| JP2016040514 | SYSTEM AND METHOD FOR HEAT EXCHANGE |
| JP4107461 | Integrated header / heat exchanger assembly |
| JP5732211 | Heat exchanger |
| US20190107338A1 | 2019-04-11 | |||
| US10533810B2 | 2020-01-14 | |||
| US20090194268A1 | 2009-08-06 | |||
| US5350475A | 1994-09-27 | |||
| EP0555471A1 | 1993-08-18 | |||
| DE4204041A1 | 1993-08-19 |
| Patentansprüche 1. Wärmetauscher (1 A - 1 F) aus thermoplastischer Kunststofffolie, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1 A - 1 F) aus übereinandergelegten und an vorbestimmten Stellen miteinander verschweißten, nicht profilierten Kunststofffolien (2) ausgebildet ist, wobei durch die Verschweißung (3A - 3F, 5, 14) voneinander abgegrenzte Flohlräume (1A - 1 F, 6, 7, 8, 9, 10, 11 , 12, 13) zwischen den Kunststofffolien (2) ausgebildet sind, und in Betriebszustand des Wärmetauschers (1A - 1 F) die Flohlräume (1A - 1 F, 6, 7, 8, 9, 10, 11 , 12, 13) durch ein eingebrachtes Heiz- oder Kühlfluid aufblähbar sind, wobei mindestens ein erster Anteil der Flohlräume (1 A - 1 F) als Wärmetauscher und mindestens ein weiterer Teil der Flohlräume (6, 7, 8, 9, 10, 11 , 12, 13) als Anschlussleitung für den Zulauf (6, 8, 10, 12) oder den Ablauf (7, 9, 11 , 13) des Heiz- oder Kühlfluids ausgebildet ist. 2. Wärmetauscher (1 A - 1 F) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1A - 1 F) durch Verwendung von mehr als zwei Kunststofffolien (2) mehrlagig ausgebildet ist. 3. Wärmetauscher (1 A - 1 F) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kunststofffolien (2) mit Metall bedampft ist. 4. Wärmetauscher (1 A - 1 F) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die übereinandergelegten Kunstofffolien (2) Teil eines durch Blasformen hergestellten Kunststofffolien-Hohlkörpers sind. |
Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher aus thermoplastischer Kunststofffolie.
Wärmetauscher sind in einer großen Vielfalt seit langem bekannt und im Einsatz. Beispielsweise müssen die Batterie und die elektronischen Bauteile von batterieelektrischen Fahrzeugen temperiert werden, wobei je nach Betriebszustand ein Heiz- oder ein Kühlbetrieb infrage kommt.
Die dabei eingesetzten Wärmetauscher werden oftmals aus speziell geformten Metallbauteilen zusammengesetzt, wobei beispielsweise Metallplatten miteinander verlötet werden, sodass ein Hohlraum entsteht, durch den ein Heiz- oder Kühlmittel fließen kann. Gegebenenfalls kann ein derartig ausgebildeter Wärmetauscher auch den Fluss des Heiz- oder Kühlmittels beeinflussende Sperren oder Leitflächen aufweisen. Außerdem weisen Wärmetauscher dieser Art an in Flussrichtung des Heiz- oder Kühlmittels sich gegenüberliegenden Enden Rohranschlüsse als Vor- und Rücklauf auf.
