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Patent Searching and Data


Title:
COUNTER-CURRENT HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/120980
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a counter-current heat exchanger (10) for an electric vehicle heating system (12), comprising an inner pipe (14) with an axial direction of extent (16), an outer pipe (18) which surrounds the inner pipe (14) in the axial direction of extent (16), an electrical heating element (20) which is arranged on an outer jacket surface (22) of the outer pipe (18); a first connection region (24) with a first connector (26), wherein the first connection region (24) permits a transition of a fluid (28) between the first connector (26) and a jacket flow space (32), and wherein the jacket flow space (32) ends at a first end region (30) of the inner pipe (14) and of the outer pipe (18) and is formed between the inner pipe (14) and the outer pipe (18), at a second end region (34) opposite the first end region (30), a redirection region (36) by means of which the fluid (28) can be redirected between the jacket flow space (32) and a pipe flow space (38) in the inner pipe (14), and a second connection region (40) with a second connector (42), wherein the second connection region (40) permits a transition of the fluid (28) between the pipe flow space (32) and the second connector (42) at the first end region (30).

Inventors:
JANKER, Andreas (Kraillinger Straße 5, Stockdorf, 82131, DE)
REUTER, Andreas (Kraillinger Str. 5, Stockdorf, 82131, DE)
BUCKL, Stephan (Kraillinger Str. 5, Stockdorf, 82131, DE)
ECKERT, Daniel (Kraillinger Str. 5, Stockdorf, 82131, DE)
WEGENER, Fritz (Kraillinger Str. 5, Stockdorf, 82131, DE)
Application Number:
EP2018/083463
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 04, 2018
Export Citation:
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Assignee:
WEBASTO SE (Kraillinger Straße 5, Stockdorf, 82131, DE)
International Classes:
F28F9/02; B60H1/22; F24H1/12; F24H1/14; F28D1/047; F28D1/053; F28D7/12; F28F1/02; F28F1/26; F28F1/34; H05B3/42; F28D1/02
Domestic Patent References:
WO1998031045A21998-07-16
Foreign References:
US20130223825A12013-08-29
DE102013010907A12014-12-31
US20120014679A12012-01-19
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SCHUMACHER & WILLSAU PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Nymphenburger Str. 42, München, 80335, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Gegenstromwärmetäuscher (10) für eine elektrische Fahrzeugheizung (12), um- fassend

ein inneres Rohr (14) mit einer axialen Erstreckungsrichtung (16);

ein äußeres Rohr (18), welches das innere Rohr (14) in der axialen Erstreckungs- richtung (16) ummantelt;

ein elektrisches Heizelement (20), das auf einer äußeren Mantelfläche (22) des äußeren Rohrs (18) angeordnet ist;

einen ersten Anschlussbereich (24) mit einem ersten Anschluss (26), wobei der erste Anschlussbereich (24) einen Übergang eines Fluids (28) zwischen dem ers- ten Anschluss (26) und einem Mantelströmungsraum (32) ermöglicht, und wobei der Mantelströmungsraum (32) an einem ersten Endbereich (30) des inneren Rohrs (14) und des äußeren Rohrs (18) endet und zwischen dem inneren Rohr (14) und dem äußeren Rohr (18) gebildet ist;

an einem dem ersten Endbereich (30) gegenüberliegenden zweiten Endbereich (34), einen Umlenkbereich (36), durch den das Fluid (28) zwischen dem Mantel- strömungsraum (32) und einem Rohrströmungsraum (38) in dem inneren Rohr (14) umlenkbar ist; und

einen zweiten Anschlussbereich (40) mit einem zweiten Anschluss (42), wobei der zweite Anschlussbereich (40) einen Übergang des Fluids (28) zwischen dem Rohrströmungsraum (38) und dem zweiten Anschluss (42) an dem ersten Endbe- reich (30) ermöglicht.

2. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach Anspruch 1 , wobei der Mantelströmungs- raum (32) durch mindestens zwei Trennwände (44, 46, 48) unterteilt ist, wobei die mindes- tens zwei Trennwände (44, 46, 48) das innere Rohr (14) und das äußere Rohr (18) senk- recht zu der axialen Erstreckungsrichtung (16) verbinden.

3. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach Anspruch 2, wobei das innere Rohr (14) und/oder das äußere Rohr (18) aus mindestens zwei axialen Abschnitten (56, 58) zusam- mengesetzt sind, die in der axialen Erstreckungsrichtung (16) gegeneinander verdreht sind.

4. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Anschluss (26) senkrecht zu dem zweiten Anschluss (42) orientiert ist.

5. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die äu- ßere Mantelfläche (22) des äußeren Rohrs (18) zumindest eine abschnittsweise ebene Fläche (50) aufweist.

6. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine innere Mantelfläche (52) des äußeren Rohrs (18) eine Turbulenz fördernde Oberflächen- struktur hat.

7. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Innenrohraußenmantelfläche (54) des inneren Rohrs (14) eine Turbulenz fördernde Ober- flächenstruktur hat.

8. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das innere Rohr (14) an einer Innenrohrinnenmantelfläche (60) radial nach innen weisende Rippen (74, 76) aufweist.

9. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei im In- neren des inneren Rohrs (14) ein Verdrängerkörper (62) angeordnet ist.

10. Gegenstromwärmetäuscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das elektrische Heizelement (20) durch thermisches Spritzen als thermisch aufgespritzte Schicht auf der äußeren Mantelfläche (22) des äußeren Rohrs (18) angeordnet ist.

Description:
Gegenstromwärmetäuscher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstromwärmetäuscher für eine elektrische Fahrzeugheizung.

Moderne Fahrzeuge, insbesondere Fahrzeuge, die ohne einen kraftstoffbetriebenen Ver- brennungsmotor auskommen, erzeugen in der Regel zu wenig Abwärme, als dass diese zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums ausreichen würde. Beispiele für derartige Fahr- zeuge sind insbesondere vollelektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge. Zur Lösung dieser Problematik ist bereits bekannt, an Stelle einer bisher üblicherweise vorgesehenen ab- wärmebasierten Heizeinrichtung eine elektrische Fahrzeugheizung vorzusehen. Insbe- sondere im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung auf ein zu erwärmendes Fluid besteht im Zusammenhang mit elektrischen Fahrzeugheizungen jedoch noch ein erhebli- ches Verbesserungspotential.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für eine elektrische Fahr- zeugheizung optimierten Gegenstromwärmetäuscher bereit zu stellen.

