DE102016110958A1 - Heat exchanger with deionizing cartridge - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1) mit Austauschrohren (3), in denen ein Wärmeträgerfluid zwischen einem ersten Ende für den Einlass von Wärmeträgerfluid und einem zweiten Ende für den Auslass von Wärmeträgerfluid zirkuliert, wobei der Wärmetauscher (1) ferner mindestens einen Wasserbehälter (5a, 5b) aufweist, der mit einem Ende der Austauschrohre (3) verbunden ist, wobei der Wärmetauscher (1) mindestens eine deionisierende Patrone (15) aufweist, die abnehmbar im Wasserbehälter (5a, 5b) angeordnet ist.The present invention relates to a heat exchanger (1) with replacement tubes (3), in which a heat transfer fluid circulates between a first end for the introduction of heat transfer fluid and a second end for the outlet of heat transfer fluid, wherein the heat exchanger (1) further comprises at least one water tank (1). 5a, 5b) connected to one end of the replacement tubes (3), the heat exchanger (1) comprising at least one deionizing cartridge (15) detachably mounted in the water container (5a, 5b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wärmetauscher und insbesondere einen Wärmetauscher innerhalb eines Wärmemanagementkreislaufs, bei dem der Ionengehalt des Wärmeträgerfluids in seinem Inneren begrenzt oder zumindest überwacht werden muss.The present invention relates to the field of heat exchangers, and more particularly to a heat exchanger within a thermal management circuit in which the ion content of the heat transfer fluid within it must be limited or at least monitored.

Um den Ionengehalt eines Fluid zu begrenzen oder zu überwachen, insbesondere bei einem Wärmeträgerfluid, das zum Kühlen einer Brennstoffzelle innerhalb eines Wärmemanagementkreislaufs verwendet wird, ist bekannt, eine deionisierende Patrone beispielsweise parallel zu einer Pumpe im Wärmemanagementkreislauf anzuordnen. Die Überwachung und Begrenzung des Ionengehalts im Wärmeträgerfluid sind in diesem Fall wichtig, da es dadurch möglich ist, die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgerfluids zu verringern, da die elektrische Leitfähigkeit zu einer Beschleunigung der inneren Korrosion der Brennstoffzelle und sogar zu Kurzschlüssen zwischen den verschiedenen Zellen der Brennstoffzelle führen kann, wodurch diese beschädigt werden kann.In order to limit or monitor the ion content of a fluid, particularly in a heat transfer fluid used to cool a fuel cell within a thermal management circuit, it is known to arrange a deionizing cartridge in the thermal management cycle, for example, parallel to a pump. The monitoring and limitation of the ion content in the heat transfer fluid are important in this case, since it is thereby possible to reduce the electrical conductivity of the heat transfer fluid, since the electrical conductivity to an acceleration of the internal corrosion of the fuel cell and even short circuits between the various cells of the fuel cell can cause damage to them.

Bei einem derartigen Wärmemanagementkreislauf ist jedoch eine auf die deionisierende Patrone zugeschnittene Position erforderlich, was problematisch ist, insbesondere wenn der Raum begrenzt ist, beispielsweise innerhalb eines Kraftfahrzeugs mit Brennstoffzelle.In such a heat management circuit, however, a position tailored to the deionizing cartridge is required, which is problematic, especially when the space is limited, for example, within a fuel cell vehicle.

Eines der Ziele der Erfindung besteht somit darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest teilweise zu beseitigen und eine neue Position für eine deionisierende Patrone innerhalb eines Wärmemanagementkreislaufs vorzuschlagen, bei dem der Ionengehalt des Wärmeträgerfluids in seinem Inneren begrenzt oder zumindest überwacht werden muss.Thus, one of the objects of the invention is to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to propose a new position for a deionizing cartridge within a thermal management circuit in which the ion content of the heat transfer fluid in its interior must be limited or at least monitored.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit Austauschrohren, in denen ein Wärmeträgerfluid zwischen einem ersten Ende für den Einlass von Wärmeträgerfluid und einem zweiten Ende für den Auslass von Wärmeträgerfluid zirkuliert, wobei der Wärmetauscher ferner mindestens einen Wasserbehälter aufweist, der mit mindestens einem Ende der Austauschrohre verbunden ist, wobei der Wärmetauscher mindestens eine deionisierende Patrone aufweist, die abnehmbar im Wasserbehälter angeordnet ist.The present invention relates to a heat exchanger with replacement tubes in which a heat transfer fluid circulates between a first end for the introduction of heat transfer fluid and a second end for the outlet of heat transfer fluid, wherein the heat exchanger further comprises at least one water tank connected to at least one end of the replacement tubes is, wherein the heat exchanger has at least one deionizing cartridge which is removably disposed in the water tank.

