DE102015203470A1 - Heat exchanger, in particular for a motor vehicle - Google Patents

Heat exchanger, in particular for a motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, – mit einem einen Gehäuseinnenraum (2) begrenzenden Gehäuse (3) wobei der Gehäuseinnenraum einen ersten Fluidkanal (5a) zum Durchströmen mit einem ersten Fluid (F) ausbildet, – mit einer Mehrzahl von Kanalelementen (6), welche im Gehäuseinnenraum (2) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jedes Kanalelement (6) ein Kanalgehäuse (7) umfasst, welches jeweils einen Kanalinnenraum (8) begrenzt, der einen fluidisch vom ersten Fluidkanal (F1; F1‘) getrennten, zweiten Fluidkanal (5b; 5b‘) zum Durchströmen mit einem zweiten Fluid (F2) ausbildet, – wobei jedes Kanalelement (6) sich entlang einer axialen Richtung (A) erstreckt, so dass das jeweilige Kanalgehäuse (9; 9‘) entlang der axialen Richtung (A) vom zweiten Fluid (F2) durchströmbar ist, – wobei die Kanalelemente (6) unter Ausbildung wenigstens einer Kanalzeile (9) entlang einer orthogonal zur axialen Richtung (A) verlaufenden Zeilenrichtung (Z) benachbart zueinander angeordnet sind.The invention relates to a heat exchanger (1), in particular for a motor vehicle, having a housing (3) delimiting a housing interior (2), wherein the housing interior forms a first fluid channel (5a) for flowing through with a first fluid (F), A plurality of channel elements (6), which are arranged adjacent to each other in the housing interior (2), wherein each channel element (6) comprises a channel housing (7) each defining a channel interior (8), one fluidically from the first fluid channel (F1; F1 5b; 5b ') for flowing through with a second fluid (F2), - each channel element (6) extending along an axial direction (A), so that the respective channel housing (9; 9' ) can be traversed along the axial direction (A) of the second fluid (F2), - wherein the channel elements (6) to form at least one channel line (9) along an orthogonal to the axial direction (A) extending Row direction (Z) are arranged adjacent to each other.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle.

Als Wärmetauscher oder Wärmeübertrager wird gemeinhin eine Vorrichtung bezeichnet, die Wärme von einem Stoffstrom auf einen anderen Stoffstrom überträgt. Wärmetauscher kommen beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um in einer mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zusammenwirkenden Frischluftanlage die mittels eines Abgasturboladers aufgeladene Frischluft zu kühlen. Hierzu wird die zu kühlende Frischluft in den Wärmetauscher eingeleitet, wo sie thermisch mit einem ebenfalls in den Wärmetauscher eingeleiteten Kühlmittel wechselwirkt und auf diese Weise Wärme an das Kühlmittel abgibt.As a heat exchanger or heat exchanger is commonly referred to a device that transfers heat from one stream to another stream. Heat exchangers are used, for example, in motor vehicles to cool the fresh air charged by means of an exhaust-gas turbocharger in a fresh-air system interacting with the internal combustion engine of the motor vehicle. For this purpose, the fresh air to be cooled is introduced into the heat exchanger, where it interacts thermally with a likewise introduced into the heat exchanger coolant and emits heat in this way to the coolant.

Ein derartiger Wärmetauscher kann beispielsweise als Plattenwärmetauscher ausgestaltet sein und mehrere Platten-Anordnungen mit jeweils einem Plattenpaar aufweisen, die in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen den Platten eines Plattenpaars ein Frischluft-Pfad ausgebildet wird, durch den die zu kühlende Frischluft geführt wird. Zwischen zwei Platten-Anordnungen, also in einem zwischen zwei benachbarten Plattenpaaren ausgebildeten Zwischenraum, kann fluidisch getrennt von der zu kühlenden Frischluft das bereits genannte Kühlmittel geführt werden, welches durch die Platten der Platten-Anordnung in thermische Wechselwirkung mit der zu kühlenden Frischluft gesetzt werden kann. Zur Verbesserung des Wärmeaustauschs können zwischen benachbarten Platten-Anordnungen Rippenstrukturen vorgesehen werden, welche die für die thermische Wechselwirkung zur Verfügung stehende Wechselwirkungsfläche der Platten erhöhen. Derartige Konstruktionen sind dem einschlägigen Fachmann unter dem Begriff „Rippe-Rohr-Wärmetauscher“ bekannt.Such a heat exchanger may be configured, for example, as a plate heat exchanger and having a plurality of plate assemblies each having a pair of plates stacked in a stacking direction, wherein between the plates of a pair of plates a fresh air path is formed through which the fresh air to be cooled is passed. Between two plate arrangements, that is, in a gap formed between two adjacent plate pairs, the aforementioned coolant can be fluidically separated from the fresh air to be cooled, which can be set in thermal interaction with the fresh air to be cooled by the plates of the plate arrangement , To improve the heat exchange, rib structures may be provided between adjacent plate assemblies which increase the interaction area of the plates available for thermal interaction. Such constructions are known to those skilled in the art by the term "fin-tube heat exchanger".

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Wärmetauschern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, neue Wege aufzuzeigen.It is an object of the present invention to discover new ways in the development of heat exchangers, in particular of motor vehicles.

Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by a heat exchanger according to independent claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher umfasst ein einen Gehäuseinnenraum begrenzendes Gehäuse, wobei der Gehäuseinnenraum einen ersten Fluidkanal zum Durchströmen mit einem ersten Fluid ausbildet. Dieses erste Fluid kann ein Kühlmittel sein, welches zum Kühlen der in einer Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine aufgeladenen Frischluft – in Fachkreisen auch als Ladeluft bezeichnet – dient. In dem durch den Gehäuseinnenraum ausgebildeten ersten Fluidkanal ist erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Kanalelementen vorgesehen, die benachbart zueinander angeordnet sind. Jedes Kanalelement umfasst dabei ein Kanalgehäuse, welches einen jeweiligen Kanalinnenraum begrenzt. Jeder Kanalinnenraum bildet einen fluidisch vom ersten Fluidkanal getrennten, zweiten Fluidkanal zum Durchströmen mit einem zweiten Fluid. Durch den zweiten Fluidkanal kann die zu kühlende Ladeluft geleitet werden. A heat exchanger according to the invention comprises a housing bounding a housing interior, wherein the housing interior forms a first fluid channel for flowing through with a first fluid. This first fluid may be a coolant, which is used for cooling the fresh air charged in a fresh air system of an internal combustion engine - also referred to as charge air in professional circles. In the first fluid channel formed by the housing interior, a plurality of channel elements are provided according to the invention, which are arranged adjacent to one another. Each channel element in this case comprises a channel housing, which limits a respective channel interior. Each channel interior forms a second fluid channel which is fluidically separated from the first fluid channel and flows through with a second fluid. Through the second fluid channel, the charge air to be cooled can be passed.

Jedes Kanalelement erstreckt sich erfindungsgemäß entlang einer axialen Richtung, so dass das jeweilige Kanalgehäuse entlang der axialen Richtung vom zweiten Fluid durchströmbar ist. Dabei sind die Kanalelemente erfindungsgemäß unter Ausbildung wenigstens einer Kanalzeile entlang einer orthogonal zur axialen Richtung verlaufenden Zeilenrichtung benachbart zueinander angeordnet. Es versteht sich, dass mehrere Kanalzeilen gebildet werden können, die sich dann alle jeweils in Zeilenrichtung erstrecken. Each channel element extends according to the invention along an axial direction, so that the respective channel housing can be flowed through by the second fluid along the axial direction. In this case, according to the invention, the channel elements are arranged adjacent to one another, forming at least one channel line along a line direction orthogonal to the axial direction. It is understood that several channel lines can be formed, which then all extend in the row direction.

Die hier vorgestellte, erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen Kanalelemente führt dazu, dass die Kanalgehäuse der Kanalelemente auf vorteilhafte Weise nahezu vollständig vom ersten Fluid, also vorzugsweise vom Kühlmittel, umströmt werden können. Dies führt zu einer gegenüber herkömmlichen Wärmetauschern verbesserten thermischen Wechselwirkung mit dem durch die einzelnen Kanalelemente strömenden zweiten Fluids, also vorzugsweise der zu kühlenden Luft. Im Ergebnis führt dies zu einem Wärmetauscher mit verbesserter Effizienz. Dem Fachmann ist in diesem Zusammenhang klar, dass das zweite Fluid besagtes Kühlmittel und das erste Fluid die zu kühlende Ladeluft sein kann.The here presented, inventive arrangement of the individual channel elements causes the channel housing of the channel elements in an advantageous manner almost completely from the first fluid, so preferably from the coolant, can flow around. This leads to a comparison with conventional heat exchangers improved thermal interaction with the flowing through the individual channel elements second fluid, so preferably the air to be cooled. As a result, this leads to a heat exchanger with improved efficiency. It is clear to the person skilled in the art that the second fluid can be said coolant and the first fluid can be the charge air to be cooled.