Beschrieben wird ein Gegenstromwärmetäuscher für eine elektrische Fahrzeugheizung. Der beschriebene Gegenstromwärmetäuscher umfasst ein inneres Rohr mit einer axialen Erstreckungsrichtung, ein äußeres Rohr, welches das innere Rohr in der axialen Erstre- ckungsrichtung ummantelt, ein elektrisches Heizelement, das auf einer äußeren Mantel- fläche des äußeren Rohrs angeordnet ist, einen ersten Anschlussbereich mit einem ersten Anschluss, wobei der erste Anschlussbereich einen Übergang eines Fluids zwischen dem ersten Anschluss und einem Mantelströmungsraum ermöglicht, und wobei der Mantel- strömungsraum an einem ersten Endbereich des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs endet und zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr gebildet ist, an einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich, einen Umlenkbereich, durch den das Fluid zwischen dem Mantelströmungsraum und einem Rohrströmungsraum in dem inneren Rohr umlenkbar ist, und einen zweiten Anschlussbereich mit einem zweiten Anschluss, wobei der zweite Anschlussbereich einen Übergang des Fluids zwischen dem Rohrströmungsraum und dem zweiten Anschluss an dem ersten Endbereich ermöglicht. Der Umlenkbereich kann beispielsweise als eine das äußere Rohr verschließende Kappe ausgebildet sein, so dass das Fluid in dem zweiten Endbereich zwischen dem Mantel- strömungsraum und dem Rohrströmungsraum in radialer Richtung umgeleitet wird und anschließend in axialer Richtung zu dem ersten Endbereich zurück fließt, so dass ein "Gegenstrom" in dem Wärmetauscher entsteht. Das innere Rohr und das äußere Rohr können konzentrisch zueinander angeordnet sein. Der erste Anschlussbereich mit dem ersten Anschluss, welcher beispielsweise als einfacher Anschlussstutzen ausgeführt sein kann, kann insbesondere als ringförmiger Übertrittsraum ausgebildet sein, durch den das Fluid gleichmäßig auf allen Seiten des inneren Rohrs zwischen dem Mantelströmungs- raum, der von dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr gebildet ist, und dem ersten An- schlussbereich gleichmäßig übertreten kann. Der zweite Anschlussbereich mit dem zwei- ten Anschluss, welcher als einfacher Anschlussstutzen ausgeführt sein kann, kann bei- spielsweise von dem ersten Anschlussbereich ringförmig umgeben sein. Denkbar ist bei- spielsweise, dass der zweite Anschlussbereich eine Verlängerung des inneren Rohrs in der axialen Erstreckungsrichtung darstellt. Durch die Ausbildung des Wärmetauschers nach Art eines Gegenstromwärmetäuschers kann eine besonders kompakte Ausbildung des Wärmetauschers erreicht werden. Zusätzlich können auch der zweite Anschluss und der erste Anschluss an einem Endbereich des Wärmetauchers gemeinsam angeordnet sein, was besonders kompakte elektrische Fahrzeugheizungen ermöglicht, da der Fluid kreislauf mit geringen räumlichen Abmessungen ausgebildet sein kann. Wahlweise kann der erste Anschluss oder der zweite Anschluss der Einlassanschluss sein, wobei der je- weils andere Anschluss dann der Auslassanschluss ist. Die Strömungsrichtung des Fluids innerhalb des Gegenstromwärmetäuschers ändert sich jeweils in Abhängigkeit von dem als Einlassanschluss gewählten Anschluss. Das auf der äußeren Mantelfläche des äuße- ren Rohrs angeordnete elektrische Heizelement kann beispielsweise eine nicht eigensi- chere Heizleiterbahn sein, welche auf die äußere Mantelfläche aufgebracht sein kann. Beispielsweise kann das elektrische Heizelement mit Hilfe eines Plasmaspritzverfahrens oder durch ein thermisches Spritzverfahren auf die äußere Mantelfläche aufgebracht sein. Alternativ ist auch möglich, dass das elektrische Heizelement mit Hilfe einer Wider- standspaste auf die äußere Mantelfläche aufgebracht ist. Zwischen dem elektrischen Heizelement und der äußeren Mantelfläche kann eine elektrisch isolierende Trennschicht aufgebracht sein. Das elektrische Heizelement kann aus mehreren voneinander unabhän- gig ansteuerbaren Heizwiderständen bestehen, beispielsweise um eine feine Abstufung der in den Wärmetauscher eingetragenen Heizleistung zu realisieren. Das elektrische Heizelement kann nach außen zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades des Ge- genstromwärmetauschers thermisch isolierend abgedeckt sein.

