用于加热和/或冷却流体的装置以及空气调节系统的制作方法

本发明涉及一种用于加热和/或冷却流体的装置、以及一种具有这种装置的空气调节系统。

背景技术：

1、在许多情况下，需要以有针对性的方式冷却或加热流体，比如空气、水或一些其他液体。例如，控制机动车辆的内部车厢的温度，以便独立于外部温度产生令人愉快的内部车厢气候。这同样适用于例如住宅建筑和商业建筑，这些建筑典型地至少在冬季供暖，并且特别是在夏季炎热的国家，也被制冷。

2、如今，当想要提供加热功能和冷却功能二者时，典型地使用热泵。热泵典型地与可以从其中提取热量或者可以将热量释放到其中的储存器一起工作，其中，所述储存器位于要控制其温度的区域的外部。热泵典型地使用冷却剂，冷却剂可能耗尽，增加维护费用，并且根据设计，冷却剂如果逸出可能对气候造成危害。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于加热和/或冷却流体的装置，该装置以与已知装置相比的替代性或更好的方式设计。本发明的另一个目的是提供一种具有这种装置的空气调节系统。根据本发明，这是通过相应主权利要求的主题来实现的。有利的配置可以例如在相应的从属权利要求中找到。权利要求的内容通过明确引用并入说明书的内容中。

2、本发明涉及一种用于加热和/或冷却流体的装置。该装置具有一个或多个腔室。该装置具有一个或多个弹热元件，其中，每个弹热元件与腔室流体接触。该装置具有操作单元，该操作单元被配置成以交替方式使弹热元件伸长和松弛。该装置具有阀单元，该阀单元被配置成选择性地引导流体穿过该腔室或这些腔室。

3、利用这种装置可以使用各种材料所发生的弹热效应。在此，材料与伸长状态相关地升温，并且相应地也再次降温。因此，通过循环的伸长和松弛允许热量以有针对性的方式从一个储存器传输到另一储存器，这实现有针对性的加热以及有针对性的冷却。在此，典型地，流体被引导穿过相应的腔室，该流体可以相应地以有针对性的方式被加热或冷却。与已知的热泵相比，在此不使用冷却剂，这降低了维护的敏感性并避免了由于冷却剂逸出而可能造成的损坏。

4、流体可以被理解为特别是指气态或液态物质。例如，可以加热或冷却空气，或者可以加热或冷却水或特殊冷却剂或另外其他一些液体。

5、腔室可以被理解为特别是指流体在其中被加热或冷却的空间。

6、弹热元件应理解为特别是指与伸长状态相关地升温或降温的元件。相应地，弹热元件可以向周围释放热量或者可以从周围吸收热量。下面将进一步举例。

7、操作单元可以特别地功能性地联接到阀单元。下面将进一步提及示例。流体的选择性引导可以被理解为特别是指流体根据阀单元的当前状态被引导穿过特定腔室或者不被引导穿过特定腔室。

8、特别地，通过本文描述的实施例，可以省去弹热元件在装置内的运动。也就是说，情况不是：如果存在例如从冷却功能到加热功能的切换，则使弹热元件运动到另一腔室中。而是：待选择性地冷却或选择性地加热的流体被引导穿过弹热元件所位于的腔室，该弹热元件可以具体地执行相应期望的冷却或加热任务。

9、特别地，该装置可以具有多个腔室，这些腔室可以特别地沿着圆形布置。然而，也可以是其他配置。原则上也可以仅使用一个腔室。

10、腔室可以具有圆形截面，特别是横向于流体的流过方向的圆形截面。这可以实现简单的实施例。然而，原则上也可以是其他截面。

11、根据一个实施例，这些弹热元件中的一个、一些或所有布置在相应腔室中。换句话说，这种弹热元件位于腔室内，其中，该腔室限定了流体可用的空间。

12、根据一个实施例，提供的是，这些弹热元件中的一个、一些或所有围绕和/或形成相应的腔室。以这种方式，弹热元件本身可以用于完全或部分地限定相应的腔室。该腔室可以例如呈弹热元件内的中空空间的形式。

