阅读说明：本技术 符合人类工程学的卡路里/负卡路里储存装置 (Ergonomic calorie/negative calorie storage device ) 是由 A·梅弗 J·F·霍夫曼 于 2018-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于将热量/冷量通过从被称为充注流体的流体传递过来而储存以便随后通过传递至被称为排放流体的流体而再利用的装置(100),所述装置(100)包括：外部刚性容器(102)该外部刚性容器形成该装置(100)的壁(106<Sub>1</Sub>；106<Sub>2</Sub>；106<Sub>3</Sub>；106<Sub>4</Sub>；106<Sub>5</Sub>,106<Sub>6</Sub>)；刚性储存模块(108),该刚性储存模块布置在该外部容器(102)内、并且包括形成该储存模块(108)的壁的内部刚性容器(116)以及布置在该内部容器(116)内用于储存卡路里/负卡路里的储存组件(118)；外部冷接口(104<Sub>1</Sub>),该外部冷接口布置在该外部容器(102)的壁(106<Sub>1</Sub>；106<Sub>2</Sub>；106<Sub>3</Sub>；106<Sub>4</Sub>；106<Sub>5</Sub>,106<Sub>6</Sub>)上并且与布置在该储存模块(108)上的内部冷接口(110<Sub>1</Sub>)相连通,所述冷接口(104<Sub>1</Sub>,110<Sub>1</Sub>)用于使所谓的冷流体在该外部冷接口(104<Sub>1</Sub>)与该储存模块(108)之间穿过；以及外部热接口(104<Sub>2</Sub>),该外部热接口布置在该外部容器(102)的壁(106<Sub>1</Sub>；106<Sub>2</Sub>；106<Sub>3</Sub>；106<Sub>4</Sub>；106<Sub>5</Sub>,106<Sub>6</Sub>)上并且与布置在该储存模块(108)上的内部热接口(110<Sub>2</Sub>)相连通,所述热接口(104<Sub>2</Sub>,110<Sub>2</Sub>)用于使温度高于所述冷流体的温度的所谓的热流体在该外部热接口(104<Sub>2</Sub>)与该储存模块(108)之间穿过；所述外部冷接口和外部热接口(104<Sub>1</Sub>,104<Sub>2</Sub>)布置在该外部容器(102)的单个壁(106<Sub>1</Sub>)或两个相邻壁(106)上。(The invention relates to a device (100) for storing heat/cold by transfer from a fluid called charge fluid for subsequent reuse by transfer to a fluid called discharge fluid, said device (100) comprising: an outer rigid container (102) forming a wall (1061; 1062; 1063; 1064; 1065, 1066) of the device (100); a rigid storage module (108) disposed within the outer container (102) and including an inner rigid container (116) forming a wall of the storage module (108) and a storage assembly (118) disposed within the inner container (116) for storing calories/negative calories; an external cold interface (1041) arranged on a wall (1061; 1062; 1063; 1064; 1065, 1066) of the external container (102) and communicating with an internal cold interface (1101) arranged on the storage module (108), said cold interfaces (1041, 1101) being for passing a so-called cold fluid between the external cold interface (1041) and the storage module (108); and an external thermal interface (1042) arranged on a wall (1061; 1062; 1063; 1064; 1065, 1066) of the external container (102) and communicating with an internal thermal interface (1102) arranged on the storage module (108), said thermal interface (1042, 1102) being intended to allow the passage between the external thermal interface (1042) and the storage module (108) of a so-called hot fluid having a temperature higher than that of the cold fluid; the external cold and hot interfaces (1041, 1042) are arranged on a single wall (1061) or on two adjacent walls (106) of the outer container (102).)