Aufgrund der Tatsache, dass die deionisierende Patrone im Inneren des Wasserbehälters selbst integriert wird, ist es möglich, einen nicht genutzten freien Raum zu verwenden und zunächst einen Raumgewinn für den Wärmemanagementkreislauf zu erzielen. Darüber hinaus werden innerhalb eines Wärmemanagementkreislaufs die Ionen hauptsächlich auf Höhe der Wärmetauscher selbst erzeugt, da die Rohre im Allgemeinen metallisch sind und somit Metallionen erzeugen und aufgrund der Ionen, die in den Rückständen des Lötflusses vorhanden sind. Die deionisierende Patrone liegt somit für einen besseren Wirkungsgrad so nah wie möglich an einer potentiellen Ionenquelle im Wärmeträgerfluid.Due to the fact that the deionizing cartridge is integrated inside the water tank itself, it is possible to use an unused free space and first to gain space for the heat management cycle. Moreover, within a thermal management cycle, the ions are generated mainly at the height of the heat exchangers themselves, since the tubes are generally metallic and thus produce metal ions and due to the ions present in the residues of the solder flux. The deionizing cartridge is thus as close as possible to a potential ion source in the heat transfer fluid for better efficiency.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Wasserbehälter, in dem eine deionisierende Patrone angeordnet ist, eine Zugangsöffnung sowie einen Stopfen für die Öffnung auf.According to one aspect of the invention, a water container in which a deionizing cartridge is disposed has an access opening and a plug for the opening.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Wasserbehälter, in dem eine deionisierende Patrone angeordnet ist, einen Patronenhalter auf, der gegenüber dem Wärmeträgerfluid durchlässig ist.According to a further aspect of the invention, a water container in which a deionizing cartridge is arranged, a cartridge holder, which is permeable to the heat transfer fluid.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Patronenhalter mit dem Wasserbehälter einstückig ausgebildet.According to a further aspect of the invention, the cartridge holder is integrally formed with the water tank.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Patronenhalter am Stopfen befestigt.According to another aspect of the invention, the cartridge holder is attached to the stopper.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die deionisierende Patrone ein deionisierendes Material mit einer Außenfläche, an der das Wärmeträgerfluid beim Durchströmen des Wasserbehälters zirkuliert.According to a further aspect of the invention, the deionizing cartridge comprises a deionizing material having an outer surface on which the heat transfer fluid circulates as it flows through the water tank.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die deionisierende Patrone eine hohle Mittelsäule auf, in die ein Teil des Wärmeträgerfluids durch Durchströmen eines deionisierenden Materials eintreten kann.According to another aspect of the invention, the deionizing cartridge has a hollow central column into which a portion of the heat transfer fluid may enter by flowing through a deionizing material.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die hohle Mittelsäule mit einer Öffnung für das Abführen des Wärmeträgerfluids, das die Mittelsäule enthält, verbunden.According to another aspect of the invention, the hollow center pillar is connected to an opening for discharging the heat transfer fluid containing the center pillar.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Wasserbehälter mit einer deionisierenden Patrone Folgendes auf:

  • – einen ersten Abschnitt, in dem das Wärmeträgerfluid:
  • • zwischen einer Zuführöffnung und Austauschrohren zirkuliert, wobei ein Teil des Wärmeträgerfluids durch das deionisierende Material strömen und in die Mittelsäule eintreten kann, oder
  • • zwischen Austauschrohren und einer Abführöffnung zirkuliert, wobei ein Teil des Wärmeträgerfluids aus der Mittelsäule stammen kann, nachdem es durch das deionisierende Material geströmt ist, und
  • – einen zweiten Abschnitt, in dem das Wärmeträgerfluid
  • • zwischen der Mittelsäule und mindestens einem zugeordneten Austauschrohr oder
  • • zwischen mindestens einem zugeordneten Austauschrohr und der Mittelsäule zirkuliert.
According to another aspect of the invention, the water tank with a deionizing cartridge comprises:
  • A first section in which the heat transfer fluid is:
  • • circulated between a supply port and exchange tubes, wherein a portion of the heat transfer fluid can flow through the deionizing material and enter the center column, or
  • • Circulates between exchange tubes and a discharge opening, wherein a portion of the heat transfer fluid can originate from the center column after it has flowed through the deionizing material, and
  • - A second section in which the heat transfer fluid
  • Between the center column and at least one associated replacement tube or
  • • circulated between at least one associated replacement pipe and the center column.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Trennung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt durch einen Dichtungskragen zwischen der Innenwand des Wasserbehälters und der deionisierenden Patrone.According to another aspect of the invention, the separation between the first and second sections is effected by a sealing collar between the inner wall of the water tank and the deionizing cartridge.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Dichtungsring von der deionisierenden Patrone gehalten.According to another aspect of the invention, the sealing ring is held by the deionizing cartridge.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Wärmetauscher sowohl einen ersten Wasserbehälter als auch einen zweiten Wasserbehälter, die eine deionisierende Patrone aufweisen.According to another aspect of the invention, the heat exchanger comprises both a first water tank and a second water tank having a deionizing cartridge.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine der beiden Patronen ein anionisches Harz und die andere Patrone ein kationisches Harz.In another aspect of the invention, one of the two cartridges contains an anionic resin and the other cartridge contains a cationic resin.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Wärmemanagementkreislauf einer Brennstoffzelle, der mindestens einen Wärmetauscher umfasst.The present invention also relates to a thermal management cycle of a fuel cell comprising at least one heat exchanger.

Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Wärmemanagementkreislaufs ist der Wärmetauscher mit mindestens einer deionisierenden Patrone ein Wärmetauscher, der an der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.According to one aspect of the heat management cycle according to the invention, the heat exchanger with at least one deionizing cartridge is a heat exchanger which is arranged on the front side of a motor vehicle.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als veranschaulichendes und nicht einschränkendes Beispiel gegeben ist, und anhand der beigefügten Zeichnungen klarer. Darin zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description, given as an illustrative and non-limiting example, and with reference to the accompanying drawings. Show:

1 eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform, 1 a schematic representation of a heat exchanger according to a first embodiment,

2 eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform, 2 a schematic representation of a heat exchanger according to a second embodiment,

3 eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers gemäß einer dritten Ausführungsform, 3 a schematic representation of a heat exchanger according to a third embodiment,

4 eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers gemäß einer vierten Ausführungsform, 4 a schematic representation of a heat exchanger according to a fourth embodiment,

5 eine schematische Darstellung eines Wärmemanagementkreislaufs. 5 a schematic representation of a heat management cycle.

In den verschiedenen Figuren haben identische Elemente die gleichen Bezugszeichen.In the various figures, identical elements have the same reference numerals.

Die nachfolgenden Ausführungen sind Beispiele. Auch wenn sich die Beschreibung auf eine oder mehrere Ausführungsformen bezieht, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass jeder Bezug die gleiche Ausführungsform betrifft oder die Merkmale nur für eine Ausführungsform gelten. Einfache Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen können auch kombiniert werden, um weitere Ausführungen zu bilden.The following explanations are examples. Although the description refers to one or more embodiments, it does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment or the features apply only to one embodiment. Simple features of different embodiments may also be combined to form further embodiments.

Die 1 bis 4 zeigen einen Wärmetauscher 1 für einen Wärmemanagementkreislauf 100 (in 5 gezeigt), dessen Ionengehalt überwacht oder zumindest begrenzt werden muss. Dieser Wärmetauscher 1 weist insbesondere Austauschrohre 3 auf, in denen ein Wärmeträgerfluid zwischen einem ersten Ende für den Einlass von Wärmeträgerfluid und einem zweiten Ende für den Auslass von Wärmeträgerfluid zirkuliert.The 1 to 4 show a heat exchanger 1 for a heat management cycle 100 (in 5 shown) whose ion content must be monitored or at least limited. This heat exchanger 1 has particular replacement tubes 3 in which a heat transfer fluid between a first end for the inlet of heat transfer fluid and a second end for the outlet of heat transfer fluid circulates.

Der Wärmetauscher 1 weist ferner einen ersten Wasserbehälter 5a auf, der die ersten Enden der Austauschrohre 3 verbindet und in den das Wärmeträgerfluid über eine Zuführöffnung 50a gelangt, sowie einen zweiten Wasserbehälter 5b, der die zweiten Enden der Rohre 3 verbindet und ausgehend von dem das Wärmeträgerfluid über eine Abführöffnung 50b abgeführt wird.The heat exchanger 1 also has a first water tank 5a on top of the first ends of the replacement tubes 3 connects and in the heat transfer fluid through a feed opening 50a and a second water tank 5b that the second ends of the pipes 3 connects and from which the heat transfer fluid via a discharge opening 50b is dissipated.

Erfindungsgemäß weist der Wärmetauscher 1 mindestens eine deionisierende Patrone 15 auf, die abnehmbar in mindestens einem der Wasserbehälter 5a, 5b angeordnet ist. Aufgrund der Tatsache, dass die deionisierende Patrone 15 innerhalb des Wasserbehälters 5a, 5b selbst integriert wird, ist es möglich, einen freien ungenutzten Raum zu nutzen, was somit zunächst einen Platzgewinn für den Wärmemanagementkreislauf 100 ermöglicht. Darüber hinaus werden innerhalb des Wärmemanagementkreislaufs 100 die Ionen hauptsächlich auf Höhe der Wärmetauscher selbst erzeugt, da die Rohre im Allgemeinen metallisch (und somit Erzeuger von metallischen Ionen) sind und aufgrund der in den Rückständen des Lötflusses vorhandenen Ionen.According to the invention, the heat exchanger 1 at least one deionizing cartridge 15 on, which is removable in at least one of the water tanks 5a . 5b is arranged. Due to the fact that the deionizing cartridge 15 inside the water tank 5a . 5b is integrated, it is possible to use a free unused space, thus initially gaining space for the heat management cycle 100 allows. In addition, within the heat management cycle 100 the ions are generated mainly at the height of the heat exchangers themselves, since the tubes are generally metallic (and thus produce metallic ions) and due to the ions present in the residues of the solder flux.

Die deionisierende Patrone 15 liegt somit für einen besseren Wirkungsgrad so nah wie möglich an einer potentiellen Ionenquelle im Wärmeträgerfluid.The deionizing cartridge 15 is thus as close as possible to a potential ion source in the heat transfer fluid for better efficiency.

Die deionisierenden Patronen 15 umfassen ein bekanntes deionisierendes Material wie etwa eine Mischung aus kationischem und anionischem Harz, das das Auffangen der positiven und negativen Ionen ermöglicht. Bei den deionisierenden Patronen 15 handelt es sich somit um ein Verbrauchsmaterial, das nach einer gewissen Nutzungsdauer ausgetauscht werden muss. Aufgrund der Tatsache, dass eine deionisierende Patrone 15 innerhalb des Wärmetauschers 1 angeordnet wird, ist es somit möglich, den Zugang zu dieser aufgrund der Anordnung des Wärmetauschers 1 zu vereinfachen. Bei einem Kraftfahrzeug ist es beispielsweise vorteilhaft, dass der Wärmetauscher 1 für einen einfachen Zugang zu der bzw. zu den deionisierenden Patrone(n) 15 auf Höhe der Vorderseite angeordnet ist.The deionizing cartridges 15 include a known deionizing material, such as a mixture of cationic and anionic resins, which allows the capture of the positive and negative ions. With the deionizing cartridges 15 it is therefore a consumable material that needs to be replaced after a certain period of use. Due to the fact that a deionizing cartridge 15 inside the heat exchanger 1 is arranged, it is thus possible to access this due to the arrangement of the heat exchanger 1 to simplify. In a motor vehicle, for example, it is advantageous that the heat exchanger 1 for easy access to the deionizing cartridge (s) 15 is arranged at the level of the front.

Der Wärmetauscher 1 kann eine einzige deionisierende Patrone 15 in dem einen oder anderen des ersten 5a oder zweiten Wasserbehälters 5b aufweisen.The heat exchanger 1 can be a single deionizing cartridge 15 in one or the other of the first 5a or second water tank 5b exhibit.

Der Wärmetauscher 1 kann jedoch eine deionisierende Patrone 15 sowohl im ersten Wasserbehälter 5a als auch im zweiten Wasserbehälter 5b aufweisen. Diese letzte Möglichkeit ermöglicht die Aufnahme einer größeren Menge von deionisierendem Material innerhalb des Wärmemanagementkreislaufs und auch eine Erhöhung der deionisierenden Fähigkeit und somit das Beibehalten des kleinstmöglichen Ionengehalts im Wärmeträgerfluid. Dadurch ist auch eine Verringerung der Austauschfrequenz der deionisierenden Patronen 15 möglich.The heat exchanger 1 but may be a deionizing cartridge 15 both in the first water tank 5a as well as in the second water tank 5b exhibit. This latter option allows for the uptake of a greater amount of deionizing material within the thermal management cycle, as well as an increase in deionizing ability and thus maintenance of the lowest possible ion content in the heat transfer fluid. This also reduces the replacement frequency of the deionizing cartridges 15 possible.

Um das Anordnen und den Austausch einer deionisierenden Patrone 15 zu ermöglichen, weist/weisen der bzw. die Wasserbehälter 5a, 5b eine Zugangsöffnung 9 sowie einen Stopfen 11 für die Öffnung 9 auf, um zur deionisierenden Patrone 15 gelangen zu können.To arrange and replace a deionizing cartridge 15 to enable / have the water tank (s) 5a . 5b an access opening 9 and a stopper 11 for the opening 9 on to the deionizing cartridge 15 to get to.

Gemäß einer ersten Ausführungsform, von denen zwei Varianten in den 1 und 2 veranschaulicht sind, ist die deionisierende Patrone 15 innerhalb eines Patronenhalters 13 angeordnet, der in dem bzw. in den Wasserbehälter(n) 5a, 5b enthalten ist, wobei der Patronenhalter 13 gegenüber dem Wärmeträgerfluid durchlässig ist.According to a first embodiment, of which two variants in the 1 and 2 Illustrated is the deionizing cartridge 15 inside a cartridge holder 13 arranged in the water tank (s) 5a . 5b is included, with the cartridge holder 13 is permeable to the heat transfer fluid.

Gemäß einer ersten Variante, die in 1 veranschaulicht ist, ist der Patronenhalter 13 am Stopfen 11 befestigt. Wenn der Stopfen 11 von der Öffnung 9 abgenommen wird, werden somit der Patronenhalter 13 und die deionisierende Patrone 15 gleichzeitig entfernt.According to a first variant, the in 1 is illustrated is the cartridge holder 13 at the stopper 11 attached. When the stopper 11 from the opening 9 is removed, so the cartridge holder 13 and the deionizing cartridge 15 removed at the same time.

Gemäß einer zweiten Variante, die in 2 veranschaulicht ist, ist der Patronenhalter 13 mit dem Wasserbehälter 5a, 5b einstückig ausgebildet.According to a second variant, in 2 is illustrated is the cartridge holder 13 with the water tank 5a . 5b integrally formed.

Bei dieser ersten Ausführungsform umfasst das deionisierende Material der deionisierenden Patrone 15 eine Außenfläche, an der das Wärmeträgerfluid beim Durchströmen des Wasserbehälters 5a, 5b zirkuliert und bei deren Kontakt die Ionen aufgefangen werden. Das Wärmeträgerfluid bleibt an der Oberfläche der deionisierenden Patrone 15, was die mit dem Vorhandensein der deionisierenden Patrone 15 innerhalb des Wasserbehälters 5a, 5b zusammenhängenden Druckverluste begrenzt.In this first embodiment, the deionizing material comprises the deionizing cartridge 15 an outer surface on which the heat transfer fluid flowing through the water tank 5a . 5b circulated and at the contact the ions are collected. The heat transfer fluid remains on the surface of the deionizing cartridge 15 What with the presence of the deionizing cartridge 15 inside the water tank 5a . 5b limited pressure losses.

Gemäß weiteren Ausführungsformen, die in den 3 und 4 veranschaulicht sind, weist die deionisierende Patrone 15 eine hohle Mittelsäule 17 auf, in die ein Teil des Wärmeträgerfluids durch Durchströmen des deionisierenden Materials eintreten kann.According to further embodiments, which in the 3 and 4 are illustrated, the deionizing cartridge 15 a hollow center column 17 on, in which a part of the heat transfer fluid can enter by flowing through the deionizing material.

Bei diesen Ausführungsformen strömt lediglich ein Teil des Wärmeträgerfluids durch das deionisierende Material, um die Druckverluste zu begrenzen, wobei das verbleibende Wärmeträgerfluid durch die Austauschrohre 3 strömt.In these embodiments, only a portion of the heat transfer fluid flows through the deionizing material to limit the pressure losses, with the remaining heat transfer fluid passing through the replacement tubes 3 flows.

Gemäß einer in 3 veranschaulichten Variante ist die hohle Mittelsäule 17 mit einer Öffnung 19 zum Abführen des Wärmeträgerfluids, das die Mittelsäule 17 enthält, verbunden. Die Abführöffnung 19 ist mit dem Wärmemanagementkreislauf 100 verbunden und leitet das deionisierte Wärmeträgerfluid zurück in den Wärmemanagementkreislauf 100.According to a in 3 illustrated variant is the hollow center column 17 with an opening 19 for discharging the heat transfer fluid, which is the center column 17 contains, connected. The discharge opening 19 is with the thermal management cycle 100 connected and passes the deionized heat transfer fluid back into the thermal management cycle 100 ,

Gemäß einer nicht beschriebenen Variante ist es auch möglich, das Wärmeträgerfluid in der deionisierenden Patrone so in Umlauf zu bringen, dass es anschließend nicht durch die Rohre des Wärmetauschers strömt. In diesem Fall weist die deionisierende Patrone eine sogenannte Umleitungsöffnung auf, die an einem Wasserbehälter ausgebildet ist.According to a variant which is not described, it is also possible to circulate the heat transfer fluid in the deionizing cartridge such that it subsequently does not flow through the tubes of the heat exchanger. In this case, the deionizing cartridge has a so-called bypass opening, which is formed on a water tank.

Gemäß einer weiteren Variante, die in 4 veranschaulicht ist, weist der Wasserbehälter 5a, 5b, der mit der deionisierenden Patrone 15 ausgestattet ist, Folgendes auf:

  • – einen ersten Abschnitt 51a, 51b, in dem das Wärmeträgerfluid zirkuliert:
  • • wenn die deionisierende Patrone 15 in dem ersten Wasserbehälter 5a zwischen einer Zuführöffnung 50a und Austauschrohren 3 angeordnet ist, wobei ein Teil des Wärmeträgerfluids durch das deionisierende Material strömen und in die Mittelsäule 17 eintreten kann, oder
  • • wenn eine deionisierende Patrone 15 in dem zweiten Wasserbehälter 5b zwischen Austauschrohren 3 und einer Abführöffnung 50b angeordnet ist, wobei ein Teil des Wärmeträgerfluids aus der Mittelsäule 17 stammen kann, nachdem es durch das deionisierende Material geströmt ist, und
  • – einen zweiten Abschnitt 52a, 52b, in dem das Wärmeträgerfluid zirkuliert:
  • • wenn eine deionisierende Patrone 15 in dem ersten Wasserbehälter 5a zwischen der Mittelsäule 17 und mindestens einem zugeordneten Austauschrohr angeordnet ist oder
  • • wenn eine deionisierende Patrone 15 in dem ersten Wasserbehälter 5a zwischen mindestens einem zugeordneten Austauschrohr 3 und der Mittelsäule 17 angeordnet ist.
According to another variant, in 4 is illustrated, the water tank 5a . 5b that with the deionizing cartridge 15 equipped with the following:
  • - a first section 51a . 51b in which the heat transfer fluid circulates:
  • • if the deionizing cartridge 15 in the first water tank 5a between a feed opening 50a and replacement pipes 3 is arranged, wherein a part of the heat transfer fluid flow through the deionizing material and into the center column 17 can occur, or
  • • if a deionizing cartridge 15 in the second water tank 5b between replacement pipes 3 and a discharge opening 50b is arranged, wherein a part of the heat transfer fluid from the center column 17 can originate after it has flowed through the deionizing material, and
  • - a second section 52a . 52b in which the heat transfer fluid circulates:
  • • if a deionizing cartridge 15 in the first water tank 5a between the center column 17 and at least one associated exchange tube is arranged or
  • • if a deionizing cartridge 15 in the first water tank 5a between at least one associated exchange tube 3 and the center column 17 is arranged.

