DE102015226618A1

DE102015226618A1 - Evaporator, heat management system with evaporator and gas generators

Info

Publication number: DE102015226618A1
Application number: DE102015226618.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-06-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer (2) ausgebildet für ein Wärmemanagementsystem, insbesondere für ein Wärmemanagementsystem eines Kraftfahrzeuges, und aufweisend einen Kondensatbehälter (4) sowie einen Wärmetauscher (8, 10) mit einer Verdampferfläche (12) zur Verdampfung eines Kondensats, wobei im Kondensatbehälter (4) ein sich entlang einer Rotationsachse (24) erstreckender Rotor (20) angeordnet ist.The invention relates to an evaporator (2) designed for a thermal management system, in particular for a thermal management system of a motor vehicle, and comprising a condensate tank (4) and a heat exchanger (8, 10) with an evaporator surface (12) for evaporating a condensate, wherein in the condensate tank ( 4) is arranged along a rotation axis (24) extending rotor (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer ausgebildet für ein Wärmemanagementsystem, insbesondere für ein Wärmemanagementsystem eines Kraftfahrzeuges, und aufweisend einen Kondensatbehälter sowie einen Wärmetauscher mit einer Verdampferfläche zur Verdampfung eines Kondensats. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Wärmemanagementsystem mit einem solchen Verdampfer sowie einen Gaserzeuger.The invention relates to an evaporator designed for a thermal management system, in particular for a thermal management system of a motor vehicle, and comprising a condensate tank and a heat exchanger with an evaporator surface for evaporating a condensate. The invention further relates to a thermal management system with such an evaporator and a gas generator.

Wärmemanagementsysteme, also insbesondere Kältemittel- oder Zweiphasenkreisläufe, sind stets nach einem an sich bekannten Prinzip aufgebaut und umfassen typischerweise eine Verdampfereinheit, auch kurz Verdampfer genannt, sowie weitere Baueinheiten, wie zum Beispiel eine Entspannungseinheit und/oder eine Pumpe. Bezüglich der Details der Umsetzung unterscheiden sich die Wärmemanagementsysteme jedoch mitunter sehr deutlich, was den unterschiedlichen Anforderungsbedingungen und unterschiedlichen Anwendungszwecken geschuldet ist. So sind zum Beispiel in vielen Fällen unter anderem ein möglichst kompakter Aufbau und/oder ein möglichst geringes Gesamtgewicht bei vorgegebenen Leistungsdaten gefordert oder gewünscht, insbesondere dann, wenn ein entsprechendes Wärmemanagementsystem in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen soll.Thermal management systems, ie in particular refrigerant or two-phase circuits, are always constructed according to a principle known per se and typically include an evaporator unit, also called evaporator for short, as well as further structural units, such as a relaxation unit and / or a pump. Regarding the details of the implementation, however, the thermal management systems sometimes differ very clearly, which is due to the different requirements conditions and different application purposes. For example, in many cases, among other things, as compact a structure as possible and / or the lowest possible total weight are required or desired for given performance data, in particular when a corresponding thermal management system is to be used in a motor vehicle.

Häufig werden dabei entsprechende Anforderungen nicht nur an das Gesamtsystem, also das gesamte Wärmemanagementsystem oder den gesamten Kältemittelkreislauf, gestellt, vielmehr müssen auch die einzelnen Komponenten eines entsprechenden Wärmemanagementsystems bzw. eines entsprechenden Kältemittelkreislaufs in der Regel bestimmte Anforderungen erfüllen. So muss zum Beispiel ein Kältemittelkreislauf für ein Kraftfahrzeug unter anderem auch unempfindlich gegen Vibrationen, Erschütterungen und wechselnde Beschleunigungen sein, die typischerweise im Betrieb eines entsprechenden Kraftfahrzeuges auftreten.Frequently, corresponding requirements are not only imposed on the overall system, ie the entire thermal management system or the entire refrigerant circuit, but also the individual components of a corresponding thermal management system or a corresponding refrigerant circuit usually have to fulfill certain requirements. For example, a refrigeration cycle for a motor vehicle must also be insensitive to vibrations, vibrations and changing accelerations, which typically occur during operation of a corresponding motor vehicle.

Derartige Eigenschaften weist beispielsweise ein Verdampfer auf, bei dem ein Kältemittel (R134a, 1234yf, R744) in flüssigem Zustand in einen röhrenförmigen Wärmetauscher eingeleitet wird und nachfolgend auf dem Weg durch den entsprechenden Wärmetauscher durch Wärmeaufnahme aus der den Wärmetauscher umströmenden Luft verdampft.Such properties, for example, an evaporator, in which a refrigerant (R134a, 1234yf, R744) is introduced in a liquid state in a tubular heat exchanger and subsequently evaporated on the way through the corresponding heat exchanger by absorbing heat from the air flowing around the heat exchanger.

Nachteilig bei derartigen Verdampfern ist dabei, dass diese vor allem für die Anwendung in einem Luftstrom als Wärmeträgermedium ausgelegt sind und daher zum Beispiel keine leistungssteigernden Kapillarbeschichtungen oder Ähnliches aufweisen, wie dies bei anderen Verdampfertypen üblicherweise der Fall ist.A disadvantage of such evaporators is that they are designed especially for use in an air stream as a heat transfer medium and therefore, for example, have no performance enhancing capillary coatings or the like, as is usually the case with other evaporator types.

Da zudem für den Verdampfer in einem Kraftfahrzeug typischerweise nur ein sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung steht, lassen sich mit einem solchen Verdampfer in einem Kraftfahrzeug nur begrenzte spezifische Verdampferleistungen realisieren.Since, moreover, only a very limited installation space is typically available for the evaporator in a motor vehicle, only limited specific evaporator capacities can be realized with such an evaporator in a motor vehicle.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaft gestalteten Verdampfer und ein vorteilhaft gestaltetes Wärmemanagement mit einem solchen Verdampfer anzugeben.Based on this, the present invention seeks to provide an advantageously designed evaporator and an advantageously designed heat management with such an evaporator.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verdampfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Wärmemanagement mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf den Verdampfer angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Wärmemanagementsystem übertragbar und umgekehrt.This object is achieved by an evaporator with the features of claim 1 and by a thermal management with the features of claim 14. Preferred developments are contained in the dependent claims. The advantages and preferred embodiments stated with regard to the evaporator can also be transferred to the thermal management system and vice versa.

Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, zunächst einmal den bisher üblicherweise im Kraftfahrzeug eingesetzten Verdampfertyp durch einen geeigneteren zu ersetzen. Als Basis oder Ausgangspunkt dient hierbei ein Verdampfertyp, bei dem der Wärmetauscher in einem Bad aus einem Kondensat, beispielsweise aus flüssigem Kältemittel oder Kältemittelkondensat, einliegt, da sich mit einem solchen Verdampfertyp prinzipiell höhere spezifische Verdampferleistungen erreichen lassen.The invention is based on the idea, first of all, to replace the previously commonly used in the motor vehicle evaporator type by a more suitable. The basis or starting point here is an evaporator type in which the heat exchanger rests in a bath of a condensate, for example of liquid refrigerant or refrigerant condensate, since in principle higher specific evaporator capacities can be achieved with such an evaporator type.

Allerdings besteht hier das Problem, dass die Verdampferleistung empfindlich vom Grad der partiellen Überspülung oder der Umspülung des Wärmetauschers abhängt, weswegen der Wärmetauscher eigentlich mit großer Genauigkeit waagerecht ausgerichtet und gleichmäßig im Kondensat eingetaucht sein muss. Gerade diese Bedingung lässt sich jedoch in einem Kraftfahrzeug nicht permanent aufrechterhalten, da das Kondensat im Verdampfer durch Vibrationen, Erschütterungen und wechselnde Beschleunigungen des Kraftfahrzeuges in Bewegung versetzt wird. Dieses Schwappen des Kondensats wirkt sich negativ auf die Verdampferleistung aus, weswegen ein derartiger Verdampfertyp eigentlich für eine automotive Anmeldung als ungeeignet angesehen wird.However, there is the problem here that the evaporator performance depends sensitively on the degree of partial overflushing or flushing of the heat exchanger, which is why the heat exchanger actually has to be aligned horizontally with great accuracy and must be immersed uniformly in the condensate. However, it is precisely this condition can not be maintained permanently in a motor vehicle, since the condensate is set in motion in the evaporator by vibrations, vibrations and changing accelerations of the motor vehicle. This sloshing of the condensate has a negative effect on the evaporator performance, which is why such an evaporator type is actually considered unsuitable for an automotive application.