符合人类工程学的卡路里/负卡路里储存装置

技术领域

本发明涉及一种用于储存、和/或可选地输送热量或冷量以便其随后在相同场所或不同场所通过传递至流体而再使用的装置。

本发明的领域属于能量输送的范围，并且更具体地涉及用于储存和/或输送卡路里/负卡路里(frigorie)以便其随后通过热传递至目标流体、比如气态流而再使用的装置。

现有技术

已知的装置可以储存热量，以便随后、可选地在输送至另一场所之后被再使用。

这些装置包括具有热惯性的材料，该材料被设计用于储存热量，以便随后或多或少地快速恢复热量。这些装置包括用于将流体引入装置中以利用热惯性在流体与材料之间实现热交换的开口，以及用于在所述热交换之后提取所述装置中的流体的提取开口。

现有技术的缺点

此类装置的使用是复杂的、需要大量操作、并且不符合人类工程学。此外，这些装置并不牢固，这意味着它们无法输送。因此，它们在所储存热量的再使用场所几乎没有灵活性，热量必须大部分在产生热量的场所被再使用。

发明目的

本发明的目的是消除这些缺点。

本发明的另一目的是提出一种在空间上具有较大灵活性、用于储存热量/冷量的装置。

本发明的另一目的是提出一种更牢固的用于储存热量/冷量的装置。

本发明的另一目的是提出一种被设计用于在半挂车上进行储存的用于储存热量/冷量的装置。

本发明的另一目的是提出一种使用较简单、在充注和排放操作期间需要最少操纵的用于储存热量/冷量的装置。

本发明的另一目的是提出一种更符合人类工程学的用于储存热量/冷量的装置。

发明内容

前述目的中的至少一个目的通过一种用于将热量/冷量通过从被称为充注流体的流体传递过来而储存以便随后通过传递至被称为排放流体的流体而再利用的装置来实现，该装置包括：

-外部刚性容器，该外部刚性容器形成所述装置的壁；

-刚性储存模块，该刚性储存模块布置在所述外部容器内、并且包括形成所述储存模块的壁的内部刚性容器以及布置在所述内部容器内的被设计用于储存卡路里/负卡路里的储存组件；

-外部冷接口，该外部冷接口布置在该外部容器的壁上、并且与布置在所述储存模块上的内部冷接口相连通，所述冷接口确保所谓的冷流体在该外部冷接口与该储存模块之间穿过；

-外部热接口，该外部热接口布置在该外部容器的壁上并且与布置在该储存模块上的内部热接口相连通，所述热接口确保温度高于所谓的冷流体的温度的所谓的热流体在该外部热接口与该储存模块之间穿过；

-所述外部接口布置在所述外部容器的单个壁或两个相邻壁上。

在根据本发明的装置中，包括内部刚性容器的储存模块整体是刚性的并且集成在外部容器中。因此，根据本发明的装置是牢固的、并且可以以极小的损坏风险或没有损坏风险地输送。内部容器可以由钢、尤其不锈钢制成。内部容器的壁可以具有在2mm与8mm之间的厚度、尤其等于6mm的厚度。内部容器具有的尺寸可以小于外部容器的尺寸。例如，内部容器可以具有在140cm与240cm之间、尤其等于220cm的宽度，以及在140cm与240cm之间、尤其等于220cm的高度。内部容器可以具有在300cm与500cm之间、尤其等于400cm的长度。此外，内部容器可以通过任何固定手段(比如通过焊接、拧紧、附接条带、轨道系统等)固定在外部容器上。

此外，在包括所述刚性储存模块的外部刚性容器上设置用于使(多种)流体流到/流出储存模块的外部接口，使得将充注流体和排放流体送至和送出储存模块的任何管道均位于外部容器的内部中。这些内部接口布置在储存模块上、并且因此集成在外部容器中。因此，根据本发明的装置更牢固、并且可以以更小的损坏风险更容易地从一个场所输送至另一个场所。

此外，由于在所述外部容器的单个壁或两个相邻壁上布置了外部接口，因此将装置连接至(多种)流体的外部源更快速且更简单。此外，根据本发明的装置可以安装在更狭窄的位置，仅允许触及所述装置的一个或两个面，同时保证触及外部接口，而根据现有技术的装置则不是这种情况。因此，与根据现有技术的装置相反，该装置可以在具有减小的可触及性的场所上使用。

优选地，这些外部接口布置在外部容器的单个壁上、尤其在所述外部容器的侧壁上或上壁上。在这种构型中，根据本发明的装置的使用(用于充注或排出流体)仅需要对外部容器的一个壁进行干预，同时减少了操纵操作。

