WO2022198250A1 - Apparatus for storing and outputting sensible and latent energy in order to cool fluids - Google Patents

Apparatus for storing and outputting sensible and latent energy in order to cool fluids Download PDF

Info

Publication number
WO2022198250A1
WO2022198250A1 PCT/AT2022/060081 AT2022060081W WO2022198250A1 WO 2022198250 A1 WO2022198250 A1 WO 2022198250A1 AT 2022060081 W AT2022060081 W AT 2022060081W WO 2022198250 A1 WO2022198250 A1 WO 2022198250A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
recess
storage element
coolant
line
Prior art date
Application number
PCT/AT2022/060081
Other languages
German (de)
French (fr)
Original Assignee
Kälte- und Systemtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kälte- und Systemtechnik GmbH filed Critical Kälte- und Systemtechnik GmbH
Publication of WO2022198250A1 publication Critical patent/WO2022198250A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/085—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from copper or copper alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0004—Particular heat storage apparatus
    • F28D2020/0013—Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in elements attached to or integral with heat exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0004—Particular heat storage apparatus
    • F28D2020/0026—Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in mobile containers for transporting thermal energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0047—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for hydrogen or other compressed gas storage tanks

Definitions

  • the invention relates to a device for storing and releasing sensible and latent energy, in particular for cooling fluids, in particular hydrogen, according to the preamble of patent claim 1 .
  • energy storage systems for fluids are known from the prior art, in which fluid ducts, in which the fluid to be cooled flows, and coolant lines are cast in a so-called storage mass.
  • the energy storage systems known from the prior art are produced, for example, by pouring in molten storage mass, mostly aluminum.
  • molten storage mass mostly aluminum.
  • distances can arise between the contact surfaces of the fluid guides or coolant lines, which can be attributed, for example, to the reduction in volume when the storage mass solidifies or cools. These distances have negative effects on the heat transfer and thus worsen the heat transfer.
  • the material of the fluid guides or refrigerant lines can suffer a thermal structural change due to the pouring in of molten storage mass, which can adversely affect the structure and in particular the strength of the fluid guides and refrigerant lines.
  • the production of the cast storage mass is usually complex and therefore an adaptation to different sizes and requirements of the energy storage system is difficult or impossible.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for storing and discharging sensitive and latent energy, which has a simple structure and can be adapted to different purposes at low cost and with little effort. Furthermore, it is an object of the present invention, the To improve heat transfer in storage mass systems and to reduce reliability due to breakage of the fluid lines.
  • the storage element is designed in at least two parts and has a first partial element, in particular designed as a half shell, and a second partial element, in particular designed as a half shell, and that the fluid line recess and the cooling line recess are formed in the partial elements in such a way that the fluid line and the coolant line is clamped between the partial elements inserted into the fluid line recess and the cooling line recess, the partial elements each covering a part, in particular half the cross section or less than half the cross section, of the fluid line recess and a part, in particular half the cross section or less than half of the cross-section of the cooling line recess, the partial elements being arranged at least partially at a distance from one another, the partial elements being detachably connected by means of at least one connecting element.
  • the storage mass is easily possible to adapt the storage mass to the duration and magnitude of the amounts of heat acting on it, so that a short-lasting, high energy supply can be compensated for by a longer-lasting, low energy dissipation.
  • This is particularly advantageous for the selection of the cooling capacity and as a result of the connected load of a refrigeration system.
  • the design according to the invention provides a modular system that can be adapted particularly easily to the size of the existing system, for example to hydrogen filling stations.
  • a further advantage is achieved by the features according to the invention, which enables a particularly reliable contact between the coolant line, the fluid line and the storage mass and therefore leads to a particularly advantageous heat transfer.
  • the sustainability of the device compared to the prior art is increased by the features according to the invention, since after the permissible load cycles of the fluid conducting system have been reached, the storage mass can be easily separated from the fluid ducts and the storage elements can thus be used again without costly destroying them. having to be melted down again or processed in a complicated manner.
  • the partial elements are at least partially arranged at a distance from one another in such a way that they leave a leakage gap between the partial elements form.
  • a particularly advantageous and modularly adaptable form of the device is provided by the device having a multiplicity of storage elements, with one of the storage elements being arranged one behind the other in the direction of the course of the fluid line and forming a common storage block that the device has a plurality of, in particular parallel fluid lines running towards one another and a multiplicity of storage elements, the storage elements being arranged one behind the other and/or parallel to one another in the direction of the course of the fluid lines and forming a common storage block.
  • a plurality of coolant lines and a plurality of fluid lines are provided, the ratio of coolant lines to fluid lines being greater than or equal to 1:1, in particular 2:1.
  • the material of the storage element is a material with high thermal conductivity, heat capacity and/or high density, in particular copper or aluminum.
  • heat sinks embedded in the storage element are arranged, with the heat sinks being formed in particular from a different material than the storage element.
  • the device has at least one heat-conducting element, which is in each case in the partial elements in the region between the fluid line and the coolant line is arranged and designed such that the heat conduction from the fluid line to the coolant line is increased in the heat conducting element compared to the storage element, wherein the heat conducting element consists in particular of a copper alloy and the storage element consists of an aluminum alloy.
  • the device has at least one temperature sensor which is arranged in the storage element, the temperature sensor comprising a sleeve, in particular made of copper, the sleeve is in particular conical, and wherein the temperature sensor is arranged in a in the storage element, in particular conical, formed recess, wherein the sleeve is formed in particular slotted for better contact connection between the temperature sensor and the storage element.
  • the device has a cover and/or a housing, the cover and/or the housing being diffusion-tight and heat-insulating.
  • the ratio of the dimensions of the storage element to the pipe length of the fluid line is 5 kg per meter of pipe length to 80 kg per meter of pipe length, in particular 20 kg per meter of pipe length, with the weight of a storage element preferably being between 2.5 kg and 40 kg , in particular 10 kg.
  • the device has a thermally conductive paste in the fluid line recess and the cooling line recess between the coolant line and/or the fluid line and the storage element to increase the heat transfer.
  • 1 to 3 show an embodiment of the device according to the invention in a front view, a plan view and an isometric view
  • FIG. 4 and 5 show a schematic view of a storage element in two views
  • FIG. 6 shows four storage elements which are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid line
  • 11 to 13 show a temperature sensor for monitoring the temperature of the device
  • Fig. 14 shows an isometric view of the device with housing
  • Fig. 15 shows an embodiment of the storage element with a recess for the temperature sensor
  • FIG. 16 shows an alternative embodiment of a storage element according to the invention with a heat-conducting element and a heat sink
  • the device comprises a number of storage elements 1 and a number of fluid lines 2 for the fluid to be cooled—hydrogen in this embodiment—and a number of coolant lines 3, in which coolant can or does flow to absorb thermal energy.
  • 4 and 5 show a schematic representation of the device according to the invention.
  • 4 shows a sectional view through the storage element 1.
  • the storage element 1 has a fluid line recess 4 in which the fluid line 2 is inserted.
  • the storage element 1 has a cooling line recess 5 in which the coolant line 3 is inserted.
  • the cooling line recess 5 and the fluid line recess 4 are designed to be the opposite of the respective fluid line 2 or the coolant line 3, so that a form fit is formed between the fluid line 2 and the fluid line recess 4 and the coolant line 3 and the cooling line recess 5.
  • the fluid line 2 or the fluid line recess 4 and the coolant line 3 or the cooling line recess 5 are each arranged parallel to one another and at a distance from one another.
  • the storage element 1 is formed in two parts and comprises a first partial element 11 and a second partial element 12.
  • Part of the fluid line recess 4 and the cooling line recess 5 are each formed in a part of the first partial element 11 and the second partial element 12 .
  • the cooling line recess 5 and the fluid line recess 4 are each partially formed in the first partial element 11 and the second partial element 12 so that the fluid line 2 and the coolant line 4 are inserted and clamped between the two partial elements 11 , 12 .
  • the two sub-elements 11, 12 are connected to one another via a number of connecting elements - in this embodiment screws (Fig. 1) - whereby a clamping effect is achieved between the two sub-elements 11, 12 and in this way the fluid line 2 or the coolant line 3 is connected to the Sub-elements 11, 12 and the storage element 1 form a form fit and such a connection that is particularly advantageous for heat transfer.
  • the partial elements 11 , 12 each have less than half the cross section of the fluid line recess 4 or the fluid line 3 and each less than half the cross section of the cooling line recess 5 or the coolant line 3 ( FIG. 5 ). Due to the smaller formation of the cooling line recess 5 and the fluid line recess 4 viewed in cross section, the partial elements 11 , 12 are arranged at a distance from one another, so that they form a so-called leakage gap 13 between the two partial elements 11 , 12 .
  • the fluid line recess 4 and the cooling line recess 5 are straight and arranged and formed symmetrically in the partial elements 11 , 12 in relation to the parting plane or the leakage gap 13 .
  • the distance between the first partial element 11 and the second partial element 12 can also be zero, so that the first partial element 11 and the second partial element 12 in the areas between the lines, i.e. the fluid line 3 or the fluid line recess 4 and the Coolant line 3 or the cooling line recess 5 rest partially or over the entire surface.
  • a coolant flows in the coolant line 3.
  • Fig. 4 for example, the direction of flow of the fluid or the Be aligned coolant in the countercurrent direction or in the direction of flow of the fluid with respect to the coolant in the cocurrent direction.
  • Fig. 6 shows a preferred schematic representation of a number of storage elements 1.
  • the storage elements 1 are arranged one behind the other in the direction of the course of the fluid line 2 or the fluid line recess 4 and form a storage block 15.
  • FIGS Storage elements 1 can also be arranged in series or in parallel with respect to the fluid line 2 and in this way a large number of storage elements 1 form the storage block 15 .
  • a plurality of fluid lines 2 and coolant lines 3 can also be provided which, as shown in FIG. 1, are arranged and run parallel to one another and open out or originate in a collecting line.
  • a coolant is transported through the coolant line 3, so that the amount of heat that is present in the storage element 1 is absorbed into the coolant and transported away by it.
  • the temperature of the storage element 1 is lowered in this way and a storage effect of the cold within the storage element 1 is achieved.
  • the fluid to be cooled for example hydrogen
  • the storage element 1 absorbs a quantity of heat from the fluid or the hydrogen and the fluid is thus cooled.
  • a certain percentage of the amount of heat absorbed by the storage element 1 is then transported away directly via the coolant lines 3 or the coolant, and the heating of the storage elements 1 is thus reduced.
  • the fluid flow in the fluid lines 2 is interrupted.
  • the heat removed from the fluid in the storage elements 1 is then transported further away via the coolant lines 3 and the temperature of the storage element 1 is thus reduced again.
  • the mode of operation described above makes it possible to cool a large quantity of hydrogen, which is transported sequentially through the fluid lines 2 or the device, in a particularly energy-saving and effective manner with a relatively low cooling capacity.
  • the design of the storage elements 1 according to the invention makes it possible to reduce the size of the device and thus the required cooling capacity of the fluid to be cooled easy to adjust by adjusting the number of storage elements 1 or the mass of the storage elements 1 to the fluid flow or the amount of hydrogen.
  • the first partial element 11 and the second partial element 12 are designed to be identical or opposite to one another, so that they form the storage element 1 when the partial elements 11 , 12 are assembled.
  • two cooling line recesses 5 are formed in the storage element 1 and are arranged at a distance from one another.
  • a fluid line recess 4 is arranged between the two cooling line recesses 5, which is arranged symmetrically to the two cooling line recesses 5 at their center distance.
  • the first partial element 11 of FIGS Clamping action on the fluid line 2 and the coolant line 3 can be exerted.
  • the individual storage elements 1 can, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, then be arranged both in series and parallel to one another and connected to one another, for example via threaded rods via the through holes 23, so that they form a compact storage block 15.
  • the cross section (FIG. 10) of the fluid line recess 4 is smaller than the diameter or cross section of the cooling line recess 5 .
  • the number and the design of the coolant lines 3 or the fluid line 2 can be designed depending on the required cooling capacity and, for example, as shown in Figs. 7 to 10, two coolant lines 3 or two cooling line recesses 5 per fluid line 2 or Fluid Arthursaus fundamentalung 4 may be provided.
  • the ratio between fluid lines 2 and coolant lines 3 can also be 1:1 or, for example, three or four coolant lines 3 can also be provided for each fluid line 2 .
  • the cross-sectional ratios between coolant line 3 and fluid line 2 are not limited, but could also be adjusted according to the cooling capacity.
  • the diameter of the coolant line 3 can be greater than or equal to that Be diameter of the fluid line 2 or other ratios of the lines can be provided to each other.
  • a temperature sensor 18 is shown, which is arranged in a helical sleeve 17.
  • the temperature sensor 18 can be arranged, for example, in a recess 20 (FIG. 15) and the temperature of the storage element 1 can be monitored with this in a simple manner.
  • the temperature sensor 18 can have a slotted shape or sleeve 17, so that it can be introduced into a conical recess 20, for example, and in this way the contact between the recess 20 and the sleeve 17 is achieved particularly advantageously and over a large area.
  • the recess 20 and/or the sleeve 17 are of conical design and the contact between the two is brought about advantageously in this way.
  • the recess 20 can be arranged, for example, in the end face of the storage element 1 or of the partial elements 11 , 12 or at other points of the storage element 1 .
  • FIG. 14 shows a further optional embodiment of the device according to the invention in an isometric view.
  • the device comprises a housing 24 which is designed to be diffusion-tight and heat-insulating in relation to the surroundings of the device or the housing 24 .
  • the heat-insulating housing 24 can prevent the storage elements 1 or the device from absorbing heat from the environment and the efficiency of the device can be improved in this way.
  • a thermally conductive paste can be arranged in the fluid line recesses 4 or the cooling line recesses 5 between the cooling line 3 and the fluid line 2 and/or the storage element 1 for heat transfer.
  • the storage element 1 or the partial elements 11, 12 can have a heat-conducting element 16 in the area between the fluid line 2 and the coolant line 3 or in the area between the cooling line recesses 5 and the fluid line recess 4.
  • the heat-conducting element 16 is formed, for example, from a material that has a higher thermal conductivity compared to the material of the storage element 1 and thus improves the heat transport between the fluid line 2 and the coolant line 3 .
  • the heat-conducting element 16 from be made of more expensive copper and the storage element 1 or the partial elements 11, 12 are made of a cheaper aluminum alloy.
  • the device or the storage elements 1 have heat sinks 19 embedded in the storage elements 1, which are embodied, for example, as cooling lances.
  • heat sinks 19 embedded in the storage elements 1, which are embodied, for example, as cooling lances.
  • an element with a better temperature storage capacity than the material of the storage element 1 can be formed within the storage element 1 and in this way better heat absorption from the fluid to be cooled can be achieved.
  • one or more such heat sinks 19 in the form of cooling lances can be arranged over the volume of the storage element 1, which, for example, consist of a different material, such as a copper alloy.
  • a preferred ratio of the mass of storage element 1 to the pipe length of fluid line 2 is, for example, from 5 kg mass of storage element 1 per meter pipe length of fluid line 2 to 80 kg mass of storage element 1 per meter pipe length of fluid line 2.
  • a mass of storage element 1 is preferred 20 kg per meter pipe length of the fluid line 2 is provided.
  • the weight of a storage element 1 is preferably between 2.5 and 40 kg, preferably 10 kg.
  • the device according to the invention can be used to cool hydrogen, for example, but also any other fluid to be cooled in liquid or gaseous form.
  • hydrogen for example, but also any other fluid to be cooled in liquid or gaseous form.
  • other process gases such as liquid gas or liquid natural gas, can also be cooled using the device according to the invention

