用于居中在管中的装置的制作方法

本发明涉及热管理领域。

这特别适用于：

-一种系统，所述系统包括流体循环管和多个设置在其中的用于热交换和定位在体积中的装置，

-一种流体循环管，在其壁中结合了几个这样的装置(因此与它们共同制造)，

-以及一种这种管中的热管理方法。

背景技术：

在一体积中，在其中循环的流体可以在某个时间携带热能，如果然后储存，则该热能可在该体积中稍后输送到例如相同的流体，然后该流体可必须在另一个温度下循环，并且因此能够受益于这种(至少部分)热能的输送。

例如，在一机动车辆中，当推进发动机已经运行一段时间时，发动机油非常热。然后储存一些这种热能可能是有用的。另一方面，当冷启动该发动机时，加热发动机油对于发动机性能和限制污染物排放是有用的。

除了用于储存然后传递热能的方法之外，还存在关于以足够的输出执行该功能的最佳方式而不会过度影响相关体积中的流体的流动的问题。

技术实现要素：

因此，提供了一种用于通过流体进行循环和热交换的系统，该系统包括：

-管，所述管具有流体循环内部体积，该管包括一壁，

-多个装置，所述装置用于在所述体积中进行热交换和定位，每个装置定位在所述管中，由其壁围绕并包含通过潜热积聚来储存热能的材料，以就位成与循环的周围流体进行热交换，至少一些所述热交换装置能够与管壁接触。

作为替代实施例，提出了一种用于通过一种所述流体进行循环和热交换的系统，该系统包括：

-管,所述管具有用于流体的循环的内部体积，该管包括壁并且局部地分成几个其中流体平行地流动的分支，

-多个用于在所述体积中进行热交换和定位的装置，该装置位于所述分支中，由其壁围绕，每个装置均包含用于通过潜热的积累来储存热能的材料，以就位成与循环的周围流体进行热交换待放置，至少一些所述装置能够与管的壁接触。

因此，即使连续使用多个装置，也可以保持高流速，装置放置在分支中，由它们的壁围绕。热交换装置占据管段的主要部分，在热交换方面具有高效率。

应当理解，所考虑的管尤其可以是软管或穿过车辆的许多软管中的一个。

为了有效地定位中央主体，建议每个所述装置均应包括：

-中央主体，所述中央主体包含用于通过潜热积聚来储存热能的所述材料，和

-用于将中央主体定位在体积中的结构，该定位结构连接到或联接到所述中央主体，该定位结构围绕所述中央主体延伸，并保使中央主体与流体之间能够接触的通道。

为了在每个交换设备中增加大体积的热能储存材料，建议所述设备应该在该体积中限定一串这样的装置，并且其中央主体定位结构将与管的壁接触。

考虑到体积的形状，特别是在圆形横截面的可以改变例如适合于直线结构的定位的基本圆柱形管中的弯曲，还提出定位结构应该包括一外部结构：

-(大体上或整体上)限定一圆柱体，

-并通过横向臂连接到中央主体。

在具有圆形截面的(大体上或整体上的)圆柱形管中，包括限定环并通过横向臂连接到中央主体的外部结构的定位结构可能是足够的。

一优点是能够减小两个相邻或连续装置的两个中央主体之间的间隔，因为定位结构将仅在一个平面中(大致)延伸。在该平面之外，两个相邻的装置可以相互跟随并且接触。

并且为了考虑上述安装的困难，如果如上所述在管中弯曲或弯折，则可以提出包括通过柔性连接件连接在一起的多个装置的系统，特别是具有一系列外部结构的系统，每个外部结构均限定一环。

通过作用在连接件上，其可以作用在管中交错的环上，并可以在该环中对其进行定向。

对于自定位，无论所考虑的体积形状和也与装置在体积中的位置无关的周围的流体流动如何，建议定位结构应包括外部结构：

-限定(带有流体通道和循环开口)不连续的球体，

-并通过横向臂连接到中央主体。

如果直径约2cm的定位结构通过约15个具有细长尺寸(因此约为1mm的量级)横截面的直杆连接到直径约1cm的中央主体，并且如果不连续球体也由直线但弯曲的杆组成，则可以将强度、能量性能和对循环的尊守结合起来，而没有过多的压降。

