer zueinander verlaufenden Fäden aus Kunststoff. Der Abstand zwischen den einzelnen Behältnissen beträgt dann in etwa die Stärke der sich kreuzenden Fäden in den Kreuzungsbereichen, so daß durch die Kreuzungsbereiche die Behältnisse auf Abstand gehalten sind und in den anderen als den Kreu­ zungsbereichen das Wärmeträgermedium zwischen den Behältnissen strö­ men kann. Es versteht sich, dass die Fäden aus Kunststoff stabil genug sein müssen, damit sie in den Kreuzungsbereichen nicht durch das Gewicht der Behältnisse derart zusammengequetscht werden, daß die Strömungskanäle zwischen den Behältnissen versperrt sind.

Derartige Abstandshalter sind in der Herstellung sehr kostengünstig, haben ein geringes Gewicht und können die Oberfläche der Behältnisse nicht be­ schädigen. Deshalb können die Behältnisse lediglich eine dünne Außenhaut aufweisen, so dass zwischen dem Speichermedium und dem Wärmeträger­ medium ein guter Wärmeübergang möglich ist. Die Behältnisse können, bei­ spielsweise als preisgünstige Kunststoffbeutel ausgebildet sein. Der Wär­ meübergang wird noch dadurch erhöht, daß die Fäden, an denen das Wär­ meträgermedium zwischen den Behältnissen vorbei strömen muß, eine Ver­ wirbelung des Wärmeträgermedienstroms bewirken.

Vorzugsweise verlaufen die Fäden einer ersten Gruppe von Fäden in Strö­ mungsrichtung des Wärmeträgermediums, um den Strömungswiderstand für das Wärmeträgermedium minimal zu halten. Die quer zu den Fäden der er­ sten Gruppe verlaufenden Fäden einer zweiten Gruppe erhöhen zwar den Strömungswiderstand, doch bewirken sie die bereits erwähnte Verwirbelung des Wärmeträgermediums und damit einen höheren Wärmeübertrag zwi­ schen den Speichermedium und dem Wärmeträgermedium.

Bevorzugt sind die Abstandshalter gewebeartig ausgebildet, wobei die Fä­ den dann Kett- und Schußfäden bilden.

Damit die netzartige Struktur der Abstandshalter stabil erhalten bleibt, wenn das Wärmeträgermedium entlang der netzartigen Abstandshalter strömt, sind die sich kreuzenden Fäden miteinander verbunden, insbesondere ver­ schweißt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Abstandshalter schlauchartig ausgebildet und jeder zweite der gestapelten Behälter ist in einen derartigen schlauchartigen Abstandshalter eingebracht, so dass der erfindungsgemäße thermische Speicher in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden kann, indem die Behältnisse lediglich in dem Ge­ häuse des Speichers gestapelt werden müssen, wobei jedes zweite Behält­ nis die Umhüllung mit dem schlauchartigen Abstandshalter aufweist. Es müssen keine separaten Abstandshalter eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Speichers in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Abstandshalters;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Abstandshalter.

Ein in der Zeichnung schematisch dargestellter thermischer Speicher 10, der insbesondere für ein Kraftfahrzeug geeignet ist, beispielsweise als Kälte­ speicher mit Wasser als Speichermedium, weist ein Gehäuse 12 mit An­ schlüssen 14 und 16 für ein Wärmeträgermedium, mit dem der Speicher 10 geladen bzw. entladen werden kann, auf. In dem Gehäuse 12 sind eine Mehrzahl Behältnisse 18 und 20 gestapelt, die das Speichermedium enthal­ ten. Die Behältnisse können aus einer Vielzahl von Materialien gebildet sein, beispielsweise Kunststoff und verschiedene Formen aufweisen. Bevorzugt sind sie flach ausgebildet, so dass die Oberfläche der Behältnisse relativ groß ist und ein guter Wärmeübergang vom Speichermedium mit zum Wär­ meträgermedium stattfinden kann, sowie eine Vielzahl von Behältnissen in dem Gehäuse 12 stapelbar sind.

Zwischen zwei benachbarten, gestapelten Behältnissen 18, 20 ist jeweils ein Abstandshalter angeordnet, zur Bildung von zwischen den Behältnissen 18 und 20 verlaufenden Strömungskanälen für das Wärmeträgermedium. Die Abstandshalter 22 sind netzartig ausgebildet und, wie in den Fig. 2 und 3 in zwei verschiedenen Ausführungsformen dargestellt und weisen quer zuein­ ander verlaufende Fäden 24 und 26 auf. Die Fäden 24 und 26 bestehen aus Kunststoff.

In dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Abstandshal­ ters 22 ist eine erste Gruppe der Fäden, die mit der Bezugsziffer 24 be­ zeichnet sind, in Strömungsrichtung, die durch Pfeil 28 angedeutet ist, an­ geordnet. Die Fäden 24 verlaufen in etwa geradlinig und parallel zueinander und sind in einer ersten Ebene angeordnet. Quer zu den Fäden 24 und auf diesen aufliegend sind Fäden 26 in einer zweiten Ebene in etwa senkrecht zu den Fäden 24 angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt. An ihren Kreuzungen sind die Fäden 24 und 26 miteinander verschweißt. Das in Pfeilrichtung 28 strömende Wärmeträgermedium kann zwischen den Fäden 24 und unter den Fäden 26 hindurch zwischen zwei benachbarten Behältnissen 18 und 20 strömen. Es versteht sich, das die Stabilität der Fäden 24 und 26 derart ausreichend ist, das die Kreuzungspunkte der Fäden 24 und 26 durch das Gewicht der Behältnisse 18 und 20 nicht auf eine Fadenstärke zusammen­ gedrückt werden, so dass kein Wärmeträgermedium mehr zwischen den Be­ hältnissen 18 und 20 strömen könnte.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Ab­ standshalter gewebeartig ausgebildet, wobei die Fäden 26 Kettfäden des Gewebes bilden und die Fäden 24 die Schussfäden. Auch in dieser Ausfüh­ rungsform des Abstandshalters 22 kann das Wärmeträgermedium in Pfeil­ richtung 28 entlang der Schußfäden 24 strömen, wobei der Wärmeträger­ mediumstrom bei Einsatz eines derartigen gewebeartigen Abstandshalters mehr Verwirbelungen aufweisen wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Abstandshalter schlauchartig ausgebildet, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist. Um zwischen den einzelnen Behältnissen Abstandshalter 22 vorzusehen, muß dann ledig­ lich jeder zweite Behälter 18 mit einem derartigen Abstandshalter 22 umhüllt sein. Dadurch kann der erfindungsgemäße Speicher in kostengünstiger Weise schnell und einfach durch abwechselndes Stapeln von Behältnissen 18 mit Umhüllung und Behältnissen 20 ohne Umhüllung aufgebaut werden. In Fig. 1 sind lediglich fünf Behältnisse 18 und 20 dargestellt, so dass die beiden äußeren und das mittlere Behältnis 18 jeweils in den schlauchartigen Abstandshalter 22 eingehüllt sind. In tatsächlich aufgebauten, erfindungs­ gemäßen Speichern wurden eine Vielzahl von Behältnissen, beispielsweise - ca. x Stück, eingesetzt, so dass sich der erfindungsgemäße einfache Aufbau des Speichers bei den Herstellungskosten, wenn die Speicher in großen Stückzahlen gefertigt werden, deutlich bemerkbar machen wird.

Claims (5)

1. Thermischer Speicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Speichermedium zum Speichern von Wärme und/oder Kälte, mit ei­ nem Gehäuse (12) und einer Mehrzahl im Gehäuse (12) gestapelter, ein Speichermedium enthaltende Behältnisse (18 und 20), die über Abstandshalter (22) voneinander beabstandet sind zur Bildung von zwischen den Behältnissen (18 und 20) verlaufenden Strömungska­ nälen für ein Wärmeträgermedium zum Laden bzw. Entladen des Speichers (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (22) netzartig ausgebildet sind und quer zueinander verlaufende Fä­ den (24 und 26) aus Kunststoff aufweisen.

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (24) einer ersten Gruppe der Fäden in Strömungsrichtung (28) des Wärmeträgermediums verlaufen.

3. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (22) gewebeartig ausgebildet sind und die Fäden (24 und 26) Kett- (24) und Schußfäden (26) bilden.

4. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich kreuzende Fäden (24 und 26) miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, sind.

5. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstandshalter (22) schlauchartig ausgebildet sind und jeder zweite der gestapelten Behälter (18) von einem derar­ tigen schlauchartigen Abstandshalter (22) umhüllt ist.