DE102018208076A1

DE102018208076A1 - Device for heat transport by means of a caloric element

Info

Publication number: DE102018208076A1
Application number: DE102018208076.3A
Authority: DE
Inventors: Holger Wuest
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärme-/Kältetransport mittels eines Fluidstroms. Die Vorrichtung umfasst ein kalorisches Element zur Übertragung von Wärme, eine Strömungsmaschine zur Erzeugung einer Strömung des Fluids durch das kalorische Element und vier Fluidkanäle (3, 4, 5, 6), die mit dem kalorischen Element und der Strömungsmaschine verbunden sind. Jeweils einer der Fluidkanäle (3, 4, 5, 6) ist als Zuleitung von einer Wärmequelle (1), als Ableitung zu der Wärmequelle (1), als Zuleitung von einer Wärmesenke (2) und als Ableitung zu der Wärmesenke (2) ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus Ventile (8, 9) zur Steuerung der Strömung des Fluids durch die Fluidkanäle (3, 4, 5, 6).The invention relates to a device for heat / cold transport by means of a fluid flow. The device comprises a caloric element for transmitting heat, a turbomachine for generating a flow of the fluid through the caloric element and four fluid channels (3, 4, 5, 6) which are connected to the caloric element and the turbomachine. In each case one of the fluid channels (3, 4, 5, 6) is designed as a supply line from a heat source (1), as a derivative to the heat source (1), as a supply line from a heat sink (2) and as a derivative to the heat sink (2) , The device further comprises valves (8, 9) for controlling the flow of the fluid through the fluid channels (3, 4, 5, 6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmetransport mittels eines Fluidstroms, welche ein kalorisches Element, eine Strömungsmaschine und vier Fluidkanäle umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wärmetransport in dieser Vorrichtung.The present invention relates to a device for heat transport by means of a fluid flow, which comprises a caloric element, a turbomachine and four fluid channels. Furthermore, the invention relates to a method for heat transfer in this device.

Stand der TechnikState of the art

Als Kreisprozess bezeichnet man in der Thermodynamik eine Folge von Zustandsänderungen eines Fluids, die periodisch abläuft, wobei immer wieder der Ausgangszustand erreicht wird. Bei Kreisprozessen handelt es sich um technische Prozesse, die in der Regel der Umwandlung von Wärme in Arbeit (z.B. in Wärmekraftmaschinen) oder dem Heizen und Kühlen durch Aufwenden von Arbeit (z. B. in Wärmepumpen) dienen.In thermodynamics, a cyclic process is a sequence of changes in the state of a fluid that runs periodically, whereby the initial state is always reached. Circular processes are technical processes that typically serve to convert heat into work (e.g., in heat engines) or to heat and cool by spending work (eg, in heat pumps).