Zudem ließe sich aufgrund des im Verdampfers vorrätig gehaltenen Kondensats, in dem der Wärmetauscher einliegt, der Verdampfervorgang nicht ohne Weiteres spontan oder abrupt unterbrechen, da die Verdampfung auch nach einer Unterbrechung der Wärmezufuhr und der weiteren Kondensatzufuhr noch eine gewisse Zeit lang fortschreiten würde. Aus diesem Grund müsste für eine spontane Unterbrechung der Dampferzeugung ein hermetisch dichtendes Gasventil im Bereich des Verdampferausgangs für den Dampf vorgesehen werden. Ein entsprechendes Ventil wäre jedoch verhältnismäßig teuer und zudem relativ voluminös, so dass hierfür zusätzlicher Bauraum vorzusehen wäre.In addition, due to the condensate held in the evaporator, in which the heat exchanger rests, the evaporator process would not spontaneously or abruptly interrupt, as the evaporation would continue for a certain time even after an interruption of heat and the further Kondensatzufuhr. For this reason, a hermetic would need for a spontaneous interruption of steam generation sealing gas valve are provided in the area of the evaporator outlet for the steam. However, a corresponding valve would be relatively expensive and also relatively bulky, so that this additional space would be provided.

Um nun dennoch die Vorteile dieses Verdampfertyps nutzen und einen entsprechenden Verdampfer in einem Kraftfahrzeug verwenden zu können, wird der entsprechende Verdampfertyp modifiziert.However, in order to still be able to use the advantages of this evaporator type and to be able to use a corresponding evaporator in a motor vehicle, the corresponding evaporator type is modified.

Ein erfindungsgemäßer Verdampfer ist hierbei für ein Wärmemanagementsystem oder Energiemanagementsystem ausgebildet und dementsprechend für den Einsatz in einem Wärmemanagementsystem ausgelegt. Im verbauten Zustand ist der Verdampfer dann Teil eines entsprechenden Wärmemanagementsystems, also insbesondere Bestandteil eines Heizsystems oder Kühlsystems, wie zum Beispiel einer sogenannten Klimaanlage.An inventive evaporator is designed for a thermal management system or energy management system and accordingly designed for use in a thermal management system. In the installed state of the evaporator is then part of a corresponding thermal management system, ie in particular part of a heating system or cooling system, such as a so-called air conditioning.

Ein derartiges Wärmemanagementsystem wiederum ist bevorzugt für den Einsatz in einem Fahrzeug ausgelegt und wird demzufolge zum Beispiel in ein Wasserfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder eine Arbeitsfahrmaschine, eingebaut. Alternativ ist ein entsprechendes Energiemanagementsystem Teil einer Notstromvorrichtung oder bildend eine entsprechende Notstromvorrichtung aus.In turn, such a thermal management system is preferably designed for use in a vehicle and is accordingly installed, for example, in a watercraft, an aircraft or a land vehicle, such as a passenger car, a truck or a work driving machine. Alternatively, a corresponding energy management system is part of an emergency power device or forms a corresponding emergency power device.

Dabei weist der Verdampfer unabhängig vom konkreten Anwendungszweck einen Kondensatbehälter, nachfolgend auch kurz als Behälter bezeichnet, sowie einen Wärmetauscher mit einer Verdampferfläche zur Verdampfung eines Kondensats, also eines flüssigen Stoffes oder eines flüssigen Stoffgemisches, wie zum Beispiel Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch, auf. Zudem umfasst der Verdampfer einen sich entlang einer Rotationsachse erstreckenden Rotor, der in dem Kondensatbehälter angeordnet ist und im Betrieb um die Rotationsachse rotiert.Irrespective of the specific application purpose, the evaporator has a condensate container, hereinafter also referred to as container for short, and a heat exchanger with an evaporator surface for evaporating a condensate, ie a liquid substance or a liquid substance mixture, such as water or a water-glycol mixture. on. In addition, the evaporator comprises a rotor extending along a rotation axis, which is arranged in the condensate container and, in operation, rotates about the axis of rotation.

Durch die entsprechende Rotation wird der Verdampfungsprozess im Kondensatbehälter unterstützt, wodurch sich unter anderem eine erhöhte volumetrische oder gravimetrische Leistungsdichte, zumindest bezüglich des Volumen- bzw. des Massenstroms des erzeugten Gases oder Dampfes, erreichen lässt. Außerdem lassen sich auf diese Weise die Kaltstartdynamik, die Betriebsdynamik und die betriebspunktadaptive Teillastfähigkeit des Verdampfer und somit des gesamten Wärmemanagementsystems erhöhen.By the corresponding rotation of the evaporation process is supported in the condensate tank, which can achieve, among other things, an increased volumetric or gravimetric power density, at least in terms of volume or mass flow of the gas or vapor generated. In addition, the cold-start dynamics, the operating dynamics and the operating-point-adaptive partial load capacity of the evaporator and thus of the entire thermal management system can be increased in this way.

Hierdurch wiederum ist es möglich, bei vorgegebenen Leistungsdaten einen kompakteren Aufbau für den Verdampfer und/oder das Wärmemanagementsystem zu realisieren, was insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeug von Vorteil ist. Die Leistungsdaten lassen sich hierbei in einem Bereich zwischen etwa 1 kW bis etwa 100 kW für die Verdampferleistung oder die Reaktionsenthalpie relativ frei wählen und vorgeben, da die hierfür notwendige Anpassung des Verdampfers dank einer guten Skalierbarkeit ohne größeren technischen Aufwand umsetzbar ist. Bevorzugt werden dabei insbesondere stationäre Leistungsdaten vorgegeben, die in einem Bereich bis 10 kW liegen. In turn, this makes it possible to realize a more compact design for the evaporator and / or the thermal management system for given performance data, which is particularly advantageous for use in a vehicle. The performance data can be selected relatively freely in this case in a range between about 1 kW to about 100 kW for the evaporator power or the reaction enthalpy, since the necessary adjustment of the evaporator can be implemented without major technical effort thanks to good scalability. In particular, stationary power data are preferably specified, which are in a range up to 10 kW.

Der Bauraumbedarf eines solchen Verdampfers beträgt typischerweise ca. 2 Liter bis ca. 8 Liter. Hierbei ist der Behälter bevorzugt rotationssymmetrisch ausgestaltet und die Rotationsachse des Rotors ist weiter bevorzugt im verbauten Zustand des Verdampfers im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Das Verhältnis von Breite und/oder Tiefe zu Höhe des Behälters, also quasi der Schlankheitsgrad, ist weiter typischerweise an das Kondensat angepasst. Hierbei variiert in einigen Fällen der Durchmesser des Rotors und/oder des Behälters gemäß einer Ausführungsvariante entlang der Rotationsachse, zum Beispiel derart, dass dieser im geodätisch höher angeordneten Bereich erhöht ist.The space requirement of such an evaporator is typically about 2 liters to about 8 liters. Here, the container is preferably configured rotationally symmetrical and the axis of rotation of the rotor is further preferably oriented vertically in the installed state of the evaporator substantially. The ratio of width and / or depth to height of the container, so to speak the slenderness, is further typically adapted to the condensate. Here, in some cases, the diameter of the rotor and / or the container according to a variant varies along the axis of rotation, for example, such that it is increased in geodetically higher region.

Je nach Ausgestaltung des Verdampfers und insbesondere des Rotors lassen sich hierbei zwei Effekte einzeln oder in Kombination nutzen, um den Verdampfungsprozess im Kondensatbehälter zu unterstützen. So lassen sich zum einen durch den Rotor im Betrieb gezielt Verwirbelungen im Kondensatbehälter hervorrufen oder gerichtete Gasströmungen, wie eine Zirkulation, hervorrufen. Hierdurch lässt sich unter anderem eine hohe Separationswirkung erzielen, die es erlaubt, flüssige und gasförmige Bestandteile im Kondensatbehälter räumlich voneinander zu trennen oder auch Stoffgemische voneinander zu trennen, also zum Beispiel einen sogenannten Leichtsieder von einem sogenannten Hochsieder. Zum anderen lässt sich mit Hilfe des Rotors auch eine vorteilhafte Benetzung der Verdampferfläche mit Kondensat erzielen, in dem beispielsweise der Rotor zur Besprenkelung oder Bespritzung der Verdampferfläche mit Kondensat genutzt wird. Beide Effekte wirken sich vorteilhaft auf den Verdampfungsprozess und somit die Effektivität des Verdampfers aus und aus diesem Grund ist der Verdampfer bevorzugt derart gestaltet, dass beide Effekte zum Tragen kommen.Depending on the configuration of the evaporator and in particular of the rotor, two effects can be used individually or in combination to assist the evaporation process in the condensate tank. In this way, on the one hand, turbulences in the condensate tank can be caused by the rotor during operation or can cause directed gas flows, such as circulation. As a result, inter alia, a high separation effect can be achieved which allows liquid and gaseous components in the condensate container to be spatially separated from one another or to separate mixtures of substances from one another, for example a so-called low boiler from a so-called high boiler. On the other hand can be achieved with the help of the rotor and an advantageous wetting of the evaporator surface with condensate, in which, for example, the rotor is used for Besprenkelung or spraying the evaporator surface with condensate. Both effects have an advantageous effect on the evaporation process and thus the effectiveness of the evaporator and for this reason, the evaporator is preferably designed so that both effects come into play.