13、根据一个实施例，这些弹热元件中的一个、一些或所有呈线的形式或呈线束的形式。这种线可以特别是长形的。线束可以特别是多个、直接相邻的线的集群。这可以实现也可以以简单的方式伸长和松弛的简单实施例。

14、根据一个实施例，这些弹热元件中的一个、一些或所有呈长形形式和/或杆状形式并且方便地经受拉伸伸长。这使得弹热元件可以沿着它们相应的纵向方向伸长和松弛。

15、根据一个实施例，这些弹热元件中的一个、一些或所有呈螺旋状形式和/或呈螺旋弹簧的形式并且有利于以扭转的方式伸长。这使得可以通过旋转运动进行伸长和松弛，由此例如可以实现安装空间的不同或更好的利用。

16、根据一个实施例，这些弹热元件中的一个、一些或所有由形状记忆材料形成。这种形状记忆材料典型地具有上述与伸长状态相关地降温或升温的特性。特别地，可以使用镍钛合金。例如，可以使用镍比例为至少50％和/或至多60％的镍钛合金。特别地，可以使用55％的镍比例以及相应的45％的钛比例。已经证明此类材料对于典型设计是有利的。然而，也可以是其他对应的材料。

17、操作单元可以特别呈凸轮盘的形式。这允许弹热元件根据凸轮盘的旋转状态进行简单的操作，也就是说伸长和松弛。

18、替代性地，例如还可以使用用于每个线束或线、或者更一般地用于每个弹热元件和/或每个腔室的相应致动器。这允许单独操作弹热元件。旋转的凸轮盘可以经由凸轮轮廓将距离的变化周期性地传递到弹热元件。凸轮盘的运动可以特别地与阀单元同步。

19、阀单元可以特别地具有冷却入口和冷却出口。阀单元可以特别地被配置成使得在弹热元件松弛期间或直接在松弛之后，阀单元将与弹热元件流体接触的腔室连接到冷却入口和冷却出口。这允许对进入冷却入口并再次离开冷却出口的待冷却流体进行有针对性的冷却。当松弛时，弹热元件典型地降温，使得它可以从周围吸收热量。这可以用于流体的冷却。

20、阀单元可以特别地具有加热入口和加热出口。阀单元可以特别地被配置成使得在弹热元件伸长期间或直接在伸长之后，阀单元将与弹热元件流体接触的腔室连接到加热入口和加热出口。以这种方式，可以对进入加热入口和离开加热出口的流体进行有针对性的加热。因此，利用了典型的弹热元件在伸长期间升温并因此可以将热量释放到周围的效应。

21、阀单元可以特别地具有加热入口和加热出口。阀单元可以特别地被配置成使得，在第一弹热元件和第二弹热元件伸长期间或直接在伸长之后，阀单元将与第一弹热元件流体接触的第一腔室连接到加热入口，阀单元将第一腔室至少部分地连接到与第二弹热元件流体接触的第二腔室，并且阀单元将第二腔室连接到加热出口。以这种方式，可以实现流体的级联加热，其中，所提到的实施例也可以具有对应的级联形式，也就是说，多个腔室也可以对应地互连。第一腔室可以完全或者另外仅部分地流体连接到第二腔室，其中，部分连接可以被理解为特别是指离开相应腔室的流体的一部分被引导到另一腔室中，并且离开的流体的另一部分以某种其他方式使用，例如直接供给到加热出口或以某种其他方式用于加热。

22、阀单元可以特别地具有冷却入口和冷却出口。阀单元可以特别地被配置成使得，在第一弹热元件和第二弹热元件松弛期间或直接在松弛之后，阀单元将与第一弹热元件流体接触的第一腔室连接到冷却入口，阀单元将第一腔室至少部分地连接到与第二弹热元件流体接触的第二腔室，并且阀单元将第二腔室连接到冷却出口。也可以是对应的级联。因此，可以提供级联冷却，其中，参考刚刚关于加热所描述的实施例。