Das innere Rohr und das äußere Rohr können jeweils einzeln unabhängig voneinander oder gemeinsam mit Hilfe eines Strangpressverfahrens hergestellt sein.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass der Mantelströmungsraum durch mindestens zwei Trennwände unterteilt ist, wobei die mindestens zwei Trennwände das innere Rohr und das äußere Rohr senkrecht zu der axialen Erstreckungsrichtung verbinden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein gleichmäßiger Wärmeeintrag in das im Mantelströmungs- raum strömende Fluid begünstigt werden. Die mindestens zwei Trennwände begrenzen Strömungskomponenten des im Mantelströmungsraum strömenden Fluids, die nicht paral- lel zur axialen Erstreckungsrichtung verlaufen. Weiterhin verbessern die zumindest zwei Trennwände auch direkt den Wärmeeintrag in das Fluid, da sie zusätzliche Wärmeüber- tragerflächen darstellen und weiterhin auch eine direkte Wärmebrücke zwischen dem in- neren Rohr und dem äußeren Rohr hersteilen. Die mindestens zwei Trennwände können beispielsweise gemeinsam mit dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr als gemeinsa- mes und zusammenhängendes Strangpressprofil hergestellt sein.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das innere Rohr und/oder das äußere Rohr aus mindestens zwei axialen Abschnitten zusammengesetzt sind, die in der axialen Erstre- ckungsrichtung gegeneinander verdreht sind. Durch das Verdrehen der mindestens zwei axialen Abschnitte können die mindestens zwei Trennwände, die das innere Rohr und das äußere Rohr senkrecht zu der axialen Erstreckungsrichtung miteinander verbinden, Turbu- lenz befördernde Anström- und Abrisskanten ausbilden, die die Durchmischung des Fluids innerhalb des Wärmetauschers fördern.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der erste Anschluss senkrecht zu dem zweiten Anschluss orientiert ist. Durch die zueinander senkrechte Orientierung von zwei- tem Anschluss und erstem Anschluss kann die Montage des Wärmetauschers vereinfacht sein, da die beiden Anschlüsse während der Montage aus unterschiedlichen Richtungen mit Werkzeugen leichter erreichbar sind.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die äußere Mantelfläche des äußeren Rohrs eine zumindest abschnittsweise ebene Fläche aufweist. Auf diese Weise kann in einem durch das Fluid nach außen kühlen Bereich des Wärmetauschers eine leicht zugängliche ebene Kühlfläche bereitgestellt werden. Die zumindest abschnittweise ebene Fläche kann bei- spielsweise im ersten Endbereich oder im zweiten Endbereich liegen. Auf der zumindest abschnittsweise ebenen Fläche kann beispielsweise eine Steuer- beziehungsweise Leis- tungselektronik angeordnet sein, die das elektrische Heizelement steuert. Denkbar ist auch, dass die Steuer- beziehungsweise Leistungselektronik nicht direkt auf der zumin- dest abschnittsweise ebenen Fläche angeordnet ist, sondern beabstandet hierzu ange- ordnet ist und stattdessen mit Hilfe einer stofflichen Wärmebrücke direkt thermisch leitend mit der zumindest abschnittsweise ebenen Fläche gekoppelt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die innere Mantelfläche des äußeren Rohrs eine turbu- lenzfördernde Oberflächenstruktur hat. Unabhängig davon kann weiterhin auch vorgese- hen sein, dass die äußere Mantelfläche des inneren Rohrs eine turbulenzfördernde Ober- flächenstruktur hat. Weiterhin kann unabhängig vorgesehen sein, dass die innere Mantel- fläche des inneren Rohrs eine turbulenzfördernde Oberflächenstruktur hat. Eine turbulenz- fördernde Oberflächenstruktur kann beispielsweise eine Rillenstruktur sein, die die lamina- re Grenzschicht des in den Wärmetauscher strömenden Fluids in direkter Nähe der jewei- ligen Oberflächen des inneren oder des äußeren Rohrs in ihrer Dicke verringert und dabei insbesondere eine Wirbelbildung und/oder -ablösung fördert. Durch die Förderung von turbulenten Strömungen innerhalb des Mantelströmungsraumes und des Rohrströmungs- raumes wird der Wärmeeintrag in das Fluid verbessert, da die Ausbildung einer breiten laminar strömenden wärmeren Grenzschicht und eines weiter entfernt von der Oberfläche strömenden kühlen Fluidstroms durch die ständige Durchmischung zumindest reduziert wird.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass das innere Rohr an einer Innenrohrmantel- fläche radial nach innen weisende Rippen aufweist. An der Innenrohrmantelfläche radial nach innen weisende Rippen üben eine ähnliche Funktion aus, wie die Trennwände zwi- schen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr.