Von Vorteil ist es weiter, wenn der Rotor im Betrieb mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzt wird, die zusammen mit dem Rotor im Behälter des Verdampfers angeordnet ist. Hierdurch ist es dann nicht notwendig eine Antriebsdurchführung durch die Behälterwandung des Kondensatbehälters vorzusehen, es kann also insbesondere auf eine durch die Behälterwandung durchgeführte Welle verzichtet werden. Infolgedessen fallen dann auch dazugehörige Dichtungsmaßnahmen weg, die typischerweise einen gewissen technischen Aufwand bedingen und in der Regel verschleißanfällig sind.It is also advantageous if, during operation, the rotor is set in rotation by means of a drive unit which is arranged together with the rotor in the container of the evaporator. As a result, it is then not necessary to provide a drive through the container wall of the condensate container, so it can in particular a Passed through the container wall shaft can be dispensed with. As a result, there are also associated sealing measures away, which typically require a certain technical effort and are usually susceptible to wear.

Im einfachsten Fall ist die Antriebseinheit für den Rotor dabei als magnetische Koppelungseinheit ausgebildet, die es erlaubt, den Rotor durch ein außerhalb des Kondensatbehälters generiertes elektromagnetisches Feld in Rotation zu versetzen. Alternativ ist die Antriebseinheit durch einen Elektromotor ausgebildet, der insbesondere für eine 12V- oder eine 48V-Versorgung ausgelegt ist, also eine Versorgungsspannung, wie sie in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen üblich ist.In the simplest case, the drive unit for the rotor is designed as a magnetic coupling unit which allows the rotor to be rotated by an electromagnetic field generated outside the condensate container. Alternatively, the drive unit is formed by an electric motor, which is designed in particular for a 12V or a 48V supply, that is, a supply voltage, as is customary in electrical systems of motor vehicles.

Weiter ist der Kondensatbehälter hinsichtlich seiner geometrischen Gestaltung bevorzugt einfach gehalten und zum Beispiel zylinderförmig ausgestaltet. Dabei bildet weiter bevorzugt eine Innenseite einer Wandung des Kondensatbehälters die Verdampferfläche aus, also diejenige Fläche oder Wandung, über die im Betrieb Wärme aus einem Wärmeträgermedium an das Kondensat übertragen wird. In diesem Fall ist der Kondensatbehälter dann zum Bespiel als doppelwandiger Behälter mit einer Innenwandung und einer Außenwandung ausgebildet, bei dem das Wärmeträgermedium im Betrieb zwischen der Innenwandung und der Außenwandung hindurchgeführt wird. Hierbei bildet dann der Kondensatbehälter selbst mit seiner Doppelwandung den Wärmetauscher des Verdampfers aus.Next, the condensate tank is preferably kept simple in terms of its geometric design and designed, for example, cylindrical. In this case, an inner side of a wall of the condensate container further preferably forms the evaporator surface, ie the surface or wall via which heat is transferred from the heat transfer medium to the condensate during operation. In this case, the condensate container is then formed for example as a double-walled container having an inner wall and an outer wall, in which the heat transfer medium is passed during operation between the inner wall and the outer wall. Here then forms the condensate tank itself with its double wall, the heat exchanger of the evaporator.

Der Kondensatbehälter ist zudem zweckdienlicherweise an die Geometrie des Rotors angepasst, also zum Beispiel bei einem zylinderförmigen Rotor ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmig gestaltet. Ein einigen Fällen durchfährt der rotierende Rotor dabei mehr als 65 % und insbesondere mehr als 75 % des freien Innenraums im Kondensatbehälter und/oder weist eine Ausdehnung in Richtung der Rotationsachse auf, die wenigstens 75 % und insbesondere wenigstens 90 % der Ausdehnung des freien Innenraums des Kondensatbehälters in Richtung der Rotationsachse entspricht. The condensate tank is also expediently adapted to the geometry of the rotor, so for example in a cylindrical rotor also designed substantially cylindrical. In some cases, the rotating rotor passes through more than 65% and in particular more than 75% of the free interior in the condensate container and / or has an extension in the direction of the axis of rotation which is at least 75% and in particular at least 90% of the free space of the interior Condensate tank in the direction of the axis of rotation corresponds.

Des Weiteren weist der Behälter zweckdienlicherweise einen Gasauslass oder Dampfauslass für das im Verdampfer erzeugte Gas bzw. den erzeugten Dampf auf, wobei dieser Gasauslass bzw. Dampfauslass bevorzugt in einem Bereich nahe der Rotationsachse positioniert ist, also in einem Bereich, in dem die zuvor beschriebene Separatorwirkung des Rotors erwartungsgemäß zur erhöhten Konzentration von niedrig-siedendem oder verdampfem Kondensat führt. Zweckmäßig ist zudem ein Einlass für das Kondensat, der beispielsweise in einem Bereich nahe dem Boden des Behälters positioniert ist. Insbesondere wenn als Kondensat ein Stoffgemisch aus zwei oder mehr Stoffen vorgesehen ist, ist es weiter von Vorteil einen zusätzlichen Abfluss im Bereich des Bodens des Behälters anzuordnen, über den sich dann zum Beispiel eine Beimischung, insbesondere ein Frostschutzmittel, herausführen lässt, die nicht mit verdampft und sich dementsprechend ansonsten im Behälter ansammeln würde. Insbesondere auch in diesem Fall ist es dann zudem günstig, wenn der Boden des Behälters nicht eben gestaltet ist, sondern eine ausgeprägte Kegelform aufweist.Furthermore, the container expediently has a gas outlet or vapor outlet for the gas or the vapor generated in the evaporator, this gas outlet or vapor outlet preferably being positioned in a region near the axis of rotation, ie in a region in which the separator effect described above As expected, the rotor leads to the increased concentration of low-boiling or vaporized condensate. Also useful is an inlet for the condensate, which is positioned for example in an area near the bottom of the container. In particular, when a mixture of two or more substances is provided as condensate, it is further advantageous to arrange an additional drain in the region of the bottom of the container, then on the example, an admixture, in particular an antifreeze, can lead out, which does not evaporate with and would otherwise accumulate in the container otherwise. In particular, in this case, it is also advantageous if the bottom of the container is not flat, but has a pronounced conical shape.

Wie zuvor bereits dargelegt, ist der Rotor bei vielen Ausführungsvarianten des Verdampfers für eine Benetzung der Verdampferfläche ausgebildet, also insbesondere für ein gezieltes Bespritzen der Verdampferfläche. Hierfür weist der Rotor dann einen Hohlraum für das Kondensat und zumindest eine Austrittsöffnung für das Kondensat auf, aus der das Kondensat im Betrieb austritt und insbesondere herausgeschleudert wird. Die zumindest eine Austrittsöffnung für das Kondensat ist dabei in einigen Fällen nahe der Rotationsachse angeordnet und in anderen Fällen am Außenumfang des Rotors positioniert.As already stated above, in many embodiments of the evaporator, the rotor is designed for wetting the evaporator surface, that is to say in particular for targeted spraying of the evaporator surface. For this purpose, the rotor then has a cavity for the condensate and at least one outlet opening for the condensate, from which the condensate emerges during operation and, in particular, is ejected. The at least one outlet opening for the condensate is arranged in some cases close to the axis of rotation and positioned in other cases on the outer circumference of the rotor.

In vorteilhafter Weiterbildung sind dann mehrere Austrittsöffnungen für das Kondensat vorgesehen, um auf diese Weise eine gleichmäßigere Verteilung des Kondensats oder eine gleichmäßigere Benetzung der Verdampferfläche mit Kondensat zu erreichen. In diesen Fällen sind dann also mehrere Austrittsöffnungen um die Rotationsachse verteilt angeordnet und/oder es sind mehrere Austrittsöffnungen über den Umfang verteilt angeordnet, aus denen das Kondensat im Betrieb austritt und insbesondere herausgeschleudert wird. Alternativ oder ergänzend hierzu sind mehrere Austrittsöffnungen entlang der Rotationsachse angeordnet, also über die Rotationsachse hinweg verteilt positioniert.In an advantageous embodiment, a plurality of outlet openings for the condensate are then provided in order to achieve in this way a more uniform distribution of the condensate or a more uniform wetting of the evaporator surface with condensate. In these cases, then a plurality of outlet openings are arranged distributed around the axis of rotation and / or there are a plurality of outlet openings distributed over the circumference, from which the condensate exits during operation and in particular is thrown out. Alternatively or additionally, a plurality of outlet openings are arranged along the axis of rotation, that is, distributed over the axis of rotation.

