(19)
(11) EP 4 067 804 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
05.10.2022  Patentblatt  2022/40

(21) Anmeldenummer: 22163001.5

(22) Anmeldetag:  18.03.2022
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F28F 3/12(2006.01)
F28F 21/08(2006.01)
F28F 21/06(2006.01)
F28D 21/00(2006.01)
(52) Gemeinsame Patentklassifikation (CPC) :
F28F 3/12; F28D 2021/0029; F28D 2021/0077; F28F 21/06; F28F 21/08; F28F 2255/02; F28F 2255/06; F28D 2021/0043; F28F 2255/143; F28F 2255/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(30) Priorität: 30.03.2021 DE 102021203205

(71) Anmelder: ContiTech Techno-Chemie GmbH
61184 Karben (DE)

(72) Erfinder:
  • Kempf, Dominik
    30165 Hannover (DE)

(74) Vertreter: Continental Corporation 
c/o Continental AG Intellectual Property Postfach 169
30001 Hannover
30001 Hannover (DE)

   


(54) WÄRMETAUSCHER


(57) Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1). Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher (1) der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der preiswert herstellbar ist und flexibel an die Form der zu wärmenden oder kühlende Aggregate anpassbar ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher (1) ein Gehäuse (2) aus einem Kunststoffmaterial aufweist, wobei das Gehäuse (2) einen ersten Abschnitt (3) mit mindestens einem Anschluss (4) für den Zulauf und mindestens einem Anschluss (5) für den Ablauf eines Heiz- oder Kühlmittels aufweist und einen zweiten Abschnitt (7) aufweist, der einem zu temperierenden Bauteil zuordenbar ist und gehäuseseitig eine Öffnung (8) aufweist, die mit einer Folie (10) fluiddicht verschlossen ist.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.

[0002] Wärmetauscher sind in einer großen Vielfalt seit langem bekannt und im Einsatz. Beispielsweise müssen die Batterie und die elektronischen Bauteile von batterieelektrischen Fahrzeugen temperiert werden, wobei je nach Betriebszustand ein Heiz- oder ein Kühlbetrieb infrage kommt.

[0003] Die dabei eingesetzten Wärmetauscher werden oftmals aus speziell geformten Metallbauteilen zusammengesetzt, wobei beispielsweise Metallplatten miteinander verlötet werden, sodass ein Hohlraum entsteht, durch den ein Heiz- oder Kühlmittel fließen kann. Gegebenenfalls kann ein derartig ausgebildeter Wärmetauscher auch den Fluss des Heiz- oder Kühlmittels beeinflussende Sperren oder Leitflächen aufweisen. Außerdem weisen Wärmetauscher dieser Art an in Flussrichtung des Heiz- oder Kühlmittels sich gegenüberliegenden Enden Rohranschlüsse als Vor- und Rücklauf auf.

[0004] Derartig ausgebildeter Wärmetauscher sollen möglichst nahe an der entsprechenden zu temperierenden Wärme- oder Kältequelle liegen, wobei ein möglichst inniger Kontakt des Wärmetauschers mit der Wärme- oder Kältequelle erreicht werden soll. Da die Wärme- oder Kältequellen beliebige Geometrien aufweisen können, ist bei der geschilderten Standardausbildung von Wärmetauschern ein optimaler Kontakt nicht immer erreichbar. Außerdem ist ein Aufbau aus Metallteilen relativ aufwendig in den Werkstoffen und kann relativ viel Bauraum beanspruchen. Die Systeme sind nicht flexibel und die durch die Temperaturveränderungen bedingten Dimensionsveränderungen der Wärmetauscher können zu Verzug der Wärmetauscher und damit zu unzulässigem Spannungsaufbau gegenüber den zu temperierenden Wärme- oder Kältequellen führen.

[0005] Zur Einsparung von Kosten und zur besseren Anpassung der Geometrie der Wärmetauscher an die zu wärmenden oder zu kühlenden Aggregate können auch Kunststoffe zum Einsatz kommen. Die EP 0 555 471 A1 offenbart ein Einbauelement für Wärmetauscher, welches aus mindestens zwei aufeinander befestigten Wänden aus thermoplastischer Kunststofffolie aufgebaut ist, wobei die Wände jeweils als gewellte Flächen gestaltet sind.

[0006] Ein derartiges Element ist bevorzugt als innerer Wärmetauscher geeignet, welche durch in Austauschreaktion miteinander tretenden fluide Medien durchströmbar ist, beispielsweise im Gegen- oder Kreuzgegenstrom. Derartige Elemente sind jedoch aufgrund ihrer Bauweise wegen der gewellten Flächen ebenfalls nicht besonders flexibel und lassen sich ebenfalls nicht optimal mit den zu wärmenden oder kühlenden Aggregaten kontaktieren.