Weiterhin kann im Inneren des inneren Rohrs ein Verdrängerkörper angeordnet sein. Der Verdrängerkörper im Inneren des inneren Rohrs kann beispielsweise hohl oder massiv ausgebildet sein, wobei eine Hohlausführung aufgrund des dann eingesparten Gewichts und der eingesparten trägen thermischen Masse bevorzugt ist. Der Verdrängerkörper kann dafür sorgen, dass der Fluidstrom im Rohrströmungsraum nur nahe an der Innen- rohrmantelfläche des inneren Rohrs stattfinden kann, was beispielsweise den Wärmeein- trag in das Fluid verbessern kann.

Es kann vorgesehen sein, dass das elektrische Heizelement durch thermisches Spritzen als thermisch aufgespritzte Schicht auf der äußeren Mantelfläche des äußeren Rohrs an- geordnet ist. Auf diese Weise kann eine gleichmäßge Schichtdicke des Heizelementes erreicht werden. Weiterhin entfällt die Notwendigkeit das elektrische Heizelement mit Hilfe von zusätzlichen Komponenten zu befestigen, da bereits beim Aufträgen Verfahrensbe- dingt eine flächige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem elektrischen Heizelement und der äußeren Mantelfläche des äußeren Rohrs entsteht. Das Aufträgen des elektri- schen Heizelementes kann auch das Aufträgen einer elektrisch isolierenden Schicht zwi- schen der äußeren Mantelfläche des äußeren Rohrs und der eigentlichen stromleitenden Heizschicht des elektrischen Heizelementes umfassen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer elektrisch betrie- benen Fahrzeugheizung;

Figur 2 eine dreidimensionale Außenansicht eines Wärmetauschers;

Figur 3 eine Schnittansicht eines Wärmetauschers;

Figur 4 eine weitere Schnittansicht eines Wärmetauschers ;

Figur 5 eine dreidimensionale Außenansicht eines Wärmetauschers ohne ersten

Anschlussbereich;

Figur 6 eine dreidimensionale Ansicht von Wärmetauscherkomponenten; und

Figur 7 eine weitere dreidimensionale Ansicht von Wärmetauscherkomponenten. ln den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleicharti ge Teile.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 64 mit einer elektrisch be- triebenen Fahrzeugheizung 12. Das angedeutete Fahrzeug 64 umfasst als primäre Ener- giequelle eine Stromquelle 66, welche mit Hilfe von Anschlussleitungen 68 mit der elektrisch betriebenen Fahrzeugheizung 12 verbunden ist. Die elektrische Fahrzeughei- zung 12 umfasst einen Gegenstromwärmetäuscher 10, der mit der von der Stromquelle 66 bereitgestellten elektrischen Energie beheizt wird und durch ihn hindurchströmendes Fluid erwärmt. Das Fluid kann beispielsweise Wasser, Luft oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch sein.

Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Außenansicht eines Gegenstromwärmetäuschers 10. Der in Figur 2 dargestellte Gegenstromwärmetäuscher 10 weist einen ersten Anschluss- bereich 24 mit einem ersten Anschluss 26 auf. Der erste Anschluss 26 ist als einfacher Rohrstutzen ausgebildet. In dem vorliegenden Beispiel ist der erste Anschluss 26 der Ein- lassanschluss eines Fluids 28. Die weitere Beschreibung des Fluidsstroms in dem Gegen- stromwärmetauscher 10 baut darauf auf. Es ist allerdings auch möglich, dass der Flu- idstrom in dem Gegenstromwärmetäuscher 10 genau entgegengesetzt erfolgt. In dem Beispiel tritt an dem ersten Anschluss 26 das Fluid 28 in den Gegenstromwärmetäuscher 10 ein. Der erste Anschlussbereich 24 lenkt das eintretende Fluid 28 in eine axiale Erstre- ckungsrichtung 16 um, so dass das Fluid 28 im Inneren des äußeren Rohrs 18 zunächst in der axialen Erstreckungsrichtung 16 bis zu einem Umlenkbereich 36 strömt. An dem Um- lenkbereich 36 wird das Fluid 28 im Inneren des äußeren Rohrs 18 umgelenkt und strömt entgegen der bisherigen Strömungsrichtung parallel zu der axialen Erstreckungsrichtung 16 zu einem zweiten Anschlussbereich 40 mit einem zweiten Anschluss 42 zurück. Der zweite Anschluss 42 kann ebenfalls, genau wie der erste Anschluss 26 als einfacher Rohrstutzen ausgeführt sein. Das Fluid 28 verlässt an dem zweiten Anschluss 42 den Ge- genstromwärmetauscher 10. Zwischen dem ersten Anschlussbereich 24 und dem äuße- ren Rohr 18 ist ein nicht näher bezeichnetes optionales Kragenblech angeordnet, welches beispielsweise einer erleichterten Montage des Gegenstromwärmetäuschers 10 dienen kann. Auf einer äußeren Mantelfläche 22 des äußeren Rohrs 18 ist ein elektrisches Heiz- element 20 in Form einer Leiterbahn angedeutet. Das elektrische Heizelement 20 kann beispielsweise mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens auf die äußere Mantelfläche 22 aufgetragen sein. Das Beschichtungsverfahren kann beispielsweise ein Plasmaspritzver- fahren sein. Möglich ist auch, dass das elektrische Heizelement 20 in Form einer Wider- standspaste auf die äußere Mantelfläche 22 aufgetragen ist. Die äußere Mantelfläche 22 kann elektrisch isolierend sein oder mit einer entsprechenden elektrisch isolierenden Schicht überzogen werden, bevor das elektrische Heizelement 20 auf die äußere Mantel- fläche 22 aufgebracht wird. An dem dem ersten Anschlussbereich 24 zugewandten Ende des äußeren Rohrs 18 ist eine ebene Fläche 50 erkennbar, wobei weitere ebene Flächen zumindest teilweise durch das nicht näher bezeichnete Kragenblech verdeckt sind. Die in Figur 2 erkennbare ebene Fläche 50 kann zur Ableitung von unerwünschter thermischer Abwärme eines das elektrische Heizelement ansteuernden elektronischen Steuerkreises dienen. Zu diesem Zweck kann ein solcher elektronischer Steuerkreis entweder direkt auf der ebenen Fläche 50 angeordnet sein oder beabstandet zu der ebenen Fläche 50 ange- ordnet sein, wobei eine direkte thermische Verbindung zwischen der ebenen Fläche 50 und der in Figur 2 nicht dargestellten elektronischen Steuerung vorgesehen ist.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines Gegenstromwärmetäuschers 10. Der in Figur 3 dargestellte Gegenstromwärmetäuscher 10 kann eine Schnittansicht des in Figur 2 in ei- ner Außenansicht dreidimensional dargestellten Gegenstromwärmetäuschers 10 sein. Der in Figur 3 dargestellte Gegenstromwärmetäuscher 10 weist den ersten Anschlussbereich 24 mit erstem Anschluss 26 für das Fluid 28 auf. In dem vorliegenden Beispiel ist wieder der erste Anschluss 26 der Einlassanschluss des Fluids 28. Die weitere Beschreibung des Fluidstroms in dem Gegenstromwärmetäuscher 10 baut auch hier auf dieser Strömungs- richtung auf. Es ist allerdings wieder möglich, dass der Fluidstrom in dem Gegenstrom- wärmetauscher 10 genau entgegengesetzt erfolgt. Das an dem ersten Anschluss 26 ein- getretene Fluid 28 wird in dem ersten Anschlussbereich 24 umgelenkt und in der axialen Erstreckungsrichtung 16 durch einen ringförmigen Spalt in einen Mantelströmungsraum 32 zwischen dem äußeren Rohr 18 und einem inneren Rohr 14 geführt. Das äußere Rohr 18 und das innere Rohr 14 können in der axialen Erstreckungsrichtung 16 insbesondere kon- zentrisch zueinander angeordnet sein. Der erste Anschlussbereich 24 grenzt somit an einem ersten Endbereich 30 an das innere Rohr 14 und das äußere Rohr 18 an. An einem dem ersten Endbereich 30 gegenüberliegenden zweiten Endbereich 34 liegt ein Umlenk- bereich 36, in dem ein Verschlussdeckel 70 angeordnet ist. Der Verschlussdeckel 70 leitet das Fluid 28 zunächst senkrecht zu der axialen Erstreckungsrichtung 16 in radialer Rich- tung nach innen um. Anschließend strömt das Fluid 28 entgegen der axialen Erstre- ckungsrichtung 16 im Inneren des inneren Rohrs 14 in einem Rohrströmungsraum 38 zu dem ersten Endbereich 30 zurück. Dort tritt es entgegen der axialen Erstreckungsrichtung 16 in einen zweiten Anschlussbereich 40 ein und schließlich entgegen der axialen Erstre- ckungsrichtung 16 an dem zweiten Anschluss 42 aus dem Gegenstromwärmetäuscher 10 aus. An dem dem ersten Anschlussbereich 24 zugewandten ersten Endbereich 30 ist wei- terhin die ebene Fläche 50 erkennbar. Im Bereich der ebenen Fläche 50 ist die Tempera- tur des gerade in das äußere Rohr eingetretenen Fluids am geringsten, so dass sich die ebene Fläche 50 insbesondere zur Kühlung von elektronischen Komponenten der elektro- nischen Heizeinrichtung eignet, welche auf einer möglichst niedrigen Temperatur gehalten werden sollen.