In Wärmepumpen können kalorische Materialien eingesetzt werden. Kalorische Materialien zeigen eine starke, reversible Wärmereaktion bei Anlegen eines entsprechenden Feldes (Magnetfeld, elektrisches Feld) oder einer mechanischen Kraft und kühlen sich nach dessen bzw. deren Entfernen wieder ab. Beispielsweise liegt die Ursache der Temperaturänderung in elastokalorischen Materialien in einem Phasenübergang der Kristallstruktur. Es handelt sich hierbei zumeist um eine Umwandlung des Kristallgitters zwischen einer Hochtemperaturphase (Austenit) und einer Niedrigtemperaturphase (Martensit). Dieser Effekt lässt sich für den Aufbau eines Kühlkreislaufs nutzen: Das kalorische Material wird durch Anlegen eines entsprechenden Feldes verformt, wodurch ein Phasenübergang der Kristallstruktur stattfindet, der zu einer Erwärmung des kalorischen Materials führt. Das erwärmte kalorische Material wird im Anschluss mit einer Wärmesenke in Wirkkontakt gebracht, um die entstandene Wärme abzuführen. Dabei kühlt das kalorische Material ab und gleicht sich der Temperatur der Wärmesenke an. Wird das entsprechende Feld entfernt, entspannt sich das kalorische Material. Dabei findet ein Phasenübergang vom Martensit zum Austenit statt, wodurch das kalorische Material weiter abkühlt. Wird das abgekühlte kalorische Material im Anschluss daran mit einer Wärmequelle in Wirkkontakt gebracht, kann es Wärme von dieser aufnehmen.In heat pumps caloric materials can be used. Caloric materials show a strong, reversible heat reaction when a corresponding field (magnetic field, electric field) or a mechanical force is applied, and cool down again after removal thereof. For example, the cause of the temperature change in elastocaloric materials is a phase transition of the crystal structure. This is usually a transformation of the crystal lattice between a high-temperature phase (austenite) and a low-temperature phase (martensite). This effect can be used for the construction of a cooling circuit: The caloric material is deformed by applying a corresponding field, whereby a phase transition of the crystal structure takes place, which leads to a warming of the caloric material. The heated caloric material is then brought into operative contact with a heat sink to dissipate the resulting heat. The calorific material cools down and adapts to the temperature of the heat sink. If the corresponding field is removed, the caloric material relaxes. In this case, a phase transition from martensite to austenite takes place, as a result of which the caloric material continues to cool. If the cooled caloric material is subsequently brought into operative contact with a heat source, it can absorb heat from it.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärme- bzw. Kältetransport mittels eines Fluidstroms, die ein kalorisches Element, eine Strömungsmaschine, vier Fluidkanäle, sowie mehrere Ventile umfasst. Das kalorische Element erfüllt dabei die Funktion eines Wärmeüberträgers. Kalorische Materialien zeigen eine starke, reversible Wärmereaktion bei Anlegen eines entsprechenden Feldes (Magnetfeld, elektrisches Feld) oder einer mechanische Kraft bzw. Druck und kühlen sich nach dessen Entfernen wieder ab. Die vier Fluidkanäle sind mit dem kalorischen Element und der Strömungsmaschine verbunden. Einer der Fluidkanäle dient als Zuleitung von einer Wärmequelle, ein weiterer als Ableitung zu der Wärmequelle, einer als Zuleitung von einer Wärmesenke und ein anderer als Ableitung von einer Wärmesenke. Ein Fluidkanal kann dabei aus einer oder mehreren Leitungen bestehen durch die das Fluid strömen kann. Die Strömungsmaschine erzeugt dabei eine Strömung des Fluids durch das elastokalorische Element. Den vier Fluidkanälen sind Ventile zugeordnet, welche diese verschließen oder freigeben. Mit ihrer Hilfe wird die Strömung des Fluids durch die Fluidkanäle gesteuert. Das Fluid kann von der Zuleitung von der Wärmequelle zu der Ableitung zu der Wärmequelle und von der Zuleitung der Wärmequelle zu der Ableitung zu der Wärmesenke strömen. Darüber hinaus kann das Fluid von der Zuleitung von der Wärmesenke zu der Ableitung zu der Wärmequelle und von der Zuleitung von der Wärmequelle zu der Ableitung zu der Wärmequelle strömen.The present invention relates to a device for heat or cold transport by means of a fluid flow, which comprises a caloric element, a turbomachine, four fluid channels, and a plurality of valves. The caloric element fulfills the function of a heat exchanger. Caloric materials show a strong, reversible heat reaction upon application of a corresponding field (magnetic field, electric field) or a mechanical force or pressure and cool down after removal. The four fluid channels are connected to the caloric element and the turbomachine. One of the fluid channels serves as a supply line from a heat source, another as a derivative of the heat source, as a supply of a heat sink and another as a derivative of a heat sink. A fluid channel can consist of one or more lines through which the fluid can flow. The turbomachine generates a flow of the fluid through the elastocaloric element. The four fluid channels are associated with valves that close or release them. With their help, the flow of the fluid is controlled by the fluid channels. The fluid may flow from the supply line from the heat source to the discharge line to the heat source and from the supply line of the heat source to the discharge line to the heat sink. Moreover, the fluid may flow from the supply line from the heat sink to the discharge line to the heat source and from the supply line from the heat source to the discharge line to the heat source.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem kalorischen Element um ein elastokalorisches Element. Wird an das elastokalorische Material eine mechanische Spannung angelegt und dieses dadurch verformt, findet ein Phasenübergang von Austenit zurück zu Martensit statt, wodurch sich die Temperatur des elastokalorischen Materials erhöht. Unter einer mechanischen Spannung wird allgemein eine mechanische Kraft, eine Druckbeaufschlagung, eine Zug- oder Druckbelastung, eine Torsion, eine Scherung oder eine entsprechende Einwirkung auf das elastokalorische Element verstanden. Bei einer Rückverformung des elastokalorischen Elements, findet ein Phasenübergang der Kristallstruktur von Austenit zu Martensit statt, wodurch sich das elastokalorische Element abkühlt.Preferably, the caloric element is an elastocaloric element. When a stress is applied to and deformed by the elastocaloric material, a phase transition from austenite back to martensite takes place, thereby increasing the temperature of the elastocaloric material. A mechanical stress is generally understood to mean a mechanical force, a pressurization, a tensile or compressive load, a torsion, a shear or a corresponding action on the elastocaloric element. Upon recovery of the elastocaloric element, a phase transition of the austenite-to-martensite crystal structure occurs, causing the elastocaloric element to cool.

