Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeträgeranordnung zur Kühlung einer Brennstoffzelle mit einem Kühlmittelkühler und einer Wasserzerstäubungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer solchen Wärmeübertrageranordnung.

Die Kühlung einer Brennstoffzelle unterscheidet sich von der Kühlung eines Verbrennungsmotors stark bezüglich einer maximalen Abwärme und einer maximalen Kühlmitteltemperatur, um eine ausreichende Kühlung ohne Schädigung gewährleisten zu können. Bei dem Verbrennungsmotor wird ein Großteil der Abwärme über das Abgas abgeführt, was bei der Brennstoffzelle nicht oder nur in deutlich geringerem Umfang möglich ist. Zudem kann eine maximale Kühlmitteltemperatur beim Verbrennungsmotor deutlich höher liegen, beispielsweise zwischen 90 und 100 °C, während diese maximale Kühlmitteltemperatur bei der Brennstoffzelle lediglich zwischen 75 und 90 °C liegt. Aus diesem Grund ist für die Kühlung eines Brennstoffzellenfahrzeugs ein Wärmeübertrager mit deutlich gesteigerter, spezifischer Wärmeübertragung im Vergleich zum Verbrennungsmotor erforderlich bzw. wünschenswert.

Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise der Kühler bzw. Wärmeübertrager vergrößert wird, was jedoch aus Kosten- und Bauraumgründen nicht beliebig möglich ist. Auch eine beliebige Steigerung einer durch den Wärmeübertrager strömenden Luftmenge zur Steigerung der Kühlleistung ist aus Bauraumgründen, Gewichtsgründen und Kostengründen nicht möglich. Außerdem reduziert auch eine erforderliche elektrische Lüfterleistung die für den Vortrieb zur Verfügung stehende Batteriekapazität. Zur Erhöhung einer Kühlleistung ist es auch bekannt, eine Verdunstungskühlung oder eine Berieselung eines Kühlluftstroms mit Wasser einzusetzen.

Aus der US 4,771 ,822 B ist eine gattungsgemäße Wärmeübertrageranordnung bekannt, mit einem Kühlmittelkühler und einer Wasserzerstäubungseinrichtung, welche zur Erhöhung der Kühlwirkung zumindest eine Düse aufweist und Wasser stromauf des Kühlmittelkühlers in einen Luftstrom einbringt. Ebenfalls vorgesehen ist eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des zu zerstäubenden Wassers.

Aus der DE 23 58631 A1 ist eine weitere Wärmeübertrageranordnung mit einem Kühlmittelkühler und einer Wasserzerstäubungseinrichtung mit zumindest einer Düse bekannt, die stromauf des Kühlmittelkühlers Wasser in einen Luftstrom einbringt.

Aus der DE 10 2010 036 502 A1 ist ein Wärmeübertrager bekannt, der wiederum über eine Düse Wasser in einen einen Kühlmittelkühler durchströmenden Luftstrom einsprüht und dadurch dessen Kühlwirkung erhöhen soll. Ein derartiger Wärmeübertrager ist auch aus der US 5,101 ,775 A bekannt.

Aus der DE 11 2007 001 422 B4 ist ein Wärmeübertrager mit einem thermischen Übertragungsbauteil mit einer mit einem Kühlfluid zu besprühenden Hauptfläche bekannt, wobei das thermische Übertragungsbauteil einen ersten Kanal aufweist, der auf der Hauptfläche ausgebildet ist, sowie einen zweiten Kanal, der den ersten Kanal schneidet. Mit dem Wärmeübertrager soll insbesondere eine gleichmäßige Kühlung erreicht werden können.

Aus der DE 102017 209 735 A1 ist eine Dosiervorrichtung zum Aufbringen eines Kühlmediums auf einen Kühler bekannt, wobei die Dosiervorrichtung ein Versor- gungssystem mit mindestens einer Versorgungsleitung zum Transport des Kühlmediums und eine den Kühler umgebende Gitterstruktur umfasst, und wobei die Gitterstruktur mindestens einen Dosierbereich zum Verteilen des Kühlmediums auf den Kühler aufweist. Hierdurch soll eine robuste und verlässliche Möglichkeit zum Aufbringen eines Kühlmediums auf einen Kühler bereitgestellt werden können.

