DE2216478A1 - ELECTRIC HEAT STORAGE DEVICE - Google Patents
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Description
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DIPL.-ING. RUDOLF BIBRACH 34 göttingen, 30.-3,1972DIPL.-ING. RUDOLF BIBRACH 34 göttingen, 30.-3.1972
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Telefon: (05 51)5 7823Telephone: (05 51) 5 7823
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Patentanwalt BibraA, 34 Göttingen, Postfach 738 — — Λ C f *7 Q ■ Göttingen Nr. 1/85Patent attorney BibraA, 34 Göttingen, Postfach 738 - - Λ C f * 7 Q ■ Göttingen No. 1/85
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Dipl.-PhySe Wolfgang Wagner, 3^ Göttingen, MichaeliswegDipl.-PhySe Wolfgang Wagner, 3 ^ Göttingen, Michaelisweg
Elektrisches WärmespeicherheizgerätElectric heat storage heater
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Wärmespeicherheizgerät mit einem von einem Isolationsmantel umgebenen und Luft führung s kanal e sowie Heizelemente aufweisenden aufheizbaren Speicherkern und einem an die Luftführung skanäle angeschlossenen Gebläse. Wärmespeicherheizgeräte dienen dazu, mit Hilfe eines elektrisch aufheizbaren Speicherkerns Wärme zu speichern, um diese zu einem späteren Zeitpunkt durch Vorbeiführen von Luft an dem Speicherkern mit dieser Luft abzugeben«The invention relates to an electrical heat storage heater with one surrounded by an insulating jacket and air duct s ducts as well as heating elements having heatable storage core and one to the air duct fan connected to ducts. Thermal storage heaters serve to store heat with the help of an electrically heatable storage core in order to increase it to be released at a later point in time by passing air past the storage core with this air «
Es sind Wärmespeicherheizgeräte in den verschiedensten Bauarten bekannt. Es handelt sich meist um relativ große, nicht tragbare und unförmige Gebilde> die einen, vorwiegend aus keramischem Material bestehenden Speicherkern aufweisen, der wiederum in verschiedener Weise ausgebildet sein kann. Der Speicherkern kann beispielsweise aus einem einzigen Block bestehen oder auch aus Einzelschichten aufgebaut sein, zwischen denen oder um diese herumThere are various types of heat storage heaters known. They are mostly relatively large, non-wearable and misshapen structures> the one storage core consisting mainly of ceramic material have, which in turn can be designed in various ways. The memory core can, for example, be made of consist of a single block or be made up of individual layers between or around them
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INSPECTSÖINSPECTSÖ
die Heizelement·, vorwiegend in Form von Widerstandswick« lungen, angeordnet sindo Es ist üblicherweise ein Gebläse vorgesehen, welches auf der Kaltluftseit· angeordnet wird und welches dazu dient, den Speicherkern mit der daran zu erwärmenden Luft zu umspülen«the heating element ·, mainly in the form of resistance wind « lungs, are arrangedo It is usually a fan provided, which is arranged on the cold air side and which serves to flush the storage core with the air to be heated on it «
Die Nachteile derartiger Wärmespeicherheizgeräte sind in dem großen Eigengewicht, in der beschränkten Speicherkapazität und in der relativ großvolumigen Bauweise zu se» heno Darüber hinaus ist nachteilig, daß die Abgabe der Wärmeleistung in den meisten Fällen schlecht regelbar ist„ Bisher ist es ferner noch nicht gelungen, eine besonders große Wärmeleistung in besonders kurzer Zeit zu geben, wie dies beispielsweise bei der kurzfristigen Anwärmung dee Fahrgastinnenraumes eines über Nacht ausgekühlten Kraftfahrzeuges oder beim Schmelzen des Schnees auf Gehwegen der Fall isto The drawbacks of such thermal storage heaters are in the big weight in the limited storage capacity and the relatively large-volume construction to se "hen o In addition, it is disadvantageous that the delivery of heat output in most cases" is bad variable So far, it is also not yet succeeded , as for example in the short-term heating up dee passenger compartment of an overnight the cooled driving vehicles or melting of the snow on sidewalks the case to give a particularly large heat capacity in a particularly short time o