Vorteilhafterweise ist das in der Vorrichtung eingesetzte Fluid gasförmig, bspw. Luft. Zur Erzeugung des Fluidstroms ist die Strömungsmaschine in diesem Fall als Gebläse ausgebildet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung fördert das Gebläse mittels eines rotierenden Laufrades das Gas durch das elastokalorische Element und durch die Fluidkanäle.Advantageously, the fluid used in the device is gaseous, for example. Air. To generate the fluid flow, the turbomachine is designed in this case as a fan. In a preferred embodiment, the fan by means of a rotating impeller promotes the gas through the elastocaloric element and through the fluid channels.

Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine gemeinsame Kammer, in der die vier Fluidkanäle zusammenlaufen, wobei das elastokalorische Element in der gemeinsamen Kammer angeordnet ist. Die Ventile sind dazu eingerichtet, insbesondere jeden Fluidkanal unabhängig von der Kammer abzutrennen.The device preferably comprises a common chamber in which the four fluid channels converge, the elastocaloric element being arranged in the common chamber. The valves are designed to separate in particular each fluid channel independently of the chamber.

Optional ist die Strömungsmaschine in der gemeinsamen Kammer angeordnet. Eine einzige, zentral angeordnete Strömungsmaschine für alle Fluidkanäle generiert einen im Wesentlichen gleich großen Fluidstrom durch alle Fluidkanäle.Optionally, the turbomachine is arranged in the common chamber. A single, Centrally arranged turbomachine for all fluid channels generates a substantially equal fluid flow through all fluid channels.

Alternativ ist die Strömungsmaschine in zumindest einem der Fluidkanäle angeordnet. Bevorzugterweise ist in jedem Fluidkanal eine Strömungsmaschine zur Steuerung des Fluidstroms angeordnet, wodurch sich der Fluidstrom optimieren lässt.Alternatively, the turbomachine is arranged in at least one of the fluid channels. Preferably, a flow machine for controlling the fluid flow is arranged in each fluid channel, whereby the fluid flow can be optimized.

Vorteilhafterweise ist die Ableitung zur Wärmequelle in einer ersten Ebene innerhalb der Wärmequelle und die Zuleitung aus der Wärmequelle in einer zweiten Ebene innerhalb der Wärmequelle angeordnet. Die erste Ebene liegt dabei hierbei höher als die zweite Ebene. Zweckmäßigerweise wird das kühlere Medium über die Zuleitung, die auf der unteren Ebene liegt, eingeleitet, da das kühlere Medium somit nicht im Innenraum aufsteigen kann und durch das im oberen Bereich der Wärmequelle noch vorhandene wärmere Medium erwärmt wird. Dementsprechend ist es auch zweckmäßig das vergleichsweise wärmere Fluid aus dem oberen Bereich der Wärmequelle über die Zuleitung aus der Wärmequelle, die auf der höhergelegenen ersten Ebene liegt, zu entnehmen.Advantageously, the discharge to the heat source in a first plane within the heat source and the supply line from the heat source in a second plane within the heat source is arranged. The first level is higher than the second level. The cooler medium is expediently introduced via the supply line, which lies on the lower level, since the cooler medium can thus not rise in the interior and is heated by the warmer medium still present in the upper region of the heat source. Accordingly, it is also expedient to remove the comparatively warmer fluid from the upper region of the heat source via the supply line from the heat source, which lies on the higher first level.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum zyklischen Wärme-/Kältetransport in der vorstehend erläuterten Vorrichtung beschrieben, dass wie folgt abläuft: In einem ersten Schritt wird ein kalorisches Element mit einer Spannung, einem Druck oder einem Feld beaufschlagt und eine Fluidströmung von der Zuleitung aus der Wärmesenke zu einer Ableitung zu der Wärmesenke erzeugt. Infolge der Beaufschlagung erwärmt sich das kalorische Element. Die entstandene Wärme wird über den Fluidstrom abgeführt, wodurch das kalorische Element abkühlt. In einem zweiten Schritt wird das Fluid von der Zuleitung aus der Wärmequelle zu der Ableitung der Wärmesenke transportiert, wodurch sich ein leichter Unterdruck in der Wärmequelle einstellt und somit eine Regeneration stattfindet. In einem dritten Schritt wird die Beaufschlagung auf das kalorische Element entfernt, wodurch das kalorische Element abkühlt. Mittels des Fluidstroms von der Zuleitung aus der Wärmequelle zu der Ableitung zu der Wärmequelle wird Wärme an das kühlere kalorische Element abgegeben, wodurch sich dieses erwärmt, das Fluid abkühlt und das kühle Fluid zu der Wärmequelle zugeführt wird. Im vierten Schritt wird ein Fluidstrom von der Zuleitung aus der Wärmesenke zu der Ableitung zu der Wärmequelle gefördert. Auf diese Weise wird das gekühlte Fluid aus der gemeinsamen Kammer effektiv zu der Wärmequelle zugeführt und der Kreisprozess beginnt von neuem.Furthermore, a method for cyclic heat / cold transport in the above-described device is described, which proceeds as follows: In a first step, a caloric element is subjected to a voltage, a pressure or a field and a fluid flow from the supply line from the heat sink generated to a derivative of the heat sink. As a result of the application, the caloric element heats up. The resulting heat is dissipated via the fluid flow, whereby the caloric element cools. In a second step, the fluid is transported from the supply line from the heat source to the discharge of the heat sink, whereby a slight negative pressure in the heat source is established and thus a regeneration takes place. In a third step, the loading on the caloric element is removed, whereby the caloric element cools down. By means of the fluid flow from the supply line from the heat source to the discharge to the heat source, heat is delivered to the cooler caloric element, which heats it, cools the fluid, and supplies the cool fluid to the heat source. In the fourth step, a fluid flow from the supply line from the heat sink to the discharge to the heat source is promoted. In this way, the cooled fluid from the common chamber is effectively supplied to the heat source and the cycle process begins again.

Wie bereits beschrieben handelt es sich bei dem kalorischen Element vorzugsweise um ein elastokalorisches Element. Wird dieses elastokalorische Element verformt, findet ein Phasenübergang der Kristallstruktur von Austenit zu Martensit statt, wodurch sich das elastokalorische Element erwärmt. Bei einer Rückverformung des elastokalorischen Elements, findet ein Phasenübergang der Kristallstruktur von Austenit zu Martensit und mithin eine Abkühlung des elastokalorischen Elements statt.As already described, the caloric element is preferably an elastocaloric element. When this elastocaloric element is deformed, a phase transition of the austenite to martensite crystal structure occurs, thereby heating the elastocaloric element. Upon re-deformation of the elastocaloric element, a phase transition of the crystal structure from austenite to martensite takes place, and thus a cooling of the elastocaloric element takes place.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt in einer schematischen Querschnitt-Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt in einer schematischen Querschnitt-Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die 3a-d zeigen in schematischen Querschnitt-Darstellungen aus 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 zeigt eine schematische Darstellung von Komponenten zur Ansteuerung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1.

Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 shows a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the device according to the invention.
2 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the device according to the invention.
The 3a-d show in schematic cross-sectional views 1 an embodiment of the method according to the invention.
4 shows a schematic representation of components for driving the first embodiment of the device according to the invention 1 ,

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt in einer schematischen Querschnitt-Darstellung eine erste Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung ist zwischen einer Wärmequelle 1 und einer Wärmesenke 2 angeordnet. Als Wärmequelle 1 kommt beispielsweise der Innenraum eines Kühlschranks und als Wärmesenke 2 der Außenbereich eines Kühlschranks in Betracht. Die Wärmequelle 1 ist vom Außenraum der Wärmesenke 2 über eine thermische isolierende Trennwand 10 abgetrennt. Die Vorrichtung umfasst eine gemeinsame Kammer 12. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus vier Fluidkanäle 3, 4, 5, 6. Ein erster Fluidkanal 3 verbindet als Zuleitung die Wärmequelle 1 mit der gemeinsamen Kammer 12. Ein zweiter Fluidkanal 4 verbindet als Zuleitung die Wärmesenke 2 mit der gemeinsamen Kammer 12. Ein dritter Fluidkanal 5 verbindet als Ableitung die Wärmequelle 1 mit der gemeinsamen Kammer 12, wohingegen ein vierter Fluidkanal 6 als Ableitung die Wärmesenke 2 mit der gemeinsamen Kammer 12 verbindet. Die gemeinsame Kammer 12 umfasst ein elastokalorisches Element 11 und ein Gebläse 7. Das elastokalorische Element 11 wird über einen nicht dargestellten Aktor verformt. Das Gebläse 7 erzeugt eine Strömung des gasförmigen Fluids, bspw. Luft, durch die Vorrichtung. Abhängig von den unterschiedlichen Stellungen des Einlassventils 8 und des Auslassventils wird das gasförmige Fluid durch die jeweils geöffneten Fluidkanäle 3, 4, 5, 6 und durch das in der gemeinsamen Kammer 12 angeordnete elastokalorische Element 12 gefördert. An einem Einlass der gemeinsamen Kammer 12 ist ein Einlassventil 8 und an einem Auslass der gemeinsamen Kammer 12 einem Auslassventil 9 ausgebildet. Sie wird über das Einlassventil 8 von dem ersten und zweiten Fluidkanal 3, 4 und über das Auslassventil 9 von dem dritten und vierten Fluidkanal 5, 6 abgetrennt. Über ein Verstellen des Einlassventils 8 wird die Zuleitung des Fluids aus der Wärmequelle 1 über den ersten Fluidkanal 3 in die gemeinsame Kammer und umgekehrt auch die Zuleitung des Fluids aus der Wärmesenke 1 über den zweiten Fluidkanal 4 in die gemeinsame Kammer 12 gesteuert. Über das Auslassventil 9 wird die Ableitung des Fluids von der gemeinsamen Kammer 12 über den dritten Fluidkanal 5 zu der Ableitung zu der Wärmequelle 1 bzw. über den vierten Fluidkanal 6 zu der Ableitung zu der Wärmesenke 2 gesteuert. 1 shows a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the invention. The device is between a heat source 1 and a heat sink 2 arranged. As a heat source 1 For example, the interior of a refrigerator and as a heat sink 2 the outdoor area of a refrigerator into consideration. The heat source 1 is from the outside of the heat sink 2 via a thermal insulating partition 10 separated. The device comprises a common chamber 12 , The device also includes four fluid channels 3 . 4 . 5 . 6 , A first fluid channel 3 connects as a supply line, the heat source 1 with the common chamber 12 , A second fluid channel 4 connects as a supply line, the heat sink 2 with the common chamber 12 , A third fluid channel 5 connects as a derivative of the heat source 1 with the common chamber 12 whereas a fourth fluid channel 6 as a derivative of the heat sink 2 with the common chamber 12 combines. The common chamber 12 comprises a elastocaloric element 11 and a fan 7 , The elastocaloric element 11 is deformed by an actuator, not shown. The fan 7 generates a flow of the gaseous fluid, for example air, through the device. Depending on the different positions of the intake valve 8th and the exhaust valve, the gaseous fluid through the respective opened fluid channels 3 . 4 . 5 . 6 and by that in the common chamber 12 disposed elastocaloric element 12 promoted. At an inlet of the common chamber 12 is an inlet valve 8th and at an outlet of the common chamber 12 an exhaust valve 9 educated. It is via the inlet valve 8th from the first and second fluid channels 3 . 4 and over the exhaust valve 9 from the third and fourth fluid channels 5 . 6 separated. About adjusting the inlet valve 8th becomes the supply of the fluid from the heat source 1 over the first fluid channel 3 in the common chamber and vice versa, the supply of fluid from the heat sink 1 over the second fluid channel 4 in the common chamber 12 controlled. Via the outlet valve 9 is the discharge of the fluid from the common chamber 12 over the third fluid channel 5 to the derivative to the heat source 1 or via the fourth fluid channel 6 to the derivative to the heat sink 2 controlled.