Aus der DE 196 37 926 A1 ist bekannt, bei einer Kühleinrichtung zum Kühlen von Kühlem von Kraftfahrzeugen, eine gezielt steuerbare zeitweilige Leistungssteigerung dadurch zu erreichen, dass aus einem Flüssigkeitsbehälter Kühlflüssigkeit mit einer in der Nachbarschaft des Kühlers angeordneten Sprüheinrichtung auf den Kühler gesprüht wird.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Wärmeübertrageranordnungen ist jedoch, dass diese zum Eintrag von Wasser in einen einen Kühlmittelkühler durchströmenden Luftstrom eine aufwendige und teure Wasserzerstäubungseinrichtung erfordern.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Wärmeübertrageranordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kühlleistung einer Wärmeübertrageranordnung durch Einsprühen von zerstäubtem Wasser in einen einen Kühlmittelkühler durchströmenden Luftstrom zu verbessern, wobei das Einbringen des Wassers in den Luftstrom an einer möglichst engen Stelle eines Zuführkanals zum Zuführen des Luftstroms zum Kühlmittelkühler erfolgt, wodurch eine Anzahl an Düsen zum Einbringen des zu zerstäubenden Wassers in den Luftstrom auf ein Minimum reduziert und zugleich eine optimale Abdeckung des Luftstroms hinsichtlich Sprühbereich bzw. Sprühwinkel erreicht werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung sind somit der zuvor beschriebene Kühlmittelkühler sowie eine Wasserzerstäubungseinrichtung vorgesehen, wobei letztere zumindest eine Düse aufweist, über die Wasser zerstäubbar und stromauf des Kühlmittelkühlers in einen diesen durchströmenden Luftstrom einbringbar ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass stromauf des Kühlmittelkühlers eine Diffusoreinrichtung zum Zuführen des Luftstroms zum Kühlmittelkühler angeordnet ist, wobei diese Diffusoreinrichtung den eigentlichen Zuführkanal bildet. Die zumindest eine Düse der Wasserzerstäubungseinrichtung ist dabei im Bereich eines Diffusoreintritts, das heißt im Bereich eines Diffusorhalses, angeordnet, da an dieser Stelle ein Strömungsquerschnitt des Diffusors am kleinsten ist. Durch die Anordnung der zumindest einen Düse im Bereich des Diffusoreintritts bzw. im Bereich des Diffusorhalses lässt sich somit das zu zerstäubende Wasser gleichmäßig in den Luftstrom einbringen, wodurch das zerstäubte Wasser im Weiteren auch gleichmäßig auf die zu durchströmende Fläche des Kühlmittelkühlers verteilt werden kann. Da der Querschnitt im Bereich des Diffusoreintritts vergleichsweise klein ist, reicht hier auch eine geringe Anzahl an Düsen, vorzugsweise sogar lediglich eine einzige Düse, aus, um genügend Wasser in den Luftstrom einzubringen und dadurch eine zusätzliche Verstärkung der Kühlleistung des Kühlmittelkühlers zu erzeugen. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die zumindest eine Düse an der Stelle mit kleinstem Querschnitt am Diffusoreintritt angeordnet. Sollte der Diffusoreintritt über unterschiedlich große Strömungsquerschnitte verfügen, so kann entsprechend dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die zumindest eine Düse an genau der Stelle des Diffusorei ntritts angeordnet sein, welche den kleinsten Strömungsquerschnitt aufweist. Am kleinsten Strömungsquerschnitt herrscht die höchste Strömungsgeschwindigkeit. Mit der Anordnung der zumindest einen Düse an genau dieser Stelle lassen sich sowohl die Anzahl der Düsen reduzieren als auch ein gleichmäßiges Einbringen von zerstäubtem Wasser in den Luftstrom erreichen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren des zu zerstäubenden Wassers vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, das zu zerstäubende Wasser zu temperieren, beispielsweise aufzuheizen, wobei die hierfür eingesetzte Energie vorzugsweise dem Kühlmittel des Kühlmittelkühlers entzogen wird. Durch das Aufheizen des zu zerstäubenden Wassers kann somit eine Kühlung des Kühlmittels erreicht werden, wodurch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers nochmals gesteigert werden kann. Hierzu können beispielsweise der Kühlmittelkühler und die Temperierungseinrichtung in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf eingebunden sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Temperierungseinrichtung einen separaten Wärmeübertrager auf. Die Temperierungseinrichtung kann selbstverständlich auch in weitere wärmeübertragende Systeme eines Brennstoffzellenfahrzeugs, wie beispielsweise eine Klimaanlage, eingebunden sein, so dass durch Aufheizen des zu zerstäubenden Wassers in der Temperierungseinrichtung beispielsweise eine Kühlfunktion einer Klimaanlage unterstützt werden kann. Als separater Wärmeübertrager der Tem- perierungseinrichtung kann generell ein zusätzlicher oder vorhandener Wärmeübertrager (KMK, NTK, iCOND) genutzt werden. Ein zusätzlicher Wärmeübertrager kann Luft- und Flüssigkeiten nutzen und z.B. ein berippter Abschnitt der Zuführleitung sein. Ein vorhanden Wärmeübertrager (KMK, NTK, iCOND, Chiller, ...) ist vorzugsweise flüssigkeitsgekühlt. Durch diese Flüssigkeit wird eine Zuführleitung durchgeführt bzw. in Kontakt gebracht. Damit wäre eine Kühlung und Aufheizung, je nach ausgewähltem Temperaturniveau, möglich.

