Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für ein Brennstoffzellensystem sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Kühlanordnung.

Zur Kühlung einer Brennstoffzelle, die zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs einge setzt wird, sind typischerweise deutlich höhere Kühlleistungen erforderlich als zum Kühlen einer Brennkraftmaschine. Dies bedeutet, dass insbesondere das zum Kühlen der Brennstoffzelle verwendete Kühlmedium - typischerweise eine Kühl flüssigkeit - mit deutlich gesteigerter Wärmeübertragung gekühlt werden muss.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein Kühlmedium zum Kühlen einer Brennstoffzelle beim Durchströmen eines Wärmeübertragers durch Beaufschla gung des Wärmeübertragers mit Kühlluft zu kühlen.

Derartige Anordnungen offenbaren beispielsweise die DE 102008051 368 A1, die DE 19637926 A1 sowie die DE 11 2007001 422 B4.

Als nachteilig an solchen herkömmlichen Kühlanordnungen erweist sich jedoch, dass diese technisch relativ aufwändig realisiert und somit teuer in der Herstellung sind. Darüber hinaus erfordern herkömmliche Konzepte relativ viel Bauraum, der jedoch in einem Brennstoffzellensystem nur in sehr begrenztem Maße zur Verfü gung steht, insbesondere wenn dieses in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausfüh rungsform für eine Kühlanordnung bereitzustellen, die sich durch einen technisch einfachen und bauraumsparenden Aufbau und somit durch reduzierte Herstel lungskosten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Pa tentansprüche.

Grundidee der Erfindung ist demnach, in der Kühlluft Wasser zu vernebeln und durch zumindest teilweises Verdunsten des Wassers zu Wasserdampf abzuküh len, bevor die Kühlluft Wärme von einem durch den Wärmeübertrager geführten Kühlmedium aufnimmt. Auf diese Weise kann besagte Kühlluft besonders viel Wärme von dem durch den Wärmeübertrager geführten Kühlmedium durch ther mische Wechselwirkung bzw. Wärmeübertragung aufnehmen. Gleichzeitig ist der hier vorgeschlagene Aufbau der Kühlanordnung relativ einfach, da das Wasser zum Vernebeln und zum Verdunstungskühlen bei der hier vorgeschlagenen Lö sung in den von der Kühlluft auf dem Weg zum Wärmeübertrager ohnehin durch strömten Luftpfad eingebracht wird.

Erfindungsgemäß ist in dem Luftpfad daher eine Vorrichtung zum Vernebeln des Wassers in der Kühlluft - im Folgenden als „Vernebler“ bezeichnet - angeordnet. Dies erlaubt eine einfache Kühlung der Kühlluft durch Verdunstungskühlung. Da - wie voranstehend erläutert - die Vernebelung und die Verdunstungskühlung in dem sich ohnehin zum Wärmeübertrager erstreckenden Luftpfad erfolgt, ist der Bedarf an Bauraum für eine solche Kühlanordnung sehr gering.

Darüber hinaus kann bei der hier vorgeschlagenen Lösung der nicht sofort ver dunstete Anteil des Wassers in Form von Wassertröpfchen zusammen mit der Kühlluft zum Wärmeübertrager geführt werden und dort durch Verdampfen auf der Oberfläche des Wärmeübertragers ebenso wie die Kühlluft mit dem verdunsteten Wasser Wärme vom dem durch den Wärmeübertrager geführten Kühlmedium auf nehmen.

Im Ergebnis lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Anordnung das durch den Wärmeübertrager geführte Kühlmedium auf einfache Weise und bei geringem Be darf an Bauraum mit hoher Effizienz kühlen.

Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung für ein Brennstoffzellensystem umfasst ei nen von einem Kühlmedium durchström baren Wärmeübertrager, der zum Kühlen mittels Kühlluft zumindest teilweise in einem von Kühlluft durchström baren Luft pfad angeordnet ist. Der Luftpfad kann durch einen Luftkanal gebildet sein, der wiederum durch einen Rohrkörper oder ein Gehäuse oder dergleichen begrenzt sein kann. Ferner umfasst die Kühlanordnung ein im Luftpfad angeordnetes und relativ zum Wärmeübertrager um eine vorgegebene Drehachse drehbares Lüfter rad zum Fördern der durch den Luftpfad geführten Kühlluft zum Wärmeübertrager. Erfindungsgemäß umfasst die Kühlanordnung außerdem einen im Luftpfad ange ordneten und drehbar ausgebildeten Vernebler, mittels welchem die Kühlluft zur Kühlung, insbesondere Verdunstungskühlung, derselben mit in den Luftpfad ein- gebrachtem Wasser vernebelbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Vernebler eine um eine Dreh achse drehbare Nabe, von welcher weg sich - drehfest mit der Nabe verbunden - radial nach außen wenigstens zwei, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt vier, Hohlstreben erstrecken. Jede Hohlstrebe begrenzt einen von dem Wasser durch- strömbaren Strebeninnenraum. In wenigstens einer, vorzugsweise jeder, Hohl strebe ist wenigstens ein Wasserauslass ausgebildet, über welchen das durch den Strebeninnenraum geführte Wasser in die äußere Umgebung des Verneblers aus treten kann. Bei Rotation des Verneblers bildet das aus den Hohlstreben ausgetre tene Wasser einen aufgefächerten Wasserstrahl, welcher von der durch den Ver nebler strömenden Kühlluft mitgenommen wird. Bevorzugt folgt das in der Kühlluft mitgenommene Wasser, bevor es auf den Wär meübertrager trifft, in einem Längsschnitt entlang der Drehachse einer parabelför migen Bahn.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an wenigstens einer Hohlstrebe, vorzugsweise an jeder der Hohlstreben, ein flügelartiges Antriebsele ment vorhanden und mit der Hohlstrebe verbunden. Das wenigstens eine Antrieb selement ist dabei derart ausgebildet, dass der drehbare Vernebler durch die auf das Antriebselement treffende Kühlluft antreibbar oder angetrieben ist. Hierzu kann das flügelartige Antriebselement eine im Luftpfad angeordnete Flügelfläche aufweisen, auf welche die durch den Luftpfad geführte Kühlluft trifft, so dass sich ein möglichst großer Wirkungsquerschnitt des Antriebselements mit der Kühlluft ergibt. Auf diese Weise kann der Vernebler ohne Bereitstellung eines separaten, insbesondere elektrischen, Antriebs in Bewegung versetzt werden. Insbesondere passt sich bei geeigneter Ausgestaltung der flügelartigen Elemente die Drehge schwindigkeit des Verneblers der Strömungsgeschwindigkeit der durch den Ver nebler strömenden Kühlluft an. Typischerweise nimmt dabei mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft die Drehgeschwindigkeit des Vernebler mit den Hohlstreben zu, wodurch wiederum mehr Wasser gefördert und über die Was serauslässe in die Kühlluft eingebracht wird.

Insbesondere wird bei geeigneter Ausgestaltung eine relativ zur Strömungsge schwindigkeit der durch den Vernebler strömenden Kühlluft hohe Drehgeschwin digkeit des Verneblers erreicht.

Somit ergibt sich - bei entsprechender Ausgestaltung der Antriebselemente - eine optimale oder zumindest verbesserte Anpassung der vom Vernebler pro Zeitein heit geförderten Menge an Wasser an die mittels des Lüfterrads in derselben Zeit einheit geförderte Menge an Kühlluft. Besonders bevorzugt kann wenigstens eine Hohlstrebe einen sich radial erstre ckenden Hauptabschnitt aufweisen, der radial nach außen in einen Endabschnitt übergeht, in welchem der Wasserauslass angeordnet ist und welcher unter einem Winkel zum Hauptabschnitt angeordnet ist oder/und winkelig vom Hauptabschnitt absteht. Bevorzugt gilt dies für alle Hohlstreben des Vernebler in der gleichen Art. Auf diese Weise wird eine Austrittsrichtung des aus dem Strebeninnenraum aus tretenden Wassers optimiert, so dass das Wasser nach dem Austritt in der Kühlluft aufgefächert als aufgefächerter Wasserstrahl zum Wärmeübertrager transportiert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der den Wasserauslass aufwei sende Endabschnitt wenigstens einer Hohlstrebe, vorzugsweise aller Hohlstreben, düsenartig ausgebildet sein. Mittels einer solchen Düsenfunktion kann die Ge schwindigkeit des Wassers beim Austritt aus dem jeweiligen Strebeninnenraum gegenüber einem Wasserauslass ohne Düsenfunktion erhöht werden. Auf diese Weise lässt sich das Wasser über eine relativ große Querschnittsfläche des von der Kühlluft durchströmten Luftkanal hinweg verteilen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bildet in einem Längsschnitt entlang der Drehachse der Endabschnitt einen ersten spitzen Winkel, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, mit dem Hauptabschnitt. Die Anordnung des Endabschnitts unter ei nem solchen spitzen Winkel stellt sicher, dass beim Austreten aus dem jeweiligen Wasserauslass ein Wasserstrahl erzeugt wird, der auch die von der Drehachse ra dial weiter entfernten Bereiche des Wärmeübertragers erreichen kann. Durch ent sprechende Anpassung des Werts für den ersten spitzen Winkel kann das austre tende Wasser in einer vorteilhaften Flugbahn im Luftkanal verteilt werden, so dass ein möglichst großer Querschnitt des Luftkanals überstrichen wird. Weitere Ein gangsparameter zur Festlegung des Wertes des ersten spitzen Winkel können ne ben der im Betrieb typischerweise erreichten Drehgeschwindigkeit des Vernebler dessen axialer Abstand zum Wärmeübertrager sowie der radiale Abstand des Wasserauslasses von der Drehachse, aber auch die gewünschte, entlang der ra dialen Richtung erforderliche Abdeckung des Wärmeübertragers mit dem Wasser strahl sein.