2 zeigt in einer schematischen Querschnitt-Darstellung eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung ist zwischen dem Innenraum der Wärmequelle 1 und dem Außenraum der Wärmesenke 2 angeordnet und verfügt über die vier Fluidkanäle 3, 4, 5, 6 und die gemeinsame Kammer 12 mit dem darin angeordneten elastokalorischen Element 11, welche über das Einlassventil 8 und das Auslassventil 9 von den Fluidkanälen 3, 4, 5, 6 abgetrennt sind. Die Anordnung der aufgeführten Komponenten entspricht der bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Anordnung. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen dargestellt, auf deren Beschreibung im Folgenden verzichtet wird. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform der Erfindung in 1, ist in dieser zweiten Ausführungsform jeweils ein Gebläse 7 in jedem einzelnen Fluidkanal 3, 4, 5, 6 angeordnet. Die einzelnen Gebläse 7 sind dabei jeweils im Bereich der Übergänge der Fluidkanäle 3, 4, 5, 6 zum Innenraum der Wärmequelle 1 bzw. zum Außenraum der Wärmesenke 2 angeordnet. 2 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the invention. The device is between the interior of the heat source 1 and the exterior of the heat sink 2 arranged and has the four fluid channels 3 . 4 . 5 . 6 and the common chamber 12 with the elastocaloric element disposed therein 11 , which via the inlet valve 8th and the exhaust valve 9 from the fluid channels 3 . 4 . 5 . 6 are separated. The arrangement of the components listed corresponds to that already in connection with 1 described arrangement. The same components are shown with the same reference numerals, the description of which is omitted below. In contrast to the first embodiment of the invention in 1 , In this second embodiment, each is a fan 7 in every single fluid channel 3 . 4 . 5 . 6 arranged. The individual blowers 7 are each in the region of the transitions of the fluid channels 3 . 4 . 5 . 6 to the interior of the heat source 1 or to the exterior of the heat sink 2 arranged.

