DE4122436A1

DE4122436A1 - Latentwaermespeicher

Info

Publication number: DE4122436A1
Application number: DE4122436A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Koch
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Schatz Thermo Engineering GmbH
Priority date: 1991-07-06
Filing date: 1991-07-06
Publication date: 1993-01-07

Description

Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher zur Anordnung zwischen Motor und Heizkörper im Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugmotors, der durch mit Speichermedium gefüllte Behälter gebildet wird, die paketartig in einem vom Kühlmittel durchströmten Gehäuse angeordnet sind, und bei dem das Kühlmittel bei warmem Kraftfahrzeugmotor und kaltem Speichermedium Wärme an das Speichermedium abgibt und bei kaltem Kraftfahrzeugmotor und warmem Speichermedium von dem Speichermedium Wärme aufnimmt.

Derartige Latentwärmespeicher sind bekannt (vgl. z. B. DE-OS 32 45 027).

Je nach der Fahrsituation eines Personen- oder Nutzkraftfahrzeugs ergeben sich niedrige oder höhrere Motor- bzw. Kühlmitteltemperaturen. Diesen unterschiedlichen Charakteristiken muß der Latentwärmespeicher sowohl beim Be- als auch beim Entladen entsprechen können. Mit den derzeitigen Speichermedien kann ein befriedigendes Be- und Entladen des Latentwärmespeichers für verschiedene Fahrsituationen nicht erreicht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Latentwärmespeicher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß seine Charakteristik leicht an verschiedene Fahrsituationen angepaßt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens zwei unterschiedliche Speichermedien in verschiedenen Speicherbehältern vorgesehen sind.

Man kann also die Zusammensetzung der Speichermedien, wobei die Verwendung von mindestens zwei unterschiedlichen Medien wichtig ist, eine Anpassung an verschiedene Fahrsituationen erreichen. Ist die Fahrsituation dadurch gekennzeichnet, daß häufig nur sehr kurze Strecken gefahren werden (Stadtverkehr), bei denen das Kühlmedium die normale Betriebstemperatur selten erreicht, dann wird man nicht nur ein Speichermedium einsetzen, das bei dieser Betriebstemperatur oder kurz darunter schmilzt, sondern man wird ein weiteres Speichermedium zusetzen, das einen niedrigeren Schmelzpunkt hat, so daß auch schon bei dieser niedrigeren Temperatur genügend Wärmeenergie vom Speichermedium aufgenommen werden kann, um nach Betriebsunterbrechung Energie wieder in Form von Wärme an das Kühlmedium abgeben zu können.

Ein bekanntes Speichermedium für die Verwendung in einem Latentwärmespeicher ist Bariumhydroxidoctahydrat, das einen Schmelzpunkt von 78°C, eine Schmelzenthalpie von 82 Wh/kg (Wattstunden pro Kilogramm) und eine Speicherdichte von 157 Wh/dm³ aufweist. Daneben kann man als zweites Speichermedium mit niedrigerem Schmelzpunkt bspw. Natriumacetattrihydrat einsetzen, das einen Schmelzpunkt von 53°C, eine Schmelzenthalpie von 50 Wh/kg und eine Speicherdichte von 99,2 Wh/dm³ aufweist. Ein weiteres Speichermedium ist z. B. auch Natriumhydroxidmonohydrat, das einen Schmelzpunkt von 64°C, eine Schmelzenthalpie von 70 Wh/kg und eine Speicherdichte von 120 Wh/dm³ aufweist.

Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß man einen möglichst hohen Schmelzpunkt haben will, um eine hohe Kühlwassertemperatur nach einem Kaltstart zu erreichen. Wenn jedoch die zu erwartenden Fahrsituation - etwa bei Stadtfahrten - derart ist, daß die Betriebstemperatur selten erreicht wird, dann würde etwa bei Verwendung von Bariumhydroxidoctahydrat als Speichermedium, da dessen Schmelzpunkt (78°C) entsprechend selten erreicht wird, eine für die Speicherung erforderliche Energieaufnahme ebenfalls nur sehr selten und unzureichend erfolgen. Man wird dann entsprechend als zweites Speichermedium ein solches hinzunehmen, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist, obwohl dann bei den derzeit bekannten Speichermedien die aufgenommene Wärmeenergie geringer ist.