Zweckmäßig kann der Endabschnitt durch eine Verlängerung des Hauptabschnitts gebildet sein, die nach innen, zur Drehachse hin umgebogen ist. Diese Variante ist besonders einfach herzustellen und somit kostengünstig.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der wenigstens eine Wasserauslass vom Wärmeübertrager weg. Somit tritt auch das durch den Stre- beninnenraum geführte Wasser in Richtung vom Wärmeübertrager weg aus dem Wasserauslass aus, so dass es nach dem Austritt nicht direkt zum Wärmeübertra ger hinströmt, sondern zuvor noch, bevorzugt radial oder kreisförmig, aufgefächert werden kann. Auf diese Weise wird der oben erwähnte, bevorzugte Strahlverlauf des Wassers in der Kühlluft erzeugt.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die Hohlstreben in einer Rotationsebene angeordnet, die sich senkrecht zur Drehachse erstreckt. Bei die ser Weiterbildung ist in einer Draufsicht auf die Rotationsebene entlang der Dreh achse der Endabschnitt wenigstens einer Hohlstrebe, bevorzugt aller Hohlstreben, unter einem (zweiten) spitzen Winkel, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, zum Hauptabschnitt angeordnet.

Zweckmäßig sind die Hohlstreben entlang einer radialen Richtung des Vernebler von der Drehachse weg längsförmig ausgebildet und - alternativ oder zusätzlich dazu - entlang einer Umfangsrichtung des Verneblers um die Drehachse - vor zugsweise äquidistant - im Abstand zueinander angeordnet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Vernebler eine ge genüber dem Wärmeübertrager ortsfeste oder gegenüber dem Wärmeübertrager um die Drehachse drehbar gelagerte sowie von dem Wasser durchström bare Hohlwelle. Diese Hohlwelle begrenzt einen von dem Wasser durchström baren Hohlwelleninnenraum, der mit wenigstens einem Strebeninnenraum, vorzugs weise mit allen Strebeninnenräumen, fluidisch kommuniziert. Diese Variante er möglicht eine technisch einfach umsetzbare Zuführung des Wassers in den Ver nebler.

Bevorzugt kann der Vernebler als Rotations-Repeller - ein solcher Rotations-Re- peller ist dem Fachmann auch unter der Bezeichnung „Beregnungs-Repeller" _ „bekannt - ausgebildet sein.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmeübertrager zwischen dem drehbaren Lüfterrad und dem ebenfalls drehbar ausgebildeten Ver nebler im Luftpfad angeordnet. Der Wärmeübertrager ist also stromauf des Lüfter- rads und der Vernebler stromauf des Wärmeübertragers im Luftpfad angeordnet. Somit kann die im Vernebler mit Wasser vernebelte Kühlluft vom Lüfterrad zum Wärmeübertrager gesaugt werden. Dies bewirkt eine vorteilhafte Durchströmung des Wärmeübertragers mit der vom Lüfterrad angesaugten und mit Wasser bela denen Kühlluft.

Gemäß einer dazu alternativen Ausführungsform kann der Vernebler aber auch so zwischen dem Lüfterrad und dem Wärmeübertrager im Luftpfad angeordnet sein, dass die im Vernebler mit Wasser vernebelte Kühlluft vom Lüfterrad zum Wärme übertrager gefördert werden kann. Diese Ausführungsform erfordert besonders wenig Bauraum.

Alternativ dazu kann der drehbare Vernebler als Kreiselvernebler ausgebildet sein und einen Rotationskörper mit drehbarer Umlenkfläche aufweisen, mittels welcher das aus dem, vorzugsweise ortsfest zum Wärmeübertrager angeordneten, Was serauslass ausgetretene Wasser in Richtung des Wärmeübertragers hin abgelenkt werden kann. Diese Variante ist technisch besonders einfach umzusetzen und so mit auch besonders kostengünstig.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der voranstehend erläuterten Ausfüh rungsform kann der bevorzugt kreisrunde Rotationskörper in einer Draufsicht ent lang der axialen Richtung eine Mehrzahl von entlang der Umfangsrichtung und in verschiedenen radialen Abständen zur Drehachse angeordneten Durchbrüchen aufweisen, durch welche die vom Lüfterrad angesaugte Luft hindurchtreten kann. Besonders bevorzugt sind diese Durchbrüche mit schlitzartiger Geometrie reali siert. Um das Abperlen von Wasser zu verhindern, kann die Oberfläche des Rota tionskörpers aufgeraut sein. Alternativ oder zusätzlich kann bei dieser Ausfüh rungsform die Wasserzuführung mit dem Wasserauslass bezüglich der Schwer kraftrichtung nach unten geneigt sein, um ein Zurücklaufen von Wasser an der ty pischerweise rohrförmigen Wasserzuführung zu verhindern.