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Wärmespeicherheizgerät der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches eine detrart kleine Bauweise erlaubt, daß das Gerät insgesamt tragbar ausgestaltet werden kann,, Trotzdem soll sowohl eine hohe Wärmeleistung innerhalb kürzester Zeit als auch eine relativ kleinere Leistung in längerer Zeit abgebbar sein« Hierzu ist es erforderlich, die Wärmeabgabe regelbar bzw· stufbar auszubilden»The object of the invention is accordingly to avoid the disadvantages of the prior art and a To create heat storage heater of the type described above, which allows a detrart small design that the device as a whole can be made portable, Nevertheless, both a high thermal output and a relatively smaller output should be achieved within a very short time be able to be given off over a longer period of time «For this it is necessary to make the heat dissipation adjustable or gradable»
Das erfindungsgemäße elektrische Wärmespeicherheizgerät der eingangs beschriebenen Art kennzeichnet sich dadurch, daß der Speicherkern als dünnwandiger und mit LeichtmetallThe electrical heat storage heater according to the invention of the type described at the outset is characterized in that the memory core is made of thin-walled and light metal
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oder einer Leichtmetallegierung gefüllter Behälter ausgebildet ist» der auf seiner Außenseite Rippen aufweist, die mit dem Isolationsmantel die Luftführungskanäle bil«- den, und daß der Behälter aus einem Material besteht, welches auch beim Schmelzen des Leichtmetalls die erforderliche Festigkeit aufweist« Dabei können die HeiZele-mente an der Wand des Behälters des Speicherkerns innen oder außen angeordnet sein0 or a container filled with a light metal alloy "which has ribs on its outside which form the air ducts with the insulation jacket", and that the container is made of a material that has the required strength even when the light metal is melted -mente be arranged inside or outside on the wall of the container of the storage core 0
Mit besonderem Vorteil ist zwischen dem Gebläse und dem Speicherkern eine mit einem Trockenmittel gefüllte Ent" feuchtungskammer vorgesehen, die von den Luftführungskanälen durchsetzt ist und in einer solchen Entfernung vom Speicherkern angeordnet ist, daß sich die Speicherwärme im aufladenden und/oder aufgeladenem Zustand in der Entfeuchtungskammer als Regenerationswärme auswirken kanno Vorzugsweise findet als Trockenmittel Kalziumchlorid (CaCl2) Verwendung. Das Trockenmittel ist grobkörniger Konsistenz in der Entfeuchtungskammer vorgesehen; die im Trockenmittel vorhandenen Kanäle stehen mit den Luftführung skanäl en in Verbindung«,With particular advantage a desiccant-filled Ent "humidification chamber is provided between the fan and the storage core, which is penetrated by the air ducts and is arranged at such a distance from the storage core that the storage heat is in the charging and / or charged state in the dehumidifying chamber can affect regeneration heat as o preferably is used as drying agent calcium chloride (CaCl 2) using the desiccant is provided in the dehumidifying chamber coarse consistency;. present in the desiccant channels communicate with the air guide skanäl en in conjunction "
Mit besonderem Vorteil sind die Rippen an den beiden ver« tikalen Seitenwänden und an der abströmseitigen Stirnwand des Speicherkerns vorgesehen und bilden einzelne jeweils voneinander getrennte Luftführungskanälee Dabei sind die einzelnen Luftführungskanäle getrennt voneinander bis zum Luftaustritt geführte 'With particular advantage, the ribs are provided on the two ver "tical side walls and at the downstream end wall of the storage core and form individual each separate air ducts e The individual air ducts are separated from each other up to the air outlet led '
Im Bereich des Luftaustritts sind den Luftführungskanälen einzeln oder in Gruppen zugeordnete Verschlußelemente,The air ducts are in the area of the air outlet locking elements assigned individually or in groups,
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vile Klappen, Schieber oder dergl., vorgesehen. Die Verschlußelemente weisen Einzelschalter auf, die hintereinander im Ladestromkreis angeordnet sind. vile flaps, slides or the like. Provided. The closure elements have individual switches which are arranged one behind the other in the charging circuit.