[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
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.