Um die Dichtigkeit zwischen dem ersten Abschnitt 51a, 51b und dem zweiten Abschnitt 52a, 52b zu gewährleisten, erfolgt die Trennung zwischen ihnen durch einen Dichtungskragen 21 zwischen der Innenwand des Wasserbehälters 5a, 5b und der deionisierenden Patrone 15.To the tightness between the first section 51a . 51b and the second section 52a . 52b to ensure the separation between them through a sealing collar 21 between the inner wall of the water tank 5a . 5b and the deionizing cartridge 15 ,

Der Dichtungskragen 21 wird vorzugsweise von der deionisierenden Patrone 15 gehalten, wie in 4 veranschaulicht ist. Es ist jedoch durchaus möglich, einen Fall in Betracht zu ziehen, bei dem der Wasserbehälter 5a, 5b selbst den Dichtungskragen 21 hält.The sealing collar 21 is preferably from the deionizing cartridge 15 held, as in 4 is illustrated. However, it is quite possible to consider a case where the water tank 5a . 5b even the sealing collar 21 holds.

Wie in 4 veranschaulicht, kann der zweite Abschnitt 52a, 52b auf der Seite des Stopfens 11 ausgebildet sein, wobei das deionisierende Material dann über ein Halteelement 23, das gegenüber dem Wärmeträgerfluid durchlässig ist, mit dem Stopfen 11 verbunden sein kann. Es ist dennoch durchaus möglich, den umgekehrten Fall in Betracht zu ziehen, bei dem der erste Abschnitt 51a, 51b am Stopfen 11 befestigt ist und der zweite Abschnitt 52a, 52b zum Stopfen 11 entgegengesetzt ist.As in 4 illustrated, the second section 52a . 52b on the side of the plug 11 be formed, wherein the deionizing material then via a holding element 23 , which is permeable to the heat transfer fluid, with the plug 11 can be connected. Nevertheless, it is quite possible to consider the reverse case where the first section 51a . 51b at the stopper 11 is attached and the second section 52a . 52b for stuffing 11 is opposite.

5 zeigt ein Beispiel für einen Wärmemanagementkreislauf 100, insbesondere für die Steuerung einer Brennstoffzelle innerhalb eines Kraftfahrzeugs. 5 shows an example of a thermal management cycle 100 , in particular for the control of a fuel cell within a motor vehicle.

Der Wärmemanagementkreislauf 100 weist eine Pumpe 101 auf, die im Allgemeinen auf Höhe des Motorraums A angeordnet ist und das Wärmeträgerfluid in einen Wärmetauscher verteilt, der auf Höhe der Brennstoffzelle 102 angeordnet ist, sowie einen Kühler 103 zum Kühlen eines komprimierten Luftstroms, der durch einen gestrichelten Pfeil 201 dargestellt ist. Der auf Höhe der Brennstoffzelle 102 liegende Wärmetauscher und der Druckluftkühler 103 sind vorzugsweise innerhalb des Wärmemanagementkreislaufs 100 parallel angeordnet. Der Wärmemanagementkreislauf 100 umfasst anschließend eine Vorrichtung 104 zum Umleiten des Wärmeträgerfluids, beispielsweise ein Vierwegeventil, das die Umleitung des Wärmeträgerfluids wahlweise:

  • • zum Wärmetauscher 1 mit mindestens einer deionisierenden Patrone 15 ermöglicht, wobei der Wärmetauscher in einem Vorderseitenmodul B angeordnet ist, das mindestens einen Lüfter 109 aufweisen kann, um einen Außenluftstrom zu bilden, der durch einen zweiten gestrichelten Pfeil 202 dargestellt ist, und/oder zu
  • • zu einer Anwärmeinrichtung 107 zum Anwärmen von für den Fahrgastraum vorgesehener Luft ermöglicht, der innerhalb eines Heiz-, Belüftungs- und Klimatisierungsmoduls (oder englisch: HVAC) C angeordnet ist. Der HVAC kann auch mindestens einen Lüfter 109 aufweisen, um einen für den Fahrgastraum vorgesehenen Luftstrom zu bilden, der durch einen dritten gestrichelten Pfeil 203 dargestellt ist. Der Wärmemanagementkreislauf 100 kann auch stromaufwärts der Anwärmeinrichtung 107 zum Anwärmen der für den Fahrgastraum vorgesehenen Luft eine Vorrichtung 105 zum Erhitzen des Wärmeträgerfluids aufweisen.
The heat management cycle 100 has a pump 101 which is generally arranged at the height of the engine compartment A and distributes the heat transfer fluid into a heat exchanger which is at the level of the fuel cell 102 is arranged, as well as a cooler 103 for cooling a compressed air stream indicated by a dashed arrow 201 is shown. The at the height of the fuel cell 102 lying heat exchanger and the compressed air cooler 103 are preferably within the thermal management cycle 100 arranged in parallel. The heat management cycle 100 then includes a device 104 for diverting the heat transfer fluid, for example, a four-way valve, the diversion of the heat transfer fluid optionally:
  • • to the heat exchanger 1 with at least one deionizing cartridge 15 allows, wherein the heat exchanger is arranged in a front module B, the at least one fan 109 may be to form an outside air flow through a second dashed arrow 202 is shown, and / or closed
  • • to a heating device 107 for warming provided for the passenger compartment air, which is located within a heating, ventilation and air conditioning module (or English: HVAC) C. The HVAC can also have at least one fan 109 to provide an airflow intended for the passenger compartment, indicated by a third dashed arrow 203 is shown. The heat management cycle 100 can also be upstream of the heating device 107 for heating the space provided for the passenger compartment air a device 105 for heating the heat transfer fluid.

Falls erforderlich kann die Umleitungsvorrichtung 104 das Wärmeträgerfluid beispielsweise mit einer Umgehungsleitung 111 direkt zur Pumpe 101 umleiten.If necessary, the diverting device 104 the heat transfer fluid, for example, with a bypass line 111 directly to the pump 101 redirect.

Durch die Positionierung des Wärmetauschers 1 mit mindestens einer deionisierenden Patrone 15 in dem Vorderseitenmodul B ist insbesondere ein einfacherer Zugang zu der bzw. zu den deionisierenden Patronen 15 für deren Austausch möglich.By positioning the heat exchanger 1 with at least one deionizing cartridge 15 in the front module B is in particular a simpler access to or to the deionizing cartridges 15 for their replacement possible.

Es ist somit ersichtlich, dass es aufgrund der direkten Aufnahme mindestens einer deionisierenden Patrone 15 innerhalb eines Wärmetauschers 1 möglich ist, Platz zu gewinnen, um einen Wärmemanagementkreislauf 100 aufzunehmen, in dem es erforderlich ist, den Ionengehalt des Wärmeträgerfluids zu kontrollieren, und es auch möglich ist, diese Kontrolle durch eine Position so nah wie möglich an einer der Ionenemissionsquellen zu verbessern und auch einen verbesserten Zugang zu der bzw. zu den deionisierenden Patronen für deren Austausch zu haben.It can thus be seen that it is due to the direct inclusion of at least one deionizing cartridge 15 inside a heat exchanger 1 possible to gain space to a thermal management cycle 100 in which it is necessary to control the ion content of the heat transfer fluid, and it is also possible to improve this control by a position as close as possible to one of the ion emission sources and also improved access to the deionizing cartridges for to have their exchange.

Claims (13)