Die 3a-d zeigen in schematischen Querschnitt-Darstellungen den schrittweisen Wärme-/Kältetransport in der bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen dargestellt, auf deren Beschreibung im Folgenden verzichtet wird. 3a beschreibt einen Wärmetransport vom Außenraum der Wärmesenke 2 durch den zweiten Fluidkanal 4, über die gemeinsame Kammer 12 und das elastokalorische Element 11, durch den vierten Fluidkanal 6 in den Außenraum der Wärmesenke 2 zurück. Das Einlassventil 8 ist für den zweiten Fluidkanal 4 geöffnet, sperrt jedoch den ersten Fluidkanal 3. Das Auslassventil 9 ist für den vierten Fluidkanal 6 geöffnet und sperrt den dritten Fluidkanal 5. Das gasförmiges Fluid in Form von Luft bildet einen Wärmeträger. Das Gebläse 7 erzeugt einen Fluidstrom aus der Wärmesenke 2 in die gemeinsame Kammer 12 und durch das elastokalorische Element 11. Das elastokalorische Element 11 wird in 3a mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt und dadurch verformt. Aufgrund eines Phasenübergangs in der Kristallstruktur des elastokalorischen Elements 11 wird Wärme freigesetzt und das elastokalorische Element 11 erwärmt sich. Diese Wärme wird über den erzeugten Fluidstrom an die Wärmesenke 2 abgeführt, wodurch das elastokalorische Element 11 abkühlt. In 3b öffnet das Einlassventil 8 den ersten Fluidkanal 3 und schließt den zweiten Fluidkanal 4. Das Gebläse 7 fördert nun das Fluid aus der Wärmequelle 1 über den ersten Fluidkanal 3 in die gemeinsame Kammer 12, anschließend durch das elastokalorische Element 11 und durch den vierten Fluidkanal 6 in die Wärmesenke 2. Der Fluidstrom wird dabei so lange aufrechterhalten, bis ein im vorigen Schritt in die Wärmequelle 1 eingebrachtes Luftvolumen an die Wärmesenke 2 abgeführt wird. In 3c wird der dritte Fluidkanal 5 durch das Auslassventil 9 geschlossen und der vierte Fluidkanal 6 geöffnet. Die mechanische Spannung wird von dem elastokalorischen Element 11 entfernt, wodurch sich dieses entspannt und rückverformt. Aufgrund des Phasenübergangs in der Kristallstruktur des elastokalorischen Elements 11 kühlt das elastokalorische Element 11 dabei ab. Das Gebläse 7 fördert nun das Fluid aus der Wärmequelle 1 über den ersten Fluidkanal 3 in die gemeinsame Kammer 12 und durch das elastokalorische Element 11 und anschließend durch den dritten Fluidkanal 5 in die Wärmequelle 1 zurück. Dabei wird die entstandene Kälte an die Wärmequelle 1 abgeführt. Der Förderstrom wird so lange aufrechterhalten, bis sich die Temperatur des elastokalorischen Elements 11 an die Temperatur des sie anströmenden Fluids angeglichen hat. In 3d wird der erste Fluidkanal 3 vom Einlassventil 8 geschlossen und der zweite Fluidkanal 4 geöffnet. Das Gebläse 7 fördert nun das Fluid aus der Wärmesenke 2 über den zweiten Fluidkanal 4 in die gemeinsame Kammer 12 und somit zum elastokalorischen Element 11 und anschließend über den dritten Fluidkanal 5 zur Wärmequelle 1. Auf diese Weise wird das abgekühlte Fluid aus der gemeinsamen Kammer 12 effektiv zur Wärmequelle 1 abgeführt, wo es der Wärmequelle 1 Wärme entzieht, bis der Kreisprozess von neuem beginnt.The 3a-d show in schematic cross-sectional representations of the gradual heat / cold transport in the already associated with 1 described first embodiment of the invention. The same components are shown with the same reference numerals, the description of which is omitted below. 3a describes a heat transfer from the outside of the heat sink 2 through the second fluid channel 4 , about the common chamber 12 and the elastocaloric element 11 through the fourth fluid channel 6 in the outer space of the heat sink 2 back. The inlet valve 8th is for the second fluid channel 4 opened, but blocks the first fluid channel 3 , The outlet valve 9 is for the fourth fluid channel 6 opened and locks the third fluid channel 5 , The gaseous fluid in the form of air forms a heat carrier. The fan 7 generates a fluid flow from the heat sink 2 in the common chamber 12 and by the elastocaloric element 11 , The elastocaloric element 11 is in 3a subjected to a mechanical stress and thereby deformed. Due to a phase transition in the crystal structure of the elastocaloric element 11 Heat is released and the elastocaloric element 11 warms up. This heat is transferred to the heat sink via the generated fluid flow 2 dissipated, causing the elastocaloric element 11 cools. In 3b opens the inlet valve 8th the first fluid channel 3 and closes the second fluid channel 4 , The fan 7 now promotes the fluid from the heat source 1 over the first fluid channel 3 in the common chamber 12 , then through the elastocaloric element 11 and through the fourth fluid channel 6 in the heat sink 2 , The fluid flow is maintained until a previous step in the heat source 1 introduced volume of air to the heat sink 2 is dissipated. In 3c becomes the third fluid channel 5 through the outlet valve 9 closed and the fourth fluid channel 6 open. The mechanical stress is from the elastocaloric element 11 removed, whereby this relaxed and reverted. Due to the phase transition in the crystal structure of the elastocaloric element 11 cools the elastocaloric element 11 off. The fan 7 now promotes the fluid from the heat source 1 over the first fluid channel 3 in the common chamber 12 and by the elastocaloric element 11 and then through the third fluid channel 5 in the heat source 1 back. The resulting cold to the heat source 1 dissipated. The flow rate is maintained until the temperature of the elastocaloric element 11 has adapted to the temperature of the fluid flowing thereto. In 3d becomes the first fluid channel 3 from the inlet valve 8th closed and the second fluid channel 4 open. The fan 7 now promotes the fluid from the heat sink 2 over the second fluid channel 4 in the common chamber 12 and thus to the elastocaloric element 11 and then via the third fluid channel 5 to the heat source 1 , In this way, the cooled fluid from the common chamber 12 effectively to the heat source 1 dissipated where it is the heat source 1 Heat is withdrawn until the cycle begins again.