替代性地，外部接口可以布置在外部容器的两个相邻壁上、尤其接近由所述相邻壁形成的脊。

穿过外部冷接口的(多种)所谓的冷流体的温度可以是低于600℃、优选地低于200℃的温度，而穿过外部热接口的(多种)所谓的热流体的温度可以在200℃与1000℃之间、同时高于冷流体温度的温度。

根据本发明的装置的有利实施例版本，内部冷接口和内部热接口与外部容器的壁间隔开。

特别地，可以在储存模块的与外部容器的壁间隔开的壁上布置内部冷接口，使得在包括所述内部冷接口的壁与外部容器的面向该内部冷接口的壁之间存在非零空间。这个空间尤其可以是空的空间，或者可以被隔绝物占据。

特别地，可以在储存模块的与外部容器的壁间隔开的壁上布置内部热接口，使得在包括所述内部热接口的壁与外部容器的面向该内部热接口的壁之间存在非零空间。这个空间可以是空的空间，或者可以被隔绝物填充。

根据本发明的装置的有利版本，所述内部接口可以布置在所述储存模块的两个不同壁上。

特别地，这些内部接口可以布置在储存模块的两个相对壁上。因此，注入储存模块中的充注流体和/或排放流体穿过整个储存模块，这增大了储存模块与所述流体之间的热传递。

根据本发明的装置的实施例，内部热接口可以位于外部容器的接纳外部热接口的壁附近并且面向该壁。

特别地，内部热接口可以在储存模块的位于外部热接口侧的壁上。这种构型使得可以确保短的热量连接区域，同时避免损失现象，并且优化根据本发明的装置的大小，这是因为在大多数情况下，如下文看到的，热管道的尺寸大于冷管道的尺寸。

在这种情况下，内部冷接口可以在储存模块的与外部容器的包括外部接口的壁相对的壁上。

优选地，根据本发明的装置包括将外部冷接口连接至内部冷接口的至少一个冷管道、以及将外部热接口连接至内部热接口的至少一个热管道，该冷管道和热管道布置在外部刚性容器的内部中。

冷管道可以被隔热物环绕。隔热物使得可以降低从外部朝向冷管道中的充注流体和/或排放流体的热传导。

在内部冷接口与外部接口相反的情况下，冷管道则可以是弯折的管道，以准许在内部冷接口与外部冷接口之间实现连接。

根据本发明的装置的特定实施例，冷管道的尺寸、尤其直径可以小于热管道的尺寸、尤其直径。冷管道的尺寸、尤其直径可以在200mm与400mm之间、尤其等于300mm。热管道的尺寸、尤其直径可以在400mm与700mm之间、尤其等于500mm。

冷管道和热管道在外部刚性容器内部中的布置对根据本发明的装置提供了最佳的符合人类工程学且可移动的性质。事实上，由于在外部容器的内部中包含进行充注和排放操作所涉及的结构元件的组件，因此，使用该装置来执行这些充注和排放操作仅需要将适当的管道连接在外部热接口和外部冷接口上，这些管道布置在外部容器附近。

有利的是，储存模块被布置成与外部刚性容器的至少一个壁间隔开，从而在储存模块与所述壁之间形成至少一个空间，以准许冷管道和/或热管道穿过。举例而言，储存模块可以支撑在外部容器的下壁上、并且可以布置成与所述外部容器的至少一个其他壁、尤其侧壁间隔开，使得在储存模块与所述壁之间存在空间。因此，冷管道可以布置在这个空间中。为此，该管道可以具有矩形截面，这准许所述管道最佳地布置在储存模块与所述壁之间的空间中。

储存模块与外部容器的所述至少一个其他壁之间的距离可以在200mm与1200mm之间。

根据本发明的装置的一个版本，这些内部接口可以与外部容器的壁间隔开，储存模块与所述外部容器的单个侧壁毗邻。

特别地，储存模块与外部容器的至少一个壁之间的空间可以是空的或者被柔性隔热物占据。

根据本发明的优选模式，该储存模块被布置成抵靠该外部刚性容器的下壁并抵靠所述容器的纵向壁，该外部冷接口和外部热接口被布置在所述外部容器的单个侧壁上，该内部冷接口和内部热接口被布置在该储存模块的两个相对壁上，并且该内部热接口位于该外部热接口附近并且面向该外部热接口。在这种构型中，如上所述，冷管道布置在储存模块与外部容器的同所述储存模块间隔开的纵向壁之间的空间中。

