Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeträgeranordnung zur Kühlung einer Brennstoffzelle mit einem Kühlmittelkühler und einer Wasserzerstäubungseinrich tung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer solchen Wärmeübertrageranordnung so wie ein Verfahren zur Kühlung einer Brennstoffzelle mit einer solchen Wärme übertrageranordnung.

Die Kühlung einer Brennstoffzelle unterscheidet sich von der Kühlung eines Ver brennungsmotors stark bezüglich einer maximalen Abwärme und einer maxima len Kühlmitteltemperatur, um eine ausreichende Kühlung ohne Schädigung ge währleisten zu können. Bei dem Verbrennungsmotor wird ein Großteil der Ab wärme über das Abgas abgeführt, was bei der Brennstoffzelle nicht oder nur in deutlich geringerem Umfang möglich ist. Zudem kann eine maximale Kühlmittel temperatur beim Verbrennungsmotor deutlich höher liegen, beispielsweise zwi schen 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 Verbrennungs motor erforderlich.

Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise der Kühler bzw. Wärmeübertra ger 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 bereits bekannt, eine Verdunstungsküh lung 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 vorgese hen ist eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des zu zerstäubenden Wassers.

Aus der DE 2358631 A1 ist eine weitere Wärmeübertrageranordnung mit einem Kühlmittelkühler und einer Wasserzerstäubungseinrichtung mit zumindest einer Düse bekannt, die stromauf des Kühlmittelkühlers in einen Luftstrom Wasser ein bringt.

Aus der DE 102010036502 A1 ist ein Wärmeübertrager bekannt, der wiederum eine Düse in einen einen Kühlmittelkühler durchströmenden Luftstrom einsprüht und dadurch dessen Kühlwirkung erhöhen soll. Ein derartiger Kühler ist auch aus der US 5,101 ,775 A bekannt.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Wärmeübertrageranordnungen ist jedoch, dass diese einen vergleichsweise gro ßen Bauraumbedarf und einen hohen Energieeinsatz erfordern. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Wär meübertrageranordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumin dest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kühlleis tung einer Wärmeübertrageranordnung durch Einsprühen von zerstäubtem Was ser in einen einen Kühlmittelkühler durchströmenden Luftstrom zu bewirken und zuvor das einzusprühende Wasser durch das Kühlmittel des Kühlmittelkühlers zu temperieren, insbesondere aufzuheizen. Hierdurch ist es möglich, auf eine sepa rate Temperierungseinrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Aufheizen, des zu zerstäubenden Wassers zu verzichten und hierfür die Energie des in dem Kühlmittelkühler vorhandenen Kühlmittels zu nutzen, wodurch dieses gekühlt und dadurch die Kühlleistung nochmals gesteigert werden kann. Die erfindungsge mäße Wärmeübertrageranordnung besitzt dabei in bekannter Weise den zuvor beschriebenen Kühlmittelkühler und eine Wasserzerstäubungseinrichtung, wobei der Kühlmittelkühler derart ausgebildet ist, dass durch diesen von einem Vertei lerkasten über einen Wärmeübertragerblock, beispielsweise mit Flachrohren, zu einem Sammelkasten ein Kühlmittelstrom und quer dazu ein Luftstrom strömt. Dies entspricht der gängigen Bauweise bekannter Kühlmittelkühler. Die Was serzerstäubungseinrichtung besitzt zumindest eine Düse, über die das Wasser zerstäubbar und stromauf des Kühlmittelkühlers in den Luftstrom einbringbar ist. Stromauf der Düse ist auch eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Aufheizen, des zu zerstäubenden Wassers vorgesehen, die nun erfindungsgemäß zumindest ein Zuführrohr aufweist, welches durch den Ver teilerkasten oder den Sammelkasten des Kühlmittelkühlers verläuft, wobei selbst verständlich auch alternativ zwei Zuführrohre vorgesehen sein können, wovon ein erstes Zuführrohr durch den Verteilerkasten und ein zweites Zuführrohr durch den Sammelkasten des Kühlmittelkühlers verläuft. Durch den Sammelkasten bzw. Verteilerkasten verlaufen soll dabei bedeuten, dass zumindest ein Teil des Zuführrohrs durch den Verteilerkasten bzw. den Sammelkasten verläuft und dort das in dem Zuführrohr geführte und zur Zerstäubung vorgesehene Wasser durch das im Kühlmittelkühler vorhandene heiße Kühlmittel erwärmt. Vorteilhafterweise ist dabei zumindest ein Zuführrohr vorgesehen, welches durch den Verteilerkas ten des Kühlmittelkühlers verläuft, da dort das vergleichsweise heiße Kühlmittel noch viel Wärmeenergie an das Wasser übertragen kann. Durch das erhitzte Wasser ist eine besonders effektive Kühlung möglich. Dies liegt darin begründet, dass heißes Wasser schneller von der Luft sublimiert werden kann, das heißt, es kann mehr Wasser in derselben Zeit von der Luft aufgenommen werden, wodurch sich die Effektivität des Sublimationsprozesses erhöht. Dadurch wird der Luft mehr Wärme entzogen, die Luft wird stärker abgekühlt. Zugleich kann die erfindungsgemäße Wärmeübertrageranordnung im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Wärmeübertrageranordnungen mit separaten Tem perierungseinrichtungen nicht nur kostengünstiger, sondern auch hinsichtlich ei nes Bauraumbedarfs optimiert werden. Von besonderem Vorteil ist jedoch die hohe Effektivität der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung, da das zu zerstäubende Wasser nicht mehr separat aufgeheizt wird, sondern über das ver gleichsweise heiße Kühlmittel, insbesondere im Verteilerkasten des Kühlmittel kühlers, so dass dessen Wärmeenergie zur Erhitzung des zu zerstäubenden Wassers genutzt werden kann und hierfür keine separate, insbesondere elektri sche Energie, aufgewendet werden muss. Durch die Beaufschlagung des Luft stroms mit zerstäubtem Wasser kann sowohl der Effekt der direkten Kühlung durch Auftreffen der Wassertröpfchen auf einen Wärmeübertragerblock des Kühl mittelkühlers (Berieselung) erhöht werden, als auch durch einen Verdunstungsef fekt.