Mit einem Wärmeübertrager, der z.B. in den Kühl- oder Kältekreislauf eingebunden ist, kann das Wasser je nach Betriebspunkt erwärmt oder gekühlt werden, was eine weitere Steigerung der Kühlleistung bewirkt. Dabei wird das Wasser, welches dem Luftstrom zugeführt und versprüht wird, entweder aufgeheizt oder gekühlt. Die Temperierung des Wassers hat positive Auswirkungen auf eine generierte zusätzliche Leistung durch die Verdunstungskühlung. In diesem Fall wäre eine Erwärmung des Wassers von Vorteil, da in diesem Fall die Verdunstung, das heißt die Aufnahme des Wassers durch der Luft, schneller abläuft und damit mehr Wasser von der Luft aufgenommen wird und somit die Abkühlung der Luft größer ist. Für die Temperierungseinrichtung könnte auch ein bereits vorhandener Wärmeübertrager genutzt und über diesen ein direkter oder indirekter Wärmetausch ermöglicht werden.

Zweckmäßig ist die zumindest eine Düse so im Bereich des Diffusoreintritts angeordnet, dass das zu zerstäubende Wasser mittels Venturieffekt ansaugbar ist. Über die vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit und den kleinen Strömungsquerschnitt am Diffusoreintritt wäre es denkbar, dass auf eine separate Pumpeinrichtung zum Zuführen von zu zerstäubendem Wasser zu der zumindest einen Düse verzichtet werden kann, so dass über den Venturieffekt, der auch von einem stromab des Kühlmittelkühlers angeordneten Lüfters erzeugt bzw. zumindest verstärkt wird, das zu zerstäubende Wasser ohne weitere Pumpeinrichtung aus einem Wassersammeltank, beispielsweise aus einem Wassersammeltank zum Sammeln von Kondensat der Brennstoffzelle, angesaugt werden kann. Hierzu ist jedoch eine definierte Lüfterleistung zur Erzeugung einer definierten Strömungsgeschwindigkeit am Diffusoreintritt erforderlich.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind/ist eine Pumpeinrichtung und/oder eine Ventileinrichtung zum Zuführen von zu zerstäubenden Wasser von zumindest einer Düse vorgesehen. Mittels einer derartigen Pumpeinrichtung ist es beispielsweise möglich, auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Luftstroms am Diffusoreintritt, welche für einen Venturieffekt zum Ansaugen von zu zerstäubendem Wasser nicht ausreichen, trotzdem Wasser in den Luftstrom einzubringen und dadurch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers zumindest zu unterstützen. Dies ist insbesondere bei einem stehenden Kraftfahrzeug, beispielsweise einem stehenden Brennstoffzellenfahrzeug, besonders vorteilhaft, da in diesem Fall der im Diffusor strömende Luftstrom ausschließlich vom Lüfter erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein kann auch eine Ventileinrichtung, über welche ein Anteil des zur Düse zuzuführenden und anschließend zu verstäubenden Wassers steuerbar ist. Diese Ventileinrichtung kann dabei mittels einer Steuereinrichtung angesteuert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Berieselungseinrichtung vorgesehen, über welche Wasser auf den Kühlmittelkühler und/oder in den Luftstrom einbringbar ist. Eine derartige, rein optionale, Berieselungseinrichtung kann bei sehr hoher geforderter Kühlleistung des Kühlmittelkühlers zusätzlich Wasser in den Luftstrom bzw. auf den Kühlmittelkühler ein-/aufbringen und dadurch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers verstärken. Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer Brennstoffzelle und einer Wärmeübertrageranordnung entsprechenden den vorherigen Absätzen zur Kühlung der Brennstoffzelle anzugeben. Besonders bei Brennstoffzellenfahrzeugen, bei welchen nur ein geringer Teil der erzeugten Abwärme über ein Abgas (Kondensat) im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor abgeführt werden kann, und zudem eine deutlich geringere maximale Kühlmitteltemperatur von lediglich ca. 75 bis 90° C erreicht wird, bietet sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung an, da diese im Vergleich zu bisherigen Wärmeübertrageranordnungen eine deutlich gesteigerte Kühlleistung bei gleichem oder sogar reduziertem Bauraum und ohne zusätzlichen Energieaufwand, wie beispielsweise einem stärkeren Lüfter, ermöglicht.