Insbesondere, wenn die zumindest eine Austrittsöffnung oder die Austrittsöffnungen im Nahbereich der Rotationsachse angeordnet ist bzw. sind, ist es weiter von Vorteil, wenn der Rotor einen sich in radialer Richtung, also quer zur Rotationsachse, erstreckenden Verteilerkörper oder Kapillar-Körper aufweist, indem sich das Kondensat zunächst verteilt, bevor es schließlich vom Rotor zur Verdampferfläche befördert wird. In diesem Fall tritt dann also insbesondere das Kondensat im Betrieb aus der zumindest einen Austrittsöffnung oder den Austrittsöffnungen nahe der Rotationsachse aus und in den sich daran anschließenden Verteilerkörper ein. Hier verteilt sich das Kondensat über das gesamte Volumen des Verteilerkörpers, bis es schließlich über die äußere Oberfläche des Verteilerkörpers austritt und gegen die Verdampferfläche geschleudert wird. Ein Teil des Kondensats verdampft hierbei typischerweise bereits an der Oberfläche des Verteilerkörpers.In particular, if the at least one outlet opening or the outlet openings is or are arranged in the vicinity of the axis of rotation, it is also advantageous if the rotor has a distributor body or capillary body extending in the radial direction, that is to say transversely to the axis of rotation, by The condensate is first distributed before it is finally transported from the rotor to the evaporator surface. In this case, in particular, the condensate then emerges during operation from the at least one outlet opening or the outlet openings near the axis of rotation and into the adjoining distributor body. Here, the condensate is distributed over the entire volume of the distributor body until it finally exits via the outer surface of the distributor body and is thrown against the evaporator surface. A portion of the condensate typically evaporates already at the surface of the distributor body.

Hierbei ist es günstig, den Verteilerkörper oder Kapillar-Körper aus einem schwammartigen Material, einem porösen Material, einem Material mit Dochtwirkung oder einem Gewebe zu fertigen, also einem Material das Flüssigkeiten insbesondere kapillar aufnimmt oder regelrecht aufsaugt und in dem sich Flüssigkeiten schnell und gleichmäßig verteilen. Der Verteilerkörper ist dabei nicht zwingend als steifer Körper ausgebildet, vielmehr genügt es, wenn dieser während der Rotation die gewünschte Form annimmt. In this case, it is favorable to manufacture the distributor body or capillary body from a sponge-like material, a porous material, a wicking material or a fabric, ie a material which absorbs or in particular absorbs liquids in a capillary manner and in which liquids are distributed quickly and uniformly , The distributor body is not necessarily designed as a rigid body, but it is sufficient if it assumes the desired shape during rotation.

Im einfachsten Fall ist weiter für den Verteilerkörper eine Hohlzylinderform oder zylinderähnliche Geometrie vorgesehen. Alternativ hierzu ist der Verteilerkörper nach Art eines Flügelrades oder Propellers mit einer Anzahl von Rotorflügeln ausgebildet, wobei die Rotorflügel typischerweise nach Art einer Gleichteilung um die Rotationsachse herum angeordnet sind.In the simplest case, a hollow cylinder shape or cylinder-like geometry is further provided for the distributor body. Alternatively, the distributor body is designed in the manner of an impeller or propeller with a number of rotor blades, wherein the rotor blades are typically arranged around the rotation axis in the manner of a common division.

Insbesondere in Fällen, in denen der Rotor zur Benetzung der Verdampferfläche ausgebildet ist, ist es außerdem vorteilhaft, wenn der Rotor derart ausgestaltet ist, dass dieser im Betrieb, wenn dieser also rotiert, als Förderpumpe für das Kondensat wirkt, durch die das Kondensat insbesondere aus einem Kondensat-Sumpf am Boden des Kodensatbehälters hin zu der zumindest einen Austrittsöffnung oder hin zu den Austrittsöffnungen befördert wird. Hierfür weist der Rotor dann beispielsweise eine innenliegende Schneckenpumpe auf und/oder es wird für den Rotor eine Geometrie gewählt, aufgrund derer durch das Rotieren des Rotors eine Sogwirkung hin zu der zumindest einen Austrittsöffnung oder hin zu den Austrittsöffnungen entsteht.In particular, in cases where the rotor is designed for wetting the evaporator surface, it is also advantageous if the rotor is designed such that this in operation, so if this rotates, acts as a pump for the condensate, through which the condensate in particular a condensate sump at the bottom of Kodathatbehälters is transported to the at least one outlet opening or to the outlet openings. For this purpose, the rotor then, for example, an internal screw pump and / or it is chosen for the rotor, a geometry due to which a suction effect to the at least one outlet opening or towards the outlet openings is formed by the rotation of the rotor.

In bevorzugter Ausgestaltung weist der Rotor einen Hohlraum auf, der sich bis in einem Kondensat-Sumpf hinein erstreckt, der im Betrieb am Behälterboden vorliegt, und über welchen Kondensat aus dem Kondensat-Sumpf hin zu der zumindest einen Austrittsöffnung oder hin zu den Austrittsöffnungen geführt wird. Jener Hohlraum erstreckt sich dabei bevorzugt entlang der Rotationsachse.In a preferred embodiment, the rotor has a cavity which extends into a condensate sump, which is present in operation at the container bottom, and via which condensate from the condensate sump is led to the at least one outlet opening or to the outlet openings , That cavity preferably extends along the axis of rotation.

Außerdem ist eine Ausführung vorteilhaft, wenn der Behälter im Bereich des Bodens in zumindest zwei voneinander getrennte, also insbesondere durch Wandungen voneinander getrennte, Bereiche unterteilt ist, mit einem Bereich für den Kondensat-Sumpf, der insbesondere um die Rotationsachse herum positioniert ist, und mit einem Bereich für einen separierten Kondensatanteil, beispielsweise ein Frostschutzmittel, der beispielsweise einen zentralen Bereich für den Kondensat-Sumpf umringt und entlang der Behälterwandung umlaufend angeordnet ist. In den Bereich für den Kondensat-Sumpf ragt dann zweckdienlicherweise der Zulauf für das Kondensat hinein und in den Bereich für den separierten Kondensatanteil ein zusätzlicher Abfluss.In addition, an embodiment is advantageous if the container in the region of the bottom is divided into at least two separate, ie in particular separated by walls, areas, with a region for the condensate sump, which is in particular positioned around the rotation axis, and with a region for a separated condensate fraction, for example an antifreeze, which, for example, surrounds a central region for the condensate bottoms and is arranged circumferentially along the container wall. Conveniently, the inlet for the condensate projects into the area for the condensate sump and an additional outflow into the area for the separated condensate fraction.

Für die Effektivität des Verdampfers ist es des Weiteren von Vorteil, wenn die Verdampferfläche oder vielmehr die die Verdampferfläche ausbildende Wandung, also zum Beispiel die Innenwandung des Kondensatbehälters eine oberflächenvergrößernde Struktur aufweist, also zum Beispiel mit einer porösen Oberflächenbeschichtung versehen ist.For the effectiveness of the evaporator, it is furthermore advantageous if the evaporator surface or rather the wall forming the evaporator surface, that is to say, for example, the inner wall of the condensate container, has a surface-enlarging structure, ie is provided, for example, with a porous surface coating.

Alternativ oder ergänzend hierzu weist die Verdampferfläche oder die die Verdampferfläche ausbildende Wandung zumindest in einem Abschnitt zumindest eine Rille oder einen Steg auf, die oder der insbesondere als um die Rotationsachse umlaufende bzw. umlaufender und weiter bevorzugt als spiralförmig oder als schraubenlinienförmig um die Rotationsachse umlaufende Rille bzw. Steg ausgebildet ist.Alternatively or additionally, the evaporator surface or the wall forming the evaporator surface at least in a section at least one groove or a web, in particular as around the axis of rotation or rotating and more preferably as a spiral or helical around the rotation axis circumferential groove or web is formed.