Abstract

The invention relates to an apparatus for storing and outputting sensible and latent energy in order to cool fluids, in particular hydrogen, said apparatus comprising: at least one storage element (1); at least one fluid duct (2) for a fluid to be cooled; and at least one coolant duct (3) in which the coolant can flow. The storage element (1) has at least one fluid duct recess (4), that is in particular diametrically opposite the fluid duct (2), for receiving the fluid duct (2), and at least one coolant duct recess (5), that is in particular diametrically opposite the coolant duct (3), for receiving the coolant duct (3). The fluid duct recess (4) and the coolant duct recess (5) are each arranged at a distance from one another, in particular parallel to one another. The storage element (1) is designed in at least two parts and has a first partial element (11), in particular designed as a half-shell, and a second partial element (12), in particular designed as a half-shell, and the fluid duct recess (4) and the coolant duct recess (5) are formed in the partial elements (11, 12) in such a way that the fluid duct (2) and the coolant duct (3) are clamped between the partial elements (11, 12) so as to be inserted into the fluid duct recess (4) and the coolant duct recess (5). The partial elements (11, 12) each comprise a part, in particular half of the cross-section or less than half of the cross-section, of the fluid duct recess (4), and a part, in particular half of the cross-section or less than half of the cross-section, of the coolant duct recess (5). The partial elements (11, 12) are arranged at least in part at a distance from one another, and the partial elements (11, 12) are detachably connected by means of at least one connecting element.