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Warmespeiclierheizgerät weist eine Reihe von Vorteilen auf»Durch die Ausbildung des Speicherkerns als mit Leichtmetall oder mit einer Leichtmetallegierung gefüllter Behälter, kann die Schmelzwärme dieses Leichtmetalles beim Speicherprozess ausgenutzt werden. Hierdurch ist es möglich, den Speicherkern trotz angestrebter hoher Leistung so klein zu halten, daß das gesamte Gerät gut handhabbar ist und als tragbares Gerät ausgebildet werden kann«, Derartige Leichtmetalle weisen ausgezeichnete Wärmeleitzahlen auf, so daß die Anordnung der Heizelemente problemlos außen oder innen an der Behälterwandung durchgeführt werden kann» Es ist ferner nicht mehr notwendig, den Speicherkern zu durchbrechen, um hier Luftführungskanäle zu schaffen. Es reicht infolge der guten Wärmeleitfähigkeit aus, die Luftführungskanäle um den Speicherkern herumzuführen, da bei der Abgabe der Wärme diese aus dem Speicherkerninneren jeweils nach außen nachgeliefert wird. Durch die Anordnung der Entfeuchtungskammer wird das Gerät beispielsweise für das kurzfristige Anwärmen des Fahrgastinnenraumes -von Kraftfahrzeugen in besonderer Weise geeignet, weil hiermit gleichzeitig die Luft getrocknet und ein Beschlagen der Scheiben vermieden wird« Es ist ferner ersichtlich, daß die Wärmeleistung zeitlich gut stufbar abgegeben werden kann, indem nur einzelne oder alle Luftführungskanäle austrittseitig freigegeben werden» Es versteht sich, daß beim Aufladen die austrittseitigen Öffnungen für die Luft geschlos-The hot storage heater designed according to the invention has a number of advantages. By designing the storage core as a container filled with light metal or a light metal alloy, the heat of fusion of this light metal can be used in the storage process. This makes it possible to keep the storage core so small that the entire device is easy to handle and can be designed as a portable device, despite the high performance sought the container wall can be carried out »Furthermore, it is no longer necessary to break through the storage core in order to create air ducts here. Due to the good thermal conductivity, it is sufficient to guide the air ducts around the storage core, since when the heat is released, it is supplied to the outside from the interior of the storage core. The arrangement of the dehumidification chamber makes the device particularly suitable, for example, for short-term heating of the passenger compartment of motor vehicles, because it simultaneously dries the air and prevents the windows from fogging up can by releasing only some or all of the air ducts on the outlet side »It goes without saying that the outlet openings for the air are closed when charging
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sen sein müssen«, ,must be «,
Der Erfindungsgedanke läßt sich allgemein und in verschiedener Anwendung auswerten» Er ist anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschriebene Es zeigen:The idea of the invention can be general and different Evaluating the application »It is shown in the accompanying drawings using a preferred exemplary embodiment and in the following it shows:
Figo 1. Einen stark schematisierten Vertikalschnitt
durch das Wärmespeicherheizgerät,Figo 1. A highly schematic vertical section
through the heat storage heater,
Figo 2 einen Horizontalschnitt durch das Wärme«
speicherheizgerät,Figo 2 a horizontal section through the heat «
storage heater,
Figo 3 eine perspektivische Ansicht des mit Rippen
versehenen Speicherkerns,Fig. 3 is a perspective view of the ribbed
equipped memory core,
Figo 4 eine schematisierte Ansicht des Wärmespeicherheizgerätes bei voller Leistungsabgabe
undFigo 4 is a schematic view of the heat storage heater with full power output
and
Figo 5 eine schematisierte Ansicht des Wärmespeicherheizgerätes bei kleiner Leistungsabgabeo Figo 5 is a schematic view of the heat storage heater with low power output o
Das Wärmespeicherheizgerät weist ein nur schematisch angedeutetes
Gehäuse 1 auf, welches mit einem Tragegriff 2 und entsprechenden Standfüßen 3 ausgestattet ist. Im Gehäuse 1
ist auf der Seite des Lufteintritts h ein Gebläse 5 und
etwa in der Mitte des Gehäuses 1 ein Speicherkern 6 untergebracht ο Zwischen Gebläse 5 und Speicherkern 6 befindet
sich die Entfeuchtungskammer J0 An der Seite des Luftaustritts
8 sind Verschlußelemente 9 vorgesehen, die eine stufenweise Steuerung des Austrittsquerschnittes der Luft ge-The heat storage heater has a housing 1, indicated only schematically, which is equipped with a handle 2 and corresponding feet 3. In the housing 1 is a fan 5 and on the side of the air inlet h
A storage core 6 housed approximately in the middle of the housing 1 o is located between the fan 5 and the storage core 6
the dehumidification chamber J 0. Closing elements 9 are provided on the side of the air outlet 8, which allow a step-by-step control of the outlet cross-section of the air.