Um das auf den Rotationskörper treffende Wasser mit einer möglichst hohen Drehgeschwindigkeit zu versehen, wenn es den Rotationskörper verlässt, können auf der Oberfläche des Rotationskörpers stegartige oder/und rillenartige Vor sprünge bzw. Vertiefungen vorgesehen sein, die für das auf den Rotationskörper treffende Wasser als "Mitnehmer" wirken. Diese Vorsprünge bzw. Vertiefungen können, das Wasser radial nach außen mitnehmen. Dadurch kann es entlang der Drehrichtung des Rotationskörpers, also entlang der Umfangsrichtung, beschleu nigt werden. Um eine möglichst hohe Drehzahl erreichen zu können, erweist sich als vorteilhaft, wenn der Rotationskörper entlang der axialen Richtung möglichst dünn ausgebildet ist. Insbesondere kann der Rotationskörper eine scheibenartige oder glockenartige geometrische Formgebung aufweisen. Im Falle einer glocken artigen Geometrie kann die Glocke entgegen oder in Strömungsrichtung der Kühl luft geöffnet sein. Besonders bevorzugt kann der wenigstens eine Wasserauslass des Verneblers ortsfest zum Wärmeübertrager in der Anordnung angeordnet sein. Da die Wasser zuführung folglich keine drehbaren Teile aufweist, ist diese Variante technisch be sonders einfach realisierbar und zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit aus.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Vernebler mittels ei nes - gegenüber dem elektrischen Antrieb des Lüfterrads - separaten elektrischen Antriebs antreibbar oder angetrieben. Dies erlaubt eine Anordnung des Lüfterrads und des Verneblers im Abstand zueinander im Luftpfad. Insbesondere ist es somit möglich, den Wärmeübertrager im Luftpfad zwischen dem Vernebler und dem Lüf terrad, insbesondere stromauf des Lüfterrads, anzuordnen. In einer Variante - ins besondere der voranstehend erläuterten Variante, bei welcher am Rotations-Re- peller flügelartige Antriebselemente vorgesehen sind - kann bei entsprechender Ausgestaltung des Verneblers aber - wie bereits erläutert - auf Bereitstellung ei nes elektrischen Antriebs verzichtet sein. Dies ist insbesondere vorstellbar, wenn der Vernebler durch Bereitstellung geeigneter Antriebselemente so ausgestaltet wird, dass er mittels durch den Vernebler geführten Kühlluft in Drehbewegung ver setzt und auf diese Weise angetrieben wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Vernebler eine mit einem Was serreservoir fluidisch verbindbare Wasserzuführung mit wenigstens einem Was serauslass umfassen, der im Luftpfad angeordnet ist, so dass das aus dem Was serauslass ausgetretene Wasser in der im Luftpfad geführten Kühlluft vernebelt wird. Dies erlaubt einen einfachen Transport von Wasser aus dem Wasserreser voir direkt in den Luftpfad, wo zunächst die Vernebelung des Wassers und an schließend dessen Transport zum Wärmeübertrager erfolgen können. Besonders bevorzugt kann die Wasserzuführung mit dem voranstehend erwähn ten Wasserreservoir - beispielsweise einem Wasserspeicher in Form eines Behält nisses - der Kühlanordnung verbunden sein, wobei in der Wasserzuführung eine verstellbare Ventileinrichtung zum Einstellen eines Volumenstroms an Wasser aus dem Wasserreservoir angeordnet ist. Mittels der verstellbaren Ventileinrichtung kann die geförderte Wasser-Menge pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von der zu er bringenden Kühlleistung gesteuert oder geregelt werden. Hierzu kann die Venti leinrichtung zwischen einer Schließstellung, in welcher kein Wasser durch die Ventileinrichtung und somit die Wasserzuführung strömen kann, und einer Offen stellung, in welcher eine pro Zeiteinheit maximale Wassermenge durch die Was serzuführung strömen, verstellbar sein. Die genaue technische Realisierung einer solchen Ventileinrichtung - typischerweise mit Ventilöffnung und gegenüber der Ventilöffnung relativverstellbarem Ventilkörper - ist dem einschlägigen Fachmann bekannt und nicht Kern der vorliegenden Erfindung, so dass auf genauere Erläute rungen diesbezüglich verzichtet werden kann.