23、阀单元可以特别是旋转地联接到操作单元。至少这可以适用于阀单元的旋转部分。这允许操作单元和阀单元之间的直接同步，使得以简单的方式确保始终将流体引导到正确的腔室。

24、阀单元可以特别地具有形成在轴中的被狭槽控制的多个流体通道。这使得连接部和腔室能够以简单的方式连接。特别地，根据相应的旋转角度来实现连接。

25、特别地，在每种情况下，多个弹热元件可以布置在这些腔室中的一个、一些或所有中。以这种方式，可以强化加热和冷却效果。然而，也可以仅使用一个相应的弹热元件。

26、本发明还涉及一种用于机动车辆的空气调节系统，该空气调节系统具有如本文描述的装置。关于该装置，可以使用本文描述的所有实施例和变体。空气调节系统可以特别地被配置成用于冷却和加热机动车辆的内部车厢。然而，这并不是唯一可能的用途。也可以设想其他用途，例如用于冷却和加热房屋、飞行器、轮船或饮用水或生活用水。

27、相当一般地，本文描述的装置可以被理解为具有替代性构思的热泵。该装置可以在静止状态和移动状态下加热和冷却。例如，该装置还可以用于加热和/或冷却另外的部件，例如机动车辆的传动系中的部件。

28、在省去本文描述的阀单元并且代替地使弹热元件移动的实施例中，已经发现，特别地，冷介质在低温下可能具有高粘度，并且弹热元件可能通过在介质中的移动而经受附加载荷(流动阻力)。相比之下，在本文描述的装置中，弹热元件是静止的，并且只有介质运动，或者以有针对性的方式被引导穿过合适的腔室。

29、特别地，弹热元件在相应的单独的流动通道中是静态的。弹热元件可以例如通过凸轮盘而周期性地伸长和松弛，该凸轮盘可以紧固到主轴并且可以旋转。在周期性旋转的通道中将冷的或暖的介质施加到弹热元件的狭槽控制装置可以位于主轴上，特别是在进口区域和排放区域中。特别地，每转可以实现一次冷使用和一次暖使用，也就是说成对使用。每转也可以有多个暖/冷循环。

30、也可以紧固到可旋转轴的凸轮盘可以赋予距弹热元件或线的一定距离。这可以特别意味着这些弹热元件可以(可能经由传递元件)循环地伸长和松弛。典型地，弹热元件在冷通道中松弛并在暖通道中伸长。伸展和松弛的过程并非绝对需要恰好在暖或冷介质围绕弹热元件流动的时刻发生。绕流也可以稍微延迟地发生。

31、有利地，流动通道本身可以形成弹热元件。流然后可以被引导穿过弹热元件的内部。

32、流以完全轴向平行的方式通过并不是绝对必要的，也可以是沿径向方向绕流或组合。可以设想每个通道有多个弹热元件。典型地提供至少一个流动通道，弹热元件或线位于该至少一个流动通道中。

33、一部分离开的暖介质可以被重新导向到暖介质的入流中。而且，一部分离开的暖介质可以引导到暖介质的入流中。这可以经由阀以可调节的方式控制，或者另外通过流动截面以固定的方式控制。在执行入流到机器中的狭槽控制的静态引导元件中，可以引入能够控制入流和出流并因此控制通过机器的介质质量流量的元件。

34、特别地，本文描述的实施例产生的优点是功率和效率的附加可调节性以及避免通过旋转运动对线施加载荷。本文描述的装置原则上几乎可以在要加热和/或冷却物体的任何地方使用。

35、总体而言，还发现，除了不需要冷却剂的优点之外，还可以实现比基于冷却剂的热泵的情况更高的效率。