Vorteilhafterweise kann das Brennstoffzellenfahrzeug einen Wassersammeltank zum Sammeln von Kondensat aus der Brennstoffzelle aufweisen, wobei die Wasserzerstäubungseinrichtung über eine Zuführleitung mit dem Wassersammeltank verbunden ist und wobei das Wasser für die Wasserzerstäubungseinrichtung Kondensat aus der Brennstoffzelle aufweist. Das in der Brennstoffzelle während des Betriebs entstehende Kondensat kann so in dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenfahrzeug zur Kühlung des Kühlmittelkühlers herangezogen werden, wodurch sich der Wirkungsgrad des Brennstoffzellenfahrzeugs erhöht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren des zu zerstäubenden Wassers vorgesehen, die beispielsweise in der Zuführleitung angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Temperierungseinrichtung an einen Kühlmittelkreislauf des Kühlmittelkühlers angeschlossen ist und dadurch zur Erwärmung des Wassers heißes Kühlmittel aus dem Kühlmittelkühler nutzt. Hierdurch kann das Kühlmittel des Kühlmittelkühlers gekühlt und dadurch dessen Kühlleistung unterstützt bzw. gesteigert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenfahrzeugs ist in der Zuführleitung ein Drei-Wegeventil angeordnet, über das ein Ablassen des im Wassersammeltank vorhandenen Wassers möglich ist. Hierdurch kann sowohl eine Zuführung an zu zerstäubendem Wasser zur zumindest einen Düse der Wasserzerstäubungseinrichtung gesteuert werden, als auch ein Ablassen des im Wassersammeltank vorhandenen Wassers, wodurch insbesondere Frostschäden im Wassersammeltank zuverlässig vermieden werden können. Dabei kann rein theoretisch sogar vorgesehen sein, dass das Drei- Wegeventil temperaturgesteuert ist und beispielsweise ein automatisches Ablassen von Wasser aus dem Wassersammeltank ermöglicht, sofern die Temperatur einen vordefinierten Grenzwert, beispielsweise den Gefrierpunkt, unterschreitet. Hierdurch kann eine selbsttätige und automatische Frostsicherung geschaffen werden, die zudem konstruktiv äußerst einfach aufgebaut und kostengünstig ist.

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

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden 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 dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellenfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung,

Fig. 2 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung mit einer Temperierungseinrichtung,

Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit einem Drei-Wegeventil,

Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch mit einer Pumpeinrichtung.

Entsprechend den Fig. 1 bis 4, weist eine erfindungsgemäße Wärmeübertrageranordnung 1 , welche beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Brennstoffzellenfahrzeug 2, angeordnet sein kann, einen Kühlmittelkühler 3 sowie eine Wasserzerstäubungseinrichtung 4 auf, wobei die Wasserzerstäubungseinrichtung 4 zumindest eine Düse 5, hier zwei Düsen 5, aufweist, über die Wasser 6 zerstäubbar und stromauf des Kühlmittelkühlers 3 in einen diesen durchströmenden Luftstrom 7 einbringbar ist. In Bezug auf den Luftstrom 7 stromauf des Kühlmittelkühlers 3, das heißt vor diesem, kann bei der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 zusätzlich noch einen Kondensator 8 angeordnet sein. In Richtung des Luftstroms 7 nach dem Kühlmittelkühler 3 ist noch ein Lüfter 9 zur Erzeugung des Luftstroms 7 angeordnet, insbesondere sofern das Brennstoffzellenfahrzeug 2 steht. Über die Wasserzerstäubungseinrichtung 4 und die Düsen 5 kann Wasser 6 zerstäubt und in den Luftstrom 7 eingebracht werden, wodurch sowohl der Effekt der direkten Kühlung durch Aufprasseln von Wassertröpfchen auf den Kühlmittelkühler 3 (Berieselung) erhöht werden kann, als auch durch einen Verdunstungseffekt.

In dem Brennstoffzellenfahrzeug 2 wird die Wärmeübertrageranordnung 1 zur Kühlung einer Brennstoffzelle 10 eingesetzt, die im Vergleich zu einer Brennkraftmaschine bzw. einem Verbrennungsmotor nur einen deutlich geringeren Teil an Abwärme über ein Abgas, hier ein Kondensat, abführen kann und zudem eine deutlich geringere maximale Kühlmitteltemperatur von lediglich 75 bis 90° C erfordert.

Erfindungsgemäß ist nun stromauf des Kühlmittelkühlers 3 und in den gezeigten Bildern auch stromauf des Kondensators 8 eine Diffusoreinrichtung 11 zum Zuführen des Luftstroms 7 zum Kühlmittelkühler 3 angeordnet. Die Diffusoreinrichtung 11 kann dabei als kostengünstiges Kunststoffspritzgussteil, aber auch als Blechteil, ausgebildet sein und dient der Vergleichmäßigung des dem Kühlmittelkühler 3 bzw. dem Kondensator 8 zuzuführenden Luftstroms 7. Die zumindest eine Düse 5 der Wasserzerstäubungseinrichtung 4 ist dabei erfindungsgemäß im Bereich eines Diffusoreintritts 12 angeordnet, welcher zugleich auch einen sogenannten Diffusorhals darstellt. Am Diffusoreintritt 12 ist ein Strömungsquerschnitt des Diffusors 11 kleiner als an einem dem Kondensator s bzw. dem Kühlmittelkühler 3 zugewandten Diffusoraustritt und weist zudem bevorzugt am Diffusoreintritt 12 seinen kleinsten Strömungsquerschnitt auf. Durch die Anordnung der zumindest einen Düse 5 der Wasserzerstäubungseinrichtung 4 an der Stelle mit dem kleinsten Querschnitt am Diffusoreintritt 12 ist es möglich, eine gleichmäßige Beaufschlagung des Luftstroms 7 mit Wasser 6 mit einer vergleichsweise gehn- gen Anzahl an Düsen 5 zu erreichen. Die möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Luftstroms 7 mit Wasser 6 bewirkt auch eine gleichmäßige wasserbeladene Durchströmung des Kühlmittelkühlers 3 und dadurch eine vergleichsweise hohe Kühlleistung desselben. Würde beispielsweise der Luftstrom 7 im Bereich des Diffusoraustritts mit Wasser 6 beaufschlagt werden, so müsste eine deutlich größere Anzahl an Düsen 5 bereitgestellt werden, um eine gleichmäßige Beladung des Luftstroms 7 mit Wasser 6 zu ermöglichen. Hierdurch wäre nicht nur eine höhere Anzahl an Düsen 5, sondern auch längere Zuleitungen und eine aufwendigere Leitungsführung erforderlich, was konstruktiv aufwendig und teuer ist.

Im Bereich des Diffusoreintritts 12 weist der Luftstrom 7 auch eine vergleichsweise hohe Geschwindigkeit V2 auf, beispielsweise im Vergleich zum Diffusoraustritt, wobei an der Stelle des kleinsten Strömungsquerschnitts die größte Geschwindigkeit des Luftstroms 7 herrscht. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Düsen 5 kann dazu verwendet werden, dass ein Ansaugen des Wassers 6 aus den Düsen 5 mittels Venturieffekt erfolgt, so dass auf eine separate Pumpeinrichtung 13, wie diese gemäß der Fig. 4 dargestellt ist, generell verzichtet werden kann. Der Luftstrom 7 strömt dabei mit einer Geschwindigkeit vi und einem Druck pi in den Diffusoreintritt 12, in welchem sich die Geschwindigkeit auf V2 erhöht. Es gilt somit vi < V2. Nach Austritt aus dem Diffusoreintritt 12 verringert sich der Druck auf p2, wobei gilt p2 < pi. Durch den geringeren Druck p2 entsteht somit ein Unterdrück, der den Venturieffekt erzeugt.

Selbstverständlich kann auch eine Pumpeinrichtung 13 zur Förderung von Wasser 6 zu den Düsen 5 vorgesehen werden, um auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Luftstroms 7, beispielsweise bei stehendem Brennstoffzellenfahrzeug 2, genügend Wasser 6 über die Düsen 5 zerstäuben und dem Luftstrom 7 beimengen zu können. Das Ansaugen mittels Venturieffekt stellt jedoch eine äußerst kostengünstige, da konstruktiv einfache Variante dar. Zusätzlich oder alternativ zur Pumpeinrichtung 13 kann auch eine Ventileinrichtung 14 vorgesehen sein, über welche ein Zustrom von Wasser 6 zu den Düsen 5 steuerbar bzw. regelbar ist. Verbunden ist dabei eine Zuführleitung 15 zu den Düsen 5 mit einem Wassersammeltank 16, in dem von der Brennstoffzelle 10 im Betrieb erzeugtes Kondensat als Wasser 6 gesammelt wird. Hierdurch ist zur erhöhten Kühlung das von der Brennstoffzelle 10 erzeugte Kondensat bzw. Wasser 6 nutzbar. Über die Ventileinrichtung 14 lässt sich die Zuführleitung 15 sperren, so dass je nach gewünschter Kühlleistung des Kühlmittelkühlers 3 auch kein Wasser 6 über die Düsen 5 in den Luftstrom 7 ausgebracht werden kann.

Betrachtet man die Ventileinrichtung 14 gemäß der Fig. 3, so ist dort zu erkennen, dass diese als Drei-Wegeventil 14a ausgebildet ist, über das ein Ablassen des im Wassersammeltank 16 vorhandenen Wassers 6 bzw. Kondensats möglich ist. Hierdurch ist ein Leerlaufenlassen des Wassersammeltanks 16 möglich, so dass dieser bei Frostgefahr entleert werden kann. Rein theoretisch ist dabei auch denkbar, dass das Drei-Wegeventil 14a temperaturgesteuert ist, so dass dieses beim Unterschreiten einer vordefinierten Grenztemperatur, beispielsweise bei Unterschreiten des Gefrierpunktes, geöffnet und dadurch der Wassersammeltank 16 entleert werden kann.

Ebenfalls vorgesehen sein kann eine Temperierungseinrichtung 17 (vgl. Fig. 2), über welche das den Düsen 5 der Wasserzerstäubungseinrichtung 4 zuzuführende Wasser 6 temperiert, beispielsweise erwärmt werden kann. Die Temperierungseinrichtung 17 kann dabei beispielsweise an einen Kühlmittelkreislauf des Kühlmittelkühlers 3 angeschlossen sein, so dass eine Erwärmung des in der Zu- führleitung 15 strömenden Wassers 6 eine Kühlung des Kühlmittels bewirkt und dadurch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers 3 verbessert werden kann. Die Erwärmung des Wassers 6 kann von Vorteil sein, da dann die Verdunstung, das heißt die Aufnahme des Wassers durch die Luft, schneller abläuft und damit mehr Wasser 6 von der Luft aufgenommen wird und somit die Abkühlung der Luft größer ist.

Die Temperierungseinrichtung 17 kann auch einen nicht gezeigten separaten Wärmeübertrager aufweisen. Als separater Wärmeübertrager der Temperierungseinrichtung 17 kann generell ein zusätzlicher oder vorhandener Wärmeübertrager (KMK, NTK, iCOND) genutzt werden. Ein zusätzlicher Wärmeübertrager kann Luft und Flüssigkeiten nutzen und z.B. ein berippter Abschnitt der Zu- führleitung 15 sein. Ein vorhanden Wärmeübertrager (KMK, NTK, iCOND, Chiller, ...) ist vorzugsweise flüssigkeitsgekühlt. Durch diese Flüssigkeit wird eine Zuführleitung durchgeführt bzw. in Kontakt gebracht. Damit wäre eine Kühlung und Aufheizung, je nach ausgewähltem Temperaturniveau, möglich.

Um die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers 3 weiter zu erhöhen, kann auch eine Berieselungseinrichtung 18 vorgesehen sein, über welche Wasser auf den Kühlmittelkühler 3 bzw. in den Luftstrom 7 einbringbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 und dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenfahrzeug 2 lässt sich eine kostengünstige und aus wenigen Einzelteilen aufgebaute Wasserzerstäubungseinrichtung 4 schaffen, die aufgrund der Anordnung der zumindest einen Düse 5 an einem Diffusoreintritt 12 des Diffusors 11 eine gleichmäßige Beladung des Luftstroms 7 mit Wasser und damit eine hohe Kühlleistung bewirkt. Als Wasser 6 wird vorzugsweise Kondensat der Brennstoffzelle 10 verwendet, wobei zur weiteren Steigerung das den Düsen 5 zugeführte Wasser 6 über die Temperierungseinrichtung 17, welche mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelkühler 3 betrieben wird, erwärmt wird. Hierdurch kann das Kühlmittel für den Kühlmittelkühler 3 gekühlt werden.