Figur 4 zeigt eine weitere Schnittansicht eines Gegenstromwärmetäuschers 10. Erkennbar ist ein schalenartiger Aufbau des Gegenstromwärmetäuschers 10. Die äußerste Schale bildet das äußere Rohr 18 mit der äußeren Mantelfläche 22 und einer inneren Mantelflä- che 52. Konzentrisch zu dem äußeren Rohr 18 ist das innere Rohr 14 angeordnet und über optionale Trennwände 44, 46, 48 mit dem äußeren Rohr 18 verbunden. Die Trenn- wände 44, 46, 48 können insbesondere thermisch gut leitend sein, so dass die auf der äußeren Mantelfläche 22 des äußeren Rohrs 18 eingetragene elektrische Heizleistung auch das innere Rohr 14 noch gut erwärmen kann. Die Trennwände 44, 46, 48 dienen weiterhin als vergrößerte Wärmeübertragungsflächen und tragen somit ebenfalls zur Er- wärmung des Fluids bei. Weiterhin begrenzen die Trennwände 44, 46, 48 unerwünschte Strömungskomponenten des Fluids senkrecht zu der axialen Erstreckungsrichtung 16 des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs und tragen zu einer im Mittel gleichmäßigen Strö- mungsverteilung im Inneren des Gegenstromwärmetäuschers 10 bei. Die Trennwände 44, 46, 48 können gleichmäßig oder ungleichmäßig entlang des Mantelströmungsraumes 32 verteilt angeordnet sein.

Das innere Rohr 14 weist ebenfalls eine Innenrohraußenmantelfläche 54 und eine Innen- rohrinnenmantelfläche 60 auf, an denen, genau wie an der inneren Mantelfläche 52 des äußeren Rohrs 18 Wärme auf das vorbeiströmende Fluid übertragen wird. Im Inneren des inneren Rohrs 14 kann ein Verdrängerkörper 62 angeordnet sein, welcher den im Inneren des inneren Rohrs 14 liegenden Rohrströmungsraum 38 in einen inneren Mantelströ- mungsraum verwandelt. Der Verdrängerkörper 62 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Der Verdrängerkörper 62 kann über Rippen 74, 76 mit dem inneren Rohr verbunden sein. Die gesamte in Figur 4 dargestellte mehrschalige Konstruktion des Gegenstromwärme- tausches 10 kann beispielweise mit Hilfe eines Strangpressverfahrens in ihrer Gesamtheit gleichzeitig hergestellt werden. Möglich ist allerdings auch, dass mehrere Teile des mehr- schaligen Aufbaus voneinander unabhängig hergestellt und anschließend in der axialen Erstreckungsrichtung ineinander geschoben werden. Figur 5 zeigt eine dreidimensionale Außenansicht eines Gegenstromwärmetäuschers 10 ohne ersten Anschlussbereich. Bei dem in Figur 5 dargestellten Gegenstromwärmetau- scher 10 wurde auf Darstellung des ersten Anschlussbereichs und des Kragenblechs ver- zichtet, um die Vielzahl der ebenen Flächen 50 besser erkennen zu können. Anstelle des ersten Anschlussbereichs ist in Figur 5 nunmehr ein Ringspalt 78 erkennbar, an dem das Fluid zwischen dem Mantelströmungsraum, der zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr gebildet wird, und dem nicht dargestellten ersten Anschlussbereich Übertritt.