Besonders bevorzugt kann die Kühlanordnung außerdem einen Drucksensor zum Bestimmen einer Druckdifferenz zwischen dem Luftdruck der Kühlluft im Luftpfad stromauf des Wärmeübertragers und dem Luftdruck der Kühlluft stromab des Wär meübertragers umfassen. Dies erlaubt es, durch entsprechende Ansteuerung der voranstehend erläuterten Ventileinrichtung die Menge an in den Luftpfad einzu bringendem Wasser in Abhängigkeit von der vom Lüfterrad erzeugten Förderleis tung an Kühlluft anzupassen.

Besonders bevorzugt umfasst die Kühlanordnung daher eine Steuerungs-/Rege- lungseinrichtung, mittels welcher die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von der mit tels des Drucksensors ermittelten Druckdifferenz verstellt bzw. eingestellt werden kann. Dies erlaubt eine vorteilhafte Steuerung bzw. Regelung der in den Vernebler eingebrachten Wassermenge und somit eine Steuerung bzw. Regelung der von der Kühlanordnung bewirkten Kühlleistung auf einen vorgegebenen Soll-Wert. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem mit einer mittels eines Kühlmediums, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, kühlbaren Brennstoffzelle, ins besondere für ein Kraftfahrzeug. Ferner umfasst das Brennstoffzellensystem eine voranstehend vorgestellte, erfindungsgemäße Kühlanordnung zum Kühlen dieses Kühlmediums. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Kühlanordnung übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Brennstoff zellensystem.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu er läuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rotationskörper des Verneblers der Figur 1 , Fig. 3a, 3b ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung, bei welcher der Vernebler als Rotations-Repeller ausgebildet ist.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung 1 für ein Brennstoffzellensystem. Die Kühlanordnung 1 umfasst ei nen von einem Kühlmedium KM, beispielsweise Kühlflüssigkeit KF, durchströmba- ren Wärmeübertrager 2. Das Kühlmedium KM dient dazu, eine in Figur 1 nicht nä her dargestellte Brennstoffzelle, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu kühlen, in dem es, dem Wirkprinzip eines Wärmeträgers folgend, von der Brennstoffzelle im Betrieb erzeugte Abwärme aufnimmt. Dies macht es jedoch erforderlich, die vom Kühlmedium KM in der Brennstoffzelle aufgenommene Wärme wieder abzugeben, was im Wärmeübertrager 2 durch Wärmeübertragung von Wärme von dem Kühl medium KM auf Kühlluft KL erfolgt, die fluidisch getrennt zum Kühlmedium KM ebenfalls durch den Wärmeübertrager 2 geführt wird.

Die Kühlluft KL wird entlang eines Luftpfads 5 geführt, in welchem der Wärme übertrager 2 angeordnet ist. Die Kühlluft KL kann dabei mit einem im Luftpfad 5 angeordneten und relativ zum Wärmeübertrager 2 drehbar ausgebildeten Lüfter rad 10 gefördert werden. Im Beispiel umfasst das Lüfterrad 10 eine um eine Dreh achse D drehbare Lüfterrad-Nabe 15 und mehrere drehfest mit der Lüfterrad-Nabe 15 verbundene Lüfterrad-Blätter 18 zum Fördern der Kühlluft KL. Eine axiale Rich tung A des Lüfterrads 10 erstreckt sich dabei entlang der Drehachse D. Eine radi ale Richtung R erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung A von der Drehachse weg. Eine Umfangsrichtung U läuft senkrecht sowohl zur axialen Richtung A als auch zur radialen Richtung R um die Drehachse D um. Die Drehachse D kann eine Mittellängsachse M der Lüfterrad-Nabe 15 sein. Die Lüfterrad-Blätter 18 sind entlang der Umfangsrichtung U nebeneinander angeordnet, wobei sich jedes Lüf- terrad-Blatt 18 entlang der radialen Richtung R von der Drehachse D bzw. Mittel längsachse M weg erstreckt. Der Luftpfad 5, in welchem das Lüfterrad 10 ange ordnet ist, erstreckt sich zweckmäßig entlang der axialen Richtung A.

Des Weiteren umfasst die Anordnung 1 einen im Luftpfad 5 angeordneten und re lativ zum Wärmeübertrager 2 und somit auch relativ zum Luftpfad 5 drehbaren Vernebler 4. Mittels des Verneblers 4 kann die durch den Luftpfad 5 strömende Kühlluft KL vernebelt und mittels Verdunstungskühlung gekühlt werden. Im Bei spiel der Figur 1 ist der Vernebler 4 als drehbarer Kreiselvernebler 11 ausgebildet.

Wie in Figur 1 grafisch angedeutet kann zum Vernebeln des Wassers W der Ver nebler 4 eine mit dem Wasserreservoir 20 fluidisch verbundene Wasserzuführung 6 umfassen. Dabei weist die Wasserzuführung 6 nur einen einzigen Wasseraus lass 7 auf, der ortsfest zum Wärmeübertrager 2 in der Kühlanordnung 1 angeord net ist. Dies bedeutet, dass sich der Wasserauslass 7 nicht mit dem Lüfterrad 10 mit dreht, also auch nicht drehfest mit dem Lüfterrad 10 verbunden ist.