Description

Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von sensibler und latenter Energie zur Kühlung von Fluiden Device for storing and releasing sensible and latent energy for cooling fluids
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von sensibler und latenter Energie, insbesondere zur Kühlung von Fluiden, insbesondere Wasserstoff, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . The invention relates to a device for storing and releasing sensible and latent energy, in particular for cooling fluids, in particular hydrogen, according to the preamble of patent claim 1 .
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus den JPH10153674 A (NIPPON ALUMINIUM CO LTD) vom 09.06.1998, DE102016113713 A1 (HUANG TSUNG-HSIEN) vom 26.10.2017: JP2008307552 A (NIPPON LIGHT METAL CO) vom 25.12.2008 und JP2007180091 A (SUMITOMO LIGHT METAL IND) vom 12.07.2007, sind jeweils Wärmetauscherrohre bekannt, die so in Halbschalen von Wärmetauschermodulen eingebettet sind, dass die Rohe vollflächig an den Modulen anliegen und eine optimale Wärmeübertragung gewährleistet wird. From the prior art, for example from JPH10153674 A (NIPPON ALUMINUM CO LTD) of 06/09/1998, DE102016113713 A1 (HUANG TSUNG-HSIEN) of 10/26/2017: JP2008307552 A (NIPPON LIGHT METAL CO) of 12/25/2008 and JP20917 A.80 (SUMITOMO LIGHT METAL IND) of July 12, 2007, heat exchanger tubes are known which are embedded in half-shells of heat exchanger modules in such a way that the tubes are in full contact with the modules and optimum heat transfer is guaranteed.
Weiters sind aus dem Stand der Technik Energiespeichersysteme für Fluide, insbesondere Wasserstoff, bekannt, bei denen Fluidführungen, in denen das zu kühlende Fluid strömt, und Kühlmittelleitungen in einer sogenannten Speichermasse vergossen werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Energiespeichersysteme werden beispielsweise durch Eingießen von geschmolzener Speichermasse, meistens Aluminium, hergestellt. Bei derartigen gegossenen Verbindungen können aufgrund unterschiedlicher thermischer Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe Abstände zwischen den Kontaktflächen der Fluidführungen bzw. Kühlmittelleitungen entstehen, welche beispielsweise auf die Verringerung des Volumens beim Erstarren bzw. Abkühlen der Speichermasse zurückzuführen sind. Diese Abstände haben negative Auswirkungen auf den Wärmeübergang und verschlechtern derart die Wärmeübertragung. Weiters kann das Material der Fluidführungen bzw. Kältemittelleitungen durch das Eingießen von geschmolzener Speichermasse eine thermische Gefügeveränderung erleiden, welche die Struktur und insbesondere die Festigkeit der Fluidführungen und Kältemittelleitungen negativ beeinflussen kann. Weiters ist die Herstellung der gegossenen Speichermasse meist aufwändig und daher eine Anpassung an unterschiedliche Größen und Anforderungen des Energiespeichersystems nur schwer bis gar nicht möglich. Furthermore, energy storage systems for fluids, in particular hydrogen, are known from the prior art, in which fluid ducts, in which the fluid to be cooled flows, and coolant lines are cast in a so-called storage mass. The energy storage systems known from the prior art are produced, for example, by pouring in molten storage mass, mostly aluminum. With such cast connections, due to different thermal properties of the materials used, distances can arise between the contact surfaces of the fluid guides or coolant lines, which can be attributed, for example, to the reduction in volume when the storage mass solidifies or cools. These distances have negative effects on the heat transfer and thus worsen the heat transfer. Furthermore, the material of the fluid guides or refrigerant lines can suffer a thermal structural change due to the pouring in of molten storage mass, which can adversely affect the structure and in particular the strength of the fluid guides and refrigerant lines. Furthermore, the production of the cast storage mass is usually complex and therefore an adaptation to different sizes and requirements of the energy storage system is difficult or impossible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von sensibler und latenter Energie bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau ausweist und kostengünstig und mit geringem Aufwand an unterschiedliche Einsatzzwecke angepasst werden kann. Weiters ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wärmeübertagung in Speichermassesystemen zu verbessern und die Ausfallsicherheit durch Bruch der Fluidleitungen zu reduzieren. The object of the present invention is therefore to provide a device for storing and discharging sensitive and latent energy, which has a simple structure and can be adapted to different purposes at low cost and with little effort. Furthermore, it is an object of the present invention, the To improve heat transfer in storage mass systems and to reduce reliability due to breakage of the fluid lines.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass das Speicherelement zumindest zweiteilig ausgebildet ist und ein erstes, insbesondere als Halbschale ausgebildetes, Teilelement und ein zweites, insbesondere als Halbschale ausgebildetes, Teilelement aufweist, und dass die Fluidleitungsausnehmung und die Kühlleitungsausnehmung derart in den Teilelementen ausgebildet sind, dass die Fluidleitung und die Kühlmittelleitung zwischen den Teilelementen in die Fluidleitungsausnehmung und die Kühlleitungsausnehmung eingelegt geklemmt sind, wobei die Teilelemente jeweils einen Teil, insbesondere die Hälfte des Querschnitts oder weniger als die Hälfte des Querschnitts, der Fluidleitungsausnehmung und einen Teil, insbesondere die Hälfte des Querschnitts oder weniger als die Hälfte des Querschnitts, der Kühlleitungsausnehmung umfassen, wobei die Teilelemente) zumindest teilweise in einem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die Teilelemente mittels zumindest eines Verbindungselements lösbar verbunden sind. This object is solved by the characterizing features of claim 1. It is provided that the storage element is designed in at least two parts and has a first partial element, in particular designed as a half shell, and a second partial element, in particular designed as a half shell, and that the fluid line recess and the cooling line recess are formed in the partial elements in such a way that the fluid line and the coolant line is clamped between the partial elements inserted into the fluid line recess and the cooling line recess, the partial elements each covering a part, in particular half the cross section or less than half the cross section, of the fluid line recess and a part, in particular half the cross section or less than half of the cross-section of the cooling line recess, the partial elements being arranged at least partially at a distance from one another, the partial elements being detachably connected by means of at least one connecting element.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist es einfach möglich, die Speichermasse an die Dauer und Größe der einwirkenden Wärmemengen anzupassen, sodass eine kurz andauernde, hohe Energiezufuhr durch eine länger andauernde, geringe Energieabfuhr ausgeglichen werden kann. Insbesondere für die Wahl der Kälteleistung und infolge der Anschlussleistung einer Kälteanlage ist dies besonders vorteilhaft. Weiters wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung ein modulares System bereitgestellt, das besonders einfach an die Größe der vorhandenen Anlage, beispielsweise an Wasserstofftankstellen, angepasst werden kann. Ein weiterer Vorteil wird durch die erfindungsgemäßen Merkmale erzielt, der einen besonders sicheren Kontakt zwischen Kühlmittelleitung, Fluidleitung und der Speichermasse ermöglicht und daher zu einer besonders vorteilhaften Wärmeübertragung führt. Weiters wird durch die erfindungsgemäßen Merkmale die Nachhaltigkeit der Vorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik erhöht, da nach dem Erreichen der zulässigen Lastzyklen des Fluidführungssystems die Speichermasse einfach von den Fluidführungen getrennt werden kann und so die Speicherelemente erneut verwendet werden können, ohne diese aufwändig zerstören, neu einschmelzen oder kompliziert aufbereiten zu müssen. Due to the features according to the invention, it is easily possible to adapt the storage mass to the duration and magnitude of the amounts of heat acting on it, so that a short-lasting, high energy supply can be compensated for by a longer-lasting, low energy dissipation. This is particularly advantageous for the selection of the cooling capacity and as a result of the connected load of a refrigeration system. Furthermore, the design according to the invention provides a modular system that can be adapted particularly easily to the size of the existing system, for example to hydrogen filling stations. A further advantage is achieved by the features according to the invention, which enables a particularly reliable contact between the coolant line, the fluid line and the storage mass and therefore leads to a particularly advantageous heat transfer. Furthermore, the sustainability of the device compared to the prior art is increased by the features according to the invention, since after the permissible load cycles of the fluid conducting system have been reached, the storage mass can be easily separated from the fluid ducts and the storage elements can thus be used again without costly destroying them. having to be melted down again or processed in a complicated manner.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche näher definiert: Eine vorteilhafte Ausführungsform wird bereitgestellt, indem die Fluidleitungsausnehmung und die Kühlleitungsausnehmung gerade ausgebeilt sind und die Achse der Fluidleitungsausnehmung und der Kühlleitungsausnehmung symmetrisch in den jeweiligen Teilelementen angeordnet ist. Durch die gerade und symmetrische Ausbildung der Fluidleitungsausnehmung und der Kühlleitungsausnehmung in den jeweiligen Teilelementen wird derart ein besonders einfacher und modularer Aufbau bereitgestellt. Particularly advantageous embodiments of the device are defined in more detail by the features of the dependent claims: An advantageous embodiment is provided in that the fluid line cutout and the cooling line cutout are filed straight and the axis of the fluid line cutout and the cooling line cutout is arranged symmetrically in the respective sub-elements. A particularly simple and modular design is provided by the straight and symmetrical design of the fluid line recess and the cooling line recess in the respective partial elements.
Um bei Bruch einer etwaigen Leitung zu verhindern, dass das Kühlmittel oder das Fluid in die jeweils anderen Leitungen gelangt und diese möglicherweise beschädigt, kann vorgesehen sein, dass die Teilelemente derart zumindest teilweise in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass diese einen Leckagespalt zwischen den Teilelementen ausbilden. In order to prevent the coolant or the fluid from getting into the other lines and possibly damaging them if a line breaks, it can be provided that the partial elements are at least partially arranged at a distance from one another in such a way that they leave a leakage gap between the partial elements form.
Eine besonders vorteilhafte und modular anpassbare Form der Vorrichtung wird bereitgestellt, indem die Vorrichtung eine Vielzahl von Speicherelementen aufweist, wobei eine die Speicherelemente in Richtung des Verlaufs der Fluidleitung hintereinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Speicherblock bilden- dass die die Vorrichtung eine Mehrzahl von, insbesondere parallel zueinander verlaufenden, Fluidleitungen und eine Vielzahl von Speicherelementen aufweist, wobei die die Speicherelemente in Richtung des Verlaufs der Fluidleitungen hintereinander und/oder parallel zueinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Speicherblock bilden. A particularly advantageous and modularly adaptable form of the device is provided by the device having a multiplicity of storage elements, with one of the storage elements being arranged one behind the other in the direction of the course of the fluid line and forming a common storage block that the device has a plurality of, in particular parallel fluid lines running towards one another and a multiplicity of storage elements, the storage elements being arranged one behind the other and/or parallel to one another in the direction of the course of the fluid lines and forming a common storage block.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass mehrere Kühlmittelleitungen und mehrere Fluidleitungen vorgesehen sind, wobei das Verhältnis von Kühlmittelleitungen zu Fluidleitungen größer gleich 1 :1 , insbesondere 2:1 , ist. It can advantageously be provided that a plurality of coolant lines and a plurality of fluid lines are provided, the ratio of coolant lines to fluid lines being greater than or equal to 1:1, in particular 2:1.
Um große Wärmemengen dem zu kühlenden Fluid einfach zu entziehen, kann vorgesehen sein, dass das Material des Speicherelements ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität und/oder hoher Dichte, insbesondere Kupfer oder Aluminium, ist. In order to easily extract large amounts of heat from the fluid to be cooled, it can be provided that the material of the storage element is a material with high thermal conductivity, heat capacity and/or high density, in particular copper or aluminum.
Um die Wärmemenge, die seitens der Vorrichtung gespeichert werden kann, zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass im Speicherelement eingelagerte Wärmesenken angeordnet sind, wobei die Wärmesenken insbesondere aus einem anderen Material als das Speicherelement ausgebildet sind. In order to increase the amount of heat that can be stored by the device, it can be provided that heat sinks embedded in the storage element are arranged, with the heat sinks being formed in particular from a different material than the storage element.
Um die Wärmeübertragung zwischen der Fluidleitung und der Kühlmittelleitung zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest ein Wärmeleitelement aufweist das jeweils in den Teilelementen im Bereich zwischen der Fluidleitung und der Kühlmittelleitung angeordnet und derart ausgebildet ist, dass die Wärmeleitung von der Fluidleitung zur Kühlmittelleitung in dem Wärmeleitelement im Vergleich zum Speicherelement erhöht ist, wobei das Wärmeleitelement insbesondere aus einer Kupferlegierung und die Speicherelement aus einer Aluminiumlegierung besteht. In order to increase the heat transfer between the fluid line and the coolant line, it can be provided that the device has at least one heat-conducting element, which is in each case in the partial elements in the region between the fluid line and the coolant line is arranged and designed such that the heat conduction from the fluid line to the coolant line is increased in the heat conducting element compared to the storage element, wherein the heat conducting element consists in particular of a copper alloy and the storage element consists of an aluminum alloy.
Um die Temperatur bzw. die Wärmeübertragung innerhalb der Speicherelemente einfach überprüfen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest einen Temperaturfühler aufweist, der in dem Speicherelement angeordnet ist, wobei der Temperaturfühler eine, insbesondere aus Kupfer bestehende, Hülse umfasst, wobei die Hülse insbesondere konisch ausgebildet ist, und wobei der Temperaturfühler in eine in dem Speicherelement, insbesondere konisch, ausgebildete Ausnehmung angeordnet ist, wobei die Hülse zur besseren Kontaktverbindung zwischen dem Temperaturfühler und dem Speicherelement insbesondere geschlitzt ausgebildet ist. In order to be able to easily check the temperature or the heat transfer within the storage elements, it can be provided that the device has at least one temperature sensor which is arranged in the storage element, the temperature sensor comprising a sleeve, in particular made of copper, the sleeve is in particular conical, and wherein the temperature sensor is arranged in a in the storage element, in particular conical, formed recess, wherein the sleeve is formed in particular slotted for better contact connection between the temperature sensor and the storage element.
Um die Wärmeaufnahme der Speicherelemente aus der Umgebung zu reduzieren und dadurch den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Umhüllung und/oder ein Gehäuse aufweist, wobei die Umhüllung und/oder das Gehäuse diffusionsdicht und wärmedämmend ausgebildet ist. In order to reduce the heat absorption of the storage elements from the environment and thereby increase the efficiency of the device, it can be provided that the device has a cover and/or a housing, the cover and/or the housing being diffusion-tight and heat-insulating.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Maße des Speicherelements zur Rohrlänge der Fluidleitung 5 kg pro Meter Rohrlänge bis 80 kg pro Meter Rohrlänge, insbesondere 20kg pro Meter Rohrlänge, beträgt, wobei vorzugsweise das Gewicht eines Speicherelements zwischen 2,5 kg und 40 kg, insbesondere 10 kg, beträgt. It can advantageously be provided that the ratio of the dimensions of the storage element to the pipe length of the fluid line is 5 kg per meter of pipe length to 80 kg per meter of pipe length, in particular 20 kg per meter of pipe length, with the weight of a storage element preferably being between 2.5 kg and 40 kg , in particular 10 kg.
Weiters kann zur Erhöhung der Wärmeübertragung vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Vorrichtung in der Fluidleitungsausnehmung und der Kühlleitungsausnehmung eine Wärmeleitpaste zwischen der Kühlmittelleitung und/oder der Fluidleitung und dem Speicherelement zur Erhöhung der Wärmeübertragung aufweist. Furthermore, to increase the heat transfer, it can advantageously be provided that the device has a thermally conductive paste in the fluid line recess and the cooling line recess between the coolant line and/or the fluid line and the storage element to increase the heat transfer.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Bezeichnungen beispielhaft beschrieben: Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Frontansicht, einer Draufsicht und einer isometrischen Ansicht, The invention is shown schematically below using particularly advantageous but non-limiting exemplary embodiments in the drawings and is described by way of example with reference to the designations: 1 to 3 show an embodiment of the device according to the invention in a front view, a plan view and an isometric view,
Fig. 4 und 5 zeigen eine schematische Ansicht eines Speicherelements in zwei Ansichten, Fig. 6 zeigt vier Speicherelemente, die in Flussrichtung der Fluidleitung hintereinander angeordnet sind, 4 and 5 show a schematic view of a storage element in two views, FIG. 6 shows four storage elements which are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid line,
Fig. 7 bis 10 zeigen Grund-, Auf- und Kreuzriss sowie eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Teilelements des Speicherelements, 7 to 10 show plan, elevation and cross views as well as an isometric view of an embodiment of a partial element of the memory element,
Fig. 11 bis 13 zeigen einen Temperaturfühler zur Überwachung der Temperatur der Vorrichtung, 11 to 13 show a temperature sensor for monitoring the temperature of the device,
Fig. 14 zeigt eine isometrische Ansicht der Vorrichtung mit Gehäuse, Fig. 14 shows an isometric view of the device with housing,
Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform des Speicherelements mit Ausnehmung für den Temperaturfühler, und Fig. 15 shows an embodiment of the storage element with a recess for the temperature sensor, and
Fig.16 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speicherelements mit Wärmeleitelement und Wärmesenke 16 shows an alternative embodiment of a storage element according to the invention with a heat-conducting element and a heat sink
In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von sensibler und latenter Energie zur Kühlung von Fluiden, insbesondere Wasserstoff, in unterschiedlichen Ansichten, nämlich Frontansicht (Fig. 1), Draufsicht (Fig. 2) und einer isometrischen Ansicht (Fig. 3), dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Anzahl von Speicherelementen 1 sowie eine Anzahl von Fluidleitungen 2 für das zu kühlende Fluid - bei dieser Ausführungsform Wasserstoff - sowie eine Anzahl von Kühlmittelleitungen 3, in denen Kühlmittel zur Aufnahme von Wärmeenergie strömen kann bzw strömt. 1 to 3 is a first embodiment of the device according to the invention for the storage and delivery of sensible and latent energy for cooling fluids, in particular hydrogen, in different views, namely front view (Fig. 1), top view (Fig. 2) and an isometric view (Fig. 3). The device comprises a number of storage elements 1 and a number of fluid lines 2 for the fluid to be cooled—hydrogen in this embodiment—and a number of coolant lines 3, in which coolant can or does flow to absorb thermal energy.
Fig. 4 und 5 zeigen eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 zeigt dabei eine Schnittansicht durch das Speicherelement 1. Das Speicherelement 1 weist eine Fluidleitungsausnehmung 4 auf, in der die Fluidleitung 2 eingelegt ist. Weiters weist das Speicherelement 1 eine Kühlleitungsausnehmung 5 auf, in der die Kühlmittelleitung 3 eingelegt ist. Die Kühlleitungsausnehmung 5 sowie die Fluidleitungsausnehmung 4 sind gegengleich der jeweiligen Fluidleitung 2 bzw. der Kühlmittelleitung 3 ausgebildet, sodass zwischen der Fluidleitung 2 und der Fluidleitungsausnehmung 4 sowie der Kühlmittelleitung 3 und der Kühlleitungsausnehmung 5 ein Formschluss gebildet wird. Die Fluidleitung 2 bzw. die Fluidleitungsausnehmung 4 und die Kühlmittelleitung 3 bzw. die Kühlleitungsausnehmung 5 sind jeweils zueinander parallel und in einem Abstand zueinander angeordnet. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist das Speicherelement 1 zweiteilig ausgebildet und umfasst ein erstes Teilelement 11 und ein zweites Teilelement 12. Ein Teil der Fluidleitungsausnehmung 4 und der Kühlleitungsausnehmung 5 sind dabei jeweils in einem Teil des ersten Teilelements 11 und des zweiten Teilelements 12 ausgebildet. Die Kühlleitungsausnehmung 5 und die Fluidleitungsausnehmung 4 sind also jeweils teilweise in dem ersten Teilelement 11 und dem zweiten Teilelement 12 ausgebildet, sodass die Fluidleitung 2 und die Kühlmittelleitung 4 zwischen den beiden Teilelementen 11 , 12 eingelegt und geklemmt sind. 4 and 5 show a schematic representation of the device according to the invention. 4 shows a sectional view through the storage element 1. The storage element 1 has a fluid line recess 4 in which the fluid line 2 is inserted. Furthermore, the storage element 1 has a cooling line recess 5 in which the coolant line 3 is inserted. The cooling line recess 5 and the fluid line recess 4 are designed to be the opposite of the respective fluid line 2 or the coolant line 3, so that a form fit is formed between the fluid line 2 and the fluid line recess 4 and the coolant line 3 and the cooling line recess 5. The fluid line 2 or the fluid line recess 4 and the coolant line 3 or the cooling line recess 5 are each arranged parallel to one another and at a distance from one another. As shown in Fig. 5, the storage element 1 is formed in two parts and comprises a first partial element 11 and a second partial element 12. Part of the fluid line recess 4 and the cooling line recess 5 are each formed in a part of the first partial element 11 and the second partial element 12 . The cooling line recess 5 and the fluid line recess 4 are each partially formed in the first partial element 11 and the second partial element 12 so that the fluid line 2 and the coolant line 4 are inserted and clamped between the two partial elements 11 , 12 .
Die beiden Teilelemente 11 , 12 sind über eine Anzahl von Verbindungselementen - bei dieser Ausführungsform Schrauben (Fig. 1 ) - miteinander verbunden, wodurch eine Klemmwirkung der beiden Teilelemente 11 , 12 zueinander erreicht wird und derart die Fluidleitung 2 bzw. die Kühlmittelleitung 3 mit den Teilelementen 11 , 12 bzw. dem Speicherelement 1 einen Formschluss und derart eine für die Wärmeübertragung besonders vorteilhafte Verbindung bilden. The two sub-elements 11, 12 are connected to one another via a number of connecting elements - in this embodiment screws (Fig. 1) - whereby a clamping effect is achieved between the two sub-elements 11, 12 and in this way the fluid line 2 or the coolant line 3 is connected to the Sub-elements 11, 12 and the storage element 1 form a form fit and such a connection that is particularly advantageous for heat transfer.
Die Teilelemente 11 , 12 weisen jeweils weniger als die Hälfte des Querschnitts der Fluidleitungsausnehmung 4 bzw. der Fluidleitung 3 und jeweils weniger als die Hälfte des Querschnitts der Kühlleitungsausnehmung 5 bzw. der Kühlmittelleitung 3 auf (Fig. 5). Durch die im Querschnitt gesehen geringere Ausbildung der Kühlleitungsausnehmung 5 sowie der Fluidleitungsausnehmung 4 sind die Teilelemente 11 , 12 in einem Abstand zueinander angeordnet, sodass diese zwischen den beiden Teilelementen 11 , 12 einen sogenannten Leckagespalt 13 ausbilden. Die Fluidleitungsausnehmung 4 und die Kühlleitungsausnehmung 5 sind gerade ausgebildet und in Bezug auf die Teilungsebene bzw. den Leckagespalt 13 symmetrisch in den Teilelementen 11 , 12 angeordnet und ausgebildet. The partial elements 11 , 12 each have less than half the cross section of the fluid line recess 4 or the fluid line 3 and each less than half the cross section of the cooling line recess 5 or the coolant line 3 ( FIG. 5 ). Due to the smaller formation of the cooling line recess 5 and the fluid line recess 4 viewed in cross section, the partial elements 11 , 12 are arranged at a distance from one another, so that they form a so-called leakage gap 13 between the two partial elements 11 , 12 . The fluid line recess 4 and the cooling line recess 5 are straight and arranged and formed symmetrically in the partial elements 11 , 12 in relation to the parting plane or the leakage gap 13 .
In einer optionalen Ausführungsform kann der Abstand zwischen dem ersten Teilelement 11 und dem zweiten Teilelement 12 jedoch auch null betragen, sodass das erste Teilelement 11 und das zweite Teilelement 12 in den Bereichen zwischen den Leitungen, also der Fluidleitung 3 bzw. der Fluidleitungsausnehmung 4 und der Kühlmittelleitung 3 bzw. der Kühlleitungsausnehmung 5 teilweise oder vollflächig aneinander anliegen. In an optional embodiment, however, the distance between the first partial element 11 and the second partial element 12 can also be zero, so that the first partial element 11 and the second partial element 12 in the areas between the lines, i.e. the fluid line 3 or the fluid line recess 4 and the Coolant line 3 or the cooling line recess 5 rest partially or over the entire surface.
In der Fluidleitung 2 strömt ein Fluid - bei der in den Fig. 1 bis 10 sowie Fig. 14 bis 16 dargestellten Ausführungsform Wasserstoff - und in der Kühlmittelleitung 3 ein Kühlmittel. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann beispielsweise die Strömungsrichtung des Fluids bzw. des Kühlmittels in Gegenstromrichtung bzw. in Flussrichtung des Fluids in Bezug auf das Kühlmittel in Gleichstromrichtung ausgerichtet sein. A fluid--hydrogen in the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 10 and FIGS. 14-16--flows in the fluid line 2, and a coolant flows in the coolant line 3. As shown in Fig. 4, for example, the direction of flow of the fluid or the Be aligned coolant in the countercurrent direction or in the direction of flow of the fluid with respect to the coolant in the cocurrent direction.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte schematische Darstellung einer Anzahl von Speicherelementen 1. Die Speicherelemente 1 sind in Richtung des Verlaufs der Fluidleitung 2 bzw. der Fluidleitungsausnehmung 4 hintereinander angeordnet und bilden einen Speicherblock 15. Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, können die Speicherelemente 1 auch seriell bzw. parallel in Bezug auf die Fluidleitung 2 angeordnet sein und derart eine Vielzahl von Speicherelementen 1 den Speicherblock 15 bilden. Weiters können auch mehrere Fluidleitungen 2 und Kühlmittelleitungen 3 vorgesehen sein, die wie in Fig. 1 dargestellt parallel zueinander angeordnet sind und verlaufen und in einer Sammelleitung münden oder entspringen. Fig. 6 shows a preferred schematic representation of a number of storage elements 1. The storage elements 1 are arranged one behind the other in the direction of the course of the fluid line 2 or the fluid line recess 4 and form a storage block 15. As shown in FIGS Storage elements 1 can also be arranged in series or in parallel with respect to the fluid line 2 and in this way a large number of storage elements 1 form the storage block 15 . Furthermore, a plurality of fluid lines 2 and coolant lines 3 can also be provided which, as shown in FIG. 1, are arranged and run parallel to one another and open out or originate in a collecting line.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch kurz erläutert: In the following, the functioning of the device according to the invention is briefly explained schematically:
In der Vorrichtung wird durch die Kühlmittelleitung 3 ein Kühlmittel transportiert, sodass die Wärmemenge, die in dem Speicherelement 1 vorhanden ist, in das Kühlmittel aufgenommen und durch dieses abtransportiert wird. Die Temperatur des Speicherelements 1 wird derart abgesenkt und eine Speicherwirkung der Kälte innerhalb des Speicherelements 1 erzielt. Wird nun durch die Fluidleitung 2 das zu kühlende Fluid, beispielsweise Wasserstoff, transportiert, nimmt das Speicherelement 1 eine Wärmemenge aus dem Fluid bzw. dem Wasserstoff auf und derart wird das Fluid abgekühlt. Ein gewisser Prozentsatz der durch das Speicherelement 1 aufgenommenen Wärmemenge wird sodann direkt über die Kühlmittelleitungen 3 bzw. das Kühlmittel abtransportiert und so die Erwärmung der Speicherelemente 1 reduziert. Ist sodann die gewünschte Menge des Fluids bzw. des Wasserstoffs durch die Fluidleitungen 3 hindurch befördert und auf die gewünschte Temperatur, beispielsweise -40 °C, abgekühlt worden, wird der Fluidmittelstrom in den Fluidleitungen 2 unterbrochen. Die in den Speicherelementen 1 aus dem Fluid abgeführten Wärme wird dann über die Kühlmittelleitungen 3 weiter abtransportiert und so die Temperatur des Speicherelements 1 wieder gesenkt. Durch die zuvor beschriebene Funktionsweise ist es möglich, mit relativ geringer Kühlleistung eine große Menge an Wasserstoff, der sequenziell durch die Fluidleitungen 2 bzw. die Vorrichtung hindurch transportiert wird, besonders energieschonend und effektiv zu kühlen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Speicherelemente 1 ist es derart möglich, die Größe der Vorrichtung und damit die erforderliche Kühlleistung des zu kühlenden Fluids einfach anzupassen, indem die Anzahl der Speicherelemente 1 bzw. die Masse der Speicherelemente 1 an den Fluidstrom bzw. die Menge des Wasserstoffs angepasst wird. In the device, a coolant is transported through the coolant line 3, so that the amount of heat that is present in the storage element 1 is absorbed into the coolant and transported away by it. The temperature of the storage element 1 is lowered in this way and a storage effect of the cold within the storage element 1 is achieved. If the fluid to be cooled, for example hydrogen, is now transported through the fluid line 2, the storage element 1 absorbs a quantity of heat from the fluid or the hydrogen and the fluid is thus cooled. A certain percentage of the amount of heat absorbed by the storage element 1 is then transported away directly via the coolant lines 3 or the coolant, and the heating of the storage elements 1 is thus reduced. If the desired quantity of the fluid or the hydrogen has then been conveyed through the fluid lines 3 and cooled to the desired temperature, for example -40° C., the fluid flow in the fluid lines 2 is interrupted. The heat removed from the fluid in the storage elements 1 is then transported further away via the coolant lines 3 and the temperature of the storage element 1 is thus reduced again. The mode of operation described above makes it possible to cool a large quantity of hydrogen, which is transported sequentially through the fluid lines 2 or the device, in a particularly energy-saving and effective manner with a relatively low cooling capacity. The design of the storage elements 1 according to the invention makes it possible to reduce the size of the device and thus the required cooling capacity of the fluid to be cooled easy to adjust by adjusting the number of storage elements 1 or the mass of the storage elements 1 to the fluid flow or the amount of hydrogen.
In den Fig. 7 bis 10 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Speicherelements 1 bzw. der Teilelemente 11 , 12 dargestellt. Das erste Teilelement 11 und das zweite Teilelement 12 sind dabei gleich bzw. gegengleich zueinander ausgebildet, sodass diese bei Zusammensetzen der Teilelemente 11 , 12 das Speicherelement 1 bilden. In dem Speicherelement 1 sind bei dieser Ausführungsform zwei Kühlleitungsausnehmungen 5 ausgebildet, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen den beiden Kühlleitungsausnehmungen 5 ist eine Fluidleitungsausnehmung 4 angeordnet, die symmetrisch zu den beiden Kühlleitungsausnehmungen 5 in deren Mittenabstand angeordnet ist. A preferred embodiment of the storage element 1 or of the partial elements 11, 12 is shown in FIGS. The first partial element 11 and the second partial element 12 are designed to be identical or opposite to one another, so that they form the storage element 1 when the partial elements 11 , 12 are assembled. In this embodiment, two cooling line recesses 5 are formed in the storage element 1 and are arranged at a distance from one another. A fluid line recess 4 is arranged between the two cooling line recesses 5, which is arranged symmetrically to the two cooling line recesses 5 at their center distance.
Das erste Teilelement 11 der Fig. 7 bis 10 weist sechs Befestigungsbohrungen 14 auf, mit denen das erste Teilelement 11 an dem zweiten Teilelement 12 durch Verbindungselemente, beispielsweise durch Schrauben, befestigt werden kann und so zwischen dem ersten Teilelement 11 und dem zweiten Teilelement 12 eine Klemmwirkung auf die Fluidleitung 2 bzw. die Kühlmittelleitung 3 ausgeübt werden kann. Die einzelnen Speicherelemente 1 können beispielsweise, wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, dann sowohl seriell als auch parallel zueinander angeordnet werden und beispielsweise über Gewindestangen über die Durchgangslöcher 23 miteinander verbunden werden, sodass diese eine kompakten Speicherblock 15 bilden. The first partial element 11 of FIGS Clamping action on the fluid line 2 and the coolant line 3 can be exerted. The individual storage elements 1 can, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, then be arranged both in series and parallel to one another and connected to one another, for example via threaded rods via the through holes 23, so that they form a compact storage block 15.
Die Fluidleitungsausnehmung 4 ist bei der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform im Querschnitt (Fig. 10) kleiner als der Durchmesser bzw. Querschnitt der Kühlleitungsausnehmung 5 ausgebildet. Optional kann bei den beschriebenen Ausführungsformen die Anzahl und die Ausbildung der Kühlmittelleitungen 3 bzw. der Fluidleitung 2 je nach den erforderlichen Kühlleistungen ausgebildet sein und beispielsweise, wie in den Fig. 7 bis 10 dargestellt, zwei Kühlmittelleitungen 3 bzw. zwei Kühlleitungsausnehmungen 5 je Fluidleitung 2 bzw. Fluidleitungsausnehmung 4 vorgesehen sein. Optional kann jedoch auch das Verhältnis zwischen Fluidleitungen 2 und Kühlmittelleitungen 3 1 :1 betragen oder können beispielsweise auch drei oder vier Kühlmittelleitungen 3 je Fluidleitung 2 vorgesehen sein. Ebenfalls sind die Querschnittsverhältnisse zwischen Kühlmittelleitung 3 und Fluidleitung 2 nicht beschränkt, sondern könnten auch entsprechend der Kühlleistung angepasst werden. So kann beispielsweise der Durchmesser der Kühlmittelleitung 3 größer oder auch gleich dem Durchmesser der Fluidleitung 2 sein oder können andere Verhältnisse der Leitungen zueinander vorgesehen sein. In the embodiment shown in FIGS. 7 to 10, the cross section (FIG. 10) of the fluid line recess 4 is smaller than the diameter or cross section of the cooling line recess 5 . Optionally, in the described embodiments, the number and the design of the coolant lines 3 or the fluid line 2 can be designed depending on the required cooling capacity and, for example, as shown in Figs. 7 to 10, two coolant lines 3 or two cooling line recesses 5 per fluid line 2 or Fluidleitungsausnehmung 4 may be provided. Optionally, however, the ratio between fluid lines 2 and coolant lines 3 can also be 1:1 or, for example, three or four coolant lines 3 can also be provided for each fluid line 2 . Likewise, the cross-sectional ratios between coolant line 3 and fluid line 2 are not limited, but could also be adjusted according to the cooling capacity. For example, the diameter of the coolant line 3 can be greater than or equal to that Be diameter of the fluid line 2 or other ratios of the lines can be provided to each other.
In den Fig. 11 bis 13 ist ein Temperaturfühler 18 dargestellt, der in einer schraubenförmigen Hülse 17 angeordnet ist. Der Temperaturfühler 18 kann dabei beispielsweise in eine Ausnehmung 20 (Fig. 15) angeordnet werden und mit diesem derart einfach die Temperatur des Speicherelements 1 überwacht werden. Optional kann, wie in den Ausführungsformen der Fig. 11 bis 13 dargestellt, der Temperaturfühler 18 eine geschlitzte Form bzw. Hülse 17 aufweisen, sodass dieser beispielsweise in eine konisch ausgebildete Ausnehmung 20 eingebracht werden kann und derart der Kontakt zwischen der Ausnehmung 20 und der Hülse 17 besonders vorteilhaft und großflächig erreicht wird. Optional kann auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmung 20 und/oder die Hülse 17 konisch ausgebildet sind und der Kontakt zwischen den beiden derart vorteilhaft bewirkt wird. Die Ausnehmung 20 kann wie in Fig. 15 dargestellt beispielsweise in der Stirnseite des Speicherelements 1 bzw der Teilelemente 11 , 12 oder an anderen Stellen des Speicherelements 1 angeordnet sein. In FIGS. 11 to 13 a temperature sensor 18 is shown, which is arranged in a helical sleeve 17. The temperature sensor 18 can be arranged, for example, in a recess 20 (FIG. 15) and the temperature of the storage element 1 can be monitored with this in a simple manner. Optionally, as shown in the embodiments of FIGS. 11 to 13, the temperature sensor 18 can have a slotted shape or sleeve 17, so that it can be introduced into a conical recess 20, for example, and in this way the contact between the recess 20 and the sleeve 17 is achieved particularly advantageously and over a large area. Optionally, it can also be provided that the recess 20 and/or the sleeve 17 are of conical design and the contact between the two is brought about advantageously in this way. As shown in FIG. 15 , the recess 20 can be arranged, for example, in the end face of the storage element 1 or of the partial elements 11 , 12 or at other points of the storage element 1 .
In Fig. 14 ist eine weitere optionale Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in isometrischer Ansicht dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 24, das gegenüber der Umgebung der Vorrichtung bzw. des Gehäuses 24 diffusionsdicht und wärmedämmend ausgebildet ist. Durch das wärmedämmende Gehäuse 24 kann derart verhindert werden, dass die Speicherelemente 1 bzw. die Vorrichtung Wärme aus der Umgebung aufnimmt und es kann derart der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert werden. FIG. 14 shows a further optional embodiment of the device according to the invention in an isometric view. The device comprises a housing 24 which is designed to be diffusion-tight and heat-insulating in relation to the surroundings of the device or the housing 24 . The heat-insulating housing 24 can prevent the storage elements 1 or the device from absorbing heat from the environment and the efficiency of the device can be improved in this way.
Optional kann zu den in den Fig. 1 bis 16 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Fluidleitungsausnehmungen 4 bzw. den Kühlleitungsausnehmungen 5 eine Wärmeleitpaste zwischen der Kühlleitung 3 und der Fluidleitung 2 und/oder dem Speicherelement 1 zur Wärmeübertragung angeordnet sein. Optionally, for the embodiments of the device according to the invention shown in FIGS. 1 to 16, a thermally conductive paste can be arranged in the fluid line recesses 4 or the cooling line recesses 5 between the cooling line 3 and the fluid line 2 and/or the storage element 1 for heat transfer.
In einer weiteren optionalen in der Fig. 16 dargestellten Ausführungsform kann das Speicherelement 1 bzw. können die Teilelemente 11 , 12 im Bereich zwischen der Fluidleitung 2 und der Kühlmittelleitung 3 bzw. im Bereich zwischen den Kühlleitungsausnehmungen 5 und der Fluidleitungsausnehmung 4 ein Wärmeleitelement 16 aufweisen. Das Wärmeleitelement 16 ist beispielsweise durch einen Werkstoff ausgebildet, der im Vergleich zum Werkstoff des Speicherelements 1 eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist und derart den Wärmetransport zwischen Fluidleitung 2 und Kühlmittelleitung 3 verbessert. So kann beispielsweise das Wärmeleitelement 16 aus teurerem Kupfer ausgebildet sein und das Speicherelement 1 bzw die Teilelemente 11 , 12aus einer günstigeren Aluminiumlegierung bestehen. In a further optional embodiment shown in FIG. 16, the storage element 1 or the partial elements 11, 12 can have a heat-conducting element 16 in the area between the fluid line 2 and the coolant line 3 or in the area between the cooling line recesses 5 and the fluid line recess 4. The heat-conducting element 16 is formed, for example, from a material that has a higher thermal conductivity compared to the material of the storage element 1 and thus improves the heat transport between the fluid line 2 and the coolant line 3 . For example, the heat-conducting element 16 from be made of more expensive copper and the storage element 1 or the partial elements 11, 12 are made of a cheaper aluminum alloy.
Optional kann ebenfalls wie in Fig. 16 dargestellt vorgesehen sein, dass die Vorrichtung bzw. die Speicherelemente 1 in die Speicherelemente 1 eingelagerte Wärmesenken 19 aufweisen, die beispielsweise als Kühllanzen ausgebildet sind. So kann innerhalb des Speicherelements 1 beispielsweise durch ein Element mit besserer Temperaturspeicherfähigkeit als der Werkstoff des Speicherelements 1 im Speicherelement 1 ausgebildet sein und derart eine bessere Wärmeaufnahme aus dem zu kühlenden Fluid erreicht werden. So können beispielsweise über das Volumen des Speicherelements 1 eine oder mehrere derartige Wärmesenken 19 in Form von Kühllanzen angeordnet sein, die beispielsweise aus anderem Material, wie z.B. einer Kupferlegierung bestehen. Optionally, as shown in FIG. 16, it can also be provided that the device or the storage elements 1 have heat sinks 19 embedded in the storage elements 1, which are embodied, for example, as cooling lances. For example, an element with a better temperature storage capacity than the material of the storage element 1 can be formed within the storage element 1 and in this way better heat absorption from the fluid to be cooled can be achieved. For example, one or more such heat sinks 19 in the form of cooling lances can be arranged over the volume of the storage element 1, which, for example, consist of a different material, such as a copper alloy.
Bevorzugt wird als Material für das Speicherelement 1 ein Material mit hoher Wärmekapazität und hoher Dichte, insbesondere Kupfer oder Aluminium, vorgesehen. A material with a high heat capacity and high density, in particular copper or aluminum, is preferably provided as the material for the storage element 1 .
Ein bevorzugtes Verhältnis der Masse des Speicherelements 1 zur Rohrlänge der Fluidleitung 2 ist beispielsweise von 5 kg Masse des Speicherelements 1 pro Meter Rohrlänge der Fluidleitung 2 bis 80 kg Masse des Speicherelements 1 pro Meter Rohrlänge der Fluidleitung 2. Bevorzugt wird eine Masse des Speicherelements 1 von 20 kg pro Meter Rohrlänge der Fluidleitung 2 vorgesehen. Bevorzugt beträgt das Gewicht eines Speicherelements 1 zwischen 2,5 und 40 kg, vorzugsweise 10 kg. A preferred ratio of the mass of storage element 1 to the pipe length of fluid line 2 is, for example, from 5 kg mass of storage element 1 per meter pipe length of fluid line 2 to 80 kg mass of storage element 1 per meter pipe length of fluid line 2. A mass of storage element 1 is preferred 20 kg per meter pipe length of the fluid line 2 is provided. The weight of a storage element 1 is preferably between 2.5 and 40 kg, preferably 10 kg.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann, wie zu den Fig. 1 bis 14 beschrieben, beispielsweise Wasserstoff, jedoch auch jedes andere zu kühlende Fluid in flüssiger oder gasförmiger Form, gekühlt werden. So können beispielsweise - abgesehen von Wasserstoff - auch noch andere Prozessgase, wie Flüssiggas oder Flüssigerdgas, mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekühlt werden As described with reference to FIGS. 1 to 14, the device according to the invention can be used to cool hydrogen, for example, but also any other fluid to be cooled in liquid or gaseous form. For example, apart from hydrogen, other process gases, such as liquid gas or liquid natural gas, can also be cooled using the device according to the invention

Claims

Patentansprüche: Patent Claims:
1. Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von sensibler und latenter Energie zur Kühlung von Fluiden, insbesondere Wasserstoff, umfassend zumindest ein Speicherelement (1), zumindest eine Fluidleitung (2) für ein zu kühlendes Fluid, und zumindest eine Kühlmittelleitung (3) in der das Kühlmittel strömen kann, wobei das Speicherelement (1) zumindest eine, insbesondere gegengleich zur Fluidleitung (2) ausgebildete, Fluidleitungsausnehmung (4) zur Aufnahme der Fluidleitung (2) und zumindest eine, insbesondere gegengleich zur Kühlmittelleitung (3) ausgebildete, Kühlleitungsausnehmung (5) zur Aufnahme der Kühlmittelleitung (3) aufweist, wobei die Fluidleitungsausnehmung (4) und die Kühlleitungsausnehmung (5) jeweils in einem Abstand, insbesondere parallel, zueinander angeordnet sind dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (1) zumindest zweiteilig ausgebildet ist und ein erstes, insbesondere als Halbschale ausgebildetes, Teilelement (11) und ein zweites, insbesondere als Halbschale ausgebildetes, Teilelement (12) aufweist, und dass die Fluidleitungsausnehmung (4) und die Kühlleitungsausnehmung (5) derart in den Teilelementen (11 , 12) ausgebildet sind, dass die Fluidleitung (2) und die Kühlmittelleitung (3) zwischen den Teilelementen (11, 12) in die Fluidleitungsausnehmung (4) und die Kühlleitungsausnehmung (5) eingelegt geklemmt sind, wobei die Teilelemente (11 , 12) jeweils einen Teil, insbesondere die Hälfte des Querschnitts oder weniger als die Hälfte des Querschnitts, der1. Device for storing and releasing sensible and latent energy for cooling fluids, in particular hydrogen, comprising at least one storage element (1), at least one fluid line (2) for a fluid to be cooled, and at least one coolant line (3) in which the Coolant can flow, wherein the storage element (1) has at least one fluid line recess (4), in particular formed opposite to the fluid line (2), for receiving the fluid line (2) and at least one cooling line recess (5), in particular formed opposite to the coolant line (3). for receiving the coolant line (3), wherein the fluid line recess (4) and the cooling line recess (5) are each arranged at a distance from one another, in particular parallel, characterized in that the storage element (1) is designed at least in two parts and a first, in particular formed as a half-shell, partial element (11) and a second, in particular as a half-shell a formed, partial element (12), and that the fluid line recess (4) and the cooling line recess (5) are formed in the partial elements (11, 12) in such a way that the fluid line (2) and the coolant line (3) between the partial elements (11 , 12) are clamped into the fluid line recess (4) and the cooling line recess (5), the partial elements (11, 12) each having a part, in particular half of the cross section or less than half of the cross section, of the
Fluidleitungsausnehmung (4) und einen Teil, insbesondere die Hälfte des Querschnitts oder weniger als die Hälfte des Querschnitts, derFluid line recess (4) and a part, in particular half of the cross section or less than half of the cross section of
Kühlleitungsausnehmung (5) umfassen, wobei die Teilelemente (11 , 12) zumindest teilweise in einem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die Teilelemente (11 , 12) mittels zumindest eines Verbindungselements lösbar verbunden sind. Cooling line recess (5), wherein the sub-elements (11, 12) are at least partially arranged at a distance from one another, wherein the sub-elements (11, 12) are detachably connected by means of at least one connecting element.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die2. Device according to claim 1, characterized in that the
Fluidleitungsausnehmung (4) und die Kühlleitungsausnehmung (5) gerade ausgebeilt sind und die Achse der Fluidleitungsausnehmung (4) und der Kühlleitungsausnehmung (5) symmetrisch in den jeweiligen Teilelementen (11 , 12) angeordnet ist. The fluid line recess (4) and the cooling line recess (5) are straight and the axis of the fluid line recess (4) and the cooling line recess (5) is arranged symmetrically in the respective sub-elements (11, 12).
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (11 , 12) derart zumindest teilweise in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass diese einen Leckagespalt (13) zwischen den Teilelementen (11 , 12) ausbilden. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the partial elements (11, 12) are arranged at least partially at a distance from one another such that they form a leakage gap (13) between the partial elements (11, 12).
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vielzahl von Speicherelementen (1) aufweist, wobei eine die Speicherelemente (1) in Richtung des Verlaufs der Fluidleitung (2) hintereinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Speicherblock (15) bilden, und/oder 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a plurality of storage elements (1), one of the storage elements (1) being arranged one behind the other in the direction of the course of the fluid line (2) and a common storage block (15) form, and/or
- dass die die Vorrichtung eine Mehrzahl von, insbesondere parallel zueinander verlaufenden, Fluidleitungen (2) und eine Vielzahl von Speicherelementen (1) aufweist, wobei die die Speicherelemente (1) in Richtung des Verlaufs der Fluidleitungen (2) hintereinander und/oder parallel zueinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Speicherblock (15) bilden. - that the device has a plurality of fluid lines (2), in particular running parallel to one another, and a large number of storage elements (1), the storage elements (1) being arranged one behind the other and/or parallel to one another in the direction in which the fluid lines (2) run are arranged and form a common memory block (15).
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kühlmittelleitungen (3) und mehrere Fluidleitungen (2) vorgesehen sind, wobei das Verhältnis von Kühlmittelleitungen (3) zu Fluidleitungen (2) größer gleich 1 :1 , insbesondere 2:1 , ist. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of coolant lines (3) and a plurality of fluid lines (2) are provided, the ratio of coolant lines (3) to fluid lines (2) being greater than or equal to 1:1, in particular 2:1 , is.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Speicherelements (1) ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität und/oder hoher Dichte, insbesondere Kupfer oder Aluminium, ist. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the storage element (1) is a material with high thermal conductivity, heat capacity and/or high density, in particular copper or aluminum.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicherelement (1) eingelagerte Wärmesenken (19) angeordnet sind, wobei die Wärmesenken (19) insbesondere aus einem anderen Material als das Speicherelement (1) ausgebildet sind. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the storage element (1) embedded heat sinks (19) are arranged, wherein the heat sinks (19) are formed in particular from a different material than the storage element (1).
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein Wärmeleitelement (16) aufweist das jeweils in den Teilelementen (11 , 12) im Bereich zwischen der Fluidleitung (2) und der Kühlmittelleitung (3) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass die Wärmeleitung von der Fluidleitung (2) zur Kühlmittelleitung (3) in dem Wärmeleitelement (16) im Vergleich zum Speicherelement (1) erhöht ist, wobei das Wärmeleitelement (16) insbesondere aus einer Kupferlegierung und das Speicherelement (1) aus einer Aluminiumlegierung besteht. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has at least one heat-conducting element (16) which is arranged in each of the partial elements (11, 12) in the region between the fluid line (2) and the coolant line (3) and is designed in this way is that the heat conduction from the fluid line (2) to the coolant line (3) in the heat conducting element (16) is increased compared to the storage element (1), the heat conducting element (16) being made in particular of a copper alloy and the storage element (1) being made of a aluminum alloy.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest einen Temperaturfühler (18) aufweist, der in dem Speicherelement (1) angeordnet ist, wobei der Temperaturfühler (18) eine, insbesondere aus Kupfer bestehende, Hülse (17) umfasst, wobei die Hülse (17) insbesondere konisch ausgebildet ist, und wobei der Temperaturfühler (18) in eine in dem Speicherelement (1), insbesondere konisch, ausgebildete Ausnehmung (20) angeordnet ist, wobei die Hülse (17) zur besseren Kontaktverbindung zwischen dem Temperaturfühler (18) und dem Speicherelement (1) insbesondere geschlitzt ausgebildet ist 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has at least one temperature sensor (18) which is arranged in the storage element (1), the temperature sensor (18) having a sleeve (17), in particular made of copper. comprises, wherein the sleeve (17) is in particular conical, and wherein the temperature sensor (18) is arranged in a in the storage element (1), in particular conical, recess (20), wherein the sleeve (17) for better contact connection between the temperature sensor (18) and the storage element (1) is in particular slotted
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Umhüllung und/oder ein Gehäuse (24) aufweist, wobei die Umhüllung und/oder das Gehäuse (24) diffusionsdicht und wärmedämmend ausgebildet ist. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has an envelope and/or a housing (24), the envelope and/or the housing (24) being constructed to be diffusion-tight and heat-insulating.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Maße des Speicherelements (1) zur Rohrlänge der Fluidleitung (2) 5 kg pro Meter Rohrlänge bis 80 kg pro Meter Rohrlänge, insbesondere 20kg pro Meter Rohrlänge, beträgt, wobei vorzugsweise das Gewicht eines Speicherelements (1 ) zwischen 2,5 kg und 40 kg, insbesondere 10 kg, beträgt. 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the dimensions of the storage element (1) to the pipe length of the fluid line (2) is 5 kg per meter of pipe length to 80 kg per meter of pipe length, in particular 20 kg per meter of pipe length, wherein preferably the weight of a storage element (1) is between 2.5 kg and 40 kg, in particular 10 kg.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in der Fluidleitungsausnehmung (4) und der Kühlleitungsausnehmung (5) eine Wärmeleitpaste zwischen der Kühlmittelleitung (3) und/oder der Fluidleitung (2) und dem Speicherelement (1) zur Erhöhung der Wärmeübertragung aufweist 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device in the fluid line recess (4) and the cooling line recess (5) uses a thermally conductive paste between the coolant line (3) and/or the fluid line (2) and the storage element (1). Increase in heat transfer has
PCT/AT2022/060081 2021-03-22 2022-03-21 Apparatus for storing and outputting sensible and latent energy in order to cool fluids WO2022198250A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50191/2021 2021-03-22
ATA50191/2021A AT524886B1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Device for storing and releasing sensible and latent energy for cooling fluids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022198250A1 true WO2022198250A1 (en) 2022-09-29

Family

ID=80999640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2022/060081 WO2022198250A1 (en) 2021-03-22 2022-03-21 Apparatus for storing and outputting sensible and latent energy in order to cool fluids

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT524886B1 (en)
WO (1) WO2022198250A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4365530A1 (en) * 2022-11-02 2024-05-08 Stühff Maschinen- und Anlagenbau GmbH Memory device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4085333A (en) * 1976-02-17 1978-04-18 Grise Frederick Gerard J Conservation of electrical energy
JPH10153674A (en) 1996-11-26 1998-06-09 Nippon Alum Co Ltd Heat pipe pin fin heat sink and its manufacture
JP2007180091A (en) 2005-12-27 2007-07-12 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Liquid cooling heat sink
JP2008307552A (en) 2007-06-12 2008-12-25 Nippon Light Metal Co Ltd Method for manufacturing heat exchanger, and heat exchanger
EP2017561A2 (en) * 2007-07-18 2009-01-21 Wido E. Brecht Heat accumulator
DE102016113713A1 (en) 2016-04-26 2017-10-26 Tsung-Hsien Huang Cooling device of a heat sink and a heat pipe arrangement
US20190249932A1 (en) * 2016-10-28 2019-08-15 Hyperion Energy UG Thermal storage system
US20200166290A1 (en) * 2017-08-08 2020-05-28 David S.R.L. A storage device for thermal energy
WO2020142806A1 (en) * 2019-01-09 2020-07-16 Graphite Solar Power Pty Limited Thermal energy storage apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3295598A (en) * 1965-01-14 1967-01-03 Stanley Knight Corp Heat exchanger assembly and method of forming same
JPS5723837Y2 (en) * 1979-03-26 1982-05-24
WO2005005906A2 (en) * 2003-07-15 2005-01-20 Meteka Gmbh Tubular heat-exchanger unit

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4085333A (en) * 1976-02-17 1978-04-18 Grise Frederick Gerard J Conservation of electrical energy
JPH10153674A (en) 1996-11-26 1998-06-09 Nippon Alum Co Ltd Heat pipe pin fin heat sink and its manufacture
JP2007180091A (en) 2005-12-27 2007-07-12 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Liquid cooling heat sink
JP2008307552A (en) 2007-06-12 2008-12-25 Nippon Light Metal Co Ltd Method for manufacturing heat exchanger, and heat exchanger
EP2017561A2 (en) * 2007-07-18 2009-01-21 Wido E. Brecht Heat accumulator
DE102016113713A1 (en) 2016-04-26 2017-10-26 Tsung-Hsien Huang Cooling device of a heat sink and a heat pipe arrangement
US20190249932A1 (en) * 2016-10-28 2019-08-15 Hyperion Energy UG Thermal storage system
US20200166290A1 (en) * 2017-08-08 2020-05-28 David S.R.L. A storage device for thermal energy
WO2020142806A1 (en) * 2019-01-09 2020-07-16 Graphite Solar Power Pty Limited Thermal energy storage apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4365530A1 (en) * 2022-11-02 2024-05-08 Stühff Maschinen- und Anlagenbau GmbH Memory device

Also Published As

Publication number Publication date
AT524886B1 (en) 2023-05-15
AT524886A1 (en) 2022-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0142678B1 (en) Semiconductor rectifier
DE19835414C2 (en) Coil system for MR systems with integrated cooling unit
DE60208953T2 (en) Cooling plate with flat hose for liquid cooling of electrical components
DE2204589A1 (en) COOLING ARRANGEMENT FOR FLAT SEMICONDUCTOR COMPONENTS
DE112005002424T5 (en) Liquid cooling system for a multiprocessor
DE10123456A1 (en) Heat exchanger consists of open pored metal foam, whereby at least some cells contained in metal foam are connected together so that fluid medium can flow through metal foam
DE3633313A1 (en) SUPER LADDER COIL DEVICE
DE102021105437A1 (en) HIGH EFFICIENCY MULTI-CHANNEL WATER-COOLING RADIATOR
DE2258258C2 (en) Cooling system for electronic components
DE3307703C2 (en)
WO2022198250A1 (en) Apparatus for storing and outputting sensible and latent energy in order to cool fluids
DE2902771A1 (en) COOLING DEVICE FOR SEMICONDUCTOR COMPONENTS
DE102007044634B4 (en) High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (HT-PEMFC) including devices for cooling same
DE2163270B1 (en) Power supply for electrical equipment with conductors cooled to a low temperature
DE2748479A1 (en) TRANSITION PIECE BETWEEN A SUPRAL CONDUCTOR AND A NORMAL CONDUCTOR
DE112017002266T5 (en) heat exchangers
DE102017105962B4 (en) Heating unit and method for heating a gaseous medium
DE10212249A1 (en) Heat exchanger and cooling system
DE2951521A1 (en) LIQUID-COOLED SEMICONDUCTOR DEVICE
DE102017205701B4 (en) High-voltage storage
DE20317011U1 (en) Hot water tank used in the production of domestic hot water using solar collectors comprises a counter-current heat exchanger arranged within the storage tank and containing hot water
DE1069165B (en) Tubular heat exchanger for flowing media with sheet metal helically wound in the tubes and along the axis of the tube
DE102016103014B4 (en) Busbar and busbar system
DE2820587C2 (en)
DE944192C (en) Absorption refrigeration apparatus working with auxiliary gas

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22713847

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22713847

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1