4 zeigt in einer schematischen Darstellung die bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebene erste Ausführungsform der Erfindung mit weiteren Komponenten. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen dargestellt, auf deren Beschreibung im Folgenden verzichtet wird. Zusätzlich zu dem bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung aus 4 einen Innenraum-Temperatursensor 13, einen Außenraum-Temperatursensor 14, ein elektronisches Steuergerät 15, einen Generator 16 und eine displaygestützte Bedieneingabe 17. Der Innenraum-Temperatursensor 13 ist in der Wärmequelle 1 angeordnet. Der Außenraum-Temperatursensor 14 ist in der Wärmesenke 2 angeordnet. Das Steuergerät 15 ist mit dem Innenraum-Temperatursensor 13 und dem Außenraum-Temperatursensor 14 verbunden und steuert neben dem Gebläse 7 das Einlassventil 8, das Auslassventil 9 und das elastokalorische Element 11. Das Steuergerät 15 ist mit einem Generator 16 verbunden, von dem es mit Energie gespeist wird, wobei das Steuergerät 15 und der Generator 16 über eine displaygestützte Bedieneingabe 17 bedient werden. 4 shows in a schematic representation already in connection with 1 described first embodiment of the invention with further components. The same components are shown with the same reference numerals, the description of which is omitted below. In addition to that already related to 1 described construction of the device according to the invention comprises the device 4 an indoor temperature sensor 13 , an outdoor temperature sensor 14 , an electronic control unit 15 , a generator 16 and a display-based operator input 17 , The indoor temperature sensor 13 is in the heat source 1 arranged. The outdoor temperature sensor 14 is in the heat sink 2 arranged. The control unit 15 is with the indoor temperature sensor 13 and the outdoor temperature sensor 14 connected and controls next to the blower 7 the inlet valve 8th , the exhaust valve 9 and the elastocaloric element 11 , The control unit 15 is with a generator 16 from which it is supplied with energy, the control unit 15 and the generator 16 via a display-supported operator input 17 to be served.

Claims

Device for heat / cold transport by means of a fluid flow, comprising • a caloric element for the transfer of heat A turbomachine for generating a flow of the fluid through the elastocaloric element Four fluid channels (3, 4, 5, 6) which are connected to the caloric element and the turbomachine, Each one of the fluid channels (3, 4, 5, 6) serves as a supply line from a heat source (1), Each one of the fluid channels (3, 4, 5, 6) serves as a derivative to the heat source (1), Each one of the fluid channels (3, 4, 5, 6) as a supply line from a heat sink (2), and Each one of the fluid channels (3, 4, 5, 6) serves as a derivative to the heat sink (2), And valves (8, 9) for controlling the flow of the fluid through the fluid channels (3, 4, 5, 6).

Device after Claim 1 , characterized in that the caloric element is a elastocaloric element (11).

Device after Claim 1 or 2 , characterized in that the fluid is gaseous and the turbomachine is a fan (7).

Device according to one of the preceding claims, characterized by a common chamber (12), in which the four fluid channels (3, 4, 5, 6) converge and in which the caloric element (11) is arranged, wherein the valves (8, 9 ) are arranged to separate the fluid channels (3, 4, 5, 6) from the chamber (12).

Device after Claim 4 , characterized in that the turbomachine in the common chamber (12) is arranged.

Device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the turbomachine in at least one of the fluid channels (3, 4, 5, 6) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge to the heat source is arranged in a first plane within the heat source and that the supply line from the heat source is arranged in a second plane within the heat source, wherein the first plane is higher than the second plane lies.

A method for cyclic heat / cold transport in a device according to one of Claims 1 to 7 characterized by the steps of: heat transfer by heating a caloric element and a flow of the fluid from a supply line from a heat sink to a discharge to the heat sink; - Regeneration by means of a flow of fluid from the supply line from a heat source to the discharge of the heat sink; - Refrigerant transport by cooling the caloric element and a flow of fluid from the supply line from the heat source to a derivative to the heat source; - Regeneration by means of a flow of fluid from the supply line from the heat sink to the discharge to the heat source; and cyclically repeating the steps as a cycle.

Method according to Claim 8 , characterized in that the caloric element is an elastocaloric element (11) in which heating or cooling takes place by deformation and re-deformation.