Figur 6 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von Wärmetauscherkomponenten. In Figur 6 sind zunächst die ebenen Flächen 50 an einem Ende der dargestellten Wärmetauscher- komponenten erkennbar. Hieran angrenzend erstrecken sich in der axialen Erstreckungs- richtung ein erster axialer Abschnitt 56 und ein zweiter axialer Abschnitt 58 des äußeren Rohrs 18, wobei an dem äußeren Rohr 18 in radialer Richtung die Trennwände 44, 46, 48 sowohl an dem ersten axialen Abschnitt 56 als auch an dem zweiten axialen Abschnitt 58 erkennbar sind. Der zweite axiale Abschnitt 58 ist, wie in Figur 6 erkennbar, um die axiale Erstreckungsrichtung 16 gegenüber dem ersten axialen Abschnitt 56 gedreht, so dass die jeweiligen Trennwände 44, 46, 48 einen Versatz 80 haben und in dem nach Einschub be- ziehungsweise nach Anordnung des inneren Rohrs 14 gebildeten Mantelströmungsraum Anström- und Abrisskanten ausbilden, die eine Turbulenzbildung in dem Mantelströ- mungsraum begünstigen.

Figur 7 zeigt eine weitere Ansicht von Wärmetauscherkomponenten. Die in Figur 7 darge- stellten Komponenten können beispielsweise in die in Figur 6 dargestellten Wärmetau- scherkomponenten in der axialen Erstreckungsrichtung 16 eingeschoben werden bezie- hungsweise alternativ auch gemeinsam mit diesen erzeugt werden. Figur 7 zeigt das inne- re Rohr 14 mit Rippen 74, 76, die dieselben Eigenschaften und Wirkungen haben können, wie die Trennwände 44, 46, 48 zwischen dem äußeren Rohr 18 und dem inneren Rohr 14. Im Inneren des inneren Rohrs ist konzentrisch der Verdrängerkörper 62 angeordnet, der aus dem Rohrströmungsraum im Inneren des inneren Rohrs 14 einen inneren Mantel- strömungsraum macht.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen of- fenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombina- tion miteinander für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste

10 Gegenstromwärmetäuscher

12 elektrische Fahrzeugheizung

14 inneres Rohr

16 axiale Erstreckungsrichtung

18 äußeres Rohr

20 elektrisches Heizelement

22 äußere Mantelfläche

24 erster Anschlussbereich

26 erster Anschluss

28 Fluid

30 erster Endbereich

32 Mantelströmungsraum

34 zweiter Endbereich

36 Umlenkbereich

38 Röhrströmungsraum

40 zweiter Anschlussbereich

42 zweiter Anschluss

44 Trennwand

46 Trennwand

48 Trennwand

50 ebene Fläche

52 innere Mantelfläche

54 Innenrohraußenmantelfläche

56 axialer Abschnitt

58 axialer Abschnitt

60 Innenrohrinnenmantelfläche

62 Verdrängerkörper

64 Fahrzeug

66 Stromquelle

68 Anschlussleitung

70 Verschlussdeckel

74 Rippe Rippe Ringspalt Versatz