DE102017210276A1

DE102017210276A1 - Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017210276A1
Application number: DE102017210276.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Ganz; Fahmi Ben Ahmed; Holger Schroth; Klaus Luz
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-05-30
Also published as: CN108119212A; US20180149111A1; DE102017210271A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1), insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug,mit einem sich entlang einer Längsrichtung (L) erstreckenden Außenrohr (2) zum Durchströmen mit Heißgas (H), welches einen Außenrohr-Innenraum (3) begrenzt und in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (L) zumindest zwei Außenrohr-Rohrwände (31a, 31b) aufweist,mit einem im Außenrohr-Innenraum (3) angeordneten und sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckenden Innenrohr (4), welches an einem Längsende (26a) geschlossen ausgebildet ist und einen Innenrohr-Innenraum (5) begrenzt und in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (L) zumindest zwei Innenrohr-Rohrwände (33a, 33b) aufweist,mit einer Mehrzahl von auf einer Außenseite (8) der Außenrohr-Rohrwände (31a, 31b) angeordneten thermoelektrischen Modulen (10), die jeweils eine dem Außenrohr (2) zugewandte Heißseite (11) und eine vom Außenrohr (2) abgewandte Kaltseite (12) aufweisen,wobei auf einer Innenseite (62) zumindest einer Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) zumindest eine oberflächenvergrößernde Struktur (50) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Abgasanlage und einen solchen, mit der Abgasanlage zusammenwirkenden Wärmetauscher.
Wärmetauscher kommen in Verbindung mit Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen zum Einsatz, um die im Abgas enthaltene Wärme nutzbar zu machen. Hierfür können im Wärmetauscher thermoelektrische Module mit thermoelektrischen Elementen vorgesehen werden. Solche thermoelektrische Elemente bestehen aus thermoelektrischen Halbleitermaterialien, die eine Temperaturdifferenz in eine Potentialdifferenz, also in eine elektrische Spannung wandeln, und umgekehrt. Auf diese Weise kann vom Wärmetauscher Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt werden. Physikalisch beruhen die thermoelektrischen Module auf dem Seebeck-Effekt, wenn sie Wärme in elektrische Energie wandeln. Innerhalb eines thermoelektrischen Moduls sind p-dotierte und n-dotierte thermoelektrische Elemente miteinander verschaltet. Üblicherweise werden mehrere derartige thermoelektrische Module zu einem thermoelektrischen Generator zusammengeschaltet, der aus einer Temperaturdifferenz in Verbindung mit einem entsprechenden Wärmestrom elektrische Energie bzw. eine elektrische Spannung generieren kann. Im Wärmetauscher wird die zum Erzeugen von elektrischer Energie erforderliche Temperaturdifferenz zwischen den Heißseiten und den Kaltseiten der thermoelektrischen Module erzeugt, indem das Heißgas mit den Heißseiten und ein Kühlmittel mit gegenüber dem Heißgas geringerer Temperatur mit den Kaltseiten der thermoelektrische Module in thermische Wechselwirkung gebracht wird. Dies gelingt, in dem die Heiß- und Kaltseiten der thermoelektrischen Module in geeigneter Weise in dem vom Heißgas und vom Kühlmittel durchströmten Wärmetauscher angeordnet werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Wärmetauscher der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich durch eine verbesserte Effizienz auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Genereller Grundgedanke der Erfindung ist demnach, thermoelektrische Module mit thermoelektrischen Elementen in einem Wärmetauscher derart anzuordnen, dass das durch den Wärmetauscher geführte Heißgas in Form eines Prallstrahls auf die Heißseiten der thermoelektrischen Module trifft. Dies hat zur Folge, dass dem Heißgas eine besonders hohe Menge an Wärme entzogen wird, die von den thermoelektrische Modulen, dem Wirkprinzip eines thermoelektrischen Generators folgend, in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Damit geht eine verbesserte Effizienz des Wärmetauschers einher, was sich insbesondere als vorteilhaft erweist, wenn dieser als Abgaswärmetauscher betrieben wird, um die im Abgas einer Brennkraftmaschine enthaltene Energie nutzbar zu machen.
Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher, der vorzugsweise als Abgaswärmetauscher eingesetzt werden kann, umfasst ein sich entlang einer Längsrichtung erstreckendes Außenrohr zum Durchströmen mit Heißgas, welches einen Außenrohr-Innenraum begrenzt und hierfür in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung zwei Außenrohr-Rohrwände umfasst. Im Außenrohr-Innenraum ist, vorzugsweise koaxial zum Außenrohr, ein sich entlang der Längsrichtung erstreckendes Innenrohr zum Durchströmen mit dem Heißgas angeordnet, welches einen Innenrohr-Innenraum begrenzt. Das Innenrohr ist an einem Längsende geschlossen ausgebildet und umfasst in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung wenigstens zwei Innenrohr-Rohrwände. Weiterhin ist in den Innenrohr-Rohrwänden eine Mehrzahl von Durchbrüchen ausgebildet. Mittels besagter Durchbrüche kommuniziert der Innenrohr-Innenraum fluidisch mit dem Außenrohr-Innenraum. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher umfasst außerdem eine Mehrzahl von auf einer Außenseite der Außenrohr-Rohrwände angeordneten thermoelektrischen Modulen. Die thermoelektrischen Module weisen jeweils eine dem Außenrohr zugewandte Heißseite und eine vom Außenrohr abgewandte Kaltseite auf. Außerdem umfasst der Wärmetauscher zumindest ein Kühlmittelrohr zum Durchströmen mit einem Kühlmittel, welches an der Kaltseite zumindest eines thermoelektrischen Moduls angeordnet ist.
Erfindungswesentlich beim hier vorgestellten thermoelektrischen Wärmetauscher ist eine innenseitig am Außenrohr, also an der Heißseite der thermoelektrischen Module vorgesehene, oberflächenvergrößernde Struktur. Unter dem Begriff oberflächenvergrößernde Struktur sind jedwede mechanische Strukturen wie beispielsweise Vorsprünge etc. zu verstehen, welche die Oberfläche der Innenseite des Außenrohrs bzw. der Außenrohr-Rohrwand des Außenrohrs vergrößern. Mittels einer solchen oberflächenvergrößernden Struktur wird die effektive Wechselwirkungsfläche, die dem auf das Außenrohr treffenden Prallstrahl für die Übertragung von Wärme auf die thermoelektrischen Module zur Verfügung steht, erhöht. Dies führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung von Wärmeenergie aus dem Prallstrahl an die thermoelektrischen Module. In der Folge wird von den als thermoelektrische Generatoren wirkenden thermoelektrischen Modulen entsprechend mehr elektrische Energie erzeugt, was wiederum den Wirkungsgrad des gesamten Wärmetauschers erhöht. Unabhängig davon kann mithilfe der oberflächenvergrößernden Struktur auch Einfluss auf die Strömungsrichtung des Prallstrahls genommen werden, bevor und nachdem dieser auf das Außenrohr trifft und dort reflektiert wird. Somit ist es beispielsweise möglich, den reflektierten Prallstrahls so zu leiten, dass nachfolgende, auf das Außenrohr treffende Prallstrahlen möglichst nicht oder nur in geringem Maße durch den reflektierten Prallstrahl gestört werden. Somit ist sichergestellt, dass die Prallfläche, also derjenige Bereich des Außenrohrs, an welchem außenseitig die thermoelektrischen Module angeordnet sind, möglichst ungestört beaufschlagt werden können. Mit anderen Worten, mithilfe der oberflächenvergrößernden Struktur kann sichergestellt werden, dass der geometrische und der aerodynamischen Staupunkt des Prallstrahls identisch sind und somit der Winkel der Ablenkung des Prallstrahls bei der Reflexion einen NullWert annimmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die oberflächenvergrößernde Struktur bzgl. der Längsrichtung im Bereich zumindest eines thermoelektrischen Moduls angeordnet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der vergrößerte Wärmeaustausch im Bereich der thermoelektrischen Module möglich ist, sodass diese eine erhöhte Wärmemenge aus dem Prallstrahl bzw. dem Heißgas aufnehmen können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die zumindest eine oberflächenvergrößernde Struktur zumindest einem Durchbruch gegenüber. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das aus dem Durchbruch austretende Heißgas zumindest teilweise auf die oberflächenvergrößernde Struktur trifft. Auch diese Maßnahme stellt sicher, dass der vergrößerte Wärmeaustausch im Bereich der thermoelektrischen Module stattfindet, sodass die thermoelektrischen Module eine erhöhte Wärmemenge aus dem Prallstrahl bzw. dem Heißgas aufnehmen können.
Zweckmäßig steht die oberflächenvergrößernde Struktur von der zumindest einen Außenrohr-Rohrwand weg nach innen, zum Innenrohr hin ab. Besonders bevorzugt ist die oberflächenvergrößernde Struktur integral an dem Außenrohr ausgeformt. Dies erlaubt es, die oberflächenvergrößernde Struktur direkt im Zuge der Fertigung des Außenrohrs zu erzeugen. Dies zu führt zu Kostenvorteilen bei der Herstellung des Wärmetauschers.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die oberflächenvergrößernde Struktur durch eine Mehrzahl von Vorsprüngen gebildet, die von der jeweiligen Außenrohr-Rohrwand weg zum Innenrohr hin abstehen. Mittels dieser Maßnahme kann in einem relativ kleinen Flächenabschnitt der Außenrohr-Rohrwand eine besonders große Oberflächenvergrößerung erzielt werden. Gleichzeitig sind solche Vorsprünge auf technisch relativ einfache Weise herzustellen, was die Herstellung der Struktur vereinfacht und somit zu Kostenvorteilen führt. Schließlich sind besagte Vorsprünge nur an wohldefinierten Stellen mechanisch und somit auch thermisch an die Außenrohr-Rohrwand angebunden, wodurch die Wärmeübertragung vom Heißgas bzw. Prallstrahl auf die Außenrohr-Rohrwand und somit auch auf die thermoelektrischen Module homogenisiert werden kann.
Zweckmäßig sind die Vorsprünge als Stege ausgebildet, die sich entlang einer Erstreckungsrichtung unter Ausbildung von Zwischenräumen beabstandet zueinander erstrecken. Mittels solcher Stege kann auf geringem Bauraum eine besonders hohe Oberflächenvergrößerung erzielt werden.
Besonders bevorzugt erstrecken sich die Vorsprünge bzw. Stege in einer Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand entlang der Erstreckungsrichtung zumindest abschnittsweise geradlinig. Alternativ dazu ist auch eine nicht-geradlinige, insbesondere eine gekrümmte Erstreckung der Vorsprünge bzw. Stege möglich. Auch eine abschnittsweise Kombination aus geradlinig und nicht-geradlinig ausgebildeten Vorsprüngen bzw. Stegen ist denkbar. Vorstellbar ist insbesondere eine wellenförmige oder polynomische Geometrie eines Vorsprungs bzw. Stegs. In jedem genannten Fall können die Stege nicht nur zur Vergrößerung der Wechselwirkungsfläche, sondern zusätzlich auch als Strömungsleitelemente verwendet werden, welche die Strömungsrichtung des Heißgases bzw. Prallstrahls, insbesondere vor und/oder nach der Reflexion an der Außenrohr-Rohrwand, auf vorteilhafte Weise beeinflussen.
Besonders bevorzugt können die Vorsprünge bzw. Stege in der Draufsicht eine wellenartige Geometrie besitzen. Auf diese Weise kann im Prallstrahl bzw. im Heißgas ein unerwünschter Druckverlust beim Durchströmen der Zwischenräume zwischen den benachbarten Vorsprüngen bzw. Stegen klein gehalten werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform bilden mehrere Stege eine Steggruppe aus. Die Stege einer solchen Steggruppe erstrecken sich radial von einem auf der Außenrohr-Rohrwand definierten, virtuellen Mittelpunkt weg. Mittels dieser Variante kann eine gleichmäßige Reflexion des heißen Gases bzw. Prallstrahls an der außen-Rohrwand sichergestellt werden.
Bevorzugt sind auf der Außenrohr-Rohrwand mehrere Steggruppen, vorzugsweise rasterartig mit wenigstens zwei Rasterspalten und/oder mit wenigstens zwei Rasterzeilen, angeordnet.
Zweckmäßig können die Vorsprünge bzw. Stege parallel zueinander angeordnet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Vorsprünge bzw. Stege entlang der Erstreckungsrichtung jeweils mehrere Unterbrechungen auf. Die Unterbrechungen sind derart realisiert, so dass durch sie jeweils zwei benachbarte Zwischenräume fluidisch miteinander verbunden werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die Unterbrechungen benachbarter Vorsprünge bzw. Stege entlang der Erstreckungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Die versetzte Anordnung ist dabei vorzugsweise derart realisiert, durch die versetzt angeordneten Unterbrechungen Verbindungskanäle gebildet werden, welche mehrere benachbarte Zwischenräume fluidisch miteinander verbinden. Mittels einer solchen Fluidverbindung kann erreicht werden, dass der Prallstrahl bzw. das Heißgas gleichmäßig auf die Bereiche der Außenrohr-Rohrwand verteilt wird, in welchen auch die thermoelektrischen Module angeordnet sind. Eine solche Homogenisierung des Wärmeaustauschs führt einer zu einer weiteren Effizienzsteigerung des Wärmetauschers.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung bildet eine Kanalrichtung, entlang welcher sich die Verbindungskanäle erstrecken, mit der Erstreckungsrichtung der Vorsprünge bzw. Stege einen spitzen Winkel aus.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist in zumindest einem Steg zumindest ein Durchbruch vorhanden, welcher zwei benachbarte Zwischenräume miteinander verbindet. In Weiterbildung können in dem Steg auch mehrere solche Durchbrüche beabstandet zueinander angeordnet sein. Auch mittels dieser Maßnahme kann erreicht werden, dass das Heißgas gleichmäßig auf die Bereiche der Außenrohr-Rohrwand verteilt wird, an welchen die thermoelektrischen Module angeordnet sind. Eine solche Homogenisierung des Wärmeaustauschs führt einer zu einer weiteren Effizienzsteigerung des Wärmetauschers.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die oberflächenvergrößernde Struktur eine Mehrzahl von, vorzugsweise noppenartigen, Vorsprüngen und/oder von, vorzugsweise noppenartigen, Vertiefungen. Die Vorsprünge bzw. Vertiefungen sind bei dieser Ausführungsform rasterartig auf der Innenseite der Außenrohr-Rohrwand angeordnet sind. Eine solche rasterartige Anordnung von Vorsprüngen bzw. Vertiefungen in Form von Noppen erlaubt es, eine Vielzahl von oberflächenvergrößernden Elementen auf relativ wenig Bauraum vorzusehen. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die rasterartige Anordnung daher zumindest zwei Rasterspalten, vorzugsweise eine Mehrzahl von Rasterspalten, wobei benachbarte Rasterspalten abwechselnd durch Vorsprünge und Vertiefungen gebildet sind. Selbstredend können auch mehrere Rasterzeilen vorgesehen sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung besitzen die noppenartigen Vorsprünge und/oder Vertiefungen in der Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand eine runde, vorzugsweise kreisrunde, Geometrie.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung verjüngen sich die Vorsprünge sich von der Außenrohr-Rohrwand weg, vorzugsweise konisch.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die oberflächenvergrößernden Strukturen eben ausgebildet. Bei einer dazu alternativen Variante weist die oberflächenvergrößernde Struktur zumindest einen ersten ebenen Abschnitt auf, der in einen zweiten ebenen Abschnitt übergeht, der winkelig, vorzugsweise unter einem stumpfen Winkel zum ersten Abschnitt angeordnet ist. Mittels dieser Ausführungsform kann das Reflexionsverhalten des Prallstrahls an verschiedene anwendungsspezifische Erfordernisse angepasst werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Außenrohr-Rohrwand mit der oberflächenvergrößernden Struktur eben ausgebildet. Bei einer dazu alternativen Variante weist die Außenrohr-Rohrwand mit der oberflächenvergrößernden Struktur zumindest einen ersten ebenen Wandabschnitt auf, der in einen zweiten ebenen Wandabschnitt übergeht, der winkelig, vorzugsweise unter einem stumpfen Winkel zum ersten Wandabschnitt angeordnet ist. Auch mittels dieser Ausführungsform kann das Reflexionsverhalten des Prallstrahls an verschiedene anwendungsspezifische Erfordernisse angepasst werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Wärmetauscher-Anordnung mit zumindest zwei aufeinander angeordneten, vorangehend vorgestellten Wärmetauschern, die vorzugsweise aufeinander gestapelt sein können. Die Wärmetauscher der Wärmetauscher-Anordnung kommunizieren über einen gemeinsamen Gasauslass fluidisch miteinander. Die vorangehend erläuterten Vorteile des Wärmetauschers übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Wärmetauscher-Anordnung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage und einem vorangehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Wärmetauscher. Die voranstehend erläuterten Vorteile des Wärmetauschers übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:

1 ein Beispiel eines als Abgaswärmetauscher ausgestalteten Wärmetauschers in einem Längsschnitt,
2 den Wärmetauscher der 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wärmetauscher,
3 einen Schnitt durch ein U-förmiges Kühlmittelrohr des Wärmetauschers,
4 eine Variante des Wärmetauschers gemäß den 1 und 2, bei welcher sich die Kühlmittelrohre nicht wie beim Beispiel der 1 in Längsrichtung, sondern quer zu dieser erstecken.
5-23 verschiedene Ausgestaltungsformen der erfindungswesentlichen, oberflächenvergrößernden Struktur.

Die 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines als Abgaswärmetauscher ausgestalteten Wärmetauschers 1. Entsprechend 1 besitzt der Wärmetauscher 1 ein sich entlang einer Längsrichtung L erstreckendes Außenrohr 2 zum Durchströmen mit einem Heißgas H, welches einen Außenrohr-Innenraum 3 begrenzt. Im Außenrohr-Innenraum 3 ist ein Innenrohr 4, ebenfalls zum Durchströmen mit dem Heißgas H, angeordnet, welches einen Innenrohr-Innenraum 5 begrenzt.
Das Außenrohr 2 ist als Flachrohr 30 mit einer ersten Außenrohr-Rohrwand 31a und einer der ersten Außenrohr-Rohrwand 31a gegenüberliegenden, zweiten Außenrohr-Rohrwand 31b ausgebildet. Ein Teil der thermoelektrischen Module 10-im Folgenden als erste thermoelektrische Elemente 10a bezeichnet - sind gemäß den 1 und 2 an der ersten Außenrohr-Rohrwand 31a angeordnet. Die verbleibenden thermoelektrischen Elemente 10- im Folgenden als zweite thermoelektrische Elemente 10b bezeichnet - sind an der zweiten Außenrohr-Rohrwand 31b angeordnet. Auch das Innenrohr 4 ist im Beispielszenario als Flachrohr 32 mit einer ersten Innenrohr-Rohrwand 33a und einer der ersten Innenrohr-Rohrwand 33a gegenüberliegenden, zweiten Innenrohr-Rohrwand 33b ausgebildet.
Die 2 zeigt den Wärmetauscher 1 der 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L entlang der Schnittlinie II-II der 1. Man erkennt, dass die beiden Außenrohr-Rohrwände 31a, 31b im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L jeweils eine Breitseite 34a, 34b des als Flachrohr 30 realisierten Außenrohrs 2 ausbilden. Weiterhin weist das das Außenrohr 2 ausbildende Flachrohr 30 im dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L zwei Schmalseiten 34c, 34d auf. Das Seitenverhältnis von einer der beiden Breitseiten 34a, 34b zu einer der beiden Schmalseiten 34c, 34d beträgt mehr als 1, vorzugsweise mindestens 2, höchst vorzugsweise mindestens 4.
Die beiden Innenrohr-Rohrwände 33a, 33b bilden in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L jeweils eine Breitseite 35a, 35b des als Flachrohr 32 realisierten Innenrohrs 4 aus. Weiterhin weist das das Innenrohr 4 ausbildende Flachrohr 32 im dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L zwei Schmalseiten 35c, 35d auf. Das Seitenverhältnis einer der beiden Breitseite 35a, 35b zu einer der beiden Schmalseiten 35c, 35d beträgt mehr als 1, vorzugsweise mindestens 2, höchst vorzugsweise mindestens 6.
Entsprechend 2 ist in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L die erste Außenrohr-Rohrwand 31a der ersten Innenrohr-Rohrwand 33a zugewandt.
Die zweite Außenrohr-Rohrwand 31b ist entsprechend der zweiten Innenrohr-Rohrwand 33b zugewandt.
Im Beispiel der 1 und 2 umfasst der Wärmetauscher 1 außerdem ein erstes Kühlmittelrohrs 13a und ein zweites Kühlmittelrohr 13b zum Durchströmen mit einem Kühlmittel K, welches eine geringere Temperatur aufweist als das Heißgas H. Die Kühlmittelrohre 13a, 13b sind also an den Kaltseiten 12 der thermoelektrischen Module 10 angeordnet, sodass das durch die Kühlmittelrohre 13 strömende Kühlmittel K thermisch an die Kaltseiten 12 der thermoelektrischen Module 10 koppeln kann.
Das erste Kühlmittelrohr 13a ist an den Kaltseiten 12 der ersten thermoelektrischen Module 10a angeordnet. Das zweite Kühlmittelrohr 13b ist an den Kaltseiten 12 der zweiten thermoelektrischen Module 10b angeordnet. Das Außenrohr 2 ist dabei entlang einer Stapelrichtung S, die quer zur Längsrichtung L des Außenrohrs 2 verläuft, zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmittelrohr 13a, 13b angeordnet. Auf diese Weise kann der in Stapelrichtung S für den Wärmetauscher 1 erforderliche Bauraum gering gehalten werden. Auch die Kühlmittelrohre 13a, 13b können jeweils als Flachrohr 36 ausgebildet sein, dessen Breitseiten 37a im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L den ersten bzw. zweiten thermoelektrischen Modulen 10a, 10b zugewandt sind.
Das Innenrohr 4 ist an einem ersten Längsende 26a geschlossen ausgebildet. Hierzu besitzt das Innenrohr eine Stirnwand 16. An einem dem ersten Längsende 26a gegenüberliegenden, zweiten Längsende 26b des Innenrohrs 4 schließt an das Innenrohr 4 hingegen ein Gaseinlass 27 zum Einleiten des Heißgases H in das Innenrohr 4 an. Mit anderen Worten, das Innenrohr 4 ist am zweiten Längsende 26b offen ausgebildet. In der ersten Innenwand-Rohrwand 33a und in der zweiten Innenwand-Rohrwand 33b des Innenrohrs 4 ist jeweils eine Mehrzahl von Durchbrüchen 7 ausgebildet, mittels welcher der Innenrohr-Innenraum 5 fluidisch mit dem Außenrohr-Innenraum 3 kommuniziert. Auf diese Weise kann das durch das Außenrohr 2 strömende Heißgas H thermisch an die Heißseiten 11 der thermoelektrischen Module 10 gekoppelt werden.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf das Kühlmittelrohr 13a in einer in 1 mittels eines Pfeils angedeuteten Blickrichtung B, die sich senkrecht zur Längsrichtung L erstreckt und entgegengesetzt zur Stapelrichtung S verläuft. Das erste Kühlmittelrohr 13a weist im Beispiel der 3 eine U-förmige Geometrie mit einer Basis 38 und einem ersten und einem zweiten Schenkel 39a, 39b auf. Die beiden Schenkel 39a, 39b erstrecken sich entlang der Längsrichtung L des Außenrohrs 2. An einem ersten Längsende 24a (vgl. 1) des Außenrohrs 2 ist ein Kühlmittelverteiler 41 vorhanden, welcher fluidisch mit einem am ersten Schenkel 39a vorhandenen Kühlmitteleinlass 43 des ersten Kühlmittelrohrs 13 kommuniziert. Ebenso ist an dem ersten Längsende 24a des Außenrohrs 2 ein Kühlmittelsammler 42 vorhanden, welcher fluidisch mit einem am zweiten Schenkel 39b vorhandenen Kühlmittelauslass 44 des ersten Kühlmittelrohrs 13a kommuniziert. Die beiden Kühlmittelrohre 13a, 13b können als Gleichteile ausgebildet sein. In diesem Fall ist das zweite Kühlmittelrohr 13b ebenfalls wie in 3 gezeigt ausgebildet.
Anhand der 1 wird im Folgenden die Durchströmung des Wärmetauscher 1 mit Heißgas H erläutert. Über den Gaseinlass 27 wird das Heißgas H in den vom Innenrohr 4 begrenzten Innenrohr-Innenraum 5 eingeleitet und durchströmt diesen entlang der Längsrichtung L (vgl. Pfeile 21a). Da der Innenrohr-Innenraum 5 in Längsrichtung L von der Stirnwand 16 des Innenrohrs 4 begrenzt ist, kann das Heißgas H den Innenrohr-Innenraum 5 nur entlang der Stapelrichtung S, also quer zur Längsrichtung L durch die in der ersten bzw. zweiten Innenrohr-Rohrwand 33a, 33b ausgebildeten Durchbrüche 7 verlassen (vgl. Pfeile 21b). Aufgrund des sich im Innenrohr-Innenraum 5 im Heißgas H ausbildenden Staudrucks wird das Heißgas H beim Durchströmen der Durchbrüche 7 beschleunigt und prallt jeweils in Form eines Prallstrahls auf die erste bzw. zweite Außenrohr-Rohrwand 31a, 13b des Außenrohrs 2 (vgl. Pfeile 21c). Dabei wird thermische Energie an die thermoelektrischen Module 10 abgegeben. Das an den Außenrohr-Rohrwänden 31a, 31b abprallende, also reflektierte Heißgas H kann durch zwei am Außenrohr 2 vorhandene Gasauslasse 23a, 23b (vgl. 2), die sich entlang der Stapelrichtung S erstrecken, den Wärmetauscher 1 verlassen (vgl. Pfeile 21d). Im Szenario der 1 und 2 ist das Außenrohr 2 an einem der beiden entlang der Längsrichtung gegenüberliegenden Längsenden 24a, 24b geschlossen ausgebildet. Das Außenrohr 2 wird dabei durch eine Stirnwand 25 verschlossen. Dies erlaubt eine vorteilhafte Abführung des Heißgases H im Außenrohr 2 in zwei einander entgegengesetzte Richtungen (vgl. Pfeile 21c in 2), welche dem einschlägigen Fachmann als „Medium Crossflow“ bekannt ist.
4 illustriert eine Variante des Beispiels der 1, bei welchem das Außenrohr 2 am Längsende 24a zum Ausleiten des Heißgases H offen ausgebildet ist. Dies erlaubt eine vorteilhafte Abführung des Heißgases H in nur eine Richtung (vgl. Pfeile 21d in 4) über einen Gasauslass 23c, welcher am ersten Längsende 24a an das Außenrohr 2 anschließt. Dieses Szenario ist dem einschlägigen Fachmann als „Maximum Crossflow“ bekannt. In einer in den Figuren nicht näher gezeigten Variante können die Alternativen „maximum Crossflow“ und „Medium Crossflow“ auch kombiniert sein.
Der Wärmetauscher 1 gemäß 4 besitzt drei erste Kühlmittelrohre 13a und drei zweite Kühlmittelrohre 13b. In Varianten kann die Anzahl an ersten und zweiten Kühlmittelrohren 13a, 13b variieren. Die ersten und zweiten Kühlmittelrohre 13a, 13b sind entsprechend 4 jeweils die entlang der Längsrichtung L im Abstand zueinander angeordnet und erstrecken sich jeweils entlang einer senkrecht sowohl zur Längsrichtung L als auch zur Stapelrichtung S verlaufenden Querrichtung Q.
Die Darstellung der 1, 2 und 4 lassen erkennen, dass auf den Innenseiten 62 der Außenrohr-Rohrwände 31a, 31b jeweils eine oberflächenvergrößernde Struktur 50 ausgebildet ist. Die oberflächenvergrößernden Strukturen 50 sind in 1 nur schematisch angedeutet. Die oberflächenvergrößernden Strukturen 50 erstrecken sich bzgl. der Längsrichtung L über Bereiche der Außenrohr-Rohrwände 31a, 31b hinweg, in welchen außenseitig die thermoelektrischen Module 10 angeordnet sind. Wie die 1, 2 und 4 außerdem zeigen, liegen die oberflächenvergrößernden Strukturen den Durchbrüchen 7 gegenüber, so dass das aus den Durchbrüchen 7 austretende Heißgas H als Prallstrahl zumindest teilweise auf die oberflächenvergrößernden Strukturen 50 trifft.
Die 5 bis 23 zeigen verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten der oberflächenvergrößernden Strukturen 50 in der Außenrohr-Rohrwand 31a. Die 5 bis 23 zeigen dabei der Übersichtlichkeit halber jeweils nur einen Ausschnitt der Außenrohr-Rohrwand 31a mit einer einzigen oberflächenvergrößernden Strukturen 50. Die Beispiele der 5 bis 23 können miteinander kombiniert werden, soweit dies sinnvoll ist. In den 5 bis 23 ist jeweils exemplarisch die Außenrohr-Rohrwand 31a dargestellt. Selbstredend können die in den 5 bis 18 gezeigten Ausgestaltungen auch in der Außenrohr-Rohrwand 31b realisiert sein (nicht gezeigt).
In der perspektivischen Darstellung der 5 ist die oberflächenvergrößernde Struktur 50 durch eine Mehrzahl von Vorsprüngen 51 gebildet, die von der Außenrohr-Rohrwand 31a weg zum Innenrohr 4 (in 5 nicht gezeigt) hin abstehen. Im Beispiel der 5 sind die Vorsprünge 51 als Stege 52 ausgebildet, die sich entlang einer gemeinsamen Erstreckungsrichtung E erstrecken. Die Stege 52 sind dabei quer zur Erstreckungsrichtung E unter Ausbildung von Zwischenräumen 53 beabstandet zueinander. Zweckmäßig können die Vorsprünge 51 bzw. die Stege 52 wie in 5 gezeigt parallel zueinander angeordnet sein. Bevorzugt sind die Vorsprünge 51 bzw. die Stege 52 integral an der Außenrohr-Rohrwand 31a ausgeformt.
Die 6 zeigt exemplarisch eine Variante des Beispiels der 5. Im Beispiel der 6 ist in mehreren, quer zur Erstreckungsrichtung E benachbarten Stegen 52 jeweils ein Durchbruch 57 ausgebildet. Besagter Durchbruch 57 verbindet zwei benachbarte Zwischenräume 53, die quer zur Erstreckungsrichtung E durch den betreffenden Steg 52 getrennt werden, fluidisch miteinander. Wie 6 anschaulich belegt, können mehrere der Stege 52 mit einem solchen Durchbruch 57 versehen sein. Position und Dimensionierung kann bei verschiedenen Durchbrüchen 57 unterschiedlich sein. Denkbar ist aber auch eine bezüglich Position und Dimensionierung identische Ausbildung aller vorhandenen Durchbrüche 57 (in 6 nicht gezeigt).
Die 7 zeigt exemplarisch eine Weiterbildung des Beispiels der 5. Demnach kann in den Stegen 52, bevorzugt äquidistant, eine Mehrzahl von Unterbrechungen 54 vorgesehen sein. Die Unterbrechungen 54 können in der Art von Ausnehmungen ausgebildet sein, die an einem der Außenrohr-Innenwand 31a gegenüberliegenden Endabschnitt des betreffenden Steges 52 in diesem ausgebildet sind. Die Unterbrechungen 54 in quer zur Erstreckungsrichtung E benachbarten Stegen 52 sind quer zur Erstreckungsrichtung E fluchtend zueinander angeordnet, so dass Verbindungskanäle 55 gebildet sind, die sich quer zur Erstreckungsrichtung E erstrecken und benachbarte, zwischen den Stegen 52 ausgebildete Zwischenräume 53 fluidisch miteinander verbinden. Im Beispiel der 7 bildet die oberflächenvergrößernde Struktur 50 somit eine Rippenstruktur 56 mit einer Mehrzahl von Rippen 70 aus, die von den durch die Unterbrechungen 54 unterbrochenen Stege 52 gebildet sind.
Die 8 zeigt eine Variante des Beispiels der 7. Im Beispiel der 8 sind die Unterbrechungen 54 quer zur Erstreckungsrichtung E benachbarter Stege 52 entlang der Erstreckungsrichtung E versetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise werden Verbindungskanäle 55 gebildet, die mehrere benachbarte, zwischen den Stegen 52 ausgebildete Zwischenräume 53 fluidisch miteinander verbinden. Aufgrund der versetzten Anordnung der Unterbrechungen 54 in benachbarten Stegen 52 entlang der Erstreckungsrichtung E erstrecken sich die Verbindungskanäle 55entlang einer Kanalrichtung R, welche mit der Erstreckungsrichtung E der Stege 52 einen spitzen Winkel α ausbilden. In den Beispielen der 5 bis 8 erstrecken sich die einzelnen Vorsprünge 51 bzw. Stege 52 in einer Draufsicht senkrecht auf die Außenrohr-Rohrwand 31a jeweils geradlinig entlang der Erstreckungsrichtung E.
Demgegenüber zeigen die 9 und 10 zwei weitere Varianten der Beispiele der 5, jeweils in einer schematischen, stark vereinfachten Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand 31a, bei welcher die Stege 52 nicht geradlinig, sondern gekrümmt ausgebildet sind. In der Draufsicht gemäß 9 besitzen die einzelnen Stege jeweils eine wellenartige Geometrie bzw. Kontur und sind, in analoger Weise zum Beispiel der 5, unter Ausbildung von Zwischenräumen 53 quer zur Erstreckungsrichtung E äquidistant beabstandet zueinander angeordnet. Denkbar ist auch eine in der Draufsicht polygonartige Geometrie
Im Beispiel der 9 sind die einzelnen Stege 52 unterbrechungsfrei ausgebildet. Demgegenüber besitzen im Beispiel der 10 mehrere der Stege 52 Unterbrechungen 54, die in analoger Weise zum Beispiel der 7 und 8 realisiert sein können. Im Beispiel der 10 besitzt quer zur Erstreckungsrichtung E jeder zweite Steg 52 solche Unterbrechungen. Voranstehende Erläuterungen zu den Unterbrechungen 54 gemäß den 7 bzw. 8 gelten, soweit sinnvoll, auch für das Beispiel der 10.
Nun sei das Augenmerk auf die weitere Variante gemäß 12 gerichtet. Im Beispiel der 12 ist eine Steggruppe 59 dargestellt, die durch mehrere Stege 52 gebildet ist. Wie die Darstellung der 12 erkennen lässt, erstrecken sich die Stege 52 der Steggruppe 59 radial von einem auf der Außenrohr-Rohrwand 31a definierten, virtuellen Mittelpunkt M weg. In Varianten des Beispiels sind auch Ausgestaltungsformen der Steggruppe 59 denkbar, bei welchen die Stege 52 in einer anderen Geometrie angeordnet sind als in der 12 gezeigt.
In einer in der 13 schematisch dargestellten Weiterbildung des Beispiels der 12 wird gezeigt, dass auf der Außenrohr-Rohrwand 31a auch mehrere Steggruppen 59 vorgesehen sein können bevorzugt sind diese Steggruppen 59 rasterartig angeordnet, d.h. die Steggruppen 59 bilden ein Raster mit mehreren Rasterspalten 63a und mehreren Rasterzeilen 63b auf. Im Beispiel der 13 ist exemplarisch ein Raster aus Steggruppen 59 mit zwei Rasterspalten 63a und zwei Rasterzeilen 63b gezeigt. Es ist klar, dass in Varianten auch eine andere Anzahl von Rasterspalten 63a bzw. Rasterzeilen 63b vorgesehen sein kann.
Die 14 bis 16 zeigen drei weiter Varianten der oberflächenvergrößernden Struktur 50. In diesen Beispielen umfasst die oberflächenvergrößernde Struktur 50 eine Mehrzahl von noppenartigen Vorsprüngen 60 und/oder noppenartige Vertiefungen 61, die rasterartig auf der Innenseite 62 der Außenrohr-Rohrwand 31a angeordnet sind.
Im Beispiel der 14 bis 16 ist jeweils die dem Innenrohr 2 zugewandte Innenseite 62 der Außenrohr-Rohrwand 31a dargestellt. Im Beispiel der 16sind noppenartige Vorsprünge 60 vorgesehen, die von der Innenseite 62 der Außenrohr-Rohrwand 31a in den Außenrohr-Innenraum 3, also zum Innenrohr 4 hin abstehen. Demgegenüber sind im Beispiel der 15 noppenartige Vertiefungen 61 vorgesehen, die von der Außenrohr-Rohrwand 31a nach außen, zu den thermoelektrische Modulen 10 hin abstehen.
In 14 ist eine Kombination der Beispiele der 15 und 16 gezeigt. Bei dieser Variante umfasst die rasterartige Anordnung mehrere Rasterspalten 63a, wobei benachbarte Rasterspalten 63a abwechselnd durch Vorsprünge 60 und Vertiefungen 61 gebildet sind. Die noppenartigen Vorsprünge 60 bzw. und/oder Vertiefungen 61 gemäß den 14 bis 16 können in der Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand eine kreisrunde Geometrie aufweisen. Denkbar sind in Varianten auch andere geeignete runde oder nicht-runde Geometrien (nicht gezeigt).
Die 17 zeigt eine Variante des Beispiels der 14 in einer perspektivischen Darstellung. Im Beispiel der 17 umfasst die oberflächenvergrößernde Struktur 50 rasterartig auf der Außenrohr-Rohrwand 31a angeordnete Vorsprünge 60. Analog zur 14 umfasst die rasterartige Anordnung mehrere Rasterspalten 63a und mehrere Rasterzeilen 63b. Im Beispiel der 17 besitzen die Vorsprünge 60 in der Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand 31a jeweils eine zylindrische Geometrie. Dies verdeutlicht die Darstellung der 18, welche exemplarisch drei Vorsprünge 60 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie X-X der 17 zeigt. Im Beispiel der 18 besitzen die Vorsprünge 60 jeweils dieselbe Bauhöhe h, die senkrecht zur Innenseite 62 von der Außenrohr-Rohrwand 31a weg gemessen wird. Demgegenüber zeigt die 19 eine Variante, bei welcher die Bauhöhen der Vorsprünge 60 verschiedene Werte h1, h2 aufweisen. Denkbar ist auch ein Ausgestaltungsform, bei welcher die Bauhöhe eines einzelnen Vorsprungs variiert.
In zwei weiteren, in den 20 und 21 dargestellten Varianten verjüngen sich die Vorsprünge 60 von der Außenrohr-Rohrwand 31a weg. Im Beispiel der 20 besitzen die Vorsprünge 60 jeweils die Geometrie eines Kegelstumpfs. Im Beispiel der 21 sind die Vorsprünge 60 jeweils spitz zulaufend ausgebildet. Die Variante der 22 zeigt Vorsprünge 60, deren von der Außenrohr-Rohrwand 31a abgewandter Endabschnitt 65 konvex oder, alternativ dazu, eine konkave Geometrie aufweist.
In 23 ist eine Variante der 5 dargestellt, welche aber auch mit den Beispielen der 6 bis 22 kombiniert werden kann. Im Beispiel der 23 ist die Außenrohr-Rohrwand 31a mit der oberflächenvergrößernden Struktur 50 nicht eben ausgebildet, wie dies in den Beispielen der 5 bis 22 dargestellt ist. Vielmehr weist die Außenrohr-Rohrwand 31a mit der oberflächenvergrößernden Struktur 50 zumindest einen ersten ebenen Wandabschnitt 64a auf. Der erste ebene Wandabschnitt 64a geht winkelig in einen zweiten ebenen Wandabschnitt 64b über. Im Beispiel der 23 sind die beiden Wandabschnitte 64a, 64b unter einem stumpfen Winkel β zueinander angeordnet. In Varianten sind aber auch andere Zwischenwinkel denkbar.
Abschließend sei das Augenmerk auf die Darstellung der 11 gerichtet: Die 11 zeigt eine Variante des Beispiels der 14. Im Beispiel der 11 umfasst die oberflächenvergrößernde Struktur 50 rasterartig angeordnete Vorsprünge 60. Analog zur Variante gemäß 14 umfasst die rasterartige Anordnung mehrere Rasterspalten 63a und mehrere Rasterzeilen 63b. Im Beispiel der 11 besitzen die Vorsprünge 60 in der Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand 31a jeweils die Kontur bzw. Geometrie eines Kreissegments.

Claims

Wärmetauscher (1), insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug, - mit einem sich entlang einer Längsrichtung (L) erstreckenden Außenrohr (2) zum Durchströmen mit Heißgas (H), welches einen Außenrohr-Innenraum (3) begrenzt und in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (L) zumindest zwei Außenrohr-Rohrwände (31a, 31b) aufweist, - mit einem im Außenrohr-Innenraum (3) angeordneten und sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckenden Innenrohr (4), welches an einem Längsende (26a) geschlossen ausgebildet ist und einen Innenrohr-Innenraum (5) begrenzt und in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (L) zumindest zwei Innenrohr-Rohrwände (33a, 33b) aufweist, - wobei in zumindest einer Innenrohr-Rohrwand (33a, 33b) Durchbrüche (7) vorhanden sind, mittels welcher der Innenrohr-Innenraum (5) fluidisch mit dem Außenrohr-Innenraum (3) kommuniziert, - mit einer Mehrzahl von auf einer Außenseite (8) der Außenrohr-Rohrwände (31a, 31b) angeordneten thermoelektrischen Modulen (10), die jeweils eine dem Außenrohr (2) zugewandte Heißseite (11) und eine vom Außenrohr (2) abgewandte Kaltseite (12) aufweisen, - mit zumindest einem Kühlmittelrohr (13) zum Durchströmen mit einem Kühlmittel (K), welches an der Kaltseite (12) zumindest eines thermoelektrischen Moduls (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Innenseite (62) zumindest einer Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) zumindest eine oberflächenvergrößernde Struktur (50) vorgesehen ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenvergrößernde Struktur (50) bzgl. der Längsrichtung (L) im Bereich zumindest eines thermoelektrischen Moduls (10) angeordnet ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine oberflächenvergrößernde Struktur (10) zumindest einem Durchbruch (7) gegenüberliegt, so dass das aus dem Durchbruch (7) austretende Heißgas (H) zumindest teilweise auf die oberflächenvergrößernde Struktur (50) trifft.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenvergrößernde Struktur (50) von der zumindest einen Außenrohr-Rohrwand (31a, 13b) weg zum Innenrohr (4) hin absteht und vorzugsweise integral am Außenrohr (2) ausgeformt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenvergrößernde Struktur (50) durch eine Mehrzahl von Vorsprüngen (51) ausgebildet ist, die von der zumindest einen Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) weg zum Innenrohr (4) hin abstehen.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (51) als Stege (52) ausgebildet sind, die sich entlang einer Erstreckungsrichtung (E) unter Ausbildung von Zwischenräumen (53) beabstandet zueinander erstrecken.
Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorsprünge (51) bzw. Stege (52) in einer Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) entlang der Erstreckungsrichtung (E) zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder nicht-geradlinig erstrecken.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (51) bzw. Stege (52) in der Draufsicht eine wellenartige Geometrie besitzen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - mehrere Stege (52) eine Steggruppe (59) ausbilden, - die Stege (52) der Steggruppe (59) sich radial von einem auf der Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) definierten, virtuellen Mittelpunkt (M) weg erstrecken.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) mehrere Steggruppen (59), vorzugsweise rasterartig mit wenigstens zwei Rasterspalten (63a) und/oder mit wenigstens zwei Rasterzeilen (63b), angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (51) bzw. Stege (52) parallel zueinander angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (51) bzw. Stege (52) entlang der Erstreckungsrichtung (E) jeweils mehrere Unterbrechungen (54) aufweisen, so dass durch eine solche Unterbrechung (54) zwei benachbarte Zwischenräume (53) fluidisch miteinander verbunden sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen (54) benachbarter Vorsprünge (51) bzw. Stege (52) entlang der Erstreckungsrichtung (E) versetzt zueinander angeordnet sind, derart, dass durch die versetzt angeordnete Unterbrechungen (54) Verbindungskanäle (55) gebildet sind, welche mehrere benachbarte Zwischenräume (53) zwischen den Vorsprüngen (51) bzw. Stegen (52) fluidisch miteinander verbinden.
Wärmetauscher nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalrichtung (R), entlang welcher sich die Verbindungskanäle (55) erstrecken, mit der Erstreckungsrichtung (E) der Vorsprünge (51) bzw. Stege (52) einen spitzen Winkel (a) bildet.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Steg (52) ein Durchbruch (57) ausgebildet ist, welcher zwei benachbarte Zwischenräume (53) fluidisch miteinander verbindet.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenvergrößernde Struktur (50) eine Mehrzahl von, vorzugsweise noppenartigen, Vorsprüngen (60) und/oder, vorzugsweise noppenartigen, Vertiefungen (61) umfasst, die rasterartig auf der Innenseite (62) der Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rasterartige Anordnung (50) zumindest zwei Rasterspalten (63a) umfasst, wobei benachbarte Rasterspalten (63a), vorzugsweise abwechselnd, durch Vorsprünge (60) oder Vertiefungen (61) gebildet sind.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (60) und/oder Vertiefungen (61) in der Draufsicht auf die Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) eine runde, vorzugsweise kreisrunde, Geometrie besitzen.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Vorsprung (60) und/oder zumindest eine Vertiefung (61) von der Außenrohr-Rohrwand (31a, 31b) weg, vorzugsweise konisch, verjüngt.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Außenrohr-Rohrwand (31a) mit der oberflächenvergrößernden Struktur (50) eben ausgebildet ist, oder dass - die Außenrohr-Rohrwand (31b) mit der oberflächenvergrößernden Struktur (50) zumindest einen ersten ebenen Wandabschnitt (64a) aufweist, der in einen zweiten ebenen Wandabschnitt (64b) übergeht, der winkelig, vorzugsweise unter einem stumpfen Winkel (β) zum ersten Wandabschnitt (64b) angeordnet ist.
Wärmetauscher-Anordnung, - mit zumindest zwei, vorzugsweise mehreren, aufeinander angeordneten, insbesondere aufeinander gestapelten, Wärmetauschern (1), welche über zumindest einen gemeinsamen Gasauslass zum Ausleiten des Heißgases (H) aus der Wärmetauscher-Anordnung fluidisch miteinander kommunizieren.
Kraftfahrzeug, - mit einer Brennkraftmaschine, die eine Abgasanlage umfasst, - mit einem mit der Abgasanlage zusammenwirkenden Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder mit einer mit der Abgasanlage zusammenwirkenden Wärmetauscher-Anordnung nach Anspruch 21.