Derartig ausgebildeter Wärmetauscher sollen möglichst nahe an der entsprechenden zu temperierenden Wärme- oder Kältequelle liegen, wobei ein möglichst inniger Kontakt des Wärmetauschers mit der Wärme- oder Kältequelle erreicht werden soll. Da die Wärme- oder Kältequellen beliebige Geometrien aufweisen können, ist bei der geschilderten Standardausbildung von Wärmetauschern ein optimaler Kontakt nicht immer erreichbar. Außerdem ist ein Aufbau aus Metallteilen relativ aufwendig in den Werkstoffen und kann relativ viel Bauraum beanspruchen. Die Systeme sind nicht flexibel und die durch die Temperaturveränderungen bedingten Dimensionsveränderungen der Wärmetauscher können zu Verzug der Wärmetauscher und damit zu unzulässigem Spannungsaufbau gegenüber den zu temperierenden Wärme- oder Kältequellen führen. Zur Einsparung von Kosten und zur besseren Anpassung der Geometrie der Wärmetauscher an die zu wärmenden oder zu kühlenden Aggregate können auch Kunststoffe zum Einsatz kommen. Die EP 0 555 471 A1 offenbart ein Einbauelement für Wärmetauscher, welches aus mindestens zwei aufeinander befestigten Wänden aus thermoplastischer Kunststofffolie aufgebaut ist, wobei die Wände jeweils als gewellte Flächen gestaltet sind.
Ein derartiges Element ist bevorzugt als innerer Wärmetauscher geeignet, welche durch in Austauschreaktion miteinander tretenden fluide Medien durchströmbar ist, beispielsweise im Gegen- oder Kreuzgegenstrom. Derartige Elemente sind jedoch aufgrund ihrer Bauweise wegen der gewellten Flächen ebenfalls nicht besonders flexibel und lassen sich ebenfalls nicht optimal mit den zu wärmenden oder kühlenden Aggregaten kontaktieren.
In der DE 42 04 041 A1 ist ein Wärmetauscher offenbart, der durch Extrusion eines Schmelzebandes und anschließendes Erstarren ausgebildet ist. Auch dieser Wärmetauscher ist durch das bei der Extrusion und anschließenden Abkühlung des Schmelzebandes entstandene Profil relativ steif und ebenfalls nicht optimal mit den zu wärmenden oder kühlenden Aggregaten kontaktierbar.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der preiswert herstellbar ist und flexibel an die Form der zu wärmenden oder kühlende Aggregate anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher aus übereinandergelegten und an vorbestimmten Stellen miteinander verschweißten, nicht profilierten Kunststofffolien ausgebildet ist, wobei durch die Verschweißung voneinander abgegrenzte Flohlräume zwischen den Kunststofffolien ausgebildet sind, und in Betriebszustand des Wärmetauschers die Flohlräume durch ein eingebrachtes Heiz- oder Kühlfluid aufblähbar sind, wobei mindestens ein erster Anteil der Flohlräume als Wärmetauscher und mindestens ein weiterer Teil der Flohlräume als Anschlussleitung für den Zulauf oder den Ablauf des Heiz- oder Kühlfluids ausgebildet ist. Diese erfindungsgemäße Lösung lässt eine große Vielfalt an Geometrien der Wärmetauscher zu, da durch das Verschweißen an vorbestimmten Stellen eine nahezu beliebig geformte Abgrenzung in Hohlräume und Anschlussleitungen möglich ist. Der Wärmetauscher kann vor Inbetriebnahme an den entsprechenden zu kühlenden oder zu wärmenden Aggregaten angebracht werden, wobei durch die folienförmige Ausbildung der Wärmetauscher eine große Flexibilität zur Anpassung an die Oberfläche der Aggregate gegeben ist. Durch das Aufblähen der Hohlräume schmiegen sich die Folien besonders gut an die Geometrien der Aggregatoberflächen an.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmetauscher durch Verwendung von mehr als zwei Kunststofffolien mehrlagig ausgebildet.
Die Mehrlagigkeit der Wärmetauscher erlaubt auch einen Betrieb als Wärmetauscher im Gegenstrom.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eine der Kunststofffolien mit Metall bedampft.
Eine Metallbedampfen sorgt für einen besonders guten Wärmeübergang und damit einen besseren Wirkungsgrad des Wärmetauschers.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die übereinandergelegten Kunstofffolien Teil eines durch Blasformen hergestellten Kunststofffolien-Hohlkörpers.
Beim Zusammenlegen eines Kunststofffolien- Hohlkörpers entstehen an den Rändern keine Nähte, so das eine besonders gute Dichtigkeit der Wärmetauscher ermöglicht wird.