Im allgemeinen ist davon auszugehen, daß durch die Verwendung eines Latentwärmespeichers generell das Erreichen der Betriebstemperatur des Kühlmittels im Stadtverkehr von 10 auf 5 Minuten herabgesetzt wird und daß dies - bei der Verwendung Von mindestens zwei Speichermedien - noch in einer Vielzahl von Fällen erreicht werden kann, in der bei Verwendung nur eines Speichermediums keine ausreichende Wärmespeicherung möglich wäre. Die Verwendung von Latentwärmespeicher ist nicht nur zu Komfortzwecken anstrebenswert, sondern auch um die schädlichen Emissionen im Abgas herabzusetzen und den Wirkungsgrad zu verbessern. Gemäß der Erfindung ist dies nun sowohl im Kurz- als auch im Langstreckenfahrbetrieb möglich. Das jeweilige Verhältnis der Speichermedien (Anzahl der Behälter pro Speichermedium) wird vom Anforderungsprofil bestimmt.

Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen gehen beide davon aus, daß in jeweils einem Speicherbehälter (oder auch "Speichertasche") je nur ein bestimmtes Speichermedium enthalten ist. Dies ist zweckmäßig, um unerwünschte gegenseitige Beeinflußungen der Speichermedien auszuschalten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 befinden sich im Gehäuse 1 mehrere Speicherbehälter 2, 3, die im Prinzip gleich ausgebildet sind, sich jedoch dadurch unterscheiden, daß mit 2 diejenigen Speicherbehälter bezeichnet sind, die ein Speichermedium A enthalten, während die mit 3 bezeichneten Speicherbehälter ein Speichermedium B enthalten sollen. Der Zulauf des Kühlmittels des Kraftfahrzeuges erfolgt über die Zulauföffnung 4. Der Ablauf erfolgt über Ablauföffnung 5. Die Speicherbehälter 2 und 3 werden gleichmäßig vom Kühlmittel umströmt.

In Fig. 2 sind innerhalb des Gehäuses 1 die Speicherbehälter 2 (Speichermedium A) und 3 (Speichermedium B) voneinander durch eine Trennwand 6 getrennt. Es entstehen somit an der Zulauföffnung 4 zwei Kühlmittelströme 10, 11, die das Gehäuse 1 getrennt durchlaufen. Vorteilhaft daran ist, daß Querempfindlichkeiten der unterschiedlich befühlten Speicherbehälter ausgeschlossen werden. Eine solche Querempfindlichkeit ist dann gegeben, wenn Wärmemenge, die von einem mit Speichermedium A gefüllten Speicherbehälter abgegeben wird, nicht vom Kühlmittel, sondern vielmehr von dem Speichermedium B in einem anderen Speicherbehälter aufgenommen wird und somit zur Erwärmung des Kühlwassers nicht voll zur Verfügung steht.

Der Kühlmittelgesamtstrom wird über eine Thermostatregelung nach Charakteristik mit Teilströmen gesteuert.

Claims

1. Latentwärmespeicher zur Anordnung zwischen Motor und Heizkörper im Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugmotors, der durch mehrere mit einem Speichermedium gefüllte Speicherbehälter gebildet wird, die paketartig in einem vom Kühlmittel durchströmten Gehäuse angeordnet sind, und bei dem das Kühlmittel bei warmem Kraftfahrzeugmotor und kaltem Speichermedium Wärme an das Speichermedium abgibt und bei kaltem Kraftfahrzeugmotor und warmem Speichermedium von dem Speichermedium Wärme aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei unterschiedliche Speichermedien in verschiedenen Speicherbehältern (2, 3) vorgesehen sind.

2. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speichermedium Bariumhydroxidoctahydrat und das andere Speichermedium Natriumacetattrihydrat oder Matriumhydroxidmonohydrat ist.

3. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine den Kühlmittelzustrom an der Zulauföffnung (4) in Kühlmittelteilströme (10, 11) aufteilende Trennwand (6) aufweist, und daß von einem Kühlmittelteilstrom jeweils nur Speicherbehälter mit einem bestimmten Speichermedium umströmt werden.

4. Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mengen des Speichermediums mit relativ hohem Schmelzpunkt und des Speichermediums mit relativ niedrigem Schmelzpunkt wie 2/3 : 1/3 verhalten.