DE102017008165A1 - Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017008165A1 DE102017008165A1 DE102017008165.4A DE102017008165A DE102017008165A1 DE 102017008165 A1 DE102017008165 A1 DE 102017008165A1 DE 102017008165 A DE102017008165 A DE 102017008165A DE 102017008165 A1 DE102017008165 A1 DE 102017008165A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow direction
- coolant
- cooler
- guide elements
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/06—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being attachable to the element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
- F28D1/0366—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements
- F28D1/0375—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
- F28D1/0366—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements
- F28D1/0383—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by spaced plates with inserted elements with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
- F28D2021/0031—Radiators for recooling a coolant of cooling systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
- F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kühler (10) zum Kühlen wenigstens einer Komponente, mit wenigstens einem Kühlkanal (12), welcher von einem Kühlmittel zum Kühlen der Komponente entlang einer Strömungsrichtung (x) durchströmbar ist, und mit einer Mehrzahl von in den Kühlkanal (12) hineinragenden Leitelementen (16) zum Bewirken einer turbulenten Strömung (18) des Kühlmittels in dem Kühlkanal (12), wobei eine Flächendichte der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) abnimmt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Ein solcher Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der
DE 20 2012 102 349 U1 als bekannt zu entnehmen. Der Kühler weist wenigstens einen Kühlkanal auf, welcher von einem Kühlmittel, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, zum Kühlen der Komponenten entlang einer Strömungsrichtung durchströmbar ist. Dies bedeutet, dass das Kühlmittel während eines Betriebs des Kühlers den Kühlkanal in die genannte Strömungsrichtung durchströmt. Außerdem weist der Kühler eine Mehrzahl von in den Kühlkanal hineinragenden Leitelementen auf, mittels welchen eine turbulente Strömung des Kühlmittels in den Kühlkanal bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühler der eingangsgenannte Art derart weiterzuentwickeln, dass das Kühlmittel und somit die Komponente besonders effektiv mittels des Kühlers gekühlt werden können.
- Diese Aufgabe wird durch einen Kühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
- Um einen Kühler der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass mittels des Kühlers das Kühlmittel und somit die wenigstens eine Komponente besonders effektiv gekühlt werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Flächendichte der Leitelemente in Strömungsrichtung zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente in Strömungsrichtung abnimmt. Unter der Flächendichte ist eine Anzahl der Leitelemente pro Flächeneinheit zu verstehen. Bei der Außenabmessung handelt es sich beispielsweise um eine Länge und/oder eine Breite des jeweiligen Leitelements, sodass es beispielsweise vorgesehen ist, dass die Leitelemente in Strömungsrichtung kürzer und/oder schmaler werden. Darunter ist zu verstehen, dass beispielsweise die wenigstens eine Außenabmessung bei ersten der Leitelemente einen ersten Wert aufweist, während beispielsweise die wenigstens Außenabmessung bei zweiten der Leitelemente einen gegenüber dem ersten Wert geringeren zweiten Wert aufweist, wobei die zweiten Leitelemente in Strömungsrichtung des den Kühlkanal durchströmenden Kühlmittels auf die ersten Leitelemente folgen und somit stromab der ersten Leitelemente angeordnet sind. Es wurde gefunden, dass sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Leitelemente eine besonders vorteilhafte Strömung, insbesondere Turbulenzströmung, des Kühlmittels realisieren lässt, sodass ein besonders guter Wärmeübergang von dem Kühlmittel an den Kühler, insbesondere an den Kühlkanal begrenzende Wandungen des Kühlers, erfolgen kann. Dadurch kann das Kühlmittel besonders gut gekühlt werden.
- Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch die Leitelemente im Vergleich zu herkömmlichen Kühlern eine gezielte Turbulenzerhöhung realisieren lässt, wodurch ein vorteilhafter Wärmeübergang zwischen dem Kühler und dem beispielsweise als Flüssigkeit ausgebildeten Kühlmittel realisiert werden kann. Hierdurch können Verlustleistungen und somit ein hoher Betrag an Wärme auf geringem Bauraum abgeführt werden. Dabei hängt die Wärmestromdichte q̇ im Fall von Konvektion von Wärmeübergangskoeffizienten α sowie von der vorherrschenden Temperaturdifferenz zwischen Wandoberfläche und Fluidtemperatur, das heißt Kühlmitteltemperatur ab. Mit dem Wärmeübergangskoeffizienten lässt sich also die Wärmestromdichte erhöhen. In laminarer Strömung ist der Wärmeübergangskoeffizient aufgrund der Ausbildung einer Temperatur- und Strömungsgrenzschicht niedriger als in turbulenter Strömung. In turbulenten Strömungen sorgt eine Quervermischung im Kühlmittel dafür, dass die Temperaturgradienten in Wandnähe wesentlich höher als in laminarer Strömung sind. Das Verhältnis aus Wärmeübertragung durch Konvektion und Wärmeleitung ist gegeben durch dimensionslose Nusselt-Zahl mit der Wärmeleitzahl λ und der charakteristischen, problembezogenen Länge dh. Da es sich bei α nicht um eine Stoffeigenschaft handelt, sondern um eine Größe, die von allen Variablen des betrachteten Vorgangs beeinflusst wird, existiert eine Vielzahl an Nusselt-Korrelationen, die je nach Anwendungsfall zur Berechnung von α herangezogen werden. Für Kanalströmungen mit geringer Temperaturdifferenz zwischen Annahmetemperatur und Fühltemperatur kann die Dittus-Bölte-Korrelation zur empirischen Berechnung der Nusselt-Zahl herangezogen werden. Dabei ist die Reynolds-Zahl das Verhältnis aus Trägheitskräften und Reibungskräften und hängt von der Geschwindigkeit w, der charakteristischen Länge dh sowie der kinematischen Viskosität v. Eine weitere, zur Berechnung der Nusselt-Zahl notwendige dimensionslose Kennzahl ist die Prandtl-Zahl, welche das Verhältnis von Impulsaustausch zu Wärmeaustausch zu Diffusion angibt. In der Prandtl-Zahl enthalten sind insbesondere die Temperaturleitfähigkeit a, die spezifische Wärmekapazität cp und die dynamische Viskosität η. Aus den genannten Abhängigkeiten geht hervor, dass man für unveränderbare Temperaturen, Fluidgeschwindigkeiten sowie Stoffwerte lediglich über die an- beziehungsweise überströmte Geometrie des Kühlers, insbesondere einer Kühlerplatte des Kühlers, Einfluss auf die Turbulenz und somit den Wärmeübergang nehmen kann.
- Der Kühlkanal wird beispielsweise entlang einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden ersten Richtung sowie beispielsweise entlang einer senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden zweiten Richtung durch jeweiligen Wandungen beziehungsweise Wandungselemente des Kühlers begrenzt, wobei die Wandungen beziehungsweise Wandungselemente beispielsweise durch jeweilige Platten, insbesondere Kühlerplatten gebildet sind. Dabei stehen die Leitelemente beispielsweise von wenigstens einer oder von genau einer der Platten ab und ragen in den Kühlkanal hinein, wobei sich die Leitelemente beispielsweise von der einen Platte durchgängig und somit unterbrechungsfrei bis zu einer der einen Platte gegenüberliegenden anderen der Platten erstrecken.
- Dadurch, dass die wenigstens eine Außenabmessung in Strömungsrichtung des den Kühlkanal durchströmenden Kühlmittels abnimmt, ist eine Variation der wenigstens eine Außenabmessung und somit wenigstens eine Größe der Leitelemente vorgesehen, wobei durch Optimierung der Variation ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang von dem Kühlmittel an den Kühler realisiert werden kann. Weitere Optimierungsmöglichkeiten sind beispielsweise die Variation einer Schrittweite und/oder eines jeweiligen Winkels der Leitelemente, insbesondere zur Strömungsrichtung.
- Das jeweilige Leitelement ist dabei beispielsweise länglich ausgebildet und weist dadurch eine Längserstreckungsrichtung auf. In der Folge weist das jeweilige Leitelement eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Länge und eine senkrecht zur Länge verlaufende Breite auf, wobei die in Strömungsrichtung abnehmende Außenabmessung die Länge und/oder die Breite ist. Vorzugsweise sind die Leitelemente in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Längserstreckungsrichtung bezüglich der Strömungsrichtung angeordnet, wobei beispielsweise die jeweiligen Längserstreckungsrichtungen den jeweils gleichen Winkel mit der Strömungsrichtung einschließen.
- Vorzugsweise sind die Leitelemente länglich erhabene Elemente, deren Längserstreckungsrichtung einen 45 Grad betragenden Winkel mit der Strömungsrichtung einschließen. Sind dabei die Leitelemente im Wechsel gespiegelt, das heißt mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung angeordnet, so weisen die Leitelemente beziehungsweise ihre Längserstreckungsrichtung beispielsweise einen Winkel von +/-45 Grad zur Strömungsrichtung auf. Hierdurch kann ein besonders hoher Turbulenzeintrag in das Kühlmittel durch ständige Umlenkung des Kühlmittels beziehungsweise dessen Strömung realisiert werden. Unter der Variation der Schrittweite sowie des Winkels ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise der Abstand beziehungsweise der Winkel, den die Längserstreckungsrichtung mit der Strömungsrichtung einschließt, variiert werden kann. Eine Verdichtung des Turbulenzeintrags kann beispielsweise entlang der Strömungsrichtung durch dichter werdende Verteilung der beispielsweise kleiner werdenden Leitelemente realisiert werden, sodass die Flächendichte in Strömungsrichtung zunimmt.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kühlers; -
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Kühlers; und -
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Kühlers. - In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie beispielsweise eines Kraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet und weist somit beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Hierzu wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Um die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, die beziehungsweise der in einer zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Speichereinrichtung wie beispielsweise einer Batterie gespeichert ist. Bei der zuvor genannten wenigstens einen Komponente handelt es sich beispielsweise um die Batterie und/oder um die elektrische Maschine, sodass beispielsweise mittels des Kühlers10 die Batterie gekühlt werden kann. Somit kann durch den Kühler10 eine Batteriekühlung dargestellt werden. - Um die wenigstens eine Komponente zu kühlen, ist beispielweise wenigstens ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kühlkreislauf vorgesehen. Das Kühlmittel ist beispielsweise eine Flüssigkeit, kann jedoch alternativ als Gas ausgebildet sein. In dem Kühlkreislauf sind der Kühler
10 und die wenigstens eine Komponente angeordnet, sodass der Kühler10 und die Komponente von dem Kühlmittel durchströmbar sind. Beispielsweise in Folge eines Wärmeübergangs von der Komponente an das die Komponente durchströmende Kühlmittel wird die Komponente gekühlt. Ferner wird dadurch das Kühlmittel erwärmt. Um das Kühlmittel wieder zu kühlen und in der Folge die Komponente effektiv kühlen zu können, wird das Kühlmittel mittels des Kühlers10 gekühlt. Dies erfolgt über einen Wärmeübergang von dem den Kühler10 durchströmenden Kühlmittel an den Kühler10 und beispielsweise von dem Kühler10 an einen den Kühler10 umströmendes Fluid, welches beispielsweise Luft beziehungsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit ist. - Hierzu weist der Kühler
