Der Einsatz von thermoplastischen Kunststoffen anstelle von Metallen für den Bau von Wärmetauschern bietet neben enormer Flexibilität in der Formgebung auch Korrosionsbeständigkeit. Weitere Vorteile von Kunststoff-Wärmetauschern liegen in der Gewichtseinsparung und der Stoßdämpfung, weshalb sie bevorzugt im Auto- mobilbau gefragt sind.

Wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen weisen bekannte Kunst- stoff-Wärmetauscher eine große Wärmeaustauschfläche, beispielsweise in Form von Rohren oder Platten, und/oder eine geringe Materialdicke der Austauschflächen auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Wärmeaustauscher zu realisieren der kostengünstiger zu fertigen ist als es mit üblichen Bauformen möglich ist. Ferner besteht die Aufgabe aufgrund steigender Komplexität der zur Verfügung stehenden Bauräume den Wärmetauscher in bestehende Kunststoffbauteile wie z. B. im Kfz-Luftfiltergehäuse, Saugmodule, Ventildeckel, Kühlmodule, Ölwannen- oder z. B. in der Datentechnik in Gehäuse, Platinen etc. oder in der Lüftungstechnik zu integrieren. Eine weitere Aufgabe ist es, die Verwendung eines Wärmetauschers zur Wärmeabfuhr aus dezentralen lokalen Wärmezentren wie z. B. innerhalb elektronischer Schaltungen, elektromechanischen Antrieben, Brennstoffzellen- antrieben etc. zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmetauscher, wenigstens umfassend einen insbesondere flächigen Grundkörper aus thermoplastischem Kunststoff und einer auf

den Grundkörper aufgebrachten Folie aus thermoplastischem Kunststoff sowie Ein- lassstutzen und Auslassstutzen zur Zu-und Abfuhr eines Wärmeübertragungsmittels, wobei der Grundkörper auf seiner Unterseite und/oder Oberseite und/oder die Folie mindestens eine Rinne aufweisen, welche im Verbund des Grundkörpers mit der Folie einen Kanal für die Durchleitung des Wärmeübertragungsmittels bildet.

Der Vorzug dieser Bauform liegt in Verbindung mit dem dafür insbesondere ein- gesetzten Herstellungsverfahren (Spritzgießen von Thermoplasten, Tiefziehen von thermoplastischen Folien und Laserschweißen) in den möglichen geometrischen Freiheitsgraden sowie der Gestaltung des Wärmetauschers.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft der Kanal mäandrierend auf der Ober-und/oder Unterseite des Grundkörpers.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform hat der Kanal eine Querschnitts- fläche, insbesondere bei Verwendung von flüssigen Medien, von 1 bis 200 mm2 und, insbesondere bei gasförmigen Medien von 1 bis 500 mm2.

Eine weitere bevorzugte Ausfiihrungsform besteht darin, dass die thermoplastische Kunststofffolie eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 1,5 mm aufweist.

Als thermoplastischer Kunststoff für den Wärmetauscher wird bevorzugt ein Polyamid, beispielsweise Polyamid 6.6 oder Polyamid 6, Polycarbonat (PC), Poly- alkylenterephthalat, insbesondere Polybutylenterephthalat (PBT), Acrylnitril-Buta- dien-Styrol-Copolymerisat (ABS), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetra- fluorethylen (PTFE), Thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Thermoplastisches Elastomer (TPE) allein oder in möglichen Mischungen untereinander verwendet.

Für die Zu-und Abfuhr des Wärmeübertragungsmittels ist der Einlassstutzen und Auslassstutzen mit dem Grundkörper vorzugsweise einstückig verbunden.

Eine besonders bevorzugte Ausfihrungsform besteht aus einer Kombination des Wärmetauschers mit einem Kfz-Formteil z. B. einem Luftsammler eines Kfz-Motors, welches in Schalentechnik aus thermoplastischem Kunststoff (PA 66) hergestellt wird. Auf der Innenseite des Formteiles werden entsprechend mäandrierende Kanal- segmente geformt. Durch Laserschweißen wird eine strömungsgünstig geformte Folie aufgeschweißt. Die Anschlüsse des Wärmetauschers sind an der Außenseite des Formteiles mitangeformt. Dadurch entsteht ein in den Luftsammler des Saugrohres integrierter Wärmetauscher, welcher der strömungsgünstigen dreidimensionalen Formgebung des Saugrohres angepasst ist. Die besondere Kühlleistung entsteht in diesem Fall durch die mit hoher Geschwindigkeit an der Wärmetauscheroberfläche vorbeistreifende Frischluft der Motoransaugung. Die dadurch gewonnene Kühl- leistung kann zur Kühlung der Motorsteuerelektronik eingesetzt werden (Gehäuse der Elektronik ist mit dem gleichen Segment ausgestattet).

Dieses Beispiel zeigt den besonderen Vorteil dieser Erfindung. Durch den Einsatz einer einzigen Folie und der geschickten Formgebung bereits vorhandener Bauteile (Luftsammler) kann ein hocheffizienter Wärmetauscher auf extrem kleinem Bauraum bereitgestellt werden.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Wärme- tauschers, wobei zunächst der Grundkörper, gegebenenfalls mit Rinne, nach dem an sich bekannten Spritzgießverfahren hergestellt und eine Folie gegebenenfalls zur An- bringung der Rinne vakuumgeformt wird und anschließend der Grundkörper und die Folie zur Bildung des Kanals übereinander gelegt und durch Laserschweißen mit- einander verbunden werden.

Die Erfindung wird im nachfolgenden Beispiel anhand der Figur 1, die einen Teil- querschnitt und anhand der Figur 2, die einen Diagonalschnitt einer speziellen Ausführungsform des Wärmetauschers in perspektivischer Darstellung durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher entlang der Linie AA in Figur 2 zeigt, näher erläutert.

Beispiel Der flächige Grundkörper 1 des Wärmetauschers besitzt sowohl auf der Ober-als auch auf der Unterseite eine mäandrierende Rinne 7 bzw. 7' (Fig. 2) mit halbkreis- förmigem Querschnitt sowie einen Einlassstutzen 4 und Auslassstutzen 9 für die Zu- und Ableitung des Wärmeübertragungsmittels. Die mäandrierenden Rinnen 7, 7'von Ober-und Unterseite sind in ihren Schnittpunkten 10 über eine Öffnung im Grund- körper 1 verbunden. Dadurch kann das Wärmeübertragungsmittel auf der Ober- sowie auf der Unterseite der Grundplatte 1 strömen. Dieser Grundkörper 1 wurde nach dem Spritzgießverfahren hergestellt. Auf der Ober-und Unterseite des Grund- körpers 1 ist durch Laserschweißen 5 (Fig. 1) eine vakuumgeformte Folie 3 bzw. 3' mit einer Dicke von 0,4 mm aufgebracht, die ebenfalls eine mäandrierende Rinne 8 bzw. 8'mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweist. Sowohl der Grundkörper 1 als auch die Folie 3,3'bestehen aus Polyamid 6.6.

Die Rinne 8 bzw. 8'der Folie bildet das Gegenstück zur Rinne 7 bzw. 7'des Grundkörpers, so dass durch das Verschweißen der beiden Formteile die über- einander liegenden Rinnen 7,8 bzw. 7', 8'einen geschlossenen Kanal 6 bilden, durch den das Wärmeübertragungsmittel strömt.

Der Querschnitt des Kanals 6 beträgt ca. 20 mm. Der Wärmetauscher wird im Kfz- Motorraum eingesetzt und wird mit einem 1 : 1-Wasser-Glycolgemisch als Wärme- übertragungsmittel betrieben. Die Größe ist im Fall des Beispiels ca. L x B x H ca.

150x100x15mm