Im Beispiel der Figur 1 umfasst die Wasserzuführung 6 eine Wasserleitung 12, welche den Wasserauslass 7 fluidisch mit dem Wasserreservoir 20 verbindet, so- dass Wasser W aus dem Wasserreservoir über die Wasserleitung 12 zum Was serauslass 7 strömen kann und von dort in den Luftpfad 5 eingebracht werden kann. Dabei kann in der Wasserzuführung 6 eine verstellbare Ventileinrichtung 17 zum Einstellen des Volumenstroms an Wasser W aus dem Wasserreservoir 20 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Kühlanordnung 1 mit einem Drucksensor 25 zum Bestimmen einer Druckdifferenz Dr zwischen dem Luftdruck p1 der Kühl luft KL im Luftpfad 5 stromauf des Wärmeübertragers 10 und dem Luftdruck p2 der Kühlluft KL stromab des Wärmeübertragers 10 ausgestattet sein. Eine Steue- rungs-/Regelungseinrichtung 3 der Kühlanordnung 1 ermöglicht es, die Ventilein richtung 17 in Abhängigkeit von der mittels des Drucksensors 25 ermittelten Druckdifferenz Dr zu verstellen auf diese Weise die vom Vernebler 4 bereitge stellte Vernebelungsleistung einzustellen. Damit einher geht auch eine Einstellung der von der Kühlanordnung 1 bereitgestellten Kühlleistung.

Im Beispiel der Figur 1 ist der drehbare Vernebler 4 bzw. Kreiselvernebler 11 se parat zum Lüfterrad 10 ausgebildet. Somit kann eine Drehung des Kreiselverneb lers 11 unabhängig von einer Drehung des Lüfterrads 10 erfolgen. Im Beispiel der Figur 1 wird das Lüfterrad 10 über einen elektrischen Antrieb 27 angetrieben, des sen Abtriebswelle 34 drehfest mit dem Lüfterrad 10 verbunden sein kann. Der Kreiselvernebler 11 umfasst ferner einen um eine Rotationsachse R drehbaren Rotationskörper 29, an welchem eine Um lenkfläche 28 vorgesehen ist. Der Rotati onskörper 29 bildet ebenso wie Um lenkfläche 28 ebenso wie der Wasserauslass 7 einen Teil des Kreiselverneblers 11 bzw. Verneblers 4. Mittels der Umlenkfläche 28 wird das aus dem Wasserauslass 7 ausgetretene Wasser W im Luftpfad 5 zum Wärmeübertrager 2 hin abgelenkt. Im Zuge der Ablenkung des Wassers W an der zusammen mit dem Lüfterrad 10 rotierenden Umlenkfläche 28 erfolgt die Vernebe lung der Kühlluft KL mit dem Wasser W. Der Wasserauslass 7 ist hierfür so ausge richtet, dass das aus dem Wasserauslass 7 in den Luftpfad 5 austretende Wasser W auf eine am Rotationskörper 29 stirnseitig vorgesehene Um lenkfläche 28 trifft.

Im Beispiel der Figur 1 sind der Rotationskörper 29 und das Lüfterrad 10 koaxial zueinander angeordnet, sodass die Rotationsachse R des Rotationskörpers 29 und die Drehachse D des Lüfterrads 10 übereinstimmen. In einer nicht gezeigten Variante können jedoch die Rotationsachse R und die Drehachse D auch vonei nander verschieden sein. Im Beispiel der Figur 1 wird das Lüfterrad 10 über einen elektrischen Antrieb 27 angetrieben, dessen Abtriebswelle 34 drehfest mit dem Lüfterrad 10 verbunden sein kann. Zum Antreiben des Rotationskörpers 29 um fasst der Vernebler 4 bzw. der Kreiselvernebler 11 einen vom elektrischen Antrieb 27 des Lüfterrads 10 verschiedenen weiteren elektrischen Antrieb 35, dessen An triebswelle 33 drehfest mit dem Rotationskörper 29 verbunden sein kann. Im Beispiel der Figur 1 ist der Wärmeübertrager 2 zwischen dem drehbaren Lüfter rad 10 und dem Vernebler 4 im Luftpfad 5 angeordnet. Der Wärmeübertrager 2 ist also stromab des Verneblers 4 im Luftpfad 5 angeordnet. Das Lüfterrad 10 wiede rum ist stromab des Wärmeübertrager 2 im Luftpfad 5 angeordnet, sodass dessen Saugseite 9a dem Wärmeübertrager 2 zugewandt ist. Auf diese Weise kann die im Vernebler 4 mit Wasser W vernebelte Kühlluft KL vom Lüfterrad 10 zum Wärme übertrager 2 gesaugt werden.

Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den Rotationskörper 29 in einer Blickrichtung entlang der axialen Richtung A. Demnach besitzt der Rotationskörper 29 eine kreisrunde Geometrie. Figur 2 veranschaulicht außerdem, dass der Rotationskör per 29 eine Mehrzahl von entlang der Umfangsrichtung U beabstandet zueinander und auch in verschiedenen radialen Abständen zur Drehachse D angeordneten Durchbrüchen 36 aufweist, durch welche die vom Lüfterrad 10 angesaugte Kühl luft KL hindurch treten kann. Bevorzugt sind diese Durchbrüche mit schlitzartiger Geometrie ausgebildet. Um das Abperlen von Wasser zu verhindern, kann die Oberfläche des Rotationskörpers aufgeraut sein. Darüber hinaus kann die Was serzuführung mit dem Wasserauslass bezüglich der Schwerkraftrichtung nach un ten geneigt sein, um ein Zurücklaufen von Wasser an der typischerweise rohrför migen Wasserzuführung zu verhindern.

Um das auf den Rohrkörper 29 treffende Wasser mit einer möglichst hohen Dreh geschwindigkeit zu versehen, bevor es den Rotationskörper verlässt, können auf diesem stegartige oder rillenartige Vorsprünge bzw. Vertiefungen vorgesehen sein, die für das auf den Rotationskörper 29 treffende Wasser W als "Mitnehmer" wirken, welche das Wasser W entlang der radialen Richtung R nach außen mit nehmen. Dadurch kann es entlang der Drehrichtung D des Rotationskörpers 29, also entlang der Umfangsrichtung U, beschleunigt werden. Um eine möglichst ho- her Drehzahl erreichen zu können, erweist sich als vorteilhaft, wenn der Rotations körper 29 entlang der axialen Richtung A möglichst dünn ausgebildet ist. Insbe sondere kann der Rotationskörper 29 daher eine scheibenartige geometrische Formgebung aufweisen.

Die Figuren 3a und 3b illustrieren eine weitere Variante, bei welcher der Vernebler 4 als Rotations-Repeller 100 bzw. Beregnungs-Repeller ausgebildet ist. Flierzu umfasst der Vernebler 4 eine um die Drehachse D drehbare Nabe 105, von wel cher weg sich drehfest mit der Nabe 105 verbunden mehrere Hohlstreben 101 - im Beispielszenario vier solche Hohlstreben 101 - erstrecken. Die Figur 3a zeigt den Rotation-Repeller 100 in einer Draufsicht entlang der Drehachse D. Die Figur 3b zeigt einen Längsschnitt entlang der Drehachse D. Die Hohlstreben 101 sind ent lang der radialen Richtung R von der Drehachse D weg längsförmig ausgebildet und entlang der Umfangsrichtung U um die Drehachse D äquidistant im Abstand zueinander angeordnet.

Gemäß den Figuren 3a und 3b kann an jeder der Hohlstreben 101 ein flügelarti ges Antriebselement 104 vorhanden und mit der Hohlstrebe 101 verbunden sein. Die Antriebselemente 104 sind so ausgebildet, dass der drehbare Vernebler 4 mit tels der auf die Antriebselemente 104 treffende Kühlluft KL angetrieben, also in Drehbewegung versetzt wird. Ein elektrischer Antrieb zum Antreiben des Rotati- ons-Repellers 100 kann somit entfallen.

Jede Hohlstrebe 101 begrenzt außerdem einen von dem Wasser Wdurchström- baren und in den Figuren nicht näher gezeigten Strebeninnenraum 102. Der Stre- beninnenraum 102 bildet somit einen Wasserkanal für das Wasser W aus. Ent sprechend ist in jeder Hohlstrebe 101 ein Wasserauslass 103 ausgebildet, über welchen das durch den Strebeninnenraum 102 geführte Wasser W in die äußere Umgebung 106 des Verneblers 4 austreten kann. Wie die Figur 3b veranschau licht weisen die Endabschnitte 108 mit den Wasserauslässen 103 vom Wärme übertrager 2 weg.

Der Vernebler 4 kann eine gegenüber dem Wärmeübertrager 2 ortsfeste oder - al ternativ dazu - gegenüber dem Wärmeübertrager 2 um die Drehachse D drehbar gelagerte und von dem Wasser W durchström bare Hohlwelle 109 umfassen, die einen von dem Wasser W durchström baren Hohlwelleninnenraum 110 begrenzt. Der Hohlwelleninnenraum 110 kommuniziert fluidisch mit den von den Hohlstre ben 101 begrenzten Strebeninnenräumen 10. Der Hohlwelleninnenraum 110 wie derum kann über die Wasserzuführung 6 fluidisch mit dem in Figur 1 gezeigten Wasser-Reservoir 20 kommunizieren (in den Figuren 3a und 3b nicht gezeigt). Bei Rotation des Rotations-Repellers 100 wird das Wasser W von dem Hohlwellenin nenraum 110 kommend entlang der Hohlstreben-Innenräume 110 aufgrund der auf das Wasser wirkenden Zentrifugalkraft radial nach außen zum jeweiligen Was serauslass 103 gedrückt, über welchen es unter Druck in die äußere Umgebung 106 austritt, so dass bei sich drehendem Rotations-Repeller 100 ein aufgefächer ter Wasserstrahl erzeugt wird.