根据本发明的装置的特别有利的实施例，该外部刚性容器是能够安装在半挂车上并被其输送的货物集装箱，并且该外部冷接口和外部热接口被布置在所述外部容器的单个侧壁上。

在这种构型中，当该容器安装在半挂车上时，外部冷接口和外部热接口可以布置在容器的相对于前进方向而言位于后部的侧壁上。因此，可以通过半挂车执行的简单倒车来进行外部冷接口和外部热接口的连接以进行充注和/或排放操作。

此外，如在货物集装箱的领域已知的，在这种构型中，外部刚性容器可以包括用于通向所述容器内部的门，该门布置在与接纳外部冷接口和外部热接口的侧壁相对的侧壁上。因此，当容器安装在半挂车上时，所述出入门位于半挂车的驾驶室侧。

有利的是，根据本发明的装置可以包括：

-布置在该外部冷接口与该内部冷接口之间的至少一个阀，和/或

-布置在该外部热接口与该内部热接口之间的至少一个阀；

所述阀被设计用于准许或防止(多种)流体流出/流到该储存模块。

因此，例如在储存模块的输送期间可以将储存模块隔绝。

特别地，该装置可以包括布置在冷管道上的阀和布置在热管道上的阀。

特别地，根据本发明的装置可以包括至少一个温度传感器和/或至少一个压力传感器，所述传感器被设计用于测量该充注流体和/或排放流体的温度和/或压力。

有利的是，可以在冷管道上设置温度传感器和/或压力传感器，并且也可以在热管道上设置温度传感器和/或压力传感器。

替代性地，或此外，可以在储存模块之上/之中设置至少一个温度传感器和/或至少一个压力传感器，所述传感器被设计用于测量储存模块内部的温度和压力。

根据有利的实施例，根据本发明的装置可以包括用于根据温度传感器和/或压力传感器测得的数据来控制阀的器件。

例如，如果冷管道内的温度大于第一温度阈值，该第一温度阈值优选地低于600℃、优选地低于200℃，则该控制器件可以关闭阀。类似地，如果热管道内的温度大于第二温度阈值，该第二温度阈值尤其是在200℃与1000℃之间，则该控制器件可以关闭阀。

根据本发明的装置的优选版本，该储存模块可以包括：

-布置在所述内部容器与所述储存组件之间的刚性隔绝层，以及

-布置在所述刚性隔绝层与所述内部容器之间的柔性隔绝层。

储存组件可以是由具有热惯性的材料制成的零件的组件，例如由具有热惯性的材料制成的球体、圆柱体、拉西环和/或粒状物的组件。

储存组件可以具有在100cm与500cm之间的长度、尤其在250cm与350cm之间的长度。

刚性隔绝层可以由刚性砖制成，即，由刚性砖组装而成。

刚性隔绝层可以具有在100mm与150mm之间的厚度、尤其等于114mm的厚度。

柔性隔绝层可以包括由硅酸钙制成的至少一个壁。

柔性隔绝层可以具有在100mm与150mm之间的厚度、尤其等于115mm的厚度。

此外，该储存模块可以包括：

-布置在内部冷接口与储存组件之间的被称为冷栅格的栅格，和/或

-布置在内部热接口与储存组件之间的被称为热栅格的栅格；

所述栅格被设计用于固持储存组件。

所述栅格可以例如通过拧紧可移除地或可拆卸地固定在内部容器上，或例如通过焊接永久地固定在内部容器上。

有利的是，储存模块可以包括：

-至少一个被称为冷扩散器的扩散器，该扩散器被布置在该内部冷接口与该储存组件之间、并且被设计用于将来自该内部冷接口的流体分散至该储存组件、和/或将来自该储存组件的流体汇聚至所述内部冷接口；和/或

-至少一个被称为热扩散器的扩散器，该扩散器被布置在该内部热接口与该储存组件之间、并且被设计用于将来自该内部热接口的流体分散至该储存组件、和/或将来自该储存组件的流体汇聚至所述内部热接口。