10 wenigstens einen von dem Kühlmittel zum Kühlen der Komponente durchströmbaren kühlbaren Kühlkanal12 auf, durch welchen das Kühlmittel in eine beziehungsweise entlang einer Strömungsrichtungx hindurchströmen kann. Die Strömungsrichtungx wird auch als Hauptströmungsrichtung bezeichnet und ist beispielsweise eine von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt verlaufende und dabei von dem ersten Punkt zu dem zweiten Punkt weisende, geradlinige Richtung, in welche das Kühlmittel durch den Kühlkanal12 von dem ersten Punkt zu dem zweiten Punkt strömt. - In
1 ist eine senkrecht zur Strömungsrichtungx verlaufende erste Richtungy gezeigt. Außerdem ist in1 eine senkrecht zur Strömungsrichtungx und senkrecht zur ersten Richtungy verlaufende zweite Richtungz gezeigt. Beispielsweise entlang der ersten Richtungy ist der Kühlkanal12 durch einander gegenüberliegende und beispielsweise durch Platten14 des Kühlers10 gebildete Wandungselemente begrenzt. Entlang der zweiten Richtungz ist beispielsweise der Kühlkanal12 durch gegenüberliegende, in1 nicht erkennbare und beispielsweise als weitere Platten ausgebildete Wandungselemente des Kühlers10 begrenzt. Die vorherigen und folgenden Ausführungen zu den Platten14 können ohne weiteres auch auf die weiteren Platten übertragen werden und umgekehrt. Strömt das Kühlmittel durch den Kühlkanal12 , so kann es die Platten14 und die weiteren Platten direkt anströmen und somit direkt berühren beziehungsweise kontaktieren, sodass beispielsweise ein Wärmeübergang von dem Kühlmittel an die Platten14 und an die weiteren Platten erfolgen kann. Hierdurch kann das Kühlmittel gekühlt werden. - Der Kühler
10 weißt darüber hinaus eine Mehrzahl von in den Kühlkanal12 hineinragenden Leitelementen16 zum Bewirken einer turbulenten Strömung18 des Kühlmittels in dem Kühlkanal12 auf. In1 veranschaulichen Pfeile20 eine Strömung des Kühlmittels durch den Kühlkanal12 , wobei mittels der Leitelemente16 eine turbulente Strömung18 beziehungsweise turbulente Strömungen18 des Kühlmittels in dem Kühlkanal12 bewirkt werden. Durch das Bewirken solche turbulenter Strömungen18 kann ein besonders effektiver Wärmeübergang von dem Kühlmittel an den Kühler10 erfolgen. - Um nun einen besonders hohen Turbulenzeintrag in das Kühlmittel und in der Folge eine besonders effektive Kühlung des Kühlmittels und somit der wenigstens einen Komponente realisieren zu können, ist es bei dem Kühler
10 vorgesehen, dass eine Flächendichte der Leitelemente16 in Strömungsrichtung des Kühlmittels zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente16 in Strömungsrichtung des Kühlmittels abnimmt. - Aus
2 ist eine mit22 bezeichnete der weiteren Platten erkennbar. Wie anhand der in2 gezeigten Platte22 erkennbar ist, steht beispielsweise das jeweilige Leitelement16 , insbesondere entlang der zweiten Richtungz , von der weiteren Platte22 ab und ragt dabei in den Kühlkanal12 hinein. Das jeweilige Leitelement16 ist somit ein Vorsprung oder eine Erhebung, welche von der jeweiligen weiteren Platte22 absteht. Dabei ist das jeweilige Leitelement16 länglich ausgebildet und weißt somit eine Längserstreckungsrichtung auf, sodass das jeweilige Leitelement16 eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Länge und eine senkrecht dazu verlaufende Breite aufweist. Bei der zuvor genannten wenigstens einen Außenabmessung handelt es sich beispielsweise um die Länge und/oder die Breite. - Ferner ist besonders gut aus
1 erkennbar, dass die Leitelemente in Strömungsrichtungx aufeinanderfolgend mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Längserstreckungsrichtung bezüglich der Strömungsrichtungx angeordnet sind, wobei jedoch die jeweiligen Längserstreckungsrichtungen der Leitelemente16 den gleichen Winkel mit der Strömungsrichtungx einschließen. Der jeweilige Winkel beträgt dabei 45 Grad, sodass durch die abwechselnd unterschiedliche Ausrichtung der Leitelemente16 diese in einem jeweiligen Winkel von +/- 45 Grad zur Strömungsrichtungx verlaufen. Hierdurch verläuft die Strömung20 S-förmig oder wellenförmig durch den Kühlkanal12 hindurch auf ihrem Weg entlang der Strömungsrichtungx durch den Kühlkanal12 . - Die in Strömungsrichtung zunehmende Flächendichte sowie die in Strömungsrichtung abnehmende Außenabmessung sind besonders gut aus
3 erkennbar. In einem ersten Bereich24 des Kühlkanals12 sind erste der Leitelemente16 angeordnet. In einem sich in Strömungsrichtungx an den ersten Bereich24 anschließenden zweiten Bereich26 des Kühlkanals sind zweite der Leitelemente16 angeordnet. Die Bereiche24 und26 sind beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten einer zwischen den Bereichen24 und26 liegenden Trennwand28 des Kühlers10 angeordnet. In Strömungsrichtungx ist der zweite Bereich26 stromab des ersten Bereichs24 angeordnet, sodass die ersten Leitelemente16 länger als die zweiten Leitelemente sind. Ferner ist die Flächendichte in dem Bereich26 größer als in dem Bereich24 , sodass die zweiten Leitelemente16 dichter angeordnet sind als die ersten Leitelemente16 . Hierdurch kann auf geringem Bauraum ein besonders hoher Betrag an Wärme über den Kühler10 abgeführt werden. - Besonders gut aus
1 ist erkennbar, dass mittels der Leitelemente16 eine ständige Umlenkung der Strömung20 auf ihrem Weg entlang der Strömungsrichtungx durch den Kühlkanal12 bewirkt wird, wodurch ein besonders hoher Turbulenzeintrag in das Kühlmittel realisiert wird. In der Folge kann in kurzer Zeit und auf geringem Bauraum eine besonders große Wärmemenge von dem Kühlmittel an den Kühler10 übergehen. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kühler
- 12
- Kühlkanal
- 14
- Platte
- 16
- Leitelemente
- 18
- turbulente Strömung
- 20
- Strömung
- 22
- weitere Platte
- 24
- erster Bereich
- 26
- zweiter Bereich
- 28
- Trennwand
- x
- Strömungsrichtung
- y
- erste Richtung
- z
- zweite Richtung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202012102349 U1 [0002]
Claims (6)
- Kühler (10) zum Kühlen wenigstens einer Komponente, mit wenigstens einem Kühlkanal (12), welcher von einem Kühlmittel zum Kühlen der Komponente entlang einer Strömungsrichtung (x) durchströmbar ist, und mit einer Mehrzahl von in den Kühlkanal (12) hineinragenden Leitelementen (16) zum Bewirken einer turbulenten Strömung (18) des Kühlmittels in dem Kühlkanal (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächendichte der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) zunimmt und/oder wenigstens eine jeweilige Außenabmessung der Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) abnimmt.