Durch die Verwendung von unprofilierten Kunststofffolien wird mit der vorliegenden Erfindung ein besonders einfach aufgebauter, sehr flexibler Wärmetauscher vorgeschlagen, der bei entsprechenden Herstellverfahren auch in quasi kontinuierlicher Weise herstellbar ist.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt eine Anordnung von sechs erfindungsgemäßen Wärmetauschern 1A - 1 F in einer Draufsicht. Die Wärmetauscher 1 A - 1 F sind aus zwei aufeinandergelegten Kunststofffolien 2 ausgebildet, von denen hier nur die in Blickrichtung obere Folie sichtbar ist. Die Wärmetauscher 1 A - 1 F sind durch Schweißnähte 3A - 3F voneinander abgegrenzt.
Jeder Wärmetauscher 1 A - 1 F weist im Inneren ebenfalls durch Schweißnähte ausgebildete Verbindungsstellen 4A - 4F der Kunststofffolien 2 auf, die als Sperr oder Leitflächen dienen.
Jeder Wärmetauscher 1 A - 1 F weist an einem ersten Ende jeweils einen ebenfalls durch die durch Schweißnähte 5 miteinander verbundenen Kunstofffolien 2 ausgebildeten Zulauf 6 und an einem dem ersten Ende gegenüber liegenden zweiten Ende einen gleichermaßen ausgebildeten Ablauf 7 für ein hier nicht dargestelltes Kühlmittel oder Heizmittel auf.
Die Wärmetauscher 1A - 1 C bilden eine erste Wärmetauschergruppe, wobei deren Zuläufe 6 mit einer gemeinsamen Zuleitung 8 und deren Abläufe 7 mit einer gemeinsamen Ablaufleitung 9 in fluidführender Verbindung stehen.
Die Wärmetauscher 1 D - 1 F bilden eine zweite Wärmetauschergruppe, wobei deren Zuläufe 6 mit einer gemeinsamen Zuleitung 10 und deren Abläufe 7 mit einer gemeinsamen Ablaufleitung 11 in fluidführender Verbindung stehen.
Die Zuleitungen 8 und 10 stehen mit einer Hauptzuleitung 12 und die Ablaufleitungen 9 und 11 stehen mit einer Hauptableitung 13 in fluidführender Verbindung. Alle genannten Wärmetauscher und Zu- und Ableitungen sind als Hohlräume zwischen den Kunststofffolien ausgebildet, die durch die Schweißnähte 3A- 3F und 5 der Kunststofffolien 2 gegeneinander abgegrenzt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kunststofffolien Bestandteil eines durch Blasformen hergestellten Kunststofffolien-Hohlkörpers, der hier nicht näher dargestellt ist. Die Hauptzuleitung 12 und die Hauptableitung 13 liegen im jeweiligen Randbereich des durch Blasformen hergestellten Kunststofffolien-Hohlkörpers, so dass an den Außenseiten der Leitungen 12 und 13 keine Schweißnaht notwendig ist. In der gezeigten Ausführungsform ist eine quasikontinuierliche Herstellung der Wärmetauscher 1A - 1F möglich, so dass eine beliebige Anzahl von Wärmetauschern zusammenhängend ausgebildet sein kann. Dadurch kann die Anzahl von Verbindungsstellen minimiert werden und es ist eine sehr gute Anpassbarkeit an Geometrien hier nicht gezeigter zu temperierender Aggregate gegeben. Je nach Verwendungsfall können die Wärmetauschergruppen durch einfaches Abschneiden der Folien 2 voneinander getrennt werden.
Bezugszeichenliste
1A-1F Wärmetauscher
2 Kunststofffolien 3A-3F, 5, 14 Schweißnähte
4A-4F Verbindungsstellen der Kunststofffolien 2 6 Zuläufe der Wärmetauscher 1 A - 1 F 7 Abläufe der Wärmetauscher 1 A - 1 F
8, 10 Zuleitungen 9, 11 Ableitungen
12 Flauptzuleitung 13 Flauptableitung