Gemäß den Figuren 3a und 3b weist jede Hohlstrebe 101 weist einen sich radial erstreckenden Hauptabschnitt 107 auf, der entlang der radialen Richtung R radial nach außen in einen Endabschnitt 108 übergeht. In dem radial äußeren Endab schnitt 108 ist der Wasserauslass 103 angeordnet. Der Endabschnitt 108 kann wie in den Figuren schematisch angedeutet durch eine Verlängerung des zugehörigen Hauptabschnitts 107 gebildet sein, die nach innen, zur Drehachse D hin umgebo gen ist. Jeder der Endabschnitte 108 ist also unter einem Winkel zum zugehörigen Hauptabschnitt 107 angeordnet und steht daher winkelig vom Hauptabschnitt 107 ab. Jeder der den jeweiligen Wasserauslass 103 aufweisenden Endabschnitte 108 ist bevorzugt als Auslassdüse, also düsenartig ausgebildet, sodass das aus dem Strebeninnenraum 102 austretende Wasser W in die äußere Umgebung 106 aus gedüst wird. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige Auffächerung des beim Austritt aus dem Wasserauslass 103 erzeugten Wasserstrahls bewirkt.

In dem in Figur 3b gezeigten Längsschnitt entlang der Drehachse D bildet jeder der Endabschnitte 108 einen ersten spitzen Winkel cd, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, mit dem zugehörigen Hauptabschnitt 107 aus. Der optimale Wert für den ersten spitzen Winkel cd kann anwendungsspezifisch, insbesondere in Ab hängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Rotations-Repellers 100 wie etwa einer bevorzugten Rotations-Geschwindigkeit des Repellers, festgelegt werden.

Gemäß den Figuren 3a und 3b sind die Hohlstreben 101 in einer Rotationsebene RE angeordnet, die sich senkrecht zur Drehachse D erstreckt. In der in Figur 3a dargestellten Draufsicht auf die Rotationsebene RE entlang der Drehachse D sind die Endabschnitte 108 der Hohlstreben 101 jeweils unter einem zweiten spitzen Winkel a2, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, zum Hauptabschnitt 107 angeord net. Der optimale Wert für den ersten spitzen Winkel a2 kann anwendungsspezi fisch, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Rotations-Repellers 100 wie etwa der Rotations-Geschwindigkeit des Repellers, festgelegt werden.

Nach dem Austritt aus einem jeweiligen Wasserauslass 103 wird das aus diesem Wasserauslass 103 ausgetretene Wasser W aufgrund der Rotationsbewegung des Verneblers und 4 und dessen Hohlstrebe 101 fächerförmig aufgeweitet. In der in Figur 3a gezeigten Draufsicht auf den Wärmeübertrager 2 entlang der Dreh achse D bzw. der axialen Richtung A lässt sich erkennen, dass aufgrund der Auf weitung des Wasserstrahls W eine Kreis-Fläche 115 mit Radius RKS beregnet.

Mit dem Wasser geregnet. Der Schnittdarstellung der Figur 3b entnimmt man, dass das aus einem einzelnen Wasserauslass 103 austretende Wasser W in eine Vielzahl von Bahnen 116 mit jeweils parabelförmigem Bahnverlauf aufgeteilt wer den, bevor das Wasser W in jeweiligen Auftreffpunkten 117 auf den Wärmeüber trager 2 trifft.

Von besonderer Bedeutung ist es dabei, den ersten und den zweiten Winkel a1 bzw. a2 so festzulegen, dass eine flächige Beregnung des Wärmeübertrager 2 er reicht wird. Dabei weist die beregnete Fläche des Wärmeübertragers in der in Fi gur 3a gezeigten Draufsicht bevorzugt die Geometrie eines Kreises 118.

In der Draufsicht der Figur 3a ist eine Drehrichtung DR des Vernebler 4 bzw. des sen Flohlstrebe 101 um die Drehachse D eingezeichnet. Im Beispiel der Figuren 3a, 3b ist die Drehrichtung DR identisch zur Umfangsrichtung U.

Für eine ordnungsgemäße Funktion des Vernebler 4 ist es bedeutsam, dass die Endabschnitte 108 mit den Wasserauslässen 103 entgegengesetzt zur Drehrich tung DR des Verneblers 4 und entgegen der Strömungsrichtung der Kühlluft abge winkelt bzw. umgebogen sind.

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