Wärmetauscher (1) mit Austauschrohren (3), in denen ein Wärmeträgerfluid zwischen einem ersten Ende für den Einlass von Wärmeträgerfluid und einem zweiten Ende für den Auslass von Wärmeträgerfluid zirkuliert, wobei der Wärmetauscher (1) ferner mindestens einen Wasserbehälter (5a, 5b) aufweist, der mit mindestens einem Ende der Austauschrohre (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine deionisierende Patrone (15) aufweist, die abnehmbar im Wasserbehälter (5a, 5b) angeordnet ist.Heat exchanger ( 1 ) with replacement tubes ( 3 ) in which a heat transfer fluid is circulated between a first end for the introduction of heat transfer fluid and a second end for the outlet of heat transfer fluid, wherein the heat exchanger ( 1 ) at least one water tank ( 5a . 5b ) with at least one end of the replacement tubes ( 3 ) Is connected characterized in that it (at least one deionizing cartridge 15 ) which is removable in the water tank ( 5a . 5b ) is arranged. Wärmetauscher (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserbehälter (5a, 5b), in dem eine deionisierende Patrone (15) angeordnet ist, eine Zugangsöffnung (9) sowie einen Stopfen (11) für die Öffnung (9) aufweist.Heat exchanger ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the water tank ( 5a . 5b ), in which a deionizing cartridge ( 15 ), an access opening ( 9 ) and a stopper ( 11 ) for the opening ( 9 ) having. Wärmetauscher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserbehälter (5a, 5b), in dem eine deionisierende Patrone (15) angeordnet ist, einen Patronenhalter (13) aufweist, der gegenüber dem Wärmeträgerfluid durchlässig ist.Heat exchanger ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a water tank ( 5a . 5b ), in which a deionizing cartridge ( 15 ), a cartridge holder ( 13 ), which is permeable to the heat transfer fluid. Wärmetauscher (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Patronenhalter (13) mit dem Wasserbehälter (5a, 5b) einstückig ausgebildet ist.Heat exchanger ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the Cartridge holder ( 13 ) with the water tank ( 5a . 5b ) is integrally formed. Wärmetauscher (1) nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Patronenhalter (13) am Stopfen (11) befestigt ist.Heat exchanger ( 1 ) according to claims 2 and 3, characterized in that the cartridge holder ( 13 ) at the stopper ( 11 ) is attached. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die deionisierende Patrone (15) ein deionisierendes Material mit einer Außenfläche umfasst, an der das Wärmeträgerfluid beim Durchströmen des Wasserbehälters (5a, 5b) zirkuliert.Heat exchanger ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deionizing cartridge ( 15 ) comprises a deionizing material having an outer surface, at which the heat transfer fluid flows through the water container ( 5a . 5b ) circulates. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die deionisierende Patrone (15) eine hohle Mittelsäule (17) aufweist, in die ein Teil des Wärmeträgerfluids durch Durchströmen eines deionisierenden Materials eintreten kann.Heat exchanger ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deionizing cartridge ( 15 ) a hollow center column ( 17 ), into which a part of the heat transfer fluid can enter by flowing through a deionizing material. Wärmetauscher (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Mittelsäule (17) mit einer Öffnung (19) für das Abführen des Wärmeträgerfluids, das die Mittelsäule (17) enthält, verbunden ist.Heat exchanger ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the hollow center column ( 17 ) with an opening ( 19 ) for the removal of the heat transfer fluid, the central column ( 17 ) is connected. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserbehälter (5a, 5b) mit einer deionisierenden Patrone (15) Folgendes aufweist: – einen ersten Abschnitt (51a, 51b), in dem das Wärmeträgerfluid: – zwischen einer Zuführöffnung (50a) und Austauschrohren (3) zirkuliert, wobei ein Teil des Wärmeträgerfluids durch das ionisierende Material strömen und in die Mittelsäule (17) eintreten kann, oder – zwischen Austauschrohren (3) und einer Abführöffnung (50b) zirkuliert, wobei ein Teil des Wärmeträgerfluids aus der Mittelsäule (17) stammen kann, nachdem es durch das ionisierende Material geströmt ist, und – einen zweiten Abschnitt (52a, 52b), in dem das Wärmeträgerfluid – zwischen der Mittelsäule (17) und mindestens einem zugeordneten Austauschrohr (3) oder – zwischen mindestens einem zugeordneten Austauschrohr (3) und der Mittelsäule (17) zirkuliert.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the water tank ( 5a . 5b ) with a deionizing cartridge ( 15 ) Comprises: - a first section ( 51a . 51b ), in which the heat transfer fluid: between a feed opening ( 50a ) and replacement tubes ( 3 ), wherein a portion of the heat transfer fluid flow through the ionizing material and into the center column ( 17 ), or - between replacement tubes ( 3 ) and a discharge opening ( 50b ), wherein a portion of the heat transfer fluid from the center column ( 17 ) after it has passed through the ionizing material, and - a second section ( 52a . 52b ), in which the heat transfer fluid - between the center column ( 17 ) and at least one associated exchange tube ( 3 ) or - between at least one associated replacement tube ( 3 ) and the center column ( 17 ) circulates. Wärmetauscher (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung zwischen dem ersten Abschnitt (51a, 51b) und dem zweiten Abschnitt (52a, 52b) durch einen Dichtungskragen (21) zwischen der Innenwand des Wasserbehälters (5a, 5b) und der deionisierenden Patrone (15) erfolgt.Heat exchanger ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the separation between the first section ( 51a . 51b ) and the second section ( 52a . 52b ) by a sealing collar ( 21 ) between the inner wall of the water tank ( 5a . 5b ) and the deionizing cartridge ( 15 ) he follows. Wärmetauscher (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (21) von der deionisierenden Patrone (15) gehalten ist.Heat exchanger ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the sealing ring ( 21 ) from the deionizing cartridge ( 15 ) is held. Wärmetauscher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er sowohl einen ersten Wasserbehälter (5a) als auch einen zweiten Wasserbehälter (5b) umfasst, die eine deionisierende Patrone (15) aufweisen.Heat exchanger ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises both a first water tank ( 5a ) as well as a second water tank ( 5b ) containing a deionizing cartridge ( 15 ) exhibit. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Patronen ein anionisches Harz und die andere Patrone ein kationisches Harz umfasst.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 12, characterized in that one of the two cartridges comprises an anionic resin and the other cartridge comprises a cationic resin.
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