In vorteilhafter Weiterbildung sind entsprechende Rillen oder Stege nicht nur ausgebildet, um mit deren Hilfe die effektive Verdampferfläche zu vergrößern, sondern darüber hinaus zur Ableitung oder Wegführung nicht mit verdampfender Bestandteile des Kondensats, die sich ansonsten an der Verdampferfläche ansammeln würden. Eine solche Ansammlung ist prinzipiell unerwünscht, da hierdurch die Verdampferleistung reduziert wird. Durch eine geeignete Ausgestaltung entsprechender Rillen oder Stege lässt sich jedoch entsprechendes Material, quasi wie in einer Ablaufrinne oder einer Regenrinne, gezielt abführen und von der Verdampferfläche wegführen. Bevorzugt wird eine entsprechende Ableitstruktur dabei mit Hilfe zumindest eines Steges, also insbesondere mittels eines schraubenlinienförmig um die Rotationsachse verlaufenden Steges oder mittels mehrerer entsprechender Stege realisiert, wobei ein entsprechender Steg zum Beispiel einen dreieckigen oder pilzförmigen Querschnitt aufweist.In an advantageous embodiment, corresponding grooves or webs are not only designed to increase with their help the effective evaporator surface, but also for the derivation or Wegführung not with evaporating components of the condensate, which would otherwise accumulate on the evaporator surface. Such accumulation is in principle undesirable because this reduces the evaporator performance. By means of a suitable embodiment of corresponding grooves or webs, however, it is possible to purposely discharge corresponding material, virtually as in a gutter or a gutter, and lead it away from the surface of the evaporator. Preferably, a corresponding discharge structure is thereby realized with the aid of at least one web, ie in particular by means of a web extending helically about the axis of rotation or by means of a plurality of corresponding webs, wherein a corresponding web has, for example, a triangular or mushroom-shaped cross section.

Vorteilhaft ist hierbei insbesondere ein Steg oder Stege mit einer dem Rotor zugewandten Stirnfläche an die sich in radialer Richtung weg vom Rotor eine Rinne zur Wegführung von Flüssigkeit anschließt. In einem solchen Fall soll dann die Verdampfung vor allem im Bereich der Stirnfläche stattfinden, weswegen die Stirnfläche bevorzugt mit einer porösen Beschichtung versehen ist und die Stege bevorzugt für eine gute thermische Leitung, also eine gute Wärmeleitung ausgebildet sind.In this case, in particular, a web or webs with an end face facing the rotor is advantageous, to which, in the radial direction away from the rotor, a channel for the removal of liquid joins. In such a case, then the evaporation should take place especially in the region of the end face, which is why the end face is preferably provided with a porous coating and the webs are preferably designed for a good thermal conduction, so a good heat conduction.

In vorteilhafter Weiterbildung ist die Stirnfläche zudem gegen die Rotationsachse, quasi zum Boden des Behälters hin, verkippt oder geneigt, wodurch Flüssigkeit von der Stirnfläche leichter abfließt und direkt in eine darunter befindliche Rinne zur Abführung von Flüssigkeit hineintropft.In an advantageous embodiment, the end face is also tilted or inclined towards the axis of rotation, almost to the bottom of the container, whereby liquid flows off the end face more easily and drips directly into an underlying channel for the discharge of liquid.

Weiter bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Verdampfers, bei der die rotationssymmetrische Innenwandung des Behälters im Längsschnitt gesehen nach Art eines Wellrohres gestaltet ist, mit einer Wandungskontur, deren Geometrie beispielsweise aus aneinandergereihten insbesondere gleichschenkligen Dreiecken ausgebildet ist. Hierdurch ist dann wiederum die Oberfläche oder die effektive Verdampferfläche gegenüber einer einfachen glatten Innenwandung erhöht. Further preferred is an embodiment of the evaporator, in which the rotationally symmetrical inner wall of the container is designed in the manner of a corrugated tube, seen in longitudinal section, with a wall contour, whose geometry is formed, for example, of aligned triangular particular isosceles triangles. As a result, in turn, the surface or the effective evaporator surface is increased compared to a simple smooth inner wall.

Wie bereits zuvor dargelegt, ist der Verdampfer für ein Wärmemanagementsystem ausgebildet und dient zum Verdampfen eines Kondensats mit Hilfe der Wärme aus einem Wärmeträgermedium. Dabei wird der Verdampfungsprozess durch das Rotieren eines Rotors unterstützt. Das dahinter stehende Prinzip, also die durch die Rotation des Rotors erzielten Effekte, lassen sich jedoch auch ganz allgemein in einem Gaserzeuger zur Erzeugung von Gas nutzen, sofern auch in diesem das Gas durch Erhitzung einer Flüssigkeit generiert wird. Der Gaserzeuger ist dann im Wesentlichen so gestaltet, wie eine der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten des Verdampfers, wobei der Gaserzeuger, genau wie der Verdampfer einen Behälter, ähnlich dem Kondensatbehälter, sowie einen Wärmetauscher aufweist, mit dessen Hilfe dann wiederum Wärme aus einem Wärmeträgermedium über eine Heizfläche, die der zuvor beschriebenen Verdampferfläche im Wesentlichen entspricht, an eine Flüssigkeit übertragen wird.As already stated above, the evaporator is designed for a thermal management system and serves to evaporate a condensate with the aid of heat from a heat transfer medium. The evaporation process is supported by the rotation of a rotor. However, the underlying principle, ie the effects achieved by the rotation of the rotor, can also be used quite generally in a gas generator for producing gas, provided that in this gas too the gas is generated by heating a liquid. The gas generator is then designed substantially as one of the previously described embodiments of the evaporator, wherein the gas generator, just like the evaporator has a container similar to the condensate tank, and a heat exchanger, with the help then heat in turn from a heat transfer medium via a heating surface , which substantially corresponds to the previously described evaporator surface, is transferred to a liquid.

Allerdings wird in diesem Fall der Dampf oder das Gas nicht zwingend durch eine Phasenumwandlung generiert, stattdessen wird Gas typischerweise infolge einer chemischen, insbesondere einer endothermen, Reaktion erzeugt, die durch permanente Zuführung einer Flüssigkeit und die Erhitzung dieser Flüssigkeit mittels Wärme aus dem Wärmeträgermedium am Laufen gehalten wird. Auch ein solcher Gaserzeuger wird bevorzugt im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt, also beispielsweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Insbesondere auch in diesem Fall ist der Gaserzeuger weiter bevorzugt für den Bereich Brennstoffzellentechnik oder für einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor ausgestaltet und wird hier insbesondere zur Erzeugung von Wasserstoff eingesetzt. In diesem Fall wird dann dem Gaserzeuger als Flüssigkeit zum Beispiel ein Carbazolderivat in Perhydro-Form zugeführt.However, in this case, the steam or gas is not necessarily generated by a phase change, but instead gas is typically generated as a result of a chemical, especially an endothermic, reaction that is caused by the permanent supply of a liquid and the heating of that liquid by heat from the heat transfer medium is held. Such a gas generator is also preferably used in the motor vehicle sector, that is, for example, installed in a motor vehicle. In particular, even in this case, the gas generator is further preferably designed for the field of fuel cell technology or for a hydrogen internal combustion engine and is used here in particular for the production of hydrogen. In this case, the gas generator is then supplied as a liquid, for example, a carbazole derivative in perhydro form.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show:

1 in einem unvollständigen Längsschnitt einen Verdampfer eines Wärmemanagementsystems mit einem Kondensatbehälter und mit einem Rotor, 1 in an incomplete longitudinal section, an evaporator of a thermal management system with a condensate tank and with a rotor,

2 in einem unvollständigen Querschnitt den Verdampfer, 2 in an incomplete section the evaporator,

3 in einer unvollständigen Mischdarstellung eine alternative Ausführung des Verdampfers, 3 in an incomplete mixed representation an alternative embodiment of the evaporator,

4 in einem unvollständigen Längsschnitt eine zweite alternative Ausführung des Verdampfers, 4 in an incomplete longitudinal section, a second alternative embodiment of the evaporator,

5 in einem unvollständigen Längsschnitt eine dritte alternative Ausführung des Verdampfers, 5 in an incomplete longitudinal section, a third alternative embodiment of the evaporator,

6 in einem unvollständigen Längsschnitt eine vierte alternative Ausführung des Verdampfers, 6 in an incomplete longitudinal section, a fourth alternative embodiment of the evaporator,

7 in einem unvollständigen Längsschnitt eine fünfte alternative Ausführung des Verdampfers sowie 7 in an incomplete longitudinal section a fifth alternative embodiment of the evaporator as well

8 in einem unvollständigen Längsschnitt eine sechste alternative Ausführung des Verdampfers. 8th in an incomplete longitudinal section, a sixth alternative embodiment of the evaporator.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebener und in 1 sowie 2 skizzierter Verdampfer 2 ist Teil eines nicht näher dargestellten Wärmemanagementsystems eines Kraftfahrzeuges, welches als Klimaanlage zur Klimatisierung des Kraftfahrzeuges ausgestaltet ist.An example described below and in 1 such as 2 sketched evaporator 2 is part of a non-illustrated thermal management system of a motor vehicle, which is designed as air conditioning for air conditioning of the motor vehicle.