Zweckmäßig ist das Zuführrohr als Metallrohr, insbesondere als Aluminiumrohr oder als ein Rohr aus einem gleichen Material wie der Sammelkasten oder Ver teilerkasten, ausgebildet und steht innerhalb des jeweiligen Kastens in direktem Kontakt mit dem Kühlmittel. Innerhalb des Zuführrohrs strömt somit Wasser zur Düse, während das Zuführrohr innerhalb des jeweiligen Kastens außen vom Kühlmittel umgeben ist. Um dabei einen möglichst hohen Wärmeübertrag errei chen und das in dem Zuführrohr strömende Wasser auf eine möglichst hohe Temperatur erhitzen zu können, ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Zuführrohr zumindest teilweise im Verteilerkasten des Kühlmittelkühlers, in welchem eine Temperatur des Kühlmittels höher ist als im Sammelkasten, ver läuft. Durch ein derartiges Metallrohr ist ein vergleichsweise hoher Wärmeüber trag auch auf kurzer Strecke möglich.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind/ist der Verteilerkasten und/oder der Sammelkasten als Kunststoffspritz gussteil ausgebildet, wobei das zumindest eine Zuführrohr mit eingespritzt ist. Ein derartiges Zuführrohr kann dabei aus Kunststoff ausgebildet sein, vorzugsweise ist es jedoch aus Metall ausgebildet und wird beispielsweise in ein Kunststoff spritzgießwerkzeug eingelegt. Hierdurch lässt sich eine vergleichsweise einfache, qualitativ hochwertige und trotzdem kostengünstige Fertigung des Verteilerkas tens bzw. des Sammelkastens erreichen.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind außen an zumindest einem Zuführrohr im Bereich des Verteilerkastens und/oder des Sammelkastens Wärmeübertragerelemente, insbesondere Rippen, angeordnet. Derartige Wärmeübertragerelemente erhöhen die zum Wärmeüber trag zur Verfügung stehende Fläche und bewirken dabei auf einer vergleichs weise kurzen Strecke des Zuführrohrs im Verteilerkasten bzw. im Sammelkasten einen hohen Wärmeübertrag vom Kühlmittel auf das zu zerstäubende Wasser.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Temperierungseinrichtung zusätzlich einen separaten Wärmeübertrager Und/oder eine separate elektrische Temperierungseinrichtung auf. Dies bietet die Möglichkeit, bei besonders hoher geforderter Kühlleistung das zu zerstäubende Wasser zusätzlich und schnell zu temperieren, insbesondere aufzuheizen, und dadurch den Kühleffekt zu verstärken. Eine derartige elektrische Temperierungs einrichtung kann beispielsweise als Rohrbegleitheizung ausgebildet und kosten günstig hergestellt werden. Über entsprechende Schaltkreise kann diese im Be darfsfall eingeschaltet und zu einer zusätzlichen Erwärmung des zu zerstäuben den Wassers im Zuführrohr genutzt werden. Auch die Einbindung eines zusätzli chen Wärmeübertragers, beispielsweise eines Kältemittelkühlers, durch welchen ein entsprechendes Zuführrohr verläuft, ist denkbar.