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statten. Es versteht sich, daß sämtliche Elemente, soweit dies sinnvoll ist, mit einem Isolationsmantel Io umgeben sindoequip. It goes without saying that all elements, insofar as this makes sense, are surrounded by an insulating jacket Io sindo
Der Speienerkern 6 besteht aus einem Behälter 11f beispielsweise aus Stahlblech, der mit Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung gefüllt ist«, An der Wandung des Behälters 11, und zwar innen oder außen, sind die Heizelemente für die Aufheizung des Speichers angeordnete Diese sind in der üblichen Art und Weise ausgebildet und daher nicht dargestellt« Der Speicherkern 6 mit dem Behälter 11 ist üblicherweise quaderförmig ausgebildet und an sämtlichen acht Ecken durch Eckklötze 12 gelagert. Der Behälter 11 besitzt auf seiner Außenseite Rippen 13» die vorzugsweise U-förmig um drei Seiten des Behälters 11 herumgeführt sind. Die Rippen 13 erstrecken sich damit nicht über die Anströmsei— te des Behälters 11© Die Rippen 13» die an der Wandung des Behälters 11 beginnen und bis zu dem Isolationsmantel Io reichen, bilden einzelne Luftführungskanale lh für den Durchtritt der vom Gebläse 5 gelieferten und zu erwärmenden Luft» Es versteht sich, daß die Luftführungskanäle 14 in dem entsprechenden Isolationsmantel Io einzeln fortgesetzt sind, wie dies anhand von Figur 2 angedeutet ist» Die Luftführungskanäle lh sind damit auf der Anströmseite des Behälters 11 offen, doho, sie stehen sämtlich miteinander in Verbindung, während auf der Abströmseite die Luft— führungskanale lh getrennt voneinander geführt und mit Hilfe der Verschlußelemente 9 getrennt voneinander verriegelbar sind.The spear core 6 consists of a container 11 f, for example made of sheet steel, which is filled with light metal or a light metal alloy «, The heating elements for heating the memory are arranged on the wall of the container 11, inside or outside Formed manner and therefore not shown. The storage core 6 with the container 11 is usually cuboid and supported by corner blocks 12 at all eight corners. The container 11 has ribs 13 on its outside, which are preferably guided in a U-shape around three sides of the container 11. The ribs 13 thus do not extend over the inflow side of the container 11. The ribs 13, which begin on the wall of the container 11 and extend to the insulation jacket Io, form individual air ducts lh for the air ducts supplied and closed by the blower 5 to pass through heated air "It will be appreciated that the air ducts are continued individually in the corresponding insulating jacket Io 14 as reference is indicated by Figure 2" the air guide channels lh are thus on the upstream side of the container 11 is open, d o h o, they are all lh out with each other, while on the downstream side of the air guide ducts separated from one another and 9 are separated from each other lockable with the aid of the fastener elements.
Die Entfeuchttaigskammer 7 enthält ein Trockenmittel in grabkörniger Konsistenz ο Die Luftführungskanäle l4 schließen beidseits an die Entfeuchtungskammer 7 an, damit die vomThe Entfeuchttaigskammer 7 contains a desiccant in grave grain Consistency ο Close the air ducts l4 on both sides of the dehumidification chamber 7, so that the from
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Gebläse 5 gelieferte Luft gezwungen ist, über das Trocken- , mittel zu streichen und dabei Feuchtigkeit abzugeben. Andererseits ist die Entfeuchtungskammer 7 derart nahe bei dem Speicherkern 6 angeordnet, daß sich während, des Aufladezustandes und auch in der aufgeladenen Periode die gespeicherte Wärme als Regenerationswärme für das Trockenmittel auswirken kanne Es versteht sich, daß beim Aufladen die Verschlußelemente 9 sämtlich geschlossen sind. Die Verschlußelemente 9» die als einzelne Klappen, Schieber oder derglo ausgebildet sein können, tragen zu diesem Zweck Einzelschalter, die hintereinander in den Ladestromkreis eingeschaltet sind, damit das Gerät nur dann aufgeladen werden kann, wenn sämtliche Verschlußelemente 9 geschlossen sindoBlower 5 air supplied is forced to wipe over the drying agent and thereby give off moisture. On the other hand, the dehumidification chamber 7 is arranged so close to the storage core 6 that the stored heat can act as regeneration heat for the desiccant during, the charging state and also in the charged period e It goes without saying that the locking elements 9 are all closed during charging. The closure elements 9 »which can be designed as individual flaps, slides or derglo, carry individual switches for this purpose, which are switched on one after the other in the charging circuit, so that the device can only be charged when all the closure elements 9 are closed
Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den Speicherkern 6, bestehend aus dem Behälter 11, an dessen Außenwandung U-förmig die Rippen 13 vorgesehen sind«, Wie ersichtlioh, erstrecken sich die Rippen 13 in Längsrich-* tung horizontale Somit werden die einzelnen Luftführungskariäle lh gebildete Es versteht sich, daß der Behälter beispielsweise einen Schraubverschluß aufweist, damit das Leichtmetall oder eine Leichtmetallegierung in den Behälter eingebracht werden kann. Es ist ohne weiteres möglich, den Behälter 11 aus Stahl anzufertigen und als Leichtmetallegierung eine Aluminium-Legierung zu verwenden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß durch die verschiedene Ausdehnung der Materialien keine Zerstörung des* Speicher«- kerns 6 eintritt0 Figure 3 shows a perspective view of the memory core 6, consisting of the container 11, U-shaped, the ribs on the outer wall 13 is provided, "ersichtlioh As, the ribs 13 extend in the longitudinal * tung horizontal Thus, the individual Luftführungskariäle lh It goes without saying that the container has a screw cap, for example, so that the light metal or a light metal alloy can be introduced into the container. It is easily possible to manufacture the container 11 from steel and to use an aluminum alloy as the light metal alloy. In this way it is ensured that the different expansion of the materials does not result in any destruction of the storage core 6 0
Wie aus den Figuren h und 5 zu entnehmen ist, sind die Ver« Schlußelemente 9 einzeln so unterteilt, daß die Luftfüh-As can be seen from Figures h and 5, the Ver «closing elements 9 are individually subdivided so that the Luftfüh-
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rungskanäle l4 jeweils einzeln abgedeckt bzw. geöffnet werden können« Figur h zeigt schematisch eine Stellung, bei der sämtliche Luftführungskanäle Ik an der Luftaustrittsseite 8 durch entsprechende Verschwenkung der Verschlußelemente 9 geöffnet sind» In dieser Stellung kann die Luft, die vom Gebläse 5 geliefert wird und mit Hilfe der Stromfäden 15 angedeutet ist, durch sämtliche Luftführungskanäle lh strömen» Es versteht sich, daß sich hierbei die Luftmenge des Gebläses 5 auf die einzelnen Kanäle verteilt« Die örtliche Strömungsgeschwindigkeit ist damit herabgesetzt,. Die Luft hat relativ langen Kontakt mit den Rippen 13 und der Wandung des Behälters 11 t so daß eine relativ hohe Luftaufheizung erfolgte In dieser Position kann die maximale Wärmemenge in relativ kurzer Zeit abgegeben werden« Figur 5 zeigt dagegen einen Zustand» in dem sämtliche Verschlußelemente 9» außer einem einzigen, welches dem obersten Luftführungskanal I^ zugeordnet ist, geschlossen sinde Dann besteht für die Luft lediglich die Möglichkeit» durch diesen einen Luftführungskanal lh hindurchzutreten und sich dabei zu er« wärmeno Hierbei ist zwar die örtliche Geschwindigkeit der Luft größer als im erstgenannten Fall» jedoch wird über die im wesentlich höherem Maß gesteigerte Luftmenge erreicht, daß die Austrittsluft eine vergleichsweise niedrigere Temperatur aufweisto Wie ersichtlich, sind ent« sprechende Zwischenstufungen möglich,. Es versteht sich, daß auch das Gebläse regelbar ausgebildet sein kann, um auf diese Weise noch Einfluß auf die Regulierbarkeit der zeitlichen Leistungsabgabe zu nehmen«channels l4 can each be individually covered or opened «Figure h shows schematically a position in which all air ducts Ik on the air outlet side 8 are opened by appropriate pivoting of the closure elements 9» In this position, the air that is supplied by the fan 5 and is indicated with the help of the stream threads 15, flow through all the air ducts lh "It goes without saying that the amount of air from the fan 5 is distributed over the individual ducts". The local flow velocity is thus reduced. The air has a relatively long contact with the ribs 13 and the wall of the container 11 t so that a relatively high level of air heating took place. In this position, the maximum amount of heat can be given off in a relatively short time "Except for a single one, which is assigned to the uppermost air duct I ^, are closed e Then there is only the possibility for the air to" pass through this one air duct lh and warm up " o Here the local velocity of the air is greater than in the former case, however, "is achieved by the increased substantially greater degree amount of air that the outlet air a comparatively lower temperature o As can be seen, ent" speaking Zwischenstufungen possible ,. It goes without saying that the blower can also be designed to be adjustable in order to still have an influence on the controllability of the temporal power output. "
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