Der entsprechende Verdampfer 2 weist dabei einen Kondensatbehälter 4 auf, der im Wesentlichen zylinderförmig gestaltet ist und einen ausgeprägt kegelförmigen Boden 6 mit einem randseitig umlaufenden Sammelbereich 7 aufweist. Weiter ist der Kondensatbehälter 4 als doppelwandiger Behälter mit einer Innenwandung 8 und einer Außenwandung 10 ausgeführt, wobei im Betrieb durch den Zwischenraum zwischen der Innenwandung 8 und der Außenwandung 10 ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Umgebungsluft oder ein Wasser-Glykol-Gemisch, geführt wird. Hierdurch wird Wärme aus dem Wärmeträgermedium über die Innenwandung 8 in den Innenraum des Kondensatbehälters 4 übertragen, so dass die Innenseite der Innenwandung 8 als Verdampferfläche 12 des Kondensatbehälters 4 wirkt.The corresponding evaporator 2 has a condensate tank 4 on, which is designed substantially cylindrical and a pronounced conical bottom 6 with a circumferential collection area 7 having. Next is the condensate tank 4 as a double-walled container with an inner wall 8th and an outer wall 10 executed, wherein in operation by the gap between the inner wall 8th and the outer wall 10 a heat transfer medium, such as ambient air or a water-glycol mixture, is performed. As a result, heat from the heat transfer medium via the inner wall 8th into the interior of the condensate tank 4 transferred so that the inside of the inner wall 8th as evaporator surface 12 of the condensate tank 4 acts.

Über eine Kondensatzuleitung 14, Zum Beispiel im Bereich des Bodens 6 des Kondensatbehälters 4, wird im Betrieb Kondensat in den Kondensatbehälter 4 eingeleitet, dort mittels der Wärme aus dem Wärmeträgermedium zumindest teilweise verdampft und als Dampf über eine Dampfableitung 16 an der Oberseite des Kondensatbehälters 4 abgeführt. Dabei wird auch über die Dampfableitung 16 im Betrieb auch der Druck im Kondensatbehälter 4 reguliert und vorgegeben, der im Fall von Wasserdampf typischerweise in einem Bereich < 20 mbar abs liegt.About a condensate management 14 , For example, in the field of soil 6 of the condensate tank 4 , condensate in the condensate tank during operation 4 initiated there, at least partially evaporated there by means of heat from the heat transfer medium and as a vapor via a vapor discharge 16 at the top of the condensate tank 4 dissipated. It is also about the steam discharge 16 during operation also the pressure in the condensate tank 4 regulated and predetermined, which in the case of water vapor is typically in a range <20 mbar abs.

Ebenso reguliert wird die Menge an zugeleitetem Kondensat über die Kondensatzuleitung 14, wobei die Regulierung bevorzugt derart erfolgt, dass sich am Boden 6 des Kondensatbehälters 4 ein Kondensat-Sumpf ausbildet, der den Boden 6 anteilig quasi gerade so bedeckt.The amount of condensate fed in is likewise regulated via the condensate feed line 14 , wherein the regulation preferably takes place in such a way that on the ground 6 of the condensate tank 4 forming a condensate sump that forms the bottom 6 proportionately almost covered.

Im Ausführungsbeispiel ist als Kondensat eine Mischung aus Wasser und Glykol vorgesehen, wobei die Betriebsbedingen derart gewählt sind, dass lediglich das Wasser verdampft, wohingegen das Glykol als Flüssigkeit zurückbleibt. Um größere Glykol-Ansammlungen zu vermeiden weist der Kondensatbehälter 4 zusätzlich eine Ableitung 18 auf, über welche sich Glykol, dass sich an der Verdampferfläche 12 des Kondensatbehälters 4 abgesetzt hat, aus dem Kondensatbehälter 4 herausgeführt werden kann.In the embodiment, a mixture of water and glycol is provided as a condensate, wherein the operating conditions are selected such that only the water evaporates, whereas the glycol remains as a liquid. To avoid larger accumulations of glycol, the condensate tank must be pointed 4 additionally a derivative 18 on top of which is glycol, that is on the evaporator surface 12 of the condensate tank 4 has settled, from the condensate tank 4 can be led out.

Weiter ist im Kondensatbehälter 4 ein Rotor 20 angeordnet, der im Betrieb mittels eines Elektromotors 22 in Rotation versetzt wird. Jeder Elektromotor 22 ist dabei in den Kondensatbehälter 4 integriert, so dass lediglich nicht näher dargestellte elektrische Leitungen zur Übertragung von elektrischer Leistung und zur Übertragung von Steuersignalen durch die Wandungen 8, 10 des Kondensatbehälters 4 hindurchgeführt sind. Eine im Betrieb rotierende Welle ist hingegen nicht durch die Wandungen 8, 10 des Kondensatbehälters 4 hindurchgeführt, so dass sich die notwendigen Dichtungen für die Durchführungen ohne größeren technischen Aufwand realisieren lassen und gleichzeitig eine hohe Lebenserwartung gewährleistet werden kann.Next is in the condensate tank 4 a rotor 20 arranged, which in operation by means of an electric motor 22 is set in rotation. Every electric motor 22 is in the condensate tank 4 integrated, so that only not shown electrical lines for transmitting electrical power and for transmitting control signals through the walls 8th . 10 of the condensate tank 4 passed through. A rotating shaft in operation, however, is not through the walls 8th . 10 of the condensate tank 4 passed, so that the necessary seals for the bushings can be realized without major technical effort and at the same time a high life expectancy can be ensured.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist der Rotors 20, genau wie der Kondensatbehälter 4, eine Zylinderform auf, deren Mittellängsachse mit der Mittellängsachse der Zylinderform des Kondensatbehälters 4 und der Rotationsachse 24, um die der Rotor 20 im Betrieb rotiert, zusammenfällt. Dabei weist der Rotor 20 in Richtung der Rotationsachse 24 eine Ausdehnung auf, die etwa 80 % der Ausdehnung des Kondensatbehälters 4 in Richtung der Rotationsachse 24 entspricht.In the embodiment according to 1 points the rotor 20 , just like the condensate tank 4 , A cylindrical shape, whose central longitudinal axis with the central longitudinal axis of the cylindrical shape of the condensate container 4 and the rotation axis 24 to which the rotor 20 rotates during operation, coincides. In this case, the rotor 20 in the direction of the axis of rotation 24 an extent that is about 80% of the expansion of the condensate tank 4 in the direction of the axis of rotation 24 equivalent.

Jener Rotor 20 wird nun im Betrieb mittels des Elektromotors 22 in Rotation versetzt, wobei die Rotationsfrequenz von einer nicht näher dargestellten Steuereinheit je nach Betriebszustand und je nach Bedarf an Verdampferleistung innerhalb eines Intervalls von 100 U/min bis 3000 U/min variiert wird. Die Vorgabe der Rotationsfrequenz unterscheidet sich dabei je nach Ausführungsvariante des Verdampfers 2 und erreicht in einigen Fällen Werte bis etwa 25.000 U/min. Darüber hinaus sind Ausführungsvarianten vorgesehen, bei denen der Rotor 20 im Betrieb sowohl mit einer im Wesentlichen konstanten Rotationsfrequenz rotiert, bei denen also die Rotationsfrequenz nicht gezielt variiert wird, als auch solche, bei denen die Verdampferleistung auch mit der Rotationsfrequenz geregelt wird.That rotor 20 is now in operation by means of the electric motor 22 set in rotation, wherein the rotational frequency is varied by a control unit, not shown, depending on the operating condition and depending on the need for evaporator performance within an interval of 100 U / min to 3000 U / min. The specification of the rotational frequency differs depending on the variant of the evaporator 2 and in some cases reaches values up to about 25,000 rpm. In addition, embodiments are provided in which the rotor 20 rotated during operation both with a substantially constant rotational frequency, in which therefore the rotational frequency is not selectively varied, as well as those in which the evaporator power is also controlled by the rotational frequency.

Infolge der Rotation des Rotors 20 wird der im Kondensatbehälter 4 erzeugte Dampf sowie ein typischerweise vorhandener Kondensatnebel gezielt verwirbelt und/oder in eine Zirkulationsbewegung versetzt, durch welche eine Separation von Dampf und Nebel, also Kondensattröpfchen, erfolgt. Hierdurch werden stark bevorzugt die Kondensattröpfchen in Richtung Verdampferfläche 12 beschleunigt und somit der Verdampferfläche 12 zugeführt. Der erzeugte Dampf hingegen wird über die Dampfableitung 16 weggeführt, so dass der Druck im Kondensatbehälter 4 im Wesentlichen konstant ist.As a result of the rotation of the rotor 20 is the in the condensate tank 4 generated steam and a typically existing condensate mist swirled specifically and / or placed in a circulation movement, through which a separation of steam and mist, ie condensate droplets occurs. As a result, the condensate droplets are strongly preferred in the direction of evaporator surface 12 accelerates and thus the evaporator surface 12 fed. The generated steam, however, is via the steam discharge 16 led away, so that the pressure in the condensate tank 4 is essentially constant.

Einer alternativen Ausgestaltungsvariante des Verdampfers 2 entsprechend dient dieser nicht nur zur Verwirbelung von Dampf und Kondensatnebel, sondern darüber hinaus auch zur quasi gesteuerten Benetzung der Verdampferfläche 12. Hierzu weist der Rotor 20 einen in 1 angedeuteten Rüssel 26 auf, in dem eine nicht näher dargestellte Förderleitung mit Kapillarwirkung angeordnet ist und der in den Kondensat-Sumpf am Boden 6 des Kondensatbehälters 4 hineinragt. Durch die Rotation des Rotors 20 wird dann das im Rüssel 26 stehende Kondensat aus dem Kondensat-Sumpf nach oben befördert und gelangt auf diese Weise zu den Austrittsöffnungen 28 am Rotor 20.An alternative embodiment variant of the evaporator 2 Accordingly, this serves not only for the turbulence of steam and condensate mist, but also for quasi-controlled wetting of the evaporator surface 12 , For this purpose, the rotor 20 one in 1 indicated proboscis 26 on, in which a conveying line, not shown, is arranged with capillary action and in the condensate sump at the bottom 6 of the condensate tank 4 protrudes. By the rotation of the rotor 20 then that's in the trunk 26 standing condensate from the condensate sump transported upwards and passes in this way to the outlet openings 28 on the rotor 20 ,

Dabei ist eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 28 sowie in 4 angedeutet über die gesamte Ausdehnung des Rotors 20 entlang der Rotationsachse 24 verteilt und zudem sind die Austrittsöffnungen 28 gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rotors 20 verteilt. Infolge der Rotation des Rotors 20 tritt das Kondensat nicht nur aus den Austrittsöffnungen 28 aus, sondern wird regelrecht herausgeschleudert und in Richtung Verdampferfläche 12 beschleunigt, wodurch eine sehr gleichmäßige Benetzung der Verdampferfläche 12 erreicht wird. Dabei lässt sich die pro Zeit auf die Verdampferfläche 12 aufgetragene Menge an Kondensat durch Variation der Rotationsfrequenz des Rotors 20 vorgeben.There is a plurality of outlet openings 28 as in 4 indicated over the entire extent of the rotor 20 along the axis of rotation 24 distributed and also are the outlet openings 28 evenly over the entire circumference of the rotor 20 distributed. As a result of the rotation of the rotor 20 The condensate does not just come out of the outlet openings 28 from, but is literally thrown out and in the direction evaporator surface 12 accelerated, resulting in a very uniform wetting of the evaporator surface 12 is reached. This can be per time on the evaporator surface 12 applied amount of condensate by varying the rotational frequency of the rotor 20 pretend.

Alternativ zu umfangsseitig angeordneten Austrittsöffnungen 28 ist zumindest eine Austrittsöffnung 28 nahe der Rotationsachse 24 positioniert. In diesem Fall weist der Rotor 20 dann einen Verteilerkörper 30 auf, der aus einem schwammartigen oder porösen Material gefertigt ist oder aber aus einem Gewebe mit einer Dochtwirkung. Hier tritt dann das Kondensat aus der rotationsachsennäheren Austrittsöffnung 28 aus und gelangt so in den sich an die Austrittsöffnung 28 anschließenden und in radialer Richtung erstreckenden Verteilerkörper 30, wo sich das Kondensat verteilt. Infolgedessen ist dann der Verteilerkörper 30 im Betrieb mit Kondensat getränkt und durch die Rotation des Rotors 20 und somit auch des Verteilerkörpers 30 tritt das Kondensat aus der Oberfläche des Verteilerkörpers 30 aus und wird wiederum in Richtung Verdampferfläche 12 geschleudert.Alternatively to circumferentially arranged outlet openings 28 is at least one outlet opening 28 near the axis of rotation 24 positioned. In this case, the rotor points 20 then a distributor body 30 on, which is made of a sponge-like or porous material or of a fabric with a wicking effect. Here then the condensate from the rotation axis closer outlet opening occurs 28 out and so gets into the at the outlet 28 adjoining and extending in the radial direction distributor body 30 where is the condensate is distributed. As a result, then the distributor body 30 soaked in condensate during operation and by the rotation of the rotor 20 and thus also of the distributor body 30 the condensate exits the surface of the distributor body 30 off and turn in the direction of evaporator surface 12 spun.

Jener Verteilerkörper 30 weist hierbei beispielsweise wiederum eine zylinderförmige oder hohlzylinderförmige Geometrie auf oder ist wie im Ausführungsbeispiel gemäß 3 nach Art eines Flügelrades mit einer Anzahl von Flügeln 32 ausgestaltet. Jene Flügel 32 sind bevorzugt nach Art einer Gleichteilung um die Rotationsachse 24 verteilt angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung, also quer zur Rotationsachse 24. That distributor body 30 In this case, for example, again has a cylindrical or hollow cylindrical geometry or is as in the embodiment according to 3 in the manner of an impeller with a number of wings 32 designed. Those wings 32 are preferred in the manner of a common division about the axis of rotation 24 arranged distributed and extend in the radial direction, ie transverse to the axis of rotation 24 ,

Einer leicht abgewandelten Ausführung dieses Verdampfers 2 entsprechend ist im Bereich des Rüssels 26 ein zusätzlicher Wärmetauscher 34 positioniert, mit dessen Hilfe Wärme aus dem Wärmeträgermedium quasi zur Vorheizung des Kondensats genutzt wird, das in den Rotor 20 eingezogen wird. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass ein Teil des Kondensats bereits aus dem Verteilerkörper 30 heraus verdampft.A slightly modified version of this evaporator 2 accordingly is in the area of the trunk 26 an additional heat exchanger 34 positioned, with the help of heat from the heat transfer medium quasi used for preheating the condensate, which in the rotor 20 is withdrawn. In this way it can be achieved that a part of the condensate already from the distributor body 30 evaporated out.

Für die Innenwandung 8 des Kondensatbehälters 4 und allgemeiner für die die Verdampferfläche 12 ausbildende Wandung sind weiter verschiedene Ausgestaltungsvarianten vorgesehen. Bevorzugt ist hierbei eine Ausführung, bei der die Oberfläche durch eine geeignete Strukturierung oder Beschichtung vergrößert ist, bei der also zum Beispiel die Innenwandung 8 auf der Innenseite mit einer porösen Oberflächenbeschichtung 36 versehen ist.For the inner wall 8th of the condensate tank 4 and more generally for the evaporator surface 12 forming wall are further provided various design variants. In this case, an embodiment is preferred in which the surface is enlarged by a suitable structuring or coating, that is to say, for example, the inner wall 8th on the inside with a porous surface coating 36 is provided.

Zusätzlich oder alternativ hierzu sind in die Innenwandung 8 Rillen eingearbeitet oder es sind Stege 38 an der Innenseite der Innenwandung 8 ausgebildet, so wie dies in den Darstellungen 4 bis 8 angedeutet ist. Für die Stege 38 sind dabei verschiedene Querschnittsformen vorgesehen und je nach Ausführungsvariante sind die Stege 38 zusätzlich mit einer porösen Oberflächenbeschichtung 36 versehen. Weiter sind die Stege 38 beispielsweise durch ein zusätzliches geschlitztes Blech ausgebildet, welches an die Innenwandung 8 thermisch angebunden und an der Innenwandung 8 befestigt ist. Außerdem ist eine Ausführungsvariante vorgesehen, bei der zumindest in einem Abschnitt ein Steg 38 als um die Rotationsachse 24 umlaufend und insbesondere als schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 24 umlaufend ausgebildet ist.Additionally or alternatively, in the inner wall 8th Grooves incorporated or there are webs 38 on the inside of the inner wall 8th trained, as in the representations 4 to 8th is indicated. For the bridges 38 are different cross-sectional shapes are provided and depending on the design variant, the webs 38 additionally with a porous surface coating 36 Mistake. Next are the footbridges 38 for example, formed by an additional slotted plate, which is connected to the inner wall 8th thermally connected and on the inner wall 8th is attached. In addition, an embodiment variant is provided in which at least in one section a web 38 as about the axis of rotation 24 circumferential and in particular as helical around the axis of rotation 24 is formed circumferentially.