优选地，中央主体将由球体或轮廓限定。球体是全向的。

在具有外部结构的上述实施例中，该外部结构将先于沿着径向远离中央主体。这在管中通常是有利的，其中横向臂仅提供与中央主体的径向机械连接，而对流体流动的阻力很小。

在另一种情况下，可能需要通过增加热交换表面来增加每平方厘米的装置数量，而不增加装置的外部体积，以便获得最大的热交换。

优选地，每个中央主体也可以由一球体限定，以便于通过最小的死区体积使用和分配。

至于该定位结构，它可以有利地通过围绕中央主体与其接触来限定：

-蜂窝结构，

-或围绕中央主体的一个或多个线状珠子(像条一带一样展开)，

-或在所述主体的外表面中形成的凹槽。

通过这种方式，一方面，主体和与其接触的周围流体之间的交换表面将增加，另一方面，根据珠子之间或单元中或在所述凹槽中的情况，将促进该流体的通过，所述凹槽然后将限定天然流体通道。

所生产的装置将有利地是单件模制件，所述单件模制件结合定位结构和中央主体，然后包含热能储存材料。

并且该材料将有利地包括至少一种能够实现高能量性能的pcm(相变材料)。

关于该装置的使用，值得注意的是直接构建流体循环管是有意义的，使得它以单件形式通过装置的外部结构结合了具有上述全部或部分特征的几个所述装置：

-其每个都是结实的以限定管壁的每个部分，

-并且以流体密封的方式相互连接。

有利地，定位结构将包括外部结构，该外部结构限定圆柱体并通过横向臂使用装置的外部结构连接到中央主体。在这种情况下，所使用的装置的第二功能是通过其连续的外部结构用作通道壁而不是管壁。

这将允许组合功能而无需额外的外部管。

在实际中，进一步证实，相变材料-pcm，是指能够在-50℃至180℃的受限温度范围内改变在实体与液体之间的物理状态的材料。传热(或热传递)可以通过使用其潜热(lh)来实现：材料然后可以通过改变状态来储存或传递能量，同时保持基本恒定的温度，即状态变化的温度。

与pcm相关的绝热材料可以是“简单的”绝缘体，例如玻璃棉，但是泡沫，例如聚氨酯或聚异氰脲酸酯，肯定是优选的。

附图说明

如果需要，通过阅读作为非穷举示例给出的以下描述并且参考附图，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他细节、特征和优点将在变得显而易见，其中：

-图1、2、3示意了前三个示例，其中定位结构确保了体积中央主体的轴向对中，

-图4以透明视图显示了图2中的就位的装置作为管中的细绳的解决方案，

-图5显示了一组如图3所示的装置就位在另一个管中，

-图6、7、8示出了三个其他例子(以横截面和体积)，其中定位结构提供间隔，所述间隔使得流体在定位在一体积中的所示的装置之间流动。

-图9示出了具有使流速可保持的热交换功能的双支管的一个实施例，

-图10显示了具有带有拉出装置的结合的热交换和定位装置的管型图。

具体实施方式

因此，可以设想，用于在体积3中进行热交换和定位的装置1的几个结构。

装置1系统地将包括：

-中央主体5，所述中央主体5包含用于通过潜热积聚来储存热能的材料7，以与循环的周围流体9进行热交换，和

-结构11，所述结构11用于将中央主体定位在所述体积中，其中定位结构11连接到其因此所围绕而延伸的中央主体5，并保持使得流体能够在中央主体5与周围流体9之间接触的通道13，保持所述流体的循环。

在下面的前三个优选例子中，当该定位是在管15中，因此是在管状设备中时，定位结构11可以确保中央主体5在该体积中的轴向对中。定位结构11将通道13沿着横向或沿着径向于管15的一般轴线15a保持在其与中央主体5之间。并且装置1是通过该定位结构11与管15的壁31接触。

在第一例子中，如图1所示，定位结构11包括限定一圆柱体的外部结构17(大体上或整体上)，以沿轴线15a定向并通过横向臂19连接到中央主体5。

利用该中空的外部结构17和薄臂，例如在图4的管15中的轴向自定心将是容易且相关的，从而提供圆柱体17沿轴线15a的定向。

如在以下实施例中那样，主体5在此由一球体限定。但它的形状可以像一壳体，以进一步限制压降，为可保持相同的材料7保留一体积。

圆筒17可以不是实心的，但由限定这种圆柱形外壳的分支或线组成，但是具有穿过它的通道以使其变轻。

在第二例中，如图2中所示，定位结构11包括外部结构170，所述外部结构170限定一个环，并且还通过横向或径向的臂19连接到中央主体5。

在第三例中，如图3中所示，定位结构11包括一外部结构270，所述外部结构270限定一不连续的球体，并且通过横向或径向的臂190连接到包含材料7的中央主体5。

第一例和第三例是管中，甚或由壳体的中空的内部21形成的体积3中的自居中方案。

图5显示具有壁31的另一管23(例如一软管)的一部分，该管总是具有用于流体9的入口和出口(箭头)，并且这里包含根据第三例子中的那些的多个装置1。可以在管中并排设置多个装置1并使它们相互接触；流体流过连续的通道13。

在本说明书中提到的所有示例性实施例中，材料7可以由至少一个pcm组成。

尤其可以是在多孔基质中封装(通常微囊化)的pcm，具有孔，优为选弹性体类型的，例如基于硅氧烷、nbr或hnbr的孔。对于每个主体5，可以使用如ep2690137或ep2690141中所描述的橡胶合成物。

材料7还可以基于石蜡、共晶(肉豆蔻癸)脂肪酸或共晶水合盐(氯化钙+钾)。每个主体5仍然存在其他可能性，例如浸渍在多孔网中的pcm。

然而，应该注意，任何pcm均可在预定温度峰值处具有相位或状态的变化，所述变化或者在或多或少的宽温度范围内建立。因此，对于一纯的pcm(例如石蜡)，状态变化温度将是恒定的，而对于几种pcm，例如石蜡的混合物，它可以是不恒定的。

在如图2所示的第二例中，还应该注意，即使例如图4示出了一串装置1，每个装置1的定位结构11的外径d1大约等于或者刚刚小于管15的壁31的内径d2，以自由地从其中通过，在区域25a、25b中可能存在弯曲通道的问题。

因此，建议使用柔性连接件27将一连串的几个装置1连接在一起，如图2所示，这些装置1位于一线或一绳中，所述柔性连接件27使得至少一些环170能够从管15的外部定向，以使它们更靠近这些环位于相对于管的局部轴线15a径向的平面内。

柔性连接件27可包括穿过三个开口(例如标记为29的开口)的三个丝状股线，假设每个开口均设置在一个臂19中，靠近所考虑的环170。

一旦绳子滑入管15中，过长的丝状股线就可以从一定距离相同地操作。

在用于与图4中所示的流体9进行循环和热交换的系统30的实施例中，还应注意，限定体积15的实心壁31被隔热体33包围，该隔热体33将促进在该管位置的热量管理，该装置1放置在内部。在图5的例中也是如此，其中并非所有装置1均前后成直线。

在图3和5以及后面的例中，这些是管中的全向自居中方案。

在图6所示的例子中，每个装置1的定位结构11由围绕中央主体5的若干珠子35限定，所述中央主体5包含用于通过潜热积聚来储存热能的材料7。

珠子35可以限定至少两个交叉条，以便在几个装置1之间保持自由空间37，在这里每个装置1均具有球形的形状，使得当放置在中空内部21中时，这些形状1以尽可能多的数量累积，无空间损失，同时使流体9能够在它们之间带有热交换地流动。

相同的注释可以应用于图7、8中的第二例和第三例，其中定位结构11分别由以下限定：

-凹槽39，所述凹槽39在所述主体5中形成，

-和蜂窝结构41，所述蜂窝结构41在与中央主体5接触时围绕该中央主体5。

放置在中空内部21中的装置1之间的自由空间37仍将存在，每个自由空间均具有大致球形的形状。

凹槽39将形成盲腔，例如每个均作为球的一部分。

在两种情况下，中央主体5将在所述凹槽和单元的底部延伸，或者甚至在它们之间延伸。

蜂窝结构41也将通向外部。

为了制造这些结构中的任何一个，可以优选使用在定位结构11与主体5之间铸造的单件。参考上文，中央主体5因此可以是多孔基质，具有开孔，例如弹性体类型的基质。

就具有可比较直径的热交换系数而言，图8中的方案是最有效的，其次是图7和图6。

应该注意到，图7还以虚线示出了凹槽39的替代方案，即穿过主体5的孔口40，这些孔口的唇缘40a通向外部(并且围绕中央主体延伸，局部地)，几乎没有被另一个的实心壁部分，这里是球形装置1，阻挡的风险。孔口40将限定上述通道，周围的流体通过所述通道。

又一示例性实施例显示在图9中。

它又是用于与流体进行循环和热交换的系统，该系统包括：

-流体循环管15，该管包括壁31，并且局部分成若干个分支31a，31b，其中来自管的上游部分31c的流体9平行流动，

-和多个装置1，这些装置定位在所述分支中，例如成串，由它们的公共壁31围绕。

还提供了另一种方案，其示意性地显示在图10中，其中流体9循环管150包括，实际上结合了成串的串联布置的几个装置1，因此具有其外部结构11，其每个均是实心的，以限定管壁310的各部分，并且以流体密封的方式相互连接。

因此这是一个在本文中使用的单件结构。

该串装置1沿轴向(轴线15a)彼此跟随。这是图1中的方案，该外部结构限定了一沿轴线15a定向的圆柱体，并且通过横向臂19连接到中央主体5。这些圆柱体部分各自形成管150的圆柱形壁310的一部分。

每个装置1的外部结构11均可具有两个圆柱形的端件110a、110b，它们通过中间部分110c沿着轴向连接，所述中间部分110c虽然大致或大体上是圆柱形的，但是将向外或向内弯曲，以形成一轴向止挡，以防止与相邻的装置1或管状连接件43相互接合，所述相邻的装置1或管状连接件43沿着轴向插入在两个连续装置1之间，并且与这些(具有结构11)一样，限定管150的大致圆柱形壁310的一个部分。

这种模块化组件将是实用的并且使得可以制造各种形状的管，特别是如果经由端件110a、110b的连接件是插座而通过用于一些成角度安装件的管状连接件43留下相对枢转的自由(参见图10中的示例)。

所述大致圆柱形的壁310也可以由另一个薄的柔性的壁45围绕，所述壁45由柔性塑料材料制成，该壁310将其形状赋予该材料。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于使用流体(9)进行循环和热交换的系统，该系统包括：

-管(15)，所述管具有用于循环所述流体的内部体积(3)，其中所述流体可以在一入口与一出口之间循环，所述管包括一壁(31)，

-若干个装置(1)，所述装置(1)用于在所述体积(3)中进行热交换和定位，每个所述装置均设置在由所述管的壁(31)围绕的所述管中，并包含用于通过潜热积累来储存热能的材料(7)，以就位成与周围循环的所述流体(9)进行热交换，至少一些所述热交换装置(1)能够与所述管(15)的壁(31)接触，

其特征在于，每个所述装置(1)均包括：

-中央主体(5)，所述中央主体(5)包含用于通过潜热积累来储存热能的所述材料(7)，和

-结构(11；35，39，41)，所述结构用于将所述中央主体定位在所述体积(3)中，所述定位结构连接到其所围绕而延伸的所述中央主体：

-通过保持使所述中央主体(5)与所述流体(9)之间能够接触的通道(13，37，40)，

-并通过确保一使所述流体能够在所述装置之间流动的距离。

2.一种用于使用流体(9)进行循环和热交换的系统，该系统包括：

-管(15)，所述管(15)具有用于循环所述流体的内部体积(3)，其中所述流体可以在一入口与一出口之间循环，所述管包括壁(31)，并且局部地分成若干个分支(31a，31b)，其中所述流体平行地循环，

-若干个装置(1)，所述装置(1)用于在所述体积(3)中进行热交换和定位，所述装置布置在由所述分支的壁(31)围绕的所述分支中，每个装置均包含用于通过潜热积累来储存热能的材料(7)，以就位成与周围循环的所述流体(9)进行热交换，至少一些所述热交换装置(1)能够与所述管(15)的壁(31)接触。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述管(15)是软管或贯穿一车辆的柔性软管中的一个。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的系统，其中用于在所述体积(3)中进行热交换和定位的所述装置(1)限定在所述体积中相互跟随的一串这样的装置(1)，它们的所述中央主体定位结构(11)与所述壁(31)接触。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述定位结构(11)包括外部结构(17)，所述外部结构(17)限定一圆柱体(17)，并通过横向臂(19)连接到所述中央主体(5)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述定位结构(11)包括外部结构(170)，所述外部结构(170)限定一个环，并且通过横向臂(19)连接到所述中央主体(5)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述定位结构(11)包括外部结构(270)：

-限定一不连续的球体(13)，

-并通过横向臂(190)连接到所述中央主体(5)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述定位结构(11)由围绕所述中央主体(5)的蜂窝结构(41)限定，并与所述蜂窝结构接触。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述定位结构(11)由围绕所述中央主体(5)的一个或多个线性的珠子(35)限定，与其相接触，或在所述主体中形成的凹槽(39)。

10.根据前述权利要求3、4-9中任何一项结合所述的系统，其中所述装置(1)一个接一个成线排列。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其是包括所述定位结构(11)和所述中央主体(5)的单件铸件，所述中央主体包含所述热能储存材料(7)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述设备(1)通过一柔性连接件(27)成串连接在一起。

13.一种车辆，所述车辆包括根据根据单独权利要求3、4-12中的任何一项所述的组件。

14.一种用于循环流体(9)的管(150)，所述管具有内部体积(3)，并且包括多个用于热交换和定位的装置(1)，每个所述装置均包括：

-中央主体(5)，所述中央主体(5)包含用于通过潜热积累来储存热能的材料(7)，以就位成与在所述体积(3)中循环的周围的流体(9)进行热交换，和

-结构(11)，所述结构(11)用于将所述中央主体定位在所述体积(3)中，所述定位结构连接到其所围绕而延伸的所述中央主体上，并保持使所述中央主体(5)与所述周围的流体(9)之间可接触，所述流体可循环的通道(13)，所述定位结构(11)包括外部结构(17)，所述外部结构(17)限定一圆柱体，并通过横向臂(19)连接到所述中央主体(5)上，所述装置的外部结构(11)：

-每个均是实心的，以分别限定所述管的壁(310)的一个部分，

-并以流体密封的方式相互连接。

15.一种用于在管(15)中进行热管理的方法，所述管(15)具有用于使一流体循环的内部体积(3)，其中：

-用于在所述体积(3)中进行热交换和定位的若干个装置(1)布置在所述内部体积(3)中，每个所述装置均包括：

-中央主体(5)，所述中央主体包含用于通过潜热积累来储存热能的材料(7)，以就位成与所述流体(9)进行热交换，和

-结构(11)，所述结构(11)用于将所述中央主体定位在所述中空的内部(3)中，其中所述定位结构连接到其所围绕而延伸的所述中央主体上，并保持使得所述中央主体(5)与所述周围流体(9)之间能够接触，所述流体能够循环的通道(13)，以及

-所述流体(9)沿着所述管(15)在所述体积(3)中循环，与所述连续的中央主体(5)的热能储存材料(7)进行连续的热交换。