冷扩散器在内部冷接口侧的截面可以小于所述冷扩散器在储存组件侧的截面。

类似地，热扩散器在内部热接口侧的截面可以小于所述热扩散器在储存组件侧的截面。

优选地，所述扩散器在储存组件侧的截面可以具有与储存组件相同的高度和宽度。

冷扩散器和相应的热扩散器在内部冷接口和相应的内部热接口侧的截面可以具有与冷管道和相应的热管道相同的尺寸。

特别地，冷栅格可以布置在冷扩散器与储存组件之间。

热栅格可以布置在热扩散器与储存组件之间。

特别地，内部容器可以在其上壁中包括开口，以准许触及储存组件。

所述开口可以沿着储存组件的整个长度布置，以准许在储存组件中进行填充、排空或任何维修操作。

外部容器本身可以包括布置在其上壁中在储存模块处的开口，以准许触及储存组件。

所述开口可以是活板门，以允许操作者触及储存模块或热管道和冷管道，以在外部容器中进行维修或任何其他干预操作。

此外，根据本发明的装置可以包括至少一个直径减小件，该直径减小件被设计用于将内部冷接口和相应的内部热接口连接至冷管道和相应的热管道。

附图说明

通过查阅对绝非限制性的示例性实施例的详细描述以及附图，其他优点和特征将变得清楚，在附图中：

-图1是根据本发明的装置的第一实例的立面截面视图的示意性表示；并且

-图2是根据本发明的装置的第一实例的截面侧视图的示意性表示。

具体实施方式

应理解的是，下文将描述的实施例绝不是限制性的。特别地，可以想到本发明的仅包括下文所描述的与所描述的其他特征分开的与所描述的其他特征分开的特征选集的变体，条件是此特征选集足以提供技术优点或者区分本发明与现有技术。此选集包括优选地在不具有结构细节的情况下或仅具有部分结构细节(条件是仅这部分就足以提供技术优点或区分本发明与现有技术)的情况下起作用的至少一个特征。

参见图1，根据本发明的装置100包括被称为外部容器的容器102，该容器包括被称为外部冷接口的接口104₁，该接口被设计用于使充注流体和/或排放流体穿过而获得卡路里/负卡路里。外部容器102包括被称为外部热接口的接口104₂，该接口被设计用于使所述流体穿过而达到比所述流体在外部冷接口104₁处的温度更高的温度。

外部接口104布置在外部容器102的与侧壁106₃(在该侧壁中，设置了门101以通向容器102的内部)相对的单个侧壁106₁上，当容器102是可以安装在半挂车上的货物集装箱时，出入门101被设计成位于驾驶室侧。

装置100还包括储存模块108，该储存模块布置在所述外部容器102中、与所述外部容器102的侧壁106₂毗邻、并且与其他侧壁106₁、106₃和106₄间隔开，使得在这些壁与储存模块108之间形成空间。这个空间可以是空的、或者填充有隔热物。

储存模块108包括：被称为内部冷接口的接口110₁，该接口通过被称为冷管道的管道112₁连接至外部冷接口104₁；以及被称为内部热接口的接口110₂，该接口通过被称为热管道的管道112₂连接至外部热接口104₂。

热管道112₂的直径大于冷管道112₁的直径。事实上，穿过热管道112₂的(多种)流体的温度大于穿过冷管道112₁的(多种)流体的温度，并且因此，穿过热管道112₂的(多种)流体的体积大于穿过冷管道112₁的(多种)流体的体积。

内部热接口110₂被布置成邻近于壁106₁，而内部冷接口110₁被布置成邻近于与包括外部接口104的壁106₁相对的壁106₃。

此外，冷管道112₁是弯折的管道，以将内部冷接口110₁连接至外部冷接口104₁。冷管道112₁布置在储存模块108与壁106₃和106₄之间形成的空间中。这个空间使得还可以形成技术护套。

储存模块108还包括由例如钢制成的被称为内部容器的容器116，并且包括内部接口110。更具体地，内部热接口110₂布置在内部容器116的与外部容器102的壁106₁邻近的侧壁116₁上，而内部冷接口110₁布置在内部容器116的相对侧壁116₃上，该相对侧壁邻近于外部容器102的与包括外部接口104的壁106₁相对的壁106₃。