Insbesondere, wenn als Kondensat ein Stoffgemisch, beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glykol, verwendet werden soll, sind die Stege 38 zudem derart gestaltet, dass diese auf der Oberseite eine Ablaufrinne 40 ausbilden, in der sich eine nicht mit verdampfende Beimischung, also insbesondere das Glykol, sammelt und in Richtung Boden 6 insbesondere schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 24 umlaufend abfließt. Zur Realisierung einer solchen Ablaufrinne 40 sind die Stege 38 sowie in 5 dargestellt beispielsweise derart gestaltet, dass diese einen pilzförmigen Querschnitt aufweisen. Hierdurch weisen die Stege 38 dann eine dem Rotor 20 zugewandte Stirnfläche 42 auf. Der Verdampfungsprozess findet dann im Wesentlichen an diesen Stirnflächen 42 statt.In particular, when a mixture of substances, for example a mixture of water and glycol, is to be used as condensate, the webs are 38 also designed such that these on the top of a gutter 40 form, in which a not with evaporating admixture, so in particular the glycol, collects and towards the ground 6 in particular helically around the axis of rotation 24 circulating all around. To realize such a gutter 40 are the bars 38 as in 5 represented, for example, designed such that they have a mushroom-shaped cross-section. This shows the webs 38 then one to the rotor 20 facing end face 42 on. The evaporation process then takes place essentially at these end faces 42 instead of.

Eine leicht abgewandelte Geometrie der Stege 38 ist in 6 dargestellt. Hier sind die Stirnflächen 42 gegen die Rotationsachse 24 verkippt und somit in Richtung Boden 6 des Kondensatbehälters 4 geneigt. Infolgedessen tropft dann das von der Stirnfläche 42 abfließende Glykol oder die von der Stirnfläche 42 abfließende Beimischung nicht auf eine Stirnfläche 42 eines darunter liegenden Steges 38, sondern stattdessen in die Ablaufrinne 40 eines darunter liegenden Steges 38.A slightly modified geometry of the webs 38 is in 6 shown. Here are the faces 42 against the axis of rotation 24 tilted and thus towards the ground 6 of the condensate tank 4 inclined. As a result, then dripping from the frontal area 42 effluent glycol or that from the frontal area 42 effluent admixture not on a face 42 an underlying bridge 38 but instead into the gutter 40 an underlying bridge 38 ,

Eine weitere Ausführungsvariante des Kondensatbehälters 4 ist in 7 skizziert. Hier wird auf entsprechende Stege 38 verzichtet, stattdessen weist die Innenwandung 8 des Kondensatbehälters 4 im Längsschnitt gesehen eine Wandungskontur auf, die an ein Wellenrohr erinnert. Dabei sind die nach innen gerichteten Einschnürungen oder vielmehr ist die eine Einschnürung der Innenwandung 8 schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 24 herum angeordnet und bevorzugt ragt in diese Einschnürung ein ebenfalls schraubenlinienförmiges Leitblech 46 hinein, welches zur Führung des Wärmeträgermediums M dient.Another embodiment of the condensate container 4 is in 7 outlined. Here is on appropriate webs 38 omitted, instead, the inner wall 8th of the condensate tank 4 seen in longitudinal section on a wall contour, which is reminiscent of a wave pipe. Here are the inwardly directed constrictions or rather is a constriction of the inner wall 8th helically around the axis of rotation 24 arranged around and preferably protrudes in this constriction, a likewise helical baffle 46 into it, which serves to guide the heat transfer medium M.

Die Ausführungsvariante gemäß 8 weist im Wesentlichen dieselbe Wandungkontur auf wie die Ausführung gemäß 7, allerdings weisen der Kondensatbehälter 4 und der Rotor 20 hier eine kegelförmige Geometrie auf.The embodiment according to 8th has substantially the same wall contour as the embodiment according to 7 , but have the condensate tank 4 and the rotor 20 here a cone-shaped geometry.

Zudem ist bei diesen Ausführungen innenseitig an die Wandungskontur im Bereich der Einschnürung eine schraubenlinienförmige Ablaufkante 44 angeformt, über die abgeschiedene Flüssigkeiten direkt auf den Boden des Behälters 4 abtropfen.In addition, in these embodiments, on the inside of the wall contour in the region of the constriction is a helical trailing edge 44 Molded over the separated liquids directly to the bottom of the container 4 drain.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Verdampfer Evaporator
44: Kondensatbehälter condensate tank
66: Boden ground
77: Sammelbereich collecting area
88th: Innenwandung inner wall
1010: Außenwandung outer wall
1212: Verdampferfläche evaporator surface
1414: Kondensatzuleitung condensate supply line
1616: Dampfableitung steam discharge
1818: Ableitung derivation
2020: Rotor rotor
2222: Elektromotor electric motor
2424: Rotationsachse axis of rotation
2626: Rüssel trunk
2828: Austrittsöffnung outlet opening
3030: Verteilerkörper distributor body
3232: Flügel wing
3434: zusätzlicher Wärmetauscher additional heat exchanger
3636: Oberflächenbeschichtung surface coating
3838: Steg web
4040: Ablaufrinne gutter
4242: Stirnfläche face
4444: Abtropfkante drip
4646: Leitblech baffle
MM: Wärmeträgermedium Heat transfer medium

Claims

Evaporator ( 2 ) designed for a thermal management system, in particular for a thermal management system of a motor vehicle, and comprising a condensate tank ( 4 ) and a heat exchanger ( 8th . 10 ) with an evaporator surface ( 12 ) for the evaporation of a condensate, characterized in that in the condensate tank ( 4 ) along a rotation axis ( 24 ) extending rotor ( 20 ) is arranged.

Evaporator ( 2 ) according to claim 1, characterized in that a drive unit ( 22 ), in particular an electric motor ( 22 ), for the rotor ( 20 ) in the condensate tank ( 4 ) is arranged.

Evaporator ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that an inner wall ( 8th ) of the condensate container ( 4 ) the evaporator surface ( 12 ) trains.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the evaporator surface ( 12 ) and the rotor ( 20 ) a gap is given.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor ( 20 ) for wetting the evaporator surface ( 12 ) is formed and for this purpose at least one outlet opening ( 28 ) for the condensate from which the condensate exits during operation.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor ( 20 ) for wetting the evaporator surface ( 12 ) is formed and for this purpose several distributed around its circumference arranged outlet openings ( 28 ) for the condensate from which the condensate is thrown out during operation.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor ( 20 ) for wetting the evaporator surface ( 12 ) is formed, wherein the rotor ( 20 ) for this purpose a transverse to the axis of rotation ( 24 ) extending distributor body ( 30 ) and at least one rotational axis near the outlet opening ( 28 ) for the condensate for introducing the condensate into the distributor body ( 30 ).

Evaporator ( 2 ) according to claim 7, characterized in that the distributor body ( 30 ) in the manner of an impeller with a number of rotor blades ( 32 ) is trained.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the rotor ( 20 ) is designed such that this in use as a feed pump ( 26 ) acts for the condensate through which the condensate from a condensate sump to the at least one outlet opening ( 28 ).

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaporator surface ( 12 ) to increase the surface of a structure ( 36 . 38 ) having.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the evaporator surface ( 12 ) in a gate at least one about the axis of rotation ( 24 ) of the rotor ( 20 ) circumferential and in particular helically encircling web ( 38 ) having.

Evaporator ( 2 ) according to claim 11, characterized in that the at least one web ( 38 ) a gutter ( 40 ) trains.

Evaporator ( 2 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the at least one web ( 38 ) one the rotor ( 20 ) facing end face ( 42 ), which against the axis of rotation ( 24 ) is tilted.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that a drive unit ( 22 ), in particular an electric motor ( 22 ), for the rotor ( 20 ) in the condensate tank ( 4 ), wherein the drive unit ( 22 ) for one Supply is designed with a DC voltage of nominal 12V or nominal 48V.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the rotor ( 20 ) at least in the area of the soil ( 6 ) is mounted in a hydrodynamic bearing, which is arranged in particular in the region of a condensate sump, so that the condensate acts as a sliding medium.

Evaporator ( 2 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the standing in the condensate sump condensate in operation is in thermal contact with the heat transfer medium.

Thermal management system, in particular air-conditioning system, for the motor vehicle sector with an evaporator ( 2 ) according to one of the preceding claims.

Gas generators ( 2 ) comprising containers ( 4 ) and a heat exchanger ( 8th . 10 ) with a heating surface ( 12 ) for heating a liquid, in particular a carbazole derivative in perhydro form, characterized in that in the container ( 4 ) along a rotation axis ( 24 ) extending rotor ( 20 ) is arranged.

Gas generators ( 2 ) according to claim 18, characterized in that the heating surface ( 12 ) is coated with a catalyst.

Gas generators ( 2 ) according to claim 18 or 19, characterized in that the liquid before contact with the heating surface ( 12 ) is in thermal contact with a heat transfer medium.