- Kühler (10) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Leitelement (16) länglich ausgebildet ist und dadurch eine Längserstreckungsrichtung aufweist. - Kühler (10) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Leitelement (16) eine entlang der Längserstreckungsrichtung verlaufende Länge und eine senkrecht dazu verlaufende Breite aufweist. - Kühler (10) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die in Strömungsrichtung (x) abnehmende Außenabmessung die Länge und/oder die Breite ist. - Kühler (10) nach einem der
Ansprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (16) in Strömungsrichtung (x) aufeinanderfolgend mit abwechselnd unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Längserstreckungsrichtung bezüglich der Strömungsrichtung (x) angeordnet sind. - Kühler (10) nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Längserstreckungsrichtungen den gleichen Winkel mit der Strömungsrichtung (x) einschließen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017008165.4A DE102017008165A1 (de) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017008165.4A DE102017008165A1 (de) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017008165A1 true DE102017008165A1 (de) | 2019-02-28 |
Family
ID=65320910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017008165.4A Withdrawn DE102017008165A1 (de) | 2017-08-29 | 2017-08-29 | Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017008165A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019127581B3 (de) * | 2019-10-14 | 2020-12-31 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Energiespeicher mit einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen und Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte eines Energiespeichers |
CN114719661A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-08 | 南通中船机械制造有限公司 | 一种可自动横向扫描流体的强化传热元件 |
WO2023099721A1 (en) | 2021-12-02 | 2023-06-08 | Sabic Global Technologies B.V. | Plastic metal hybrid cooling tray with turbulators for ev battery module |
DE102022003614A1 (de) | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Mercedes-Benz Group AG | Trägerplatte mit Wärmetauscher und Hochvoltbatterie mit Trägerplatte |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202012102349U1 (de) | 2011-07-14 | 2012-07-18 | Visteon Global Technologies, Inc. | Batteriekühler |
-
2017
- 2017-08-29 DE DE102017008165.4A patent/DE102017008165A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202012102349U1 (de) | 2011-07-14 | 2012-07-18 | Visteon Global Technologies, Inc. | Batteriekühler |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019127581B3 (de) * | 2019-10-14 | 2020-12-31 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Energiespeicher mit einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen und Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte eines Energiespeichers |
WO2023099721A1 (en) | 2021-12-02 | 2023-06-08 | Sabic Global Technologies B.V. | Plastic metal hybrid cooling tray with turbulators for ev battery module |
CN114719661A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-08 | 南通中船机械制造有限公司 | 一种可自动横向扫描流体的强化传热元件 |
CN114719661B (zh) * | 2022-04-29 | 2024-04-12 | 南通中船机械制造有限公司 | 一种可自动横向扫描流体的强化传热元件 |
DE102022003614A1 (de) | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Mercedes-Benz Group AG | Trägerplatte mit Wärmetauscher und Hochvoltbatterie mit Trägerplatte |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017008165A1 (de) | Kühler zum Kühlen wenigstens einer Komponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs | |
DE112018002536T5 (de) | Gegenstrom-wärmetauscher mit seitlichen einlassarmaturen | |
EP2532036B1 (de) | Wärmetauscher für thermoelektrische generatoren | |
DE102009033613A1 (de) | Thermoelektrische Vorrichtung mit Rohrbündeln | |
EP3062054B1 (de) | Wärmetauscher, insbesondere für ein kraftfahrzeug | |
DE102013101747A1 (de) | Kühler und kühleinrichtung | |
DE112007001424T5 (de) | Kühlkörper und Kühler | |
DE112007000829T5 (de) | Kühler | |
DE102012000549A1 (de) | Wärmetauscherrohr und Verfahren zum Verwenden desselben | |
DE102004013682A1 (de) | Wärmeübertrager, insbesondere Luft/Luft-Kühler | |
DE102013216523A1 (de) | Plattenwärmeübertrager | |
DE102017009416A1 (de) | Temperaturmanagementgerät für Fahrzeugbatterien | |
DE102017200335A1 (de) | Wärmetauscher mit einer verbesserten Verstopfungsbeständigkeit | |
DE112018005305B4 (de) | Kühlkörperanordnung | |
EP3014207B1 (de) | Wärmeübertrager | |
EP2107328A1 (de) | Verdampfer | |
DE102011118483A1 (de) | Wärmeübertrager | |
DE102018003173A1 (de) | Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen | |
EP2481899A1 (de) | Wärmetauscher | |
DE102018117059A1 (de) | Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs | |
DE102007044537A1 (de) | Kühlkörper | |
WO2016146294A1 (de) | Wärmetauscher, insbesondere für ein kraftfahrzeug | |
DE102018124574A1 (de) | Rippenwärmeübertrager | |
DE102021202091A1 (de) | Mehrlagige Bremswiderstandvorrichtung für ein Fahrzeug | |
DE112017007329T5 (de) | Fahrzeug-Leistungswandlervorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |