本發(fā)明涉及一種彈熱性(elastokalorisch)熱泵，其包括至少一個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道、至少一個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道和至少一個(gè)彈熱性元件。此外，本發(fā)明涉及一種帶有彈熱性熱泵的機(jī)動(dòng)車(chē)。

背景技術(shù)：

1、為了使例如機(jī)動(dòng)車(chē)中的熱泵效率提高，可使用彈熱性熱泵。在彈熱性熱泵中，使用彈熱效應(yīng)，其中，由彈熱性材料的循環(huán)變形引起可逆的溫度變化，該溫度變化可用于將熱量從較冷的冷卻劑流傳遞到較暖的冷卻劑流。

2、從de?102018200376a1中已知一種用于進(jìn)行熱交換的機(jī)構(gòu)，其中，用于進(jìn)行熱交換的機(jī)構(gòu)包括由彈熱性材料制成的彈熱性帶和導(dǎo)熱元件，其中，導(dǎo)熱元件如此構(gòu)造，即，使得導(dǎo)熱元件的雙凸形區(qū)段接合到至少一個(gè)彈熱性帶中并且使該彈熱性帶變形，從而實(shí)現(xiàn)彈熱效應(yīng)，并且在所述至少一個(gè)彈熱性帶和導(dǎo)熱元件的雙凸形區(qū)段之間進(jìn)行熱傳導(dǎo)，并且另外的導(dǎo)熱元件的平坦區(qū)段在彈熱性帶的未變形狀態(tài)下如此與該彈熱性帶接觸，即，使得在所述另外的導(dǎo)熱元件的平坦區(qū)段和所述至少一個(gè)彈熱性帶之間進(jìn)行熱傳導(dǎo)。

3、de?102018213497?a1公開(kāi)了一種用于進(jìn)行熱交換的裝置，其設(shè)立成，包圍引導(dǎo)熱傳輸流體的流體管線。該裝置包括：至少一個(gè)彈熱性元件，其與流體管線連接；至少一個(gè)致動(dòng)器，其作用到彈熱性元件上并且設(shè)立成，在操縱時(shí)將力施加到所述至少一個(gè)彈熱性元件上，以便使所述至少一個(gè)彈熱性元件變形；以及至少一個(gè)緊固元件，其設(shè)立成，將用于進(jìn)行熱交換的裝置緊固在流體管線處。

4、de?102021209740?a1公開(kāi)了一種熱泵，其包括彈熱性元件、用于第一冷卻劑流的在冷側(cè)上的第一冷卻劑通道和用于第二冷卻劑流的在熱側(cè)上的第二冷卻劑通道、第一傳動(dòng)元件和第二傳動(dòng)元件，其中，彈熱性元件在兩側(cè)張緊在第一傳動(dòng)元件和第二傳動(dòng)元件之間，其中，第一傳動(dòng)元件和第二傳動(dòng)元件構(gòu)造成，使彈熱性元件循環(huán)地在第一冷卻劑通道和第二冷卻劑道之間來(lái)回運(yùn)動(dòng)并且使彈熱性元件循環(huán)地變形。

5、從us11,204,189b2中已知一種在使用彈熱性材料的情況下的冷卻方法。

6、在將熱能從較冷的氣態(tài)或液態(tài)冷卻介質(zhì)傳遞到較熱的氣態(tài)或液態(tài)冷卻介質(zhì)上的彈熱性熱泵中，應(yīng)滿足高密封性要求，以便冷卻介質(zhì)不逸出。此外，尤其是在帶有低導(dǎo)熱系數(shù)的冷卻介質(zhì)的情況下，應(yīng)設(shè)置有用于彈熱性元件的特別大的表面，以便確保足夠的熱傳遞。這對(duì)彈熱性元件的形狀和因此可制造性提出高要求。通過(guò)與冷卻介質(zhì)水的直接接觸，該冷卻介質(zhì)水可在彈熱性元件上冷凝，該冷卻介質(zhì)水必要時(shí)在熱側(cè)上再次蒸發(fā)，并且因此由熱空氣吸收。因此，在這種熱泵中，必須附加地進(jìn)行除濕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明以如下任務(wù)為基礎(chǔ)，提供一種滿足高密封性要求并具有高效率的彈熱性熱泵。

2、為了解決本發(fā)明所基于的任務(wù)，提出一種彈熱性熱泵，其包括至少一個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道、至少一個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道和至少一個(gè)彈熱性元件和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)彈熱性元件布置在第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道之間，并且在端部側(cè)與分別的滑架連接，其中，滑架可移動(dòng)地布置在彼此不平行布置的兩個(gè)引導(dǎo)裝置處，其中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造成，使滑架沿著引導(dǎo)裝置循環(huán)地移動(dòng)，從而使所述至少一個(gè)彈熱性元件交替地與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域熱接觸，并且與第二冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是與第二冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域熱接觸。

3、在第一冷卻介質(zhì)通道中且在第二冷卻介質(zhì)通道中可引導(dǎo)有冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)可為流體、尤其是氣態(tài)冷卻介質(zhì)和/或液態(tài)冷卻介質(zhì)。此外，冷卻介質(zhì)可構(gòu)造為冷卻劑。尤其是，冷卻介質(zhì)可為水或空氣。

4、所述至少一個(gè)彈熱性元件布置在第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道之間，并且在端部側(cè)與分別的滑架連接。因此，尤其是設(shè)置有兩個(gè)滑架。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使滑架在彼此不平行布置的兩個(gè)引導(dǎo)裝置處循環(huán)地移動(dòng)，從而使彈熱性元件交替地與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域熱接觸，并且與第二冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是與第二冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域熱接觸。熱接觸尤其是物理接觸。通過(guò)相互熱接觸，可實(shí)現(xiàn)從彈熱性元件到第一冷卻介質(zhì)通道上、尤其是到在第一冷卻介質(zhì)通道中引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)上的熱傳遞以及從第二冷卻介質(zhì)通道、尤其是從在第二冷卻介質(zhì)通道中引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)到彈熱性元件上的熱傳遞。

5、由于彈熱性元件以熱接觸的方式貼靠在第一冷卻介質(zhì)通道的外壁處和/或在第二冷卻介質(zhì)通道的外壁處，因此彈熱性元件不與在第一冷卻介質(zhì)通道中和/或在第二冷卻介質(zhì)通道中引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)直接物理接觸。因此，可滿足高密封性要求。此外，降低了針對(duì)彈熱性元件的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。此外，在適當(dāng)?shù)剡x擇第一冷卻介質(zhì)通道和/或第二冷卻介質(zhì)通道的材料的情況下，可實(shí)現(xiàn)高熱傳遞和因此高效率。

6、因此，第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道可優(yōu)選地至少在外壁的區(qū)域中、進(jìn)一步優(yōu)選地在外壁的接觸區(qū)域中由帶有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成。該材料例如可為金屬、尤其是銅或鋁。

7、由于第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道、尤其是外壁的接觸區(qū)域的材料的高導(dǎo)熱能力，熱量被快速地傳導(dǎo)到冷卻介質(zhì)處。

8、滑架可借助于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著彼此不平行布置的引導(dǎo)裝置循環(huán)地移動(dòng)。由于引導(dǎo)裝置彼此不平行地布置，因此滑架彼此的距離在循環(huán)移動(dòng)時(shí)變化，也就是說(shuō)距離循環(huán)地增加和減少。由此，可產(chǎn)生復(fù)原力，該復(fù)原力支持循環(huán)移動(dòng)并且尤其是使滑架再次返回到起始位置中。

9、例如，所述至少一個(gè)彈熱性元件可通過(guò)滑架的循環(huán)的距離變化而循環(huán)地形變(dehnen，有時(shí)稱為發(fā)生應(yīng)變)。

10、形變可理解為拉伸(即正的長(zhǎng)度變化)和/或壓縮(即負(fù)的長(zhǎng)度變化)。

11、通過(guò)彈熱性元件在移動(dòng)期間的循環(huán)形變，該彈熱性元件可由于彈熱效應(yīng)而被加熱和冷卻。由此，可在第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道之間進(jìn)行熱傳輸。

12、彈熱性元件在形變狀態(tài)下具有對(duì)抗形變的材料復(fù)原力。由于引導(dǎo)裝置彼此不平行地布置，因此材料復(fù)原力還具有沿著引導(dǎo)裝置的分量，該分量提供上文闡明的復(fù)位力。還可設(shè)想的是，在滑架之間安置有彈簧，該彈簧在滑架沿著彼此不平行布置的引導(dǎo)裝置循環(huán)移動(dòng)時(shí)形變，即被壓縮或拉伸。

13、第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道可以與彈熱性元件的主延伸方向成角度、優(yōu)選地成直角的方式取向。彈熱性元件的主延伸方向在此優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于彈熱性元件的形變方向。

14、所述至少一個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道在此可構(gòu)造為熱通道。所述至少一個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道可構(gòu)造為冷通道。因此在熱泵的運(yùn)行中可設(shè)置成，熱量從第二冷卻介質(zhì)通道、尤其是從在第二冷卻介質(zhì)通道中引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)被傳遞到第一冷卻介質(zhì)通道上、尤其是到在第一冷卻介質(zhì)通道中引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)上。

15、優(yōu)選地，設(shè)置有多個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道、多個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道和多個(gè)彈熱性元件，其中，相應(yīng)的彈熱性元件布置在相應(yīng)的第一冷卻介質(zhì)通道和相應(yīng)的第二冷卻介質(zhì)通道之間，并且在端部側(cè)與滑架中的分別一個(gè)連接。

16、因此，可尤其是彼此平行布置地設(shè)置有大量第一和第二冷卻介質(zhì)通道，其中，在多個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道中的一個(gè)和多個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道中的一個(gè)之間分別布置有多個(gè)彈熱性元件中的一個(gè)。

17、通過(guò)滑架在彼此不平行布置的引導(dǎo)裝置處的移動(dòng)，使彈熱性元件分別交替地與第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道熱接觸。

18、優(yōu)選地設(shè)置成，所述至少一個(gè)彈熱性元件是彈熱性帶、尤其是彈熱性扁平帶。

19、構(gòu)造為彈熱性帶、尤其是構(gòu)造為彈熱性扁平帶的彈熱性元件的主延伸方向?qū)?yīng)于最大伸展的方向。

20、進(jìn)一步有利地可設(shè)置成，第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道至少在外壁之外、尤其是在外壁的接觸區(qū)域之外是熱絕緣的。

21、尤其是，冷卻介質(zhì)通道可相對(duì)彼此和/或相對(duì)于環(huán)境是熱絕緣的。為此，可設(shè)置有涂層。此外，第一冷卻介質(zhì)通道和第二冷卻介質(zhì)通道可封裝在塑料中。

22、進(jìn)一步有利地可設(shè)置成，所述至少一個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道和/或所述至少一個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道具有熱傳遞結(jié)構(gòu)、尤其是肋狀部。

23、熱傳遞結(jié)構(gòu)和/或肋狀部?jī)?yōu)選地處于第一冷卻介質(zhì)通道和/或第二冷卻介質(zhì)通道之內(nèi)。由此，增大了冷卻介質(zhì)通道與在分別的冷卻介質(zhì)通道內(nèi)引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)的接觸表面，從而可發(fā)生最佳的熱交換。這當(dāng)冷卻介質(zhì)具有低導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)是尤其有利的?？諝馐菐в械蛯?dǎo)熱系數(shù)的冷卻介質(zhì)。

24、優(yōu)選地設(shè)置成，所述至少一個(gè)彈熱性元件在與所述至少一個(gè)第一冷卻介質(zhì)通道的外壁熱接觸中形變、尤其是拉伸或壓縮。

25、換言之，彈熱性元件至少在其中彈熱性元件與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域熱接觸的狀態(tài)下形變、尤其是拉伸或壓縮。

26、在此，此外可設(shè)置成，彈熱性元件在與所述至少一個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是與所述至少一個(gè)第二冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域熱接觸的情況下不形變、尤其是不拉伸或不壓縮。

27、在此，優(yōu)選地可設(shè)置成，所述至少一個(gè)彈熱性元件至少部分地在滑架在彼此不平行布置的引導(dǎo)裝置移動(dòng)時(shí)形變。

28、如上文所闡明的那樣，兩個(gè)滑架之間的距離在沿著不平行布置的引導(dǎo)裝置移動(dòng)時(shí)循環(huán)地變化。如果彈熱性元件牢固地張緊在兩個(gè)滑架之間，則彈熱性元件由于這種循環(huán)的距離變化而形變，也就是說(shuō)拉伸或壓縮。因此，通過(guò)引導(dǎo)裝置的彼此不平行布置已經(jīng)可產(chǎn)生彈熱性元件的拉伸和/或壓縮，并且因此可引起從第二冷卻介質(zhì)通道到第一冷卻介質(zhì)通道上的熱傳遞。

29、此外可設(shè)置成，第一冷卻介質(zhì)通道的外壁、尤其是第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域優(yōu)選地凸形拱曲地構(gòu)造，使得所述至少一個(gè)彈熱性元件通過(guò)與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁接觸而形變。

30、因此，尤其是除了所述彈熱性元件的由通過(guò)滑架沿著不平行布置的引導(dǎo)裝置的移動(dòng)引起的形變之外，第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的幾何形狀也可附加地導(dǎo)致彈熱性元件的形變。如果第一冷卻介質(zhì)通道的外壁凸形拱曲地構(gòu)造，則彈熱性元件可最佳地貼緊到第一冷卻介質(zhì)通道的外壁處以用于大覆蓋。此外，由于冷卻介質(zhì)通道的外壁的優(yōu)選地接觸區(qū)域的拱曲，可引起彈熱性元件的附加形變。

31、如果第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的彎曲半徑大，則彈熱性元件的形變的僅小份額由第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的拱曲引起。在這種情況下，第一冷卻介質(zhì)通道的拱曲優(yōu)選地用于補(bǔ)償制造公差。

32、反之，如果第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的彎曲半徑小，則彈熱性元件的對(duì)于熱傳遞所需的形變的大部分可由拱曲引起。在這種情況下，彼此不平行布置的引導(dǎo)裝置可與平行布置僅有略微偏差，也就是說(shuō)，兩個(gè)引導(dǎo)裝置之間包夾的角度相對(duì)較小、優(yōu)選地小于10°、進(jìn)一步優(yōu)選地小于5°。

33、此外可設(shè)置成，第一冷卻介質(zhì)通道的外壁、優(yōu)選地第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域可彈性變形地、尤其是有彈力地構(gòu)造，并且/或者第一冷卻介質(zhì)通道有彈力地支承。

34、例如，第一冷卻介質(zhì)通道的外壁、優(yōu)選地第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的接觸區(qū)域可包括彈性板或由彈性板形成。

35、此外，在外壁上、優(yōu)選地在外壁的接觸區(qū)域上可施加有彈性涂層。彈性涂層可構(gòu)造為帶有高導(dǎo)熱系數(shù)的石墨薄膜。

36、如果第一冷卻介質(zhì)通道的優(yōu)選地凸形拱曲構(gòu)造的外壁不用于或僅以小程度用于引起彈熱性元件中的形變，而是如果制造公差應(yīng)通過(guò)拱曲來(lái)補(bǔ)償，那么第一冷卻介質(zhì)通道的外壁的可彈性變形的設(shè)計(jì)和/或第一冷卻介質(zhì)通道的有彈力的支承是尤其有利的。如果第一冷卻介質(zhì)通道的外壁可有彈力地屈服，或者如果第一冷卻介質(zhì)通道有彈力地支承，則在彈熱性元件與第一冷卻介質(zhì)通道的外壁物理接觸時(shí)出現(xiàn)的力被限制，從而不引起彈熱性元件的附加形變或僅引起彈熱性元件的略微的附加形變。

37、優(yōu)選地設(shè)置成，引導(dǎo)裝置是軌道(laufbahn)、尤其是滾子軌道，并且/或者滑架分別借助于滾子沿著引導(dǎo)裝置引導(dǎo)。

38、軌道、尤其是滾子軌道在此可包括外罩(有時(shí)稱為保持架)。

39、如果滑架借助于滾子沿著引導(dǎo)裝置引導(dǎo)，則可實(shí)現(xiàn)滑架的特別低摩擦的移動(dòng)，從而可減小由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)待提供的驅(qū)動(dòng)力矩。

40、引導(dǎo)裝置也可分別具有兩個(gè)徑向軸承(例如溝型球軸承)或由它們組成。

41、優(yōu)選地設(shè)置成，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)桿、尤其是連桿或推桿，其中，滑架分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地或剛性地與傳動(dòng)桿中的一個(gè)連接，其中，傳動(dòng)桿沿著分別的引導(dǎo)裝置引導(dǎo)。

42、傳動(dòng)桿用于使滑架沿著引導(dǎo)裝置移動(dòng)。為此，滑架分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地或剛性地與傳動(dòng)桿連接。如果設(shè)置有用于使滑架沿著引導(dǎo)裝置引導(dǎo)的滾子，則滾子也可緊固到傳動(dòng)桿處或者緊固到傳動(dòng)桿的端部處。

43、如果引導(dǎo)裝置分別具有兩個(gè)徑向軸承(例如溝型球軸承)，則傳動(dòng)桿可在這些徑向軸承中平移地引導(dǎo)。

44、進(jìn)一步有利地設(shè)置成，引導(dǎo)裝置和/或傳動(dòng)桿可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承，從而可設(shè)定在引導(dǎo)裝置和/或傳動(dòng)桿之間的角度。

45、根據(jù)設(shè)定的角度，可設(shè)定彈熱性元件的由于滑架沿著不平行布置的引導(dǎo)裝置的移動(dòng)引起的形變的值，并且因此可設(shè)定彈熱性熱泵的功率。

46、優(yōu)選地設(shè)置成，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)凸輪，其中，傳動(dòng)桿可借助于凸輪沿著分別的引導(dǎo)裝置運(yùn)動(dòng)。

47、因此，凸輪或者凸輪行程可轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)。

48、在此，可設(shè)置有優(yōu)選地可伸縮的力傳遞元件、尤其是桿或板，其中，力傳遞元件布置在凸輪和傳動(dòng)桿之間，其中，力傳遞元件構(gòu)造用于從凸輪到傳動(dòng)桿上的力傳遞。

49、換言之，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，凸輪行程首先被傳遞到力傳遞元件上。然后，力傳遞元件的由凸輪行程產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)被傳送到傳動(dòng)桿上，所述傳動(dòng)桿使滑架沿著引導(dǎo)裝置移動(dòng)。

50、在此可設(shè)置成，力傳遞元件借助于滾子在凸輪上運(yùn)行。

51、由于引導(dǎo)裝置的不平行布置而在滑架循環(huán)移動(dòng)時(shí)優(yōu)選地出現(xiàn)的復(fù)原力在此尤其是可用于使凸輪和滾子之間的接觸始終存在。

52、本發(fā)明所基于的任務(wù)的另一解決方案在于一種機(jī)動(dòng)車(chē)，其包括上文描述的彈熱性熱泵。