Zweckmäßig ist die Wasserzerstäubungseinrichtung über Steckverbindungen o- der Clipsverbindungen mit dem Kühlmittelkühler verbunden. Insbesondere bei ei nem in den Sammelkasten bzw. Verteilerkasten eingespritzten Zuführrohr ist denkbar, dass an dessen freiem Ende eine Steckkupplung vorgesehen ist, über welche ein vergleichsweise einfaches Anstecken der Wasserzerstäubungsein richtung bzw. entsprechender Düsen möglich ist. Auch kann ein Verteilerrohr der Wasserzerstäubungseinrichtung über entsprechende Halteclips am Kühlmittel kühlerfixiert werden. Hierdurch kann insbesondere eine schnelle und kosten günstige Montage erfolgen. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es zudem im Wartungsfall möglich, die Wasserzerstäubungseinrichtung bzw. die Düse ver gleichsweise einfach durch Lösen der Steckverbindung bzw. Clipsverbindungen vom Kühlmittelkühler zu trennen. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass eine derartige Verbindung zwischen der Wasserzerstäubungseinrichtung und dem Kühlmittelkühler bzw. zwischen dem Zuführrohr und einer Düse bei spielsweise geklebt ist. Hierdurch kann auf Schnellkupplungen verzichtet werden und eine kostengünstige Klebeverbindung, beispielsweise durch ein koaxiales In einanderstecken des Zuführrohrs und eines Rohrs der Wasserzerstäubungsein richtung bzw. der Düse erfolgen.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer Brennstoffzelle und einer Wärmeübertrageran ordnung entsprechend den vorherigen Absätzen auszustatten. Besonders bei Brennstoffzellenfahrzeugen, bei welchen nur ein geringer Teil der erzeugten Ab wärme über ein Abgas (Kondensat) im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor abgeführt werden kann, und zudem eine deutlich geringere maximale Kühlmittel temperatur von ca. 75 bis 90 °C erreicht wird, bietet sich der Einsatz der erfin dungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung an, da diese im Vergleich zu bishe rigen Wärmeübertrageranordnungen eine deutlich gesteigerte Leistung bei glei chem oder sogar reduziertem Bauraum und ohne zusätzlichen Energieaufwand, wie beispielsweise einem stärkeren Lüfter, ermöglicht. Das erfindungsgemäße Brennstoffzellenfahrzeug macht sich dabei die Grundidee der Erfindung zu Nutze, das zu zerstäubende Wasser nicht nur zur Erhöhung der Kühlleistung des Kühlmittelkühlers durch Berieselung eines Wärmeübertragerblocks und Verduns tung zu nutzen, sondern zugleich das zu zerstäubende Wasser zur Leistungsstei gerung durch das im Kühlmittelkühler strömende Kühlmittel vorzuerhitzen und dadurch das Kühlmittel selbst ebenfalls zu kühlen. Hierdurch kann eine bauraum optimierte, leistungsstarke und verbrauchsarme Wärmeübertrageranordnung ge schaffen werden. Dies trägt alles zu einer Leistungssteigerung des Brennstoffzel lenfahrzeugs, insbesondere zu einer Steigerung dessen Reichweite bei. Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Wasser für die Wasserzerstäubungseinrichtung Kondensat aus der Brennstoffzelle auf. Das in der Brennstoffzelle während des Betriebs entstehende Kondensat, welches ebenfalls bereits eine erhöhte Temperatur aufweist, kann so in dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenfahrzeug ebenfalls zur Kühlung des Kühlmittelkühlers herangezogen werden, wodurch sich der Wirkungsgrad des Brennstoffzellenfahrzeugs erhöht.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ver fahren zur Kühlung einer Brennstoffzelle mit einer Wärmeübertrageranordnung entsprechenden den vorherigen Absätzen anzugeben, bei dem ein Kühlmittelküh ler durch den Verteilerkasten über den Wärmeübertragerblock zu dem Sammel kasten von einem Kühlmittelstrom und quer dazu von einem Luftstrom durch strömt wird. Die Wasserzerstäubungseinrichtung zerstäubt mit zumindest einer Düse Wasser und bringt dieses stromauf des Kühlmittelkühlers in einen den Kühlmittelkühler durchströmenden Luftstrom ein. Zur Erhitzung des zur Zerstäu bung vorgesehen Wassers wird dieses durch ein durch den Verteilerkasten oder den Sammelkasten, vorzugsweise durch den Verteilerkasten, des Kühlmittelküh lers verlaufendes Zuführrohr geführt und darin stromauf der Düse der Wasserzer stäubungseinrichtung erhitzt. Hierdurch kann ein besonders energieeffizientes Kühlen des Kühlmittelkühlers erfolgen, wodurch dessen Leistungsfähigkeit ge steigert und insgesamt auch ein Wirkungsgrad im Bereich der Kühlung erhöht werden kann. Zusätzlich ist auch denkbar, dass das Temperieren, insbesondere das Aufheizen, des zu zerstäubenden Wassers durch eine separaten Wärme übertrager oder eine separate elektrische Temperierungseinrichtung erfolgt, die jedoch im optimalen Fall lediglich als Zusatzheizung fungiert. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Wasser für die Wasserzerstäubungseinrichtung Kondensat aus der Brennstoff zelle verwendet. Hierdurch kann das bereits vorerwärmte Kondensat aus der Brennstoffzelle als vorerwärmtes Wasser zum Zerstäuben in dem Luftstrom vor dem Kühlmittelkühler genutzt werden und dadurch die dem Kondensat eigene Wärmeenergie, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert werden kann.

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

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern 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 eine Frontalansicht auf eine erfindungsgemäße Wärmeübertrager anordnung,

Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch bei einer Ansicht von oben,

Fig. 3 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Wärmeübertrageranordnung, Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch bei einer Ansicht von oben,

Fig. 5 eine nicht unter die Erfindung fallende Wärmeübertrageranordnung mit einem separaten Wärmeübertrager bzw. einer separaten Tem perierungseinrichtung zur Erhitzung des zu zerstäubenden Was sers,

Fig. 6 eine Ansicht von oben auf die gemäß der Fig. 5 gezeigte Wärme übertrageranordnung,

Fig. 7 eine Darstellung wie in Fig. 5, jedoch bei einer anderen Ausfüh rungsform,

Fig. 8 eine Darstellung wie in Fig. 7, jedoch bei einer Ansicht von oben.

Entsprechend den Fig. 1 bis 4, weist eine erfindungsgemäße Wärmeübertrager anordnung 1 zur Kühlung einer Brennstoffzelle 2 einen Kühlmittelkühler 3 sowie eine Wasserzerstäubungseinrichtung 4 auf. Der Kühlmittelkühler 3 besitzt dabei einen Verteilerkasten 10, einen Sammelkasten 11 sowie einen bezüglich eines Kühlmittelstroms 12 dazwischen angeordneten Wärmeübertragerblock 13. Die Wasserzerstäubungseinrichtung 4 besitzt dabei zumindest eine Düse 5, über die Wasser 6 zerstäubbar und stromauf des Kühlmittelkühlers 3 in einen Luftstrom 7 (vgl. die Fig. 2 und 4) einbringbar ist. Stromauf der jeweiligen Düse 5 bzw. der Düsen 5 ist darüber hinaus eine Temperierungseinrichtung 8 zum Temperieren, insbesondere zum Aufheizen, aber ggf. auch zum Kühlen, des zu zerstäubenden Wassers 6 vorgesehen, wobei diese Temperierungseinrichtung 8 zumindest ein Zuführrohr 9, 9' aufweist, das durch den Verteilerkasten 10 (vgl. Fig. 1 und 2) o- der den Sammelkasten 11 des Kühlmittelkühlers 3 verläuft oder wobei zwei Zu führrohre 9, 9' vorgesehen sind, wovon ein erstes Zuführrohr 9 durch den Vertei lerkasten 10 und ein zweites Zuführrohr 9' durch den Sammelkasten 11 des Kühl mittelkühlers 3 verläuft (vgl. Fig. 3 und 4).

Mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 ist es somit erstmals möglich, die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers 3 durch Zerstäuben von Wasser 6 stromauf des Kühlmittelkühlers 3 in Bezug auf den Luftstrom 7 zu erreichen und dadurch die erhöhte Kühlleistung weiter dadurch zu unterstützen, dass das zu zerstäubende Wasser 6 vor dem Zerstäuben erhitzt wird und zwar durch das Kühlmittel des Kühlmittelkühlers 3. Hierzu läuft zumindest ein Zuführrohr 9, 9' zu mindest bereichsweise durch den Kühlmittelkühler 3 bzw. den Verteilerkasten 10 und/oder den Sammelkasten 11 desselben und nutzt dabei die höhere Tempera tur des Kühlmittels zur Erwärmung des zu zerstäubenden Wassers 6 aus. Hier durch kann ein besonders effektiver und leistungsstarker Kühlmittelkühler 3 ge schaffen werden, der einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad aufweist.

Das Zuführrohr 9 kann vorzugsweise als Metallrohr, insbesondere als Aluminium rohr oder als Rohr aus demselben Material wie der Sammelkasten 11 bzw. der Verteilerkasten 10 ausgebildet sein und steht in direktem Kontakt mit dem Kühl mittel, das heißt dem Kühlmittelstrom 12. Denkbar ist hierbei auch, dass der Ver teilerkasten 10 und/oder der Sammelkasten 11 als Kunststoffspritzgussteil ausge bildet und das jeweilige Zuführrohr 9, 9' als Einlegeteil mit in den jeweiligen Kas ten 10, 11 eingespritzt wird. Hierdurch kann die Idee der Erfindung kostengünstig, qualitativ hochwertig und zugleich fertigungstechnisch einfach umgesetzt werden. Vorzugsweise kann bei der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 auf eine separate Temperierungseinrichtung 14 bzw. einen separaten Wärme übertrager 15, wie dies bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 5 bis 8 dar gestellt ist, verzichtet werden.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind außen an zumindest einem Zuführrohr 9, 9' im Bereich des Verteilerkastens 10 und/oder des Sammelkastens 11 Wärmeübertragerelemente 16 (vgl. bei spielsweise die Fig. 4) vorgesehen, die in der Art von Kühlrippen für den Kühlmit telstrom 12 fungieren und einen verbesserten Wärmeübertrag vom Kühlmit telstrom 12 auf das zu zerstäubende Wasser 6 bewirken.

Die Wasserzerstäubungseinrichtung 4 kann beispielsweise über Steckverbindun gen 17 oder Clipsverbindungen 18 mit dem Kühlmittelkühler 3 verbunden sein, wodurch eine vergleichsweise einfache, bauraumoptimierte und schnelle und da mit auch kostengünstige Montage sowie gegebenenfalls auch eine Demontage vom Kühlmittelkühler 3 möglich ist. Eine Düse 5 der Wasserzerstäubungseinrich tung 4 kann beispielsweise mit dem jeweiligen Zuführrohr 9 über eine Schnell kupplung 19 verbunden sein. Sind mehrere Düsen 5 vorgesehen, so können da zwischen auch Verteilerrohre 20 in der Art eines Common Rails vorgesehen wer den.

Betrachtet man die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmeübertrager anordnung 1 gemäß den Fig. 1 und 2, so erfolgt hier eine Zuführung von zu zer stäubendem Wasser 6 von rechts in das Zuführrohr 9 durch den Verteilerkasten 10 zur Wasserzerstäubungseinrichtung 4 und über eine Verbindungsleitung 21 zu einer am Sammelkasten 11 angeordneten Wasserzerstäubungseinrichtung 4 mit ebenfalls fünf Düsen 5. Demgegenüber weist die Wärmeübertrageranordnung 1 gemäß den Fig. 3 und 4 keine derartige Verbindungsleitung 21 zwischen den zwei Wasserzerstäubungseinrichtungen 4 auf, so dass in diesem Fall eine sepa rate Zuführung von zu zerstäubendem Wasser 6 über das Zuführrohr 9' durch den Sammelkasten 11 zur Wasserzerstäubungseinrichtung 4 mit den Düsen 5 und separat dazu die Zuführung von zu zerstäubendem Wasser 6 durch das Zu führrohr 9 durch den Verteilerkasten 10 zur Wasserzerstäubungseinrichtung 4 mit den Düsen 5 erfolgt.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wär meübertrageranordnung 1 kann zum Temperieren, insbesondere zum Aufheizen oder Kühlen, des zur Zerstäubung vorgesehenen Wassers 6 auch noch ein sepa rater Wärmeübertrager 14 und/oder eine separate elektrische Temperierungsein richtung 15, wie sie mit unterbrochen gezeichneter Linie in Fig. 1 dargestellt ist, genutzt werden.

Bei den gemäß den Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsformen, welche nicht unter die Erfindung fallen, wird das zur Zerstäubung vorgesehene Wasser 6 aus schließlich durch einen separat zum Kühlmittelkühler 3 angeordneten Wärme übertrager 14 bzw. eine separat dazu angeordnete Temperierungseinrichtung 15 erhitzt bzw. temperiert. Die Leitungsführung bei der Wärmeübertrageranordnung 1 gemäß den Fig. 5 und 6 ist dabei analog zur Leitungsführung bei der erfin dungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 entsprechend den Fig. 1 und 2. Gleiches gilt für die Wärmeübertrageranordnung 1 gemäß den Fig. 7 und 8, wel che nicht unter die Erfindung fallen, zu den erfindungsgemäßen Wärmeübertra geranordnungen 1 gemäß den Fig. 3 und 4.

Allen Ausführungsformen ist dabei gemein, dass eine Verbindung der Düsen 5 mit den Verbindungsleitungen 20 bzw. generell der Wasserzerstäubungseinrich tung 4 mit den Düsen 5 über einfache Steck- bzw. Clipsverbindungen 17, 18 und/oder Schnellkupplungen 19 ermöglicht wird. Alternativ ist selbstverständlich auch ein Verkleben zwischen derartigen Verbindungen denkbar, was den Vorteil einer schnellen und kostengünstigen Montage bietet.

Eingesetzt werden kann die erfindungsgemäße Wärmeübertrageranordnung 1 entsprechend den Fig. 1 und 4 aber auch die nicht unter die Erfindung fallende Wärmeübertrageranordnung 1 gemäß den Fig. 5 bis 8 bei einem Brennstoffzel lenfahrzeug 22 mit einer Brennstoffzelle 2, wobei in diesem Fall sogar Kondensat der Brennstoffzelle 2 als zu zerstäubendes Wasser 6 verwendet werden kann. Dies ist gemäß der Fig. 1 angedeutet. Flierdurch ist es möglich, bereits vorer wärmtes Wasser 6 zur Zerstäubung zu verwenden und dadurch den Wirkungs grad der erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 bzw. des erfindungs gemäßen Brennstoffzellenfahrzeugs 2 zu erhöhen.

Die vorliegende Erfindung beruht auch auf einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kühlung einer solchen Brennstoffzelle 2 mit der gemäß den Fig. 1 bis 4 dar gestellten Wärmeübertrageranordnung 1, bei dem der Kühlmittelkühler 3 durch den Verteilerkasten 10 über den Wärmeübertragerblock 13 zu dem Sammelkas ten 11 von dem Kühlmittelstrom 12 und quer dazu von dem Luftstrom 7 durch strömt wird. Die Wasserzerstäubungseinrichtung 4 mit zumindest einer Düse 5 zerstäubt dabei Wasser 6 und bringt dieses stromauf des Kühlmittelkühlers 3 in den Luftstrom 7 ein. Stromauf der Düse 5 wiederum ist eine Temperierungsein richtung 8, insbesondere zum Erhitzen des zu zerstäubenden Wassers 6, vorge sehen, wobei das Temperieren des zu zerstäubenden Wassers 6 durch ein durch den Verteilerkasten 10 oder den Sammelkasten 11 des Kühlmittelkühlers 3 ver laufendes Zuführrohr 9, 9' erfolgt. Hierdurch kann eine besonders hohe Energie ausnutzung und eine besonders hohe Kühlleistung der Wärmeübertrageranord nung 1 erreicht werden. Zusätzlich kann das Temperieren, insbesondere das Aufheizen, des zu zerstäu benden Wassers 6 auch durch einen im separaten Wärmeübertrager 14 bzw. eine separate elektrische Temperierungseinrichtung 15 erfolgen. Über Peltierele- mente kann dabei ein Heizen oder Kühlen erfolgen. Hierdurch kann berücksich tigt werden, dass das System eventuell bei heißen Umgebungsbedingungen bes ser funktioniert, wenn man es kühlt, statt heizt.

Vorzugsweise wird als Wasser 6 bei einem Brennstoffzellenfahrzeug 22 mit einer solchen erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung 1 für die Wasserzer stäubungseinrichtung 4 Kondensat aus der Brennstoffzelle 2 verwendet, wodurch der Wirkungsgrad weiter erhöht werden kann.

_*****