内部容器116可以通过任何固定手段(比如焊接、拧紧等)在外部容器102的下壁和其纵向壁之一处固定在该外部容器上。由于外部容器102的纵向壁的更合适的结构布置，将内部容器116固定在外部容器102的纵向壁上是优选的。

内部容器116可以具有等于420cm的长度、等于220cm的宽度、以及等于220cm的高度。内部容器116的壁的厚度可以等于6mm。

内部容器116环绕储存组件118，该储存组件可以是由具有热惯性的材料制成的球体或圆柱体的组件。

储存组件118可以具有等于325cm的长度、等于170cm的宽度以及等于170cm的高度。

储存模块108还包括被称为冷扩散器的扩散器120₁，该扩散器被布置在内部冷接口110₁与储存组件118之间，该扩散器被设计用于将来自内部冷接口110₁的(多种)流体分散至储存组件118和/或将来自储存组件的(多种)流体汇聚至内部冷接口。

储存模块108还包括被称为热扩散器的扩散器120₂，该扩散器被布置在内部热接口110₂与储存组件118之间，该扩散器被设计用于将来自内部热接口110₂的(多种)流体分散至储存组件118和/或将来自储存组件的(多种)流体汇聚至内部热接口。

扩散器120在储存组件118侧的截面与储存组件118的截面相同。

热扩散器120₂在内部热接口110₂侧的截面的尺寸接近热管道112₂的尺寸。类似地，冷扩散器120₁在内部冷接口110₁侧的截面的尺寸接近冷管道112₁的尺寸。

此外，储存模块108可以包括布置在储存组件118与内部容器116之间的刚性隔绝层和/或柔性隔绝层(图1中未示出)。

装置100包括分别布置在冷管道112₁和热管道112₂上的两个阀122₁-122₂。

装置100还包括布置在冷管道112₁上的压力传感器124₁和温度传感器126₁，以用于测量冷管道112₁内的流体的压力和温度。

装置100还包括布置在热管道112₂上的压力传感器124₂和温度传感器126₂，以用于测量热管道112₂内的流体的压力和温度。

图2是根据本发明的装置的第一实例的截面侧视图的示意性表示。

装置100包括设置在外部容器102的上壁106₅中的活板门128，以准许触及储存模块108和/或管道112进行维修操作。此外，内部容器116包括设置在其上壁116₅中的开口以准许从外部容器102外部触及储存组件118，以填充或排空储存组件118或在储存组件118中进行维修干预。

为了在装置100中储存卡路里，将具有在200℃与1000℃之间的温度的充注流体穿过外部热接口104₂注入储存模块108中。热扩散器120₂将充注流体在储存组件118中分散，这准许来自充注流体的卡路里传递至储存组件118。通过穿过储存组件118，充注流体被冷却并且达到低于600℃、优选地低于200℃的温度。该充注流体接着被引导穿过冷扩散器120₁到达内部冷接口110₁。最后，该充注流体经冷管道112₁排出至外部冷接口104₁。

由于外部刚性容器102和内部刚性容器116，装置100可以被输送至除了用于储存卡路里的场所之外的场所。如之前所指出的，该装置可以在外部容器102是货物集装箱时由半挂车输送。

另一方面，为了再使用在装置100中储存的卡路里，将排放流体以低于200℃的温度注入外部冷接口104₁中。该排放流体穿过冷管道112₁、并且穿过内部冷接口110₁被引入储存模块108中。冷扩散器120₁将排放流体在储存组件118中分散，该储存组件将之前储存的卡路里传递至排放流体，该排放流体达到200℃与1000℃之间的温度。该排放流体接着被引导穿过热扩散器120₂到达内部热接口110₂。最后，该排放流体经热管道112₂排出至外部热接口104₂。

装置100还可以包括用于根据传感器124和126测得的温度和压力来控制阀122的器件(图1和图2中未示出)。

例如，当冷管道112₁内的温度大于200℃时，该控制器件可以关闭阀122₁，或者当热管道112₂内的温度大于1000℃或小于200℃时，该控制器件可以关闭阀122₂。

应了解的是，本发明不限于刚刚描述的实例，并且在不脱离本发明的上下文的情况下，可以对这些实例进行许多调整。