[0007] In der DE 42 04 041 A1 ist ein Wärmetauscher offenbart, der durch Extrusion eines Schmelzebandes und anschließendes Erstarren ausgebildet ist. Auch dieser Wärmetauscher ist durch das bei der Extrusion und anschließenden Abkühlung des Schmelzebandes entstandene Profil relativ steif und ebenfalls nicht optimal mit den zu wärmenden oder kühlenden Aggregaten kontaktierbar.

[0008] Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der preiswert herstellbar ist und flexibel an die Form der zu wärmenden oder kühlende Aggregate anpassbar ist.

[0009] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher ein Gehäuse aus einem Kunststoffmaterial aufweist, wobei das Gehäuse einen ersten Abschnitt mit mindestens einem Anschluss für den Zulauf und mindestens einem Anschluss für den Ablauf eines Heiz- oder Kühlmittels aufweist und einen zweiten Abschnitt aufweist, der einem zu temperierenden Bauteil zuordenbar ist und gehäuseseitig eine Öffnung aufweist, die mit einer Folie fluiddicht verschlossen ist.

[0010] Eine Folie lässt sich gut mit einem Kunststoffgehäuse verschweißen und bietet eine gute Flexibilität bei der Anpassung von zu temperierenden Gegenständen.

[0011] In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Folie eine Metallfolie.

[0012] Eine Metallfolie weist eine besonders gute Wärmeleitung auf und ist, beispielsweise auch ohne eine Wärmeleitpaste, mit den zu temperierenden Bauteilen kontaktierbar.

[0013] In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Folie eine Kuststofffolie.

[0014] In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kunststofffolie mit Metall beschichtet

[0015] Diese Anordnungen erlauben einerseits eine preiswerte Herstellung des Wärmetauschers und sorgen andererseits durch die guten Wärmeleiteigenschaften der Folien, insbesondere bei einer Metallbeschichtung oder Ganzmetallausbildung der Folie für einen guten Wirkungsgrad des Wärmetauschers.

[0016] In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse mindestens eine Leitvorrichtung für ein Heiz- oder Kühlmittel auf.

[0017] Durch eine Leitvorrichtung ist der Fluss des Heiz- oder Kühlmittels im Gehäuse beeinflussbar, sodass eine Wärmeübertragung von der Metallfolie in das Heiz- oder Kühlmittel optimierbar ist.

[0018] In einer Weiterbildung der Erfindung in das Gehäuse ein Spritzgussteil.

[0019] Das Spritzgießen ermöglicht eine gute Ausformung auch komplizierter Geometrien des Gehäuses.

[0020] In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse aus einer Kunststofffolie tiefgezogen.

[0021] Durch Tiefziehen aus einer Kunststofffolie ist das Gehäuse besonders preiswert herstellbar.

[0022] In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Metallfolie mindestens teilweise ein vorbestimmtes geometrisches Profil auf.

[0023] Ein derartiges Profil erlaubt eine besonders gute Anpassung der Metallfolie an die Geometrien der zu temperierenden Bauteile, sodass eine gute Wärmeübertragung möglich ist.

[0024] Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einem Schnitt in Seitenansicht,

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Wärmetauscher um 90° gedreht und

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit einer alternativen Metallfolie.



[0025] Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 in einem Schnitt in Seitenansicht. Der Wärmetauscher 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das aus einer Kunststofffolie tiefgezogen ist.

[0026] An einem ersten Ende 3 des Gehäuses 2 sind ein Anschlussstutzen 4 für den Zulauf und ein Anschlussstutzen 5 für den Ablauf eines hier nicht gezeigten Heiz- oder Kühlmittels angeordnet, die jeweils mit dem inneren 6Z, 6A des Gehäuses 2 fluidführend in Verbindung stehen. An dem dem ersten Ende 3 des Gehäuses 2 gegenüberliegenden Ende 7 des Gehäuses 2 weist das Gehäuse 2 eine Öffnung 8 auf. Das Gehäuse 2 weist im Randbereich der Öffnung 8 einen Flansch 9 auf, der um die gesamte Öffnung 8 umlaufend angeordnet ist und der mit einer Metallfolie 10 fluiddicht verschweißt ist.

[0027] Das Innere 6Z, 6A des Gehäuses 2 ist durch einen vom Ende 3 des Gehäuses 2 bis unter die Öffnung 8 des Gehäuses 2 ragenden Steg 11 in die Abschnitte 6Z und 6A aufgeteilt, wobei der Abschnitt 6Z dem Zulaufstutzen 4 und der Abschnitt 6A dem Ablaufstutzen 5 zugeordnet ist.