Darüber hinaus ist der hier vorgestellte Wärmetauscher konstruktiv einfach aufgebaut, was zu erheblichen Kostenvorteilen bei der Herstellung führen kann. Dies gilt insbesondere für vorteilhafte Weiterbildungen mit mehreren Kanalzeilen.In addition, the presented here heat exchanger is structurally simple, which can lead to significant cost advantages in the production. This is especially true for advantageous developments with multiple channel lines.

In einer vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens die Kanalelemente und das Gehäuse des Wärmetauschers mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist der gesamte Wärmetauscher mittels eines solchen additiven Herstellungsverfahrens hergestellt. Vom dem Begriff "additives Herstellungsverfahren" sind vorliegend alle Herstellungsverfahren umfasst, welche das Bauteil unmittelbar aus einem Computermodell heraus schichtweise aufbauen. Derartige Herstellungsverfahren sind auch unter dem Begriff "Rapid Forming" bekannt. Unter dem Begriff "Rapid Forming" seinen insbesondere Produktionsverfahren zur schnellen und flexiblen Herstellung von Bauteilen mittels werkzeugloser Fertigung direkt aus CAD-Daten gefasst. In an advantageous embodiment, at least the channel elements and the housing of the heat exchanger can be produced by means of an additive manufacturing method. Particularly preferably, the entire heat exchanger is produced by means of such an additive manufacturing method. The term "additive manufacturing process" in the present case includes all manufacturing processes which build up the building component directly from a computer model. Such production processes are also known by the term "rapid forming". Under the term "Rapid Forming" his particular production process for fast and flexible production of components by tool-free production directly from CAD data taken.

Die Verwendung eines additiven Herstellungsverfahrens ermöglicht die Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ohne bauteilspezifische Investitionsmittel, wie z.B. Werkzeugformen o.ä. und nahezu ohne geometrische Einschränkungen. Mittels des additiven Herstellungsverfahrens ist es insbesondere möglich, die Gestaltung des Wärmetauschers funktionsgebunden und nicht mehr werkzeuggebunden zu konstruieren. Damit können die einzelnen Bauteile des Wärmetauschers wie etwa die Kanalgehäuse der einzelnen Kanalelemente sowie deren Schnittstellen zu anderen Bauteilen einschließlich Dichtungselementen durch den Entfall von Kleinteilen stark vereinfacht werden. The use of an additive manufacturing method allows the production of the heat exchanger according to the invention without component-specific investment means, such as tool molds or the like. and almost no geometric restrictions. By means of the additive manufacturing method, it is in particular possible to construct the design of the heat exchanger function bound and no longer tool-bound. Thus, the individual components of the heat exchanger such as the channel housing of the individual channel elements and their interfaces with other components including sealing elements can be greatly simplified by the elimination of small parts.

Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmetauscher einstückig ausgebildet sein. Eine solche, einstückige Ausbildung bildet sich insbesondere bei Verwendung des vorangehend vorgestellten additiven Herstellungsverfahrens, insbesondere des Laserschmelzens, an. Bei einer einstückigen Ausbildung des Wärmetauschers entfällt das sehr aufwändige und somit kostenintensive Befestigen der einzelnen Komponenten des Wärmetauschers aneinander. Alternatively or additionally, the heat exchanger may be integrally formed. Such a one-piece design is formed in particular when using the above-proposed additive manufacturing process, in particular laser melting. In a one-piece design of the heat exchanger eliminates the very costly and therefore costly attaching the individual components of the heat exchanger together.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das additive Herstellungsverfahren Laserschmelzen umfassen. Dies bedeutet, dass zum Herstellen von Kanalelementen und Gehäuse, vorzugsweise zum Herstellen des gesamten Wärmetauschers, ein Laserschmelzverfahren zur Anwendung kommt. Mittels eines solchen Verfahrens können die Komponenten des Wärmetauschers direkt aus 3D-CAD-Daten hergestellt werden. Grundsätzlich werden die Bauteile des Wärmetauschers auch beim Laserschmelzen werkzeuglos und schichtweise auf Basis des dem Wärmetauscher zugeordneten dreidimensionalen CAD-Modells gefertigt.In a particularly preferred embodiment, the additive manufacturing process may include laser melting. This means that a laser melting process is used for producing channel elements and housings, preferably for producing the entire heat exchanger. By means of such a method, the components of the heat exchanger can be made directly from 3D CAD data. In principle, the components of the heat exchanger are also produced without tools during the laser melting and in layers on the basis of the three-dimensional CAD model assigned to the heat exchanger.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete Kanalzeilen mit jeweils wenigstens zwei Kanalelementen vorgesehen, wobei die wenigstens zwei Kanalzeilen insbesondere entlang einer orthogonal zur axialen Richtung und zur Zeilenrichtung verlaufenden Stapelrichtung im Abstand zueinander angeordnet sein können. Der sich zwischen zwei Kanalzeilen bildende Zwischenraum ist Teil des ersten Fluidkanals und kann somit vom ersten Fluid durchströmt werden. Eine solche Geometrie erlaubt es, auf Bauraum sparende Weise eine Vielzahl von Kanalelementen bereitzustellen und im Gehäuseinnenraum des Gehäuses anzuordnen. Insbesondere lässt sich auf diese Weise – ähnlich einem herkömmlichen Rippe-Rohr-Wärmetauscher – ein Wärmetauscher in Flachbauweise realisieren. Die Anzahl von Kanalelementen pro Kanalzeile sowie die Anzahl der bereitgestellten Kanalzeilen lässt sich dabei vom Fachmann anwendungsspezifisch auf flexible Weise festlegen.In an advantageous embodiment of the invention, at least two mutually spaced channel rows are provided, each with at least two channel elements, wherein the at least two channel rows can be arranged in particular along a direction orthogonal to the axial direction and the row direction stacking direction at a distance. The intermediate space forming between two channel lines is part of the first fluid channel and can thus be flowed through by the first fluid. Such a geometry makes it possible to provide space-saving manner a plurality of channel elements and to arrange in the housing interior of the housing. In particular, can be realized in this way - similar to a conventional fin-tube heat exchanger - a heat exchanger in flat design. The number of channel elements per channel line as well as the number of provided channel lines can be defined by the skilled person application-specific in a flexible manner.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei in Zeilenrichtung benachbarte Kanalelemente einer Kanalzeile im Abstand zueinander angeordnet, so dass ein zwischen zwei benachbarten Kanalelementen gebildeter Zwischenraum Teil des ersten Fluidkanals ist. Das heißt, der sich ausbildende Zwischenraum kann vom ersten Fluid durchströmt werden. Diese Maßnahme hat eine verbesserte Umströmung der einzelnen Kanalgehäuse mit dem ersten Fluid zur Folge. Besonders bevorzugt sind alle Kanalelemente einer Kanalzeile im Abstand zueinander angeordnet. Auf diese Weise wird die eine maximale Umströmung der einzelnen Kanalelemente erreicht.In a particularly preferred embodiment, at least two adjacent in the row direction channel elements of a channel line are arranged at a distance to each other, so that an intermediate space formed between two adjacent channel elements is part of the first fluid channel. That is, the forming intermediate space can be traversed by the first fluid. This measure has an improved flow around the individual channel housing with the first fluid result. Particularly preferably, all the channel elements of a channel line are arranged at a distance from each other. In this way, the maximum flow around the individual channel elements is achieved.

Unter geometrischen Aspekten als besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform, bei welcher das Kanalgehäuse in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung mit einer ersten Gehäusewand und eine der ersten Gehäusewand im Wesentlichen parallel gegenüberliegenden zweiten Gehäusewand versehen wird. Dabei weist die erste Gehäusewand im Querschnitt eine erste Wandlänge auf, die größer ist als eine Wandlänge der zweiten Gehäusewand. In dieser Ausführungsform werden die erste und zweite Gehäusewand durch eine dritte Gehäusewand und eine der dritten Gehäusewand gegenüberliegende, vierte Gehäusewand zum Kanalgehäuse komplettiert. Die dritte und vierte Gehäusewand sind im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet. Eine solche Geometrie ermöglicht eine platzsparende Anordnung der einzelnen Kanalelemente einer Kanalzeile zueinander bei gleichzeitiger Ausbildung eines Zwischenraums zwischen zwei in Zeilenrichtung benachbarten Kanalelementen. Gleichzeitig könne die zwischen den einzelnen Kanalelementen erforderliche Fügeflächen, insbesondere Lötflächen, um benachbarte Kanalelemente aneinander zu befestigen, auf ein Minimum reduziert werden. In geometric aspects, an embodiment in which the channel housing is provided in a cross section perpendicular to the axial direction with a first housing wall and one of the first housing wall substantially parallel opposite the second housing wall proves to be particularly advantageous. In this case, the first housing wall in cross section has a first wall length, which is greater than a wall length of the second housing wall. In this embodiment, the first and second housing wall are completed by a third housing wall and a third housing wall opposite, fourth housing wall to the channel housing. The third and fourth housing wall are arranged in cross-section perpendicular to the axial direction at an acute angle to each other. Such a geometry allows a space-saving arrangement of the individual channel elements of a channel line to each other while forming a gap between two channel elements adjacent in the row direction. At the same time, the joining surfaces required between the individual channel elements, in particular soldering surfaces, in order to fasten adjacent channel elements to one another, can be reduced to a minimum.

Besonders zweckmäßig kann im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine Wandlänge der dritten Gehäusewand im Wesentlichen gleich der Wandlänge der vierten Gehäusewand sein. Die damit verbundene Geometrie des Kanalgehäuses eines jeweiligen Kanalelements führt zu verbesserten Strömungseigenschaften des das Kanalgehäuse umströmenden ersten Fluids.Particularly expedient may be in cross-section perpendicular to the axial direction, a wall length of the third housing wall substantially equal to the wall length of the fourth housing wall. The associated geometry of the channel housing of a respective channel element leads to improved flow characteristics of the first fluid flowing around the channel housing.

Eine besonders Bauraum sparende Anordnung der Kanalelemente einer bestimmten Kanalzeile lässt sich erzielen, wenn zwei in Zeilenrichtung benachbarte Kanalelemente im Querschnitt senkrecht zur axialen Achse um 180° verdreht zueinander angeordnet sind.A particularly space-saving arrangement of the channel elements of a particular channel line can be achieved if two channel elements adjacent in the row direction are arranged in cross-section perpendicular to the axial axis rotated by 180 ° to each other.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers weist eine vom Kanalinnenraum abgewandte Außenseite der ersten und/oder zweiten Gehäusewand des Kanalgehäuses im Querschnitt senkrecht zur axialen Achse eine abgerundete Randkontur auf. Auf diese Weise lassen sich Strömungsleitkonturen ausbilden, die eine besonders gleichmäßige und somit vorteilhafte Umströmung der Kanalelemente von dem durch den ersten Fluidkanal strömenden ersten Fluid bewirken.In an advantageous embodiment of the heat exchanger according to the invention, one of Channel interior remote from the outside of the first and / or second housing wall of the channel housing in cross-section perpendicular to the axial axis a rounded edge contour. In this way, flow guidance contours can be formed which bring about a particularly uniform and thus advantageous flow around the channel elements of the first fluid flowing through the first fluid channel.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die dritte Gehäusewand eines Kanalelements der vierten Gehäusewand eines in der Zeilenrichtung benachbarten Kanalelements derselben Kanalzeile gegenüber. Alternativ oder zusätzlich liegt die vierte Gehäusewand eines Kanalelements der dritten Gehäusewand eines entgegen der Zeilenrichtung benachbarten Kanalelements gegenüber. Mittels dieser Maßnahmen kann der gewünschte zwischen zwei in Zeilenrichtung benachbarten Kanalelementen Zwischenraum konstruktiv auf besonders einfache Weise verwirklicht werden.In a further preferred embodiment, the third housing wall of a channel element of the fourth housing wall of an adjacent in the row direction channel element of the same channel line is opposite. Alternatively or additionally, the fourth housing wall of a channel element of the third housing wall of a counter to the row direction adjacent channel element is opposite. By means of these measures, the desired gap between two adjacent in the row direction channel elements space can be realized constructively in a particularly simple manner.

Besonders bevorzugt sind die dritte und die vierte Gehäusewand im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, so dass der zwischen den Gehäusewänden gebildete Zwischenraum im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist. Dies führt zu einer verbesserten Umströmung der Kanalgehäuse der Kanalelemente mit dem ersten Fluid. Besagter Durchmesser kann dabei vorzugsweise in einer Richtung gemessen werden, welche senkrecht zu einer durch die Gehäusewände definierten Wandebene verläuft.Particularly preferably, the third and the fourth housing wall are arranged substantially parallel to each other, so that the intermediate space formed between the housing walls in cross-section perpendicular to the axial direction has a substantially constant diameter. This leads to an improved flow around the channel housing of the channel elements with the first fluid. Said diameter can be measured preferably in a direction which is perpendicular to a wall plane defined by the housing walls.

In einer zu den vorangehend erläuterten Ausführungsformen alternativen, bevorzugten Ausführungsform kann das Kanalgehäuse eines jeweiligen Kanalelements im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine wabenartige Geometrie aufweisen. Eine solche wabenartige Geometrie kann besonders bevorzugt durch Ausbildung eines gleichmäßigen Sechsecks mit sechs Wandabschnitten realisiert werden. Eine wabenartige Geometrie der Kanalelemente erlaubt die Ausbildung des Wärmetauschers mit besonders hoher Steifigkeit.In an alternative preferred embodiment to the above-explained embodiments, the channel housing of a respective channel element may have a honeycomb-like geometry in cross-section perpendicular to the axial direction. Such a honeycomb-like geometry can be realized particularly preferably by forming a uniform hexagon with six wall sections. A honeycomb-like geometry of the channel elements allows the formation of the heat exchanger with particularly high rigidity.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist jedes Kanalelement unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums benachbart zu wenigstens drei weiteren Kanalelementen angeordnet. Ein jeder dieser Zwischenräume kann dann als Teil des ersten Fluidkanals vom ersten Fluid durchströmt werden. Der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kanalelementen wird dabei durch zwei sich gegenüberliegende Wandabschnitte der beiden Kanalelemente begrenzt. Dies ermöglicht die Anordnung einer Vielzahl von Kanalelementen auch auf räumlich begrenztem Bauraum.In an advantageous development of each channel element is arranged to form a respective intermediate space adjacent to at least three further channel elements. Each of these intermediate spaces can then be traversed by the first fluid as part of the first fluid channel. The intermediate space between two adjacent channel elements is bounded by two opposing wall sections of the two channel elements. This allows the arrangement of a plurality of channel elements even in a space limited space.

Besonders bevorzugt können die beiden einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kanalelementen ausbildenden Wandabschnitte im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden. Diese Maßnahme bewirkt, dass der Zwischenraum im Querschnitt im Wesentlichen einen konstanten Durchmesser aufweist, was zu verbesserten Strömungseigenschaften des ersten Fluids, in der Folge zu einer verbesserten thermischen Wechselwirkung zwischen den beiden Fluiden und somit letztlich zu einer verbesserten Effizienz des Wärmetauschers führt.Particularly preferably, the two wall sections forming a gap between two adjacent channel elements can be arranged substantially parallel to one another in cross-section perpendicular to the axial direction. This measure has the effect that the intermediate space in the cross section has a substantially constant diameter, which leads to improved flow properties of the first fluid, as a result to an improved thermal interaction between the two fluids and thus ultimately to an improved efficiency of the heat exchanger.

Eine besonders hohe Effizienzverbesserung kann im erfindungsgemäßen Wärmetauscher erzielt werden, indem im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung alle zwischen zwei benachbarten Kanalelementen gebildeten Zwischenräume mit einem im Wesentlichen denselben Durchmesser versehen werden.A particularly high efficiency improvement can be achieved in the heat exchanger according to the invention by providing in cross-section perpendicular to the axial direction all intermediate spaces formed between two adjacent channel elements with a substantially same diameter.

Besonders zweckmäßig können die Kanalelemente derart im Gehäuseinnenraum angeordnet werden, dass jedem der sechs Wandabschnitte eines beliebigen Kanalelements entweder ein Wandabschnitt eines benachbarten Kanalelements oder die erste oder zweite Gehäusewand des Gehäuses des Wärmetauschers, jeweils unter Ausbildung eines Zwischenraums, gegenüberliegt. Dies erlaubt die Anordnung einer besonders hohen Anzahl von Kanalelementen im Gehäuseinnenraum des Gehäuses.Particularly expedient, the channel elements can be arranged in the housing interior such that each of the six wall sections of any channel element either a wall portion of an adjacent channel member or the first or second housing wall of the housing of the heat exchanger, each with the formation of a gap opposite. This allows the arrangement of a particularly high number of channel elements in the housing interior of the housing.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die erste Gehäusewand des Gehäuses derart ausgebildet sein, dass sie im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung einer Randkontur, die durch die der ersten Gehäusewand benachbarten Kanalelemente vorgegeben ist, folgt. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Gehäusewand derart ausgebildet sein, dass im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung einer Randkontur, die durch die der zweiten Gehäusewand benachbarten Kanalelemente definiert wird, folgt. Beide Maßnahmen, für sich genommen oder in Kombination, führen zu einem erheblich reduzierten Bedarf an Bauraum für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher.In a further preferred embodiment, the first housing wall of the housing may be formed such that it follows in cross section perpendicular to the axial direction of an edge contour which is predetermined by the channel elements adjacent to the first housing wall. Alternatively or additionally, the second housing wall may be formed such that in cross-section perpendicular to the axial direction of an edge contour, which is defined by the second housing wall adjacent channel elements follows. Both measures, taken alone or in combination, lead to a considerably reduced need for space for the heat exchanger according to the invention.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann in wenigstens einem zwischen zwei benachbarten Kanalzeilen gebildeten Zwischenraum ein Strömungsleitelement vorgesehen sein. Mittels eines solchen Strömungsleitelements kann bewirkt werden, dass das durch den Zwischenraum strömende erste Fluid wenigstens teilweise in die zwischen zwei benachbarten Kanalelementen gebildeten Zwischenräume abgelenkt wird.In a preferred embodiment, a flow-guiding element can be provided in at least one intermediate space formed between two adjacent channel lines. By means of such a flow guiding element, it can be ensured that the first fluid flowing through the intermediate space is at least partially deflected into the intermediate spaces formed between two adjacent channel elements.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann besagtes Strömungsleitelement derart ausgebildet sein, dass es den zwischen zwei Kanalzeilen gebildeten Zwischenraum in Zeilenrichtung in einen ersten Kanalabschnitt und einen von diesem ersten Kanalabschnitt fluidisch getrennten zweiten Kanalabschnitt unterteilt. Dies hat zur Folge, dass das durch den Zwischenraum zwischen zwei Kanalzeilen strömende erste Fluid nicht nur teilweise, sondern vollständig in die zwischen zwei benachbarten Kanalelementen gebildeten Zwischenräume abgelenkt wird. Dies führt zu einer verbesserten Umströmung der Kanalelemente.In an advantageous development, said flow guide element can be designed in such a way that that it subdivides the interspace formed between two channel lines in the row direction into a first channel section and a second channel section which is fluidically separated from this first channel section. As a result, the first fluid flowing through the gap between two channel lines is deflected not only partially but completely into the spaces formed between two adjacent channel elements. This leads to an improved flow around the channel elements.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

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.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, 1 an example of a heat exchanger according to the invention,

2 eine Detaildarstellung der 1 im Bereich einiger Kanalelemente, 2 a detailed view of the 1 in the range of some channel elements,

3 eine Variante des Beispiel der 1, 3 a variant of the example of 1 .

4 eine Detaildarstellung der 3 im Bereich einiger Kanalelemente. 4 a detailed view of the 3 in the range of some channel elements.

1 illustriert ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1. Der Wärmetauscher 1 umfasst ein einen Gehäuseinnenraum 2 begrenzendes Gehäuse 3, von welchem in 1 der Übersichtlichkeit halber nur eine erste Gehäusewand 4a und eine der ersten Gehäusewand 4a gegenüberliegende zweiten Gehäusewand 4b gezeigt ist. Der Gehäuseinnenraum 2 bildet einen ersten Fluidkanal 5a zum Durchströmen mit einem ersten Fluid F1 aus. Im Beispielszenario ist das erste Fluid F1 ein Kühlmittel. 1 illustrates an example of a heat exchanger according to the invention 1 , The heat exchanger 1 includes a housing interior 2 limiting housing 3 from which in 1 for clarity, only a first housing wall 4a and one of the first housing wall 4a opposite second housing wall 4b is shown. The housing interior 2 forms a first fluid channel 5a for flowing through with a first fluid F 1 . In the example scenario, the first fluid F 1 is a coolant.

Entsprechend 1 ist im ersten Fluidkanal eine Mehrzahl von Kanalelementen 6 vorgesehen. Jedes Kanalelement 6 umfasst ein Kanalgehäuse 7, welches einen Kanalinnenraum 8 begrenzt. Jeder Kanalinnenraum 8 bildet einen fluidisch vom ersten Fluidkanal 5a getrennten, zweiten Fluidkanal 5b. Jedes Kanalelement 6 erstreckt sich dabei entlang einer axialen Richtung A, die in den Figuren senkrecht zur Zeichenebene verläuft, so dass das jeweilige Kanalgehäuse 7 entlang dieser axialen Richtung A von einem zweiten Fluid F2 durchströmbar ist. Im Beispielszenario ist das zweite Fluid F2 die in einer Frischluftanlage von einem Abgasturbolader aufgeladene Ladeluft.Corresponding 1 is in the first fluid channel a plurality of channel elements 6 intended. Each channel element 6 includes a channel housing 7 which has a channel interior 8th limited. Each channel interior 8th forms a fluidic from the first fluid channel 5a separate, second fluid channel 5b , Each channel element 6 extends along an axial direction A, which runs in the figures perpendicular to the plane, so that the respective channel housing 7 can be traversed by a second fluid F 2 along this axial direction A. In the example scenario, the second fluid F 2 is the charge air charged by an exhaust gas turbocharger in a fresh air system.

Wie die 1 erkennen lässt, sind die Kanalelemente 6 entlang einer orthogonal zur axialen Richtung A verlaufenden Zeilenrichtung Z unter Ausbildung von vier Kanalzeilen 9 – in Varianten des Beispiels kann diese Anzahl variieren – angeordnet. Jede Kanalzeile 9 umfasst eine Mehrzahl von Kanalelementen 6, die entlang der Zeilenrichtung Z benachbart zueinander angeordnet sind. Die vier Kanalzeilen 9 sind dabei entlang einer orthogonal sowohl zur axialen Richtung A als auch zur Zeilenrichtung Z verlaufenden Stapelrichtung S im Abstand zueinander angeordnet. Der sich zwischen zwei Kanalzeilen 9 bildende Zwischenraum 11 ist Teil des ersten Fluidkanals 5a und kann somit vom ersten Fluid F1 durchströmt werden. As the 1 recognize, are the channel elements 6 along a row direction Z orthogonal to the axial direction A, forming four channel rows 9 - In variants of the example, this number may vary - arranged. Each channel line 9 includes a plurality of channel elements 6 which are arranged adjacent to each other along the row direction Z. The four channel lines 9 are arranged along an orthogonal to both the axial direction A and the row direction Z extending stacking direction S at a distance to each other. Which is between two channel lines 9 forming gap 11 is part of the first fluid channel 5a and thus can be flowed through by the first fluid F 1 .

Betrachtet man die Kanalelemente 6 einer bestimmten Kanalzeile 9, so erkennt man, dass die in Zeilenrichtung Z benachbarten Kanalelemente 6 der Kanalzeile 9 im Abstand zueinander angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Kanalelementen 6 jeweils ein Zwischenraum 10 ausgebildet wird. Auch die Zwischenräume 10 sind Teil des ersten Fluidkanals 5a, so dass auch sie vom ersten Fluid F1 durchströmt werden können. Looking at the channel elements 6 a particular channel line 9 , it can be seen that the channel elements adjacent in the row direction Z 6 the channel line 9 are spaced apart so that between two adjacent channel elements 6 one space each 10 is trained. Also the gaps 10 are part of the first fluid channel 5a , so that they can be flowed through by the first fluid F 1 .

Nachfolgend wird anhand der 2, welche eine Detaildarstellung der 1 im Bereich einer Kanalzeile 9 zeigt, die Geometrie eines einzelnen Kanalelements 6 genauer erläutert. Wie in 2 anschaulich dargestellt besitzt das Kanalelement 6 im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A eine erste Gehäusewand 12a und eine dieser ersten Gehäusewand 12 im Wesentlichen parallel gegenüberliegende zweiten Gehäusewand 12b. Dabei weist die erste Gehäusewand im Querschnitt eine erste Wandlänge l1 auf, die größer ist als eine Wandlänge l2 der zweiten Gehäusewand 12b. Entsprechend 2 werden die erste und die zweite Gehäusewand 12a, 12b durch eine dritte Gehäusewand 12c und eine der dritten Gehäusewand 12c gegenüberliegende vierte Gehäusewand 12d zum Kanalgehäuse 7 komplettiert. Eine Wandlänge l3 der dritten Gehäusewand 12c entspricht dabei im Wesentlichen einer Wandlänge l4 der vierten Gehäusewand 12d. Die dritte und die vierte Gehäusewand 12c, 12d sind wie in 2 gezeigt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, so dass der zwischen den Gehäusewänden 12c, 12d gebildete Zwischenraum 10 im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A einen im Wesentlichen konstanten Abstand aufweist. Dies führt zu einer verbesserten Umströmung der Kanalgehäuse durch das erste Fluid F1.The following is based on the 2 , which is a detail of the 1 in the area of a channel line 9 shows the geometry of a single channel element 6 explained in more detail. As in 2 Illustrated clearly has the channel element 6 in cross section perpendicular to the axial direction A, a first housing wall 12a and one of these first housing wall 12 substantially parallel opposite second housing wall 12b , In this case, the first housing wall in cross-section on a first wall length l 1 , which is greater than a wall length l 2 of the second housing wall 12b , Corresponding 2 become the first and the second housing wall 12a . 12b through a third housing wall 12c and one of the third housing wall 12c opposite fourth housing wall 12d to the channel housing 7 completed. A wall length l 3 of the third housing wall 12c This corresponds essentially to a wall length l 4 of the fourth housing wall 12d , The third and the fourth housing wall 12c . 12d are like in 2 shown substantially parallel to each other, so that between the housing walls 12c . 12d formed gap 10 in cross-section perpendicular to the axial direction A a substantially has constant distance. This leads to an improved flow around the channel housing through the first fluid F 1 .

Die dritte und vierte Gehäusewand 12c, 12d sind im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A unter einem spitzen Winkel w, beispielsweise von ca. 20°, zueinander angeordnet. Zwei in Zeilenrichtung Z benachbarte Kanalelemente 6 sind in dem in 2 gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Achse A um 180° verdreht zueinander angeordnet sind. Alle Kanalelemente 6 einer Kanalzeile 9 sind also entlang der Zeilenrichtung Z abwechselnd um 180° verdreht zueinander angeordnet. Die Außenseiten 13a, 13b der ersten und zweiten Gehäusewand 12a, 12b des Kanalgehäuses 7 weisen wie in 2 dargestellt abgerundete Randkontur auf. Auf diese Weise lassen sich Strömungsleitkonturen ausbilden, die eine besonders gleichmäßige Umströmung der Kanalelemente 6 von dem durch den Gehäuseinnenraum 2 bzw. ersten Fluidkanal 5a strömenden ersten Fluid F1 bewirken.The third and fourth housing wall 12c . 12d are in cross-section perpendicular to the axial direction A at an acute angle w, for example, of approximately 20 °, arranged to each other. Two adjacent channel elements in the row direction Z. 6 are in the in 2 shown cross-section perpendicular to the axial axis A are rotated by 180 ° to each other. All channel elements 6 a channel line 9 are therefore arranged alternately along the line direction Z rotated by 180 ° to each other. The outsides 13a . 13b the first and second housing wall 12a . 12b of the duct housing 7 show as in 2 shown rounded edge contour on. In this way, Strömungsleitkonturen can form, which is a particularly uniform flow around the channel elements 6 from the through the housing interior 2 or first fluid channel 5a cause flowing first fluid F 1 .

An den beiden in Zeilenrichtung Z endseitigen Kanalelemente 6 einer jeden Kanalzeile 9 können Befestigungskörper 14 vorgesehen sein, mittels welcher die Kanalelemente 6 am Gehäuse 3 (in 1 nicht gezeigt) befestigt werden können. Die einzelnen Kanalelemente 6 können mittels geeigneter Befestigungselemente, – beispielsweise in der Art von Streben –, die in den Zwischenräumen 10 angeordnet sind, aneinander befestigt werden (nicht gezeigt).At the two end in the row direction Z end channel elements 6 each channel line 9 can attachment body 14 be provided, by means of which the channel elements 6 on the housing 3 (in 1 not shown) can be attached. The individual channel elements 6 can by means of suitable fasteners, - for example in the manner of struts - in the interstices 10 are arranged, are attached to each other (not shown).

Wie 2 weiter erkennen lässt, liegt die dritte Gehäusewand 12c eines bestimmten Kanalelements 6 der vierten Gehäusewand 12d eines in der Zeilenrichtung Z benachbarten Kanalelements 6 derselben Kanalzeile 9 gegenüber. Entsprechend liegt die vierte Gehäusewand 12d des Kanalelements 6 der dritten Gehäusewand 12c eines entgegen der Zeilenrichtung Z benachbarten Kanalelements 6 gegenüber. Mittels dieser Maßnahme wird der zwischen zwei in Zeilenrichtung Z benachbarten Kanalelementen 6 gebildete Zwischenraum 10 realisiert.As 2 can be further seen, is the third housing wall 12c a particular channel element 6 the fourth housing wall 12d a channel element adjacent in the row direction Z. 6 the same channel line 9 across from. Accordingly, the fourth housing wall 12d of the channel element 6 the third housing wall 12c a counter to the row direction Z adjacent channel element 6 across from. By means of this measure is the between two adjacent channel elements in the row direction Z. 6 formed gap 10 realized.

Betrachtet man nun wieder die Darstellung der 1, so erkennt man, dass in den zwischen zwei benachbarten Kanalzeilen 9 gebildeten Zwischenräumen 11 ein oder mehrere Strömungsleitelemente 15 angeordnet sein können. Mittels solcher Strömungsleitelemente 15 kann das durch die Zwischenräume 11 strömende erste Fluid F1 auf vorteilhafte Weise wenigstens teilweise in die zwischen zwei benachbarten Kanalelementen 6 einer Kanalzeile 9 gebildeten Zwischenräume 10 abgelenkt werden.Looking again at the representation of the 1 , one recognizes that in between two adjacent channel lines 9 formed spaces 11 one or more flow guide elements 15 can be arranged. By means of such flow guide elements 15 can that be through the gaps 11 flowing first fluid F 1 advantageously at least partially into the between two adjacent channel elements 6 a channel line 9 formed spaces 10 to get distracted.

Optional kann eines oder mehrere der Strömungsleitelemente 15 derart ausgebildet werden, dass es den jeweiligen Zwischenraum 11 in Zeilenrichtung Z in einen ersten Kanalabschnitt 16a und einen von diesem fluidisch getrennten zweiten Kanalabschnitt 16b unterteilt. Dies hat zur Folge, dass das entlang der Zwischenräume 11 strömende erste Fluid F1 vollständig in die zwischen zwei benachbarten Kanalelementen 6 gebildeten Zwischenräume 10 abgelenkt wird. Dies führt zu einer verbesserten Umströmung der Kanalelemente 6. Hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltungsform der einzelnen Strömungsleitelemente eröffnen sich dem Fachmann verschiedene Ausgestaltungsoptionen. Auch können innerhalb eines Zwischenraums 11 entlang der Zeilenrichtung Z mehrere Strömungsleitelemente 15 angeordnet sein (nicht gezeigt), so dass der betroffene Zwischenraum 11 in mehrere Kanalabschnitte unterteilt wird. Denkbar ist auch, die Strömungsleitelemente teilweise durchlässig – etwa durch Bereitstellung einer oder mehrerer Durchgangsöffnungen in dem Strömungsleitelement 15 – auszubilden.Optionally, one or more of the flow guide elements 15 be formed so that there is the respective gap 11 in the row direction Z in a first channel section 16a and a fluidically separated from this second channel portion 16b divided. As a result, that's along the interstices 11 flowing first fluid F 1 completely into between two adjacent channel elements 6 formed spaces 10 is distracted. This leads to an improved flow around the channel elements 6 , With regard to the geometric design of the individual flow guide elements, the person skilled in the art has various design options. Also, within a space 11 along the row direction Z a plurality of flow guide 15 be arranged (not shown), so that the affected space 11 is divided into several channel sections. It is also conceivable, the flow guide partially permeable - for example by providing one or more through holes in the flow guide 15 - train.

Die Kanalelemente 6 und das Gehäuse 3 können mittels des oben bereits diskutierten additiven Herstellungsverfahrens hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist der gesamte Wärmetauscher 1 mittels eines solchen additiven Herstellungsverfahrens hergestellt. Die Verwendung eines additiven Herstellungsverfahrens ermöglicht die Herstellung des Wärmetauschers 1 ohne bauteilspezifische Investitionsmittel, wie z.B. Werkzeugformen o.ä. und nahezu ohne geometrische Einschränkungen. Mittels des additiven Herstellungsverfahrens kann der Wärmetauscher 1 funktionsgebunden und nicht mehr werkzeuggebunden konstruiert werden. Folglich können die einzelnen Bauteile des Wärmetauschers 1 wie etwa die Kanalgehäuse 7 der Kanalelemente 6 sowie deren Schnittstellen zu anderen Bauteilen des Wärmetauschers 1, beispielsweise Abdichtungen, durch den Entfall von Kleinteilen stark vereinfacht werden. The channel elements 6 and the case 3 may be prepared by the additive manufacturing method already discussed above. Particularly preferred is the entire heat exchanger 1 produced by such an additive manufacturing method. The use of an additive manufacturing process allows the production of the heat exchanger 1 without component-specific investment means, such as tool shapes or similar and almost no geometric restrictions. By means of the additive manufacturing process, the heat exchanger 1 function-bound and no longer tool-bound design. Consequently, the individual components of the heat exchanger 1 such as the channel housing 7 the channel elements 6 as well as their interfaces to other components of the heat exchanger 1 For example, seals, are greatly simplified by the elimination of small parts.

In einer besonders bevorzugten Variante kann das additive Herstellungsverfahren Laserschmelzen umfassen. Mittels Laserschmelzen können die Komponenten des Wärmetauschers 1 direkt aus 3D-CAD-Daten hergestellt werden. Die Bauteile des Wärmetauschers 1 können beim Laserschmelzen werkzeuglos und schichtweise auf Basis des dem Wärmetauscher 1 zugeordneten dreidimensionalen CAD-Modells gefertigt werden.In a particularly preferred variant, the additive manufacturing method may include laser melting. By means of laser melting, the components of the heat exchanger 1 can be produced directly from 3D CAD data. The components of the heat exchanger 1 can work without tools and layers based on the heat exchanger during laser melting 1 associated three-dimensional CAD model can be made.

In 3 ist eine Variante des Beispiels der 1 und 2 dargestellt. Die in der Variante der 3 gezeigten Kanalelemente 6‘ des Wärmetauschers 1‘ unterscheiden sich von jenen der 1 und 2 darin, dass das Kanalgehäuse 7‘ eines jeweiligen Kanalelements 6‘ im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A‘ eine wabenartige Geometrie aufweist. Bevorzug kann der Wärmetauscher 1' bis zu 2000 solcher wabenartiger Kanalelemente 6' aufweisen. Jedes Kanalelement 6‘ besitzt wie in 3 gezeigt in besagtem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A‘ die Geometrie eines gleichmäßigen Sechsecks mit sechs Wandabschnitten 20’a–f. Dabei sind die beiden einen Zwischenraum 10‘ zwischen zwei benachbarten Kanalelementen 6‘ ausbildenden Wandabschnitte 20’a20’f im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A‘ im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, so dass der Zwischenraum 10‘ im Querschnitt im Wesentlichen einen konstanten Abstand d‘ aufweist. Vorzugsweise gilt dies für alle benachbarten Kanalelemente 6‘.In 3 is a variant of the example of 1 and 2 shown. The in the variant of 3 shown channel elements 6 ' of the heat exchanger 1' differ from those of 1 and 2 in that the channel housing 7 ' a respective channel element 6 ' in cross-section perpendicular to the axial direction A 'has a honeycomb-like geometry. Favor can the heat exchanger 1' up to 2000 such honeycomb channel elements 6 ' exhibit. Each channel element 6 ' owns as in 3 shown in said cross-section perpendicular to the axial direction A 'the geometry of a uniform hexagon with six wall sections 20'a f. The two are a gap 10 ' between two adjacent channel elements 6 ' forming wall sections 20'a - 20'f in cross section perpendicular to the axial direction A 'arranged substantially parallel to each other, so that the gap 10 ' has a constant distance d 'in cross-section substantially. This preferably applies to all adjacent channel elements 6 ' ,

Auch die Kanalelemente 6‘ erstrecken sich – ebenso wie die Kanalelemente 6 in der 1 – also entlang einer axialen Richtung A‘, so dass das jeweilige Kanalgehäuse 7‘ entlang der axialen Richtung A‘ vom zweiten Fluid F2‘ durchströmbar ist. Auch die Kanalelemente 6‘ sind unter Ausbildung mehrere Kanalzeilen 9‘ entlang der orthogonal zur axialen Richtung A‘ verlaufenden Zeilenrichtung Z‘ benachbart zueinander angeordnet sind.Also the channel elements 6 ' extend - as well as the channel elements 6 in the 1 - So along an axial direction A ', so that the respective channel housing 7 ' along the axial direction A 'by the second fluid F 2 ' can be flowed through. Also the channel elements 6 ' are under training several channel lines 9 ' along the orthogonal to the axial direction A 'extending line direction Z' are arranged adjacent to each other.

Wie 3 erkennen lässt, sind die Kanalelemente 6‘ derart im Gehäuseinnenraum 2‘ angeordnet, dass jedem der sechs Wandabschnitte 20’a–f eines beliebigen Kanalelements 6‘ entweder ein Wandabschnitt 20’a–f eines benachbarten Kanalelements 6‘ oder die erste oder zweite Gehäusewand 4’a, 4‘b, jeweils unter Ausbildung eines Zwischenraums 10‘, gegenüberliegt. Die 3 zeigt in einer zur 1 analogen Darstellung zwei Gehäusewände 4’a, 4’b des einen Gehäuseinnenraum 2‘ begrenzenden Gehäuses 3‘. Im Beispiel der 3 verläuft die Zeilenrichtung Z‘ allerdings quer zu den Gehäusewänden 4’a, 4’b, wohingegen sie sich im Beispiel der 1 parallel zu den Gehäusewänden 4a, 4b erstreckt.As 3 recognize, are the channel elements 6 ' such in the housing interior 2 ' arranged that each of the six wall sections 20'a -F of any channel element 6 ' either a wall section 20'a -F of an adjacent channel element 6 ' or the first or second housing wall 4 'a . 4'b , each with the formation of a gap 10 ' , is opposite. The 3 shows in a to 1 analogous representation of two housing walls 4 'a . 4'b of a housing interior 2 ' limiting housing 3 ' , In the example of 3 However, the row direction Z 'runs transversely to the housing walls 4 'a . 4'b whereas in the example of the 1 parallel to the housing walls 4a . 4b extends.

Anhand der Detaildarstellung der 4, welche den Wärmetauscher 1‘ im Bereich der ersten Gehäusewand 4’a zeigt, erkennt man, dass die erste Gehäusewand 4’a im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A‘ einer Randkontur 21’a folgt, die durch die der ersten Gehäusewand 4’a benachbarten Kanalelemente 6‘ definiert ist. Gleiches gilt gemäß 3 für die zweite Gehäusewand 4’b, die einer Randkontur 21’b folgt. Diese wird durch die der zweiten Gehäusewand 4’b benachbarten Kanalelemente 6‘ definiert. Alle Kanalelemente 6‘ sind also entsprechend 3 unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums 10‘ benachbart zu wenigstens drei weiteren Kanalelementen 6‘ angeordnet, wobei der Zwischenraum 10‘ zwischen zwei benachbarten Kanalelementen 6‘ durch zwei sich gegenüberliegende Wandabschnitte 20’a–f der beiden Kanalelemente 6‘ begrenzt ist.Based on the detailed representation of the 4 which the heat exchanger 1' in the area of the first housing wall 4 'a shows, you can see that the first housing wall 4 'a in cross section perpendicular to the axial direction A 'of an edge contour 21'a follows that through the first housing wall 4 'a adjacent channel elements 6 ' is defined. The same applies according to 3 for the second housing wall 4'b that is a border contour 21'b follows. This is through the second housing wall 4'b adjacent channel elements 6 ' Are defined. All channel elements 6 ' So are accordingly 3 forming a respective gap 10 ' adjacent to at least three further channel elements 6 ' arranged, with the gap 10 ' between two adjacent channel elements 6 ' by two opposite wall sections 20'a -F of the two channel elements 6 ' is limited.

Auch die Kanalelemente 6‘ und das Gehäuse 3‘ des Wärmetauschers 1‘ können mittels eines additiven additiven Herstellungsverfahrens, insbesondere mittels Laserschmelzen, hergestellt sein, so dass die Erläuterungen zu diesem Verfahren im Zusammenhang mit den 1 und 2 mutatis mutandis auch für das Beispiel der 3 und 4 gilt.Also the channel elements 6 ' and the case 3 ' of the heat exchanger 1' can be produced by means of an additive additive manufacturing process, in particular by means of laser melting, so that the explanations of this process in connection with the 1 and 2 mutatis mutandis also for the example of 3 and 4 applies.

Es versteht sich, dass in den vorangehend erläuterten Figuren nur die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 in schematischer Darstellung dargestellt sind. Konstruktive Details, die dem einschlägigen Fachmann aus seinem Fachwissen heraus bekannt sind, wie etwa ein Sammler zum Sammeln des zweiten Fluids F2 nach dem Durchströmen durch die verschiedenen Kanalelemente 6 sowie Befestigungselemente oder Abstützelemente zum Befestigen bzw. Abstützen der einzelnen Kanalelemente am Gehäuse 2, 2‘ usw. sind in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.It is understood that in the figures explained above, only the essential components of the heat exchanger according to the invention 1 are shown in a schematic representation. Constructive details known to those skilled in the art, such as a collector for collecting the second fluid F 2 after passing through the various channel members 6 and fasteners or support members for securing or supporting the individual channel elements on the housing 2 . 2 ' etc. are not shown in the figures for the sake of clarity.

Der Wärmetauscher 1, 1' kann einstückig ausgebildet sein. Eine solche, einstückige Ausbildung bildet sich insbesondere bei Verwendung des vorangehend vorgestellten additiven Herstellungsverfahrens, insbesondere des Laserschmelzens, an. Bei einer einstückigen Ausbildung des Wärmetauschers 1, 1' entfällt das sehr aufwändige und somit kostenintensive Befestigen der einzelnen Komponenten des Wärmetauschers aneinander. Es versteht sich, dass im Falle einer einstückigen Ausbildung des Wärmetauschers 1, 1' die vorliegend verwendeten Bezeichnungen wie z.B. "erste Gehäusewand 4a" gültig bleiben.The heat exchanger 1 . 1' can be formed in one piece. Such a one-piece design is formed in particular when using the above-proposed additive manufacturing process, in particular laser melting. In a one-piece design of the heat exchanger 1 . 1' eliminates the very costly and therefore costly attaching the individual components of the heat exchanger together. It is understood that in the case of a one-piece design of the heat exchanger 1 . 1' the terms used herein such as "first housing wall 4a "remain valid.

Claims (18)

Wärmetauscher (1; 1‘), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, – mit einem einen Gehäuseinnenraum (2; 2‘) begrenzenden Gehäuse (3; 3‘), wobei der Gehäuseinnenraum einen ersten Fluidkanal (5a; 5a‘) zum Durchströmen mit einem ersten Fluid (F1; F1‘) ausbildet, – mit einer Mehrzahl von Kanalelementen (6; 6‘), welche im Gehäuseinnenraum (2; 2‘) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jedes Kanalelement (6; 6‘) ein Kanalgehäuse (7; 7‘) umfasst, welches jeweils einen Kanalinnenraum (8; 8‘) begrenzt, der einen fluidisch vom ersten Fluidkanal (F1; F1‘) getrennten, zweiten Fluidkanal (5b; 5b‘) zum Durchströmen mit einem zweiten Fluid (F2; F2‘) ausbildet, – wobei jedes Kanalelement (6; 6‘) sich entlang einer axialen Richtung (A; A‘) erstreckt, so dass das jeweilige Kanalgehäuse (9; 9‘) entlang der axialen Richtung (A; A‘) vom zweiten Fluid (F2; F2) durchströmbar ist, – wobei die Kanalelemente (6; 6‘) unter Ausbildung wenigstens einer Kanalzeile (9; 9‘) entlang einer orthogonal zur axialen Richtung (A; A‘) verlaufenden Zeilenrichtung (Z; Z‘) benachbart zueinander angeordnet sind.Heat exchanger ( 1 ; 1' ), in particular for a motor vehicle, - having a housing interior ( 2 ; 2 ' ) limiting housing ( 3 ; 3 ' ), wherein the housing interior has a first fluid channel ( 5a ; 5a ' ) for flowing through with a first fluid (F 1 ; F 1 '), - with a plurality of channel elements ( 6 ; 6 ' ), which in the housing interior ( 2 ; 2 ' ) are arranged adjacent to each other, each channel element ( 6 ; 6 ' ) a channel housing ( 7 ; 7 ' ), each having a channel interior ( 8th ; 8th' ), which has a second fluid channel (FIG. 1 ) which is fluidically separated from the first fluid channel (F 1 , F 1 '). 5b ; 5b ' ) for flowing through with a second fluid (F 2 ; F 2 '), - wherein each channel element ( 6 ; 6 ' ) extends along an axial direction (A, A '), so that the respective channel housing ( 9 ; 9 ' ) can be traversed along the axial direction (A, A ') by the second fluid (F 2 , F 2 ), 6 ; 6 ' ) forming at least one channel line ( 9 ; 9 ' ) are arranged adjacent to each other along a line direction (Z; Z ') orthogonal to the axial direction (A; A'). Wärmetauscher (1; 1‘) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens die Kanalelemente (6; 6‘) und das Gehäuse (3; 3‘) des Wärmetauschers (1; 1‘), vorzugsweise der Wärmetauscher (1; 1‘), mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt sind, und/oder dass – der Wärmetauscher (1; 1') einstückig ausgebildet ist. Heat exchanger ( 1 ; 1' ) according to claim 1, characterized in that At least the channel elements ( 6 ; 6 ' ) and the housing ( 3 ; 3 ' ) of the heat exchanger ( 1 ; 1' ), preferably the heat exchanger ( 1 ; 1' ), are manufactured by means of an additive manufacturing process, and / or that - the heat exchanger ( 1 ; 1' ) is integrally formed. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das additive Herstellungsverfahren Laserschmelzen umfasst.Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the additive manufacturing process comprises laser melting. Wärmetauscher (1; 1‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete Kanalzeilen (9; 9‘) mit jeweils wenigstens zwei Kanalelementen (6; 6‘) vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei Kanalzeilen (9; 9‘) vorzugsweise entlang einer quer zur axialen Richtung (A; A‘) und quer zur Zeilenrichtung (Z; Z‘) verlaufenden Stapelrichtung (S; S‘) im Abstand zueinander angeordnet sind.Heat exchanger ( 1 ; 1' ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least two mutually spaced channel rows ( 9 ; 9 ' ) each having at least two channel elements ( 6 ; 6 ' ) are provided, wherein the at least two channel lines ( 9 ; 9 ' ) are preferably arranged along a direction transverse to the axial direction (A; A ') and transversely to the row direction (Z; Z') extending stacking direction (S; S ') at a distance from each other. Wärmetauscher (1; 1;‘) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in Zeilenrichtung (Z; Z‘) benachbarte Kanalelemente (6; 6‘) einer Kanalzeile (9; 9‘), vorzugsweise alle Kanalelemente (6; 6‘) einer Kanalzeile (9; 9‘), im Abstand zueinander angeordnet sind, so dass ein zwischen zwei benachbarten Kanalelementen (6 6‘) gebildeter Zwischenraum (10; 10‘) Teil des ersten Fluidkanals (5a; 5a‘) ist.Heat exchanger ( 1 ; 1 '') according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two adjacent in the row direction (Z; Z ') channel elements ( 6 ; 6 ' ) of a channel line ( 9 ; 9 ' ), preferably all channel elements ( 6 ; 6 ' ) of a channel line ( 9 ; 9 ' ) are spaced apart so that one between two adjacent channel elements ( 6 6 ' ) formed gap ( 10 ; 10 ' ) Part of the first fluid channel ( 5a ; 5a ' ). Wärmetauscher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kanalgehäuse (7) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) eine erste Gehäusewand (12a) und eine der ersten Gehäusewand (12a) im Wesentlichen parallel gegenüberliegende zweite Gehäusewand (12b) aufweist, wobei die erste Gehäusewand (12a) im Querschnitt eine erste Wandlänge (l1) aufweist, die größer ist als eine Wandlänge (l2) der zweiten Gehäusewand (12b), – die erste und zweite Gehäusewand (12a, 12b) durch eine dritte Gehäusewand (12c) und eine der dritten Gehäusewand (12c) gegenüberliegende vierte Gehäusewand (12d) zum Kanalgehäuse (7) komplettiert werden, wobei die dritte und vierte Gehäusewand (12c, 12d) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) unter einem spitzen Winkel (w) zueinander angeordnet sind.Heat exchanger ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the channel housing ( 7 ) in a cross section perpendicular to the axial direction (A) a first housing wall ( 12a ) and one of the first housing wall ( 12a ) substantially parallel opposite second housing wall ( 12b ), wherein the first housing wall ( 12a ) has in cross section a first wall length (l 1 ), which is greater than a wall length (l 2 ) of the second housing wall ( 12b ), - the first and second housing wall ( 12a . 12b ) by a third housing wall ( 12c ) and one of the third housing wall ( 12c ) Opposite fourth housing wall ( 12d ) to the channel housing ( 7 ), wherein the third and fourth housing wall ( 12c . 12d ) are arranged in cross-section perpendicular to the axial direction (A) at an acute angle (w) to each other. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) eine Wandlänge (l3) der dritten Gehäusewand (12c) im Wesentlichen gleich der Wandlänge (l4) der vierten Gehäusewand (12d) ist.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 6, characterized in that in cross-section perpendicular to the axial direction (A) a wall length (l 3 ) of the third housing wall ( 12c ) substantially equal to the wall length (l 4 ) of the fourth housing wall ( 12d ). Wärmetauscher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt senkrecht zur axialen Achse (A) zwei in Zeilenrichtung (Z) benachbarte Kanalelemente (6) um 180° verdreht zueinander angeordnet sind.Heat exchanger ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in cross-section perpendicular to the axial axis (A) two in the row direction (Z) adjacent channel elements ( 6 ) are arranged rotated by 180 ° to each other. Wärmetauscher (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Kanalinnenraum (8) abgewandte Außenseite (13a, 13b) der ersten und/oder zweiten Gehäusewand (12a, 12b) des Kanalgehäuses (7) im Querschnitt senkrecht zur axialen Achse (A) zur Ausbildung einer Strömungsleitkontur eine abgerundete Randkontur aufweist. Heat exchanger ( 1 ) according to any one of claims 6 to 8, characterized in that one of the channel interior ( 8th ) facing away from outside ( 13a . 13b ) of the first and / or second housing wall ( 12a . 12b ) of the channel housing ( 7 ) in cross-section perpendicular to the axial axis (A) to form a Strömungsleitkontur has a rounded edge contour. Wärmetauscher (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die dritte Gehäusewand (12c) eines Kanalelements (6) der vierten Gehäusewand (12d) eines in Zeilenrichtung (Z) benachbarten Kanalelements (6) gegenüberliegt, und/oder dass, – die vierte Gehäusewand (12d) eines Kanalelements (6) der dritten Gehäusewand (12c) eines entgegen der Zeilenrichtung (Z) benachbarten Kanalelements (6) gegenüberliegt.Heat exchanger ( 1 ) according to any one of claims 6 to 9, characterized in that - the third housing wall ( 12c ) of a channel element ( 6 ) of the fourth housing wall ( 12d ) of a channel element adjacent in the row direction (Z) ( 6 ), and / or that, - the fourth housing wall ( 12d ) of a channel element ( 6 ) of the third housing wall ( 12c ) of a channel element adjacent to the row direction (Z) ( 6 ) is opposite. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte Gehäusewand (12c, 12d) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, so dass ein zwischen diesen Gehäusewänden gebildeter Zwischenraum (10) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the third and fourth housing wall ( 12c . 12d ) are arranged substantially parallel to each other, so that a space formed between these housing walls ( 10 ) has a substantially constant diameter in cross-section perpendicular to the axial direction (A). Wärmetauscher (1‘) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalgehäuse (7‘) eines jeweiligen Kanalelements (6‘) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine wabenartige Geometrie aufweist.Heat exchanger ( 1' ) according to claim 1, characterized in that the channel housing ( 7 ' ) of a respective channel element ( 6 ' ) has a honeycomb-like geometry in cross-section perpendicular to the axial direction. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kanalelement (7‘) zur Ausbildung der wabenartigen Geometrie im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A‘) die Gestalt eines, insbesondere gleichmäßigen, Sechsecks mit sechs Wandabschnitten (20’a20’f) aufweist.Heat exchanger according to claim 12, characterized in that each channel element ( 7 ' ) to form the honeycomb geometry in cross section perpendicular to the axial direction (A ') the shape of a, in particular uniform, hexagon with six wall sections ( 20'a - 20'f ) having. Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kanalelement (6‘) unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums (10‘) benachbart zu wenigstens drei weiteren Kanalelementen (6‘) angeordnet ist, wobei der Zwischenraum (10‘) zwischen zwei benachbarten Kanalelementen (6‘) durch zwei sich gegenüberliegende Wandabschnitte (20’a20’f) der beiden Kanalelemente (6‘) begrenzt ist.Heat exchanger according to claim 12 or 13, characterized in that each channel element ( 6 ' ) forming a respective interspace ( 10 ' ) adjacent to at least three further channel elements ( 6 ' ), wherein the gap ( 10 ' ) between two adjacent channel elements ( 6 ' ) by two opposing wall sections ( 20'a - 20'f ) of the two channel elements ( 6 ' ) is limited. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einen Zwischenraum (10‘) zwischen zwei benachbarten Kanalelementen (6‘) ausbildenden Wandabschnitte (10’a20’f) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A‘) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, so dass der Zwischenraum (10‘) im Querschnitt im Wesentlichen einen konstanten Durchmesser aufweist.Heat exchanger according to claim 14, characterized in that the two have a gap ( 10 ' ) between two adjacent ones Channel elements ( 6 ' ) forming wall sections ( 10'a - 20'f ) in cross-section perpendicular to the axial direction (A ') are arranged substantially parallel to each other, so that the intermediate space ( 10 ' ) has a substantially constant diameter in cross-section. Wärmetauscher nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A‘) alle zwischen zwei benachbarten Kanalelementen (6‘) gebildeten Zwischenräume (10‘) im Wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen.Heat exchanger according to claim 14 or 15, characterized in that in cross-section perpendicular to the axial direction (A ') all between two adjacent channel elements ( 6 ' ) formed intermediate spaces ( 10 ' ) have substantially the same diameter. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelemente (6‘) derart im Gehäuseinnenraum (2‘) angeordnet sind, dass jedem der sechs Wandabschnitte (20’a20’f) eines beliebigen Kanalelements entweder ein Wandabschnitt (20’a20’f) eines benachbarten Kanalelements (6‘) oder die erste oder zweite Gehäusewand (4’a, 4’b), jeweils unter Ausbildung eines Zwischenraums (10‘), gegenüberliegt.Heat exchanger according to one of claims 14 to 16, characterized in that the channel elements ( 6 ' ) in the housing interior ( 2 ' ) are arranged, that each of the six wall sections ( 20'a - 20'f ) of any channel element either a wall section ( 20'a - 20'f ) of an adjacent channel element ( 6 ' ) or the first or second housing wall ( 4 'a . 4'b ), each with the formation of a gap ( 10 ' ) is opposite. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Gehäusewand (4’a) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A‘) einer durch die der ersten Gehäusewand (4’a) benachbarten Kanalelemente (6‘) vorgegebenen Randkontur (21‘a) folgt, und/oder dass – die zweite Gehäusewand (4’b) im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A‘) einer durch die der zweiten Gehäusewand benachbarten Kanalelemente (6‘) vorgegebenen Randkontur (21‘b) folgt.Heat exchanger according to one of claims 12 to 17, characterized in that - the first housing wall ( 4 'a ) in cross-section perpendicular to the axial direction (A ') of a through the first housing wall ( 4 'a ) adjacent channel elements ( 6 ' ) predetermined edge contour ( 21'a ), and / or that - the second housing wall ( 4'b ) in cross-section perpendicular to the axial direction (A ') of a channel elements adjacent to the second housing wall ( 6 ' ) predetermined edge contour ( 21'b ) follows.
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