[0028] Der Steg 11 endet an seinem der Öffnung 8 zugewandten Ende um ein vorbestimmtes Maß beabstandet von der Metallfolie 10. An seinem der Öffnung 8 zugeordneten Ende weist der Steg 11 einen Bereich 12 auf, der um ein weiteres vorbestimmtes Maß gegenüber der Metallfolie 10 derart beabstandet ist, dass sich im Steg 11 quasi eine Senke 12 bildet.

[0029] In der Fig. 2 ist der Wärmetauscher 1 in einem um 90° gegenüber der Darstellung der Fig. 1 gedrehten Schnitt in Seitendarstellung gezeigt. Der Abschnitt 6Z liegt in dieser Darstellung dem Betrachter zugewandt vorn. Der Zulaufstutzen 4 liegt ebenfalls Form, sodass der Ablaufstutzen 5 hinter dem Zulaufstutzen 4 verdeckt ist. Über die Senke 12 im Steg 11 sind der Zulaufbereich 6Z und der Ablaufbereich 6A des Gehäuses 2 miteinander verbunden. An die Stutzen 4 und 5 sind jeweils hier nicht gezeigte Anschlussleitungen für ein ebenfalls hier nicht gezeigtes Heiz- oder Kühlmittel anschließbar. Das Heiz- oder Kühlmittel ist durch den Zulaufstutzen 4 in den Abschnitt 6Z des Wärmetauschers 1 einleitbar und durchströmt den Bereich 6Z, wobei ein Kontakt zur Metallfolie 10 erreichbar ist.

[0030] Das Heiz- oder Kühlmittel strömt im Betrieb also vom Zulaufbereich 6Z über die Senke 12 des Steges 11 in den Ablaufbereich 6B des Wärmetauschers 1. Dabei entsteht ein guter Kontakt des Heiz- oder Kühlmittels mit der Metallfolie 10.

[0031] Die Metallfolie 10 steht mit einem hier nicht gezeigten zu temperierenden Gegenstand wärmeleitend in Kontakt, sodass mittels des durch das im Inneren 6Z, 6A des Wärmetauschers 1 fließenden Heiz- oder Kühlmittels und den Kontakt des Heiz- oder Kühlmittels mit der Metallfolie 10 der Gegenstand gut temperierbar ist.

[0032] In der Fig. 3 ist der Wärmetauscher 1 mit einer alternativen Ausbildung einer Metallfolie 13 dargestellt. Die Metallfolie 13 weist ein konvexes Profil 14 auf. Das Profil 14 weist eine vorbestimmte Geometrie auf, die mit der Geometrie eines hier nicht gezeigten zu temperierenden Gegenstandes korrespondiert. Die konvexe Form der Folie 13 ist hier nur beispielhaft gezeigt, es sind beliebige andere Geometrien möglich.

[0033] Durch die Geometrie des Profils 14 ist ein besonders guter Kontakt zwischen dem Wärmetauscher 1 und dem zu temperierenden Gegenstand möglich.

Bezugszeichenliste



[0034] 
1
Wärmetauscher
2
Gehäuse des Wärmetauschers 1
3
Erstes Ende des Wärmetauschers 1
4
Anschlussstutzen, Zulauf
5
Anschlussstutzen, Ablauf
6Z, 6A
Innenraum des Gehäuses 2, Zulaufbereich, Ablaufbereich
7
weiteres Ende des Wärmetauschers 1
8
Öffnung des Gehäuses 2
9
Flansch an der Öffnung des Gehäuses 2
10
Metallfolie
11
Steg im Gehäuse 2
12
Absenkung im Steg 11
13
Alternative Metallfolie
14
Profil der alternativen Metallfolie 13



Ansprüche

1. Wärmetauscher (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) ein Gehäuse (2) aus einem Kunststoffmaterial aufweist, wobei das Gehäuse (2) einen ersten Abschnitt (3) mit mindestens einem Anschluss (4) für den Zulauf und mindestens einem Anschluss (5) für den Ablauf eines Heiz- oder Kühlmittels aufweist und einen zweiten Abschnitt (7) aufweist, der einem zu temperierenden Bauteil zuordenbar ist und gehäuseseitig eine Öffnung (8) aufweist, die mit einer Folie (10) fluiddicht verschlossen ist.
 
2. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (10) eine Metallfolie (10) ist.
 
3. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (10) eine Kunststofffolie ist.
 
4. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (10) mit Metall beschichtet ist.
 
5. Wärmetauscher (1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mindestens eine Leitvorrichtung (11, 12) für ein Heiz- oder Kühlmittel aufweist.
 
6. Wärmetauscher (1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein Spritzgussteil ist.
 
4. Wärmetauscher (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einer Kunststofffolie tiefgezogen ist.
 
5. Wärmetauscher (1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (13) mindestens teilweise ein vorbestimmtes geometrisches Profil (14) aufweist.
 




Zeichnung













Recherchenbericht












Recherchenbericht




Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente