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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für einen von einem wässrigen Temperierfluid durchströmten Kühlkreis. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System mit einem solchen Wärmeübertrager und einem Kühlkreis sowie einer Brennstoffzelle.
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Wärmeübertrager kommen zum Temperieren eines Temperierfluids, insbesondere von wässrigen Temperierfluiden, wie beispielsweise Kühlmitteln, zum Einsatz. In einem zugehörigen System wird das mit dem Wärmeübertrager temperierte Temperierfluid, insbesondere das gekühlte Temperierfluid, zum Kühlen einer üblicherweise zusätzlich zum Wärmeübertrager in einem Kühlkreis eingebundenen Anwendung verwendet.
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Handelt es sich bei der Anwendung um eine elektrische Anwendung, die im Betrieb hohe Elektrizitätsmengen bedarf oder erzeugt, oder ist der Wärmeübertrager bzw. der Kühlkreis in der Nähe einer solchen Anwendung angeordnet, darf das Temperierfluid aus Sicherheitsgründen eine vorgegebene elektrische Leitfähigkeit nicht überschreiten. Zu denken ist hierbei insbesondere an den Einsatz des Wärmeübertragers bzw. des Kühlkreises in einem zumindest teilelektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, in dem die Anwendung insbesondere eine Brennstoffzelle oder ein Brennstoffzellen-Stack sein kann.
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Aus thermodynamischen Gründen und zur Gewichtsreduzierung werden derartige Wärmeübertrager üblicherweise zumindest teilweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt. Dementsprechend kommt das Temperierfluid im Betrieb mit den das Temperierfluid führenden Bestandteilen in Kontakt. Hierbei können sich im Betrieb Ionen, Partikel und dergleichen lösen und in das Temperierfluid mischen und somit zu einer Erhöhung einer anfänglichen elektrischen Leitfähigkeit des Temperierfluids führen, welche oberhalb eines zugelassenen Grenzwerts der elektrischen Leitfähigkeit liegt.
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Um dem entgegenzuwirken ist es, beispielsweise aus der
DE 10 2017 206 940 A1 bekannt, die mit dem Temperierfluid in Kontakt stehenden Oberflächen des Wärmeübertragers zu passivieren.
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Derartige Wärmeübertrager werden in der Regel durch stoffschlüssige Verbindungstechniken, insbesondere durch Löten, zusammengesetzt. Hierbei kommen entsprechende Verbindungsmittel oder die Verbindungen begünstigende Mittel, wie beispielsweise Flussmittel und dergleichen, zum Einsatz. Im Betrieb des Wärmeübertragers kann der Wärmeübertrager Reste dieser Verbindungsmittel oder Hilfsmittel in das Temperierfluid abgeben. Handelt es sich bei den abgegebenen Resten um Ionen, so führt dies zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Temperierfluids, die es zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren gilt.
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Darüber hinaus können sich auch Reste von Passivierungsmittel im Betrieb lösen und/oder in das Temperierfluid gelangen. Handelt es sich hierbei um Ionen, führt dies zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Temperierfluids.
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Um aus dem Temperierfluid im Betrieb Ionen zu entfernen, sind verschiedene Methoden bekannt.
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In der
DE 10 2013 020 787 A1 wird vorgeschlagen, in einem Bypasskanal eines zugehörigen Kühlkreises einen lonentauscherharz anzuordnen und das Temperierfluid dann durch den Bypass und somit durch den lonentauscherharz strömen zu lassen, wenn das Temperierfluid eine vorgegebene Temperatur nicht überschreitet.
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Aus der
DE 101 04 771 A1 ist ein Verfahren zur elektrochemischen Entionisierung eines Temperierfluids in einem Kühlkreis bekannt.
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Die
DE 10 2015 206 633 A1 schlägt den Einsatz einer Aufbereitungseinheit mit einem Schichtsystem zum Entionisieren des Temperierfluids vor, welche als separate Baueinheit in den Kühlkreis eingebunden und aus mehreren, ionenaustauschenden Schichten aufgebaut ist. Für den Betrieb der Aufbereitungseinheit ist dabei ein optischer Sensor zur farbspektralen Analyse des Schichtsystems notwendig.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Methoden zum Reduzieren von Ionen sind der komplexe Aufbau sowie der umständliche Betrieb.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art sowie für ein System mit einem solchen Wärmeübertrager verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine einfache und effiziente Reduzierung von Ionen in einem durch den Wärmeübertrager strömenden, wässrigen Temperierfluid auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Wärmeübertrager für einen von einem wässrigen Temperierfluid durchströmten Kühlkreis einen Ionentauscher zum Reduzieren von Ionen im Temperierfluid anzuordnen und den Ionentauscher als eine Ionentauschstruktur bereitzustellen, welche ionenaustauschende Fasern aufweist. Die Anordnung der Ionentauschstruktur im Wärmeübertrager führt dazu, dass das Reduzieren von Ionen innerhalb des Wärmeübertragers und somit dort erfolgt, wo das Temperierfluid erhöhte Temperaturen aufweist und es somit zu einer erhöhten Entstehung von Ionen führen kann. Insbesondere erfolgt das Entfernen von Ionen in einem zugehörigen System oder Kühlkreis innerhalb des Wärmeübertragers und somit dort, wo im Kühlkreis erhöhte Temperaturen, insbesondere die höchsten Temperaturen, herrschen. Somit wird ein effektives und/oder bedarfsgerechtes Entfernen oder zumindest Reduzieren der Ionen aus dem Temperierfluid erzielt. Zudem wird auf diese Weise verhindert, dass Ionen mit dem Temperierfluid aus dem Wärmeübertrager strömen und somit zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Temperierfluids führen oder die entsprechende Gefahr zumindest reduziert. Auf diese Weise werden mit der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit einhergehende Gefahren für nachfolgende und/oder benachbarten Anwendungen, insbesondere solche, die hohe Elektrizitätsmengen bedürfen und/oder erzeugen, vermieden oder zumindest reduziert. Die ionenaustauschenden Fasern der Ionenaustauschstruktur erlauben es ferner, das Entfernen von Ionen aus dem Temperierfluid im gesamten Betriebstemperaturbereich des Temperierfluids zu entfernen, so dass ein effektives und zuverlässiges Entfernen von Ionen aus dem Temperierfluid erfolgt. Zudem führt der Einsatz der ionenaustauschenden Fasern zu einer Reduzierung des Druckverlustes im Temperierfluid, so dass der Wärmeübertrager und/oder der zugehörige Kühlkreis und/oder das zugehörige System effizienter betrieben werden können.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist der Wärmeübertrager zumindest zwei Kanalkörper auf, durch welche ein Strömungspfad des Temperierfluids führt. Der Wärmeübertrager weist ferner wenigstens einen Tank auf. Der jeweilige Tank kann dem Sammeln des Temperierfluids aus den Kanalkörpern bzw. dem Verteilen des Temperierfluids in den Kanalkörpern dient. Dementsprechend führt der Strömungspfad des Temperierfluids durch den Tank. Das heißt insbesondere, dass im Betrieb das Temperierfluid durch die Kanalkörper und den zumindest einen Tank strömt. Der Tank weist dabei einen Boden auf, über welchen die Kanalkörper fluidisch mit dem Tank verbunden sind. Insbesondere sind die die Kanalkörper längsendseitig im Boden aufgenommen. Erfindungsgemäß ist im Wärmeübertrager zumindest eine Ionenaustauschstruktur zum Reduzieren von Ionen im Temperierfluid angeordnet, die ionenaustauschende Fasern aufweist.
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Das Reduzieren von Ionen im Temperierfluid bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Konzentration von Ionen im Temperierfluids durch eine Wechselwirkung mit der Ionenaustauschstruktur reduziert wird. Dies erfolgt insbesondere mit den ionenaustauschenden Fasern der Ionenaustauschstruktur.
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Die Bestandteile des Wärmeübertragers, insbesondere der zumindest eine Tank und die zumindest zwei Kanalkörper, können prinzipiell aus beliebigen Materialien hergestellt sein. Bevorzugt sind die Kanalkörper und/oder der zumindest eine Tank aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt. Die erhöhte Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien führt zu einer effizienteren Wärmeübertragung zwischen dem Temperierfluid und den Bestandteilen und somit zu einem effizienteren Temperieren des Temperierfluids, das heißt insbesondere zu einem effizienteren Kühlen oder Heizen des Temperierfluids.
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Vorteilhaft ist es hierbei, wenn zumindest einer der Kanalkörper und/oder wenigstens einer der zumindest einen Tanks an den im Betrieb mit dem Temperierfluid in Kontakt stehenden Flächen, nachfolgend auch Oberflächen genannt, passiviert ist.
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Mit dem Wärmeübertrager erfolgt ein Temperieren, das heißt ein Kühlen und/oder ein Heizen des Temperierfluids, das nachfolgend entsprechend zum Temperieren einer weiteren Anwendung zum Einsatz kommt. Insbesondere erfolgt mit dem Wärmeübertrager ein Kühlen des Temperierfluids, das somit die nachfolgende Anwendung kühlt.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen wenigstens eine der zumindest einen Ionenaustauschstrukturen im Tank des Wärmeübertragers angeordnet ist. Da der Tank üblicherweise ein größeres Volumen aufweist als die Kanalkörper, ist es auf diese Weise möglich, die Ionenaustauschstruktur größer auszubilden und somit ein effizienteres Reduzieren von Ionen im Temperierfluid zu erreichen und/oder den Druckverlust im Temperierfluid zu reduzieren.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen wenigstens einer der zumindest einen Ionenaustauschstrukturen vom Temperierfluid durchströmbar ist und im Strömungspfad angeordnet ist. Das heißt insbesondere, dass die Ionenaustauschstruktur im Betrieb vom Temperierfluid durchströmt wird. Insbesondere sind die Fasern der Ionenaustauschstruktur im Strömungspfad angeordnet und im Betrieb vom Temperierfluid durchströmt. Da somit die mit dem Temperierfluid in Kontakt stehende Fläche der Ionenaustauschstruktur vergrößert wird, erfolgt ein verbessertes Reduzieren von Ionen im Temperierfluid. Zugleich führen die Fasern der Ionenaustauschstruktur zu einer Reduzierung oder Begrenzung des durch die Ionenaustauschstruktur bedingten Druckverlustes im Temperierfluid.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen wenigstens eine der zumindest einen Ionenaustauschstrukturen sowohl solche Fasern aufweist, welche im Temperierfluid Kationen reduzieren, nachfolgend auch kationenaustauschende Fasern genannt, als auch Fasern, die im Temperierfluid Anionen reduzieren, nachfolgend auch anionenaustauschende Fasern genannt. Der Einsatz der Fasern in der Ionenaustauschstruktur erlaubt es, beide Arten von Fasern einfach und kostengünstig in der Ionenaustauschstruktur anzuordnen und/oder den durch die Ionenaustauschstruktur bedingten Druckverlust im Temperierfluid zu reduzieren.
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Vorstellbar ist es, wenigstens eine der zumindest einen Ionenaustauschstrukturen zusammen mit einem Filtermedium zum Entfernen von Partikeln aus dem Temperierfluid zu einem Filterkörper zusammenzufassen, der im Wärmeübertrager angeordnet ist. Somit werden im Betrieb mit dem Filterkörper sowohl Partikeln aus dem Temperierfluid entfernt als auch Ionen im Temperierfluid reduziert. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, das Temperierfluid vor dem Reduzieren von Ionen durch das Filtermedium strömen zu lassen. Dies führt dazu, dass im Temperierfluid vorhandene Partikeln nicht oder zumindest im reduzierten Umfang zur Ionenaustauschstruktur gelangen. In der Folge wird die Bedeckung oder Störung der Fasern durch solche Partikeln verhindert oder zumindest reduziert. Dementsprechend wird auf diese Weise die Effizienz und die Lebensdauer der Ionenaustauschstruktur verbessert.
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Die jeweilige Ionenaustauschstruktur kann prinzipiell beliebig hergestellt sein, sofern die Ionenaustauschstruktur die ionenaustauschenden Fasern aufweist. Vorstellbar ist insbesondere die Herstellung in der Art von cellulosischen Formkörpern nach den Trocken-Nass-Extrusionsverfahren durch Bilden einer cellulosehaltigen Lösung in einem wasserhaltigen, tertiären Aminoxid und das Extrudieren der Lösung sowie das Verziehen des Extrudats in einem nicht ausfallenden Medium und das Ausfällen der Formkörper in einem wässrigen Fällbad, wobei die Lösung wenigstens einen Ionenaustauscher mit einer Korngröße, die insbesondere weniger als 100 µm beträgt, aufweist.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Fasern zumindest einer der wenigstens einen Ionenstrukturen in der Art eines Textils zusammenwirken. Das textilartige Zusammenwirken führt zu einer günstigen Durchströmbarkeit der Ionenaustauschstruktur und somit zu reduzierten Druckverlusten im Temperierfluid. Zudem können die Fasern somit die Form und Struktur der Ionenaustauschstruktur zumindest teilweise bilden, die Ionenaustauschstruktur also zumindest teilweise formen. Das heißt insbesondere, dass die Fasern die Form der Ionenaustauschstruktur durch ihre Anordnung und/oder Verbindung und/oder Verlauf vorgeben oder zumindest beeinflussen. Dabei kann wenigstens eine der zumindest einen Ionenaustauschstrukturen aus den ionenaustauschenden Fasern zusammengesetzt sein.
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Vorstellbar ist es dabei, dass die Fasern zumindest einer der wenigstens einen Ionenaustauschstrukturen ein Vlies bilden. Die Ionenaustauschstruktur weist also ein Ionenaustauschvlies auf oder ist als ein solches Vlies ausgebildet.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen bei zumindest einem der wenigstens einen Ionenaustauschstrukturen die Fasern einander kreuzen und/oder verschlingen. Insbesondere sind die Fasern gewoben und bilden somit ein Gewebe. Vorstellbar sind auch Ausführungsformen, bei denen die Fasern ein Gewirke, ein Gestrick, ein Geflecht und dergleichen bilden.
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Vorstellbar ist es, dass bei zumindest einem der wenigstens einen Filterkörper die Fasern der Ionenaustauschstruktur und Fasern des Filtermediums, nachfolgend auch Filterfasern genannt, ebenfalls in der Art eines Textils zusammenwirken. Das heißt insbesondere, dass die Fasern der Ionenaustauschstruktur und die Filterfasern des Filtermediums einander kreuzen und/oder verschlingen, insbesondere gewoben sind.
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Die jeweilige Ionenaustauschstruktur kann prinzipiell beliebig geformt sein.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen wenigstens eine der zumindest einen Ionenaustauschstrukturen eine hohlzylindrische Form aufweist. Dies führt zu einer verbesserten Durchströmbarkeit der Ionenaustauschstruktur, so dass die durch die Ionenaustauschstruktur bedingte Druckminderung im Temperierfluid reduziert ist.
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Bevorzugt ist wenigstens eine der zumindest einen hohlzylindrischen Ionenaustauschstrukturen derart im Wärmetauscher angeordnet, dass der Strömungspfad durch eine Mantelfläche der Ionenaustauschstruktur hindurchführt. Das heißt insbesondere, dass die Mantelfläche im Betrieb vom Temperierfluid durchströmt ist, so dass das Temperierfluid in das Innere der Ionenaustauschstruktur strömt. Dies führt zu einer effektiven Reduzierung von Ionen im Temperierfluid und zugleich zu einer Reduzierung der durch die Ionenaustauschstruktur bedingten Druckverluste im Temperierfluid. Dabei kann die Mantelfläche im Betrieb quer durchströmt sein, der Strömungspfad also quer zur Mantelfläche in das Innere der Ionenaustauschstruktur führen.
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Der Wärmeübertrager ist insbesondere Bestandteil eines Kühlkreises, durch den das Temperfluid strömt, insbesondere zirkuliert.
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Der Wärmeübertrager sowie der zugehörige Kühlkreis können prinzipiell in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen, insbesondere dem Temperieren, beispielsweise dem Kühlen, einer beliebigen Anwendung dienen.
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In einem zugehörigen System zirkuliert das Temperierfluid im Betrieb durch den Kühlkreis. Dabei ist der Wärmeübertrager im Kühlkreis eingebunden, so dass der Wärmeübertrager im Betrieb vom Temperierfluid durchströmt ist. Mit anderen Worten, der Strömungspfad des Temperierfluids führt zirkulierend durch den Kühlkreis und verläuft durch den Wärmeübertrager.
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Im System ist zudem eine Anwendung derart eingebunden, dass diese Anwendung mit dem Temperierfluid temperiert, insbesondere gekühlt, wird. Bei der Anwendung handelt es sich insbesondere um eine solche, die elektrisch betrieben ist und/oder elektrische Energie speichert und/oder erzeugt. Insbesondere kann es sich bei der Anwendung um einen Elektromotor und/oder um einen elektrischen Energiespeicher handeln.
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Zu denken ist ferner an Ausführungsformen, bei denen die Anwendung eine Brennstoffzelle oder ein Brennstoffzellen-Stack ist, die im Kühlkreis derart eingebunden ist, dass die Brennstoffzelle im Betrieb vom Temperierfluid temperiert, insbesondere gekühlt, wird. Bei einer derartigen Anwendung ist es besonders wichtig, die elektrische Leitfähigkeit des Temperierfluids gering zu halten. Dementsprechend eignet sich der erfindungsgemäße Wärmeübertrager besonders für solche Systeme, bei denen mit dem Wärmeübertrager im Kühlkreis die Brennstoffzelle temperiert, insbesondere gekühlt, wird.
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Bei einer Brennstoffzelle bzw. einem Brennstoffzellen-Stack kann das Temperierfluid dabei mit Bestandteilen der Brennstoffzellen, beispielsweise mit einer Bipolarplatte, in Kontakt kommen, wobei die Bipolarplatte im Betrieb Ionen in das Temperierfluid abgegeben kann, die mit der zumindest einen Ionenaustauschstruktur im Wärmeübertrager im Temperierfluid wiederum reduziert werden.
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Bevorzugt ist es, wenn im System Temperierfluid führende Bestandteile, insbesondere des Kühlkreises und/oder des Wärmeübertragers, an ihren Temperierfluid führenden Oberflächen passiviert sind. Insbesondere sind hierbei fluidische Leitungen des Kühlkreises, wie beispielsweise Rohre, Schläuche und dergleichen, an den Oberflächen passiviert. Ebenso ist es vorstellbar, dass eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe, zum Fördern des Temperierfluids an den Oberflächen passiviert ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Systems mit einem Wärmeübertrager,
- 2 einen Schnitt durch den Wärmeübertrager bei einem anderen Ausführungsbeispiel.
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Ein Wärmeübertrager 1, wie er beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt ist, kommt in einem Kühlkreis 2 zum Einsatz, wie er beispielhaft in 1 gezeigt ist, wobei der Kühlkreis 2 in 1 Bestandteil eines Systems 3 ist. Der Wärmeübertrager 1, insbesondere der Kühlkreis 2 und/oder das System 3, kommen hierbei beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 33 zum Einsatz. Der Wärmeübertrager 1 ist im Kühlkreis 2 eingebunden. Hierbei verläuft ein Strömungspfad 4 eines Temperierfluids durch den Kühlkreis 2 und durch den Wärmeübertrager 1, derart, dass das Temperierfluid durch den Kühlkreis 2 zirkuliert und hierbei durch den Wärmeübertrager 1 strömt. Bei dem Temperierfluid handelt es sich insbesondere um ein solches auf Wasserbasis. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel weist das System 3 ferner eine Brennstoffzelle 5, welche Bestandteil eines Brennstoffzellen-Stacks 6 sein kann, auf, die ebenfalls im Kühlkreis 2 eingebunden ist. Hierbei wird das Temperierfluid mit dem Wärmeübertrager 1 temperiert, insbesondere gekühlt, um anschließend die Brennstoffzelle 5 zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Das System 3, insbesondere der Kühlkreis 2, können weitere Bestandteile, wie beispielsweise eine Fördereinrichtung 7, insbesondere eine Pumpe 8, zum Fördern des Temperierfluids durch den Kühlkreis 2, aufweisen.
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Entsprechend 2 weist der Wärmeübertrager 1 zumindest zwei Kanalkörper 9, beispielsweise Rohrkörper 10, auf, durch welche der Strömungspfad 4 des Temperierfluids führt. Der Wärmeübertrager 1 weist ferner zumindest einen Tank 11 auf, durch den der Strömungspfad 4 ebenfalls führt und der im Betrieb somit ebenfalls vom Temperierfluid durchströmt ist. Der Tank 11 weist hierbei einen Boden 12 auf, in welchem die Kanalkörper 9 längsendseitig aufgenommen und somit fluidisch mit dem Tank 11 verbunden sind. Zu diesem Zweck ist im Boden 12 für den jeweiligen Kanalkörper 9 eine zugehörige Aufnahme 13 ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Wärmeübertrager 1 zwei solche Tanks 11 auf, die entlang der Erstreckung der Kanalkörper 9 gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Kanalkörper 9 längsendseitig im Boden 12 des jeweiligen Tanks 11 aufgenommen sind. Hierbei dient der bezüglich des Strömungspfads 4 des Temperierfluids stromaufseitige Tank 11, nachfolgend auch erster Tank 11a genannt, dem Verteilen des Temperierfluids, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Einlassstutzen 14 in den ersten Tank 11a strömt, in die Kanalkörper 9. Bei dem ersten Tank 11a handelt es sich also insbesondere um einen Verteilerkasten 15 des Wärmeübertragers 1. Mit dem anderen Tank 11, nachfolgend auch zweiter Tank 11b genannt, wird das aus den Kanalkörpern 9 strömende Temperierfluid gesammelt und strömt, im gezeigten Beispiel über einen Auslassstutzen 16, aus dem zweiten Tank 11b. Bei dem zweiten Tank 11b handelt es sich also insbesondere um einen Sammelkasten 17 des Wärmeübertragers 1. Zum Temperieren des Temperierfluids sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Kanalkörper 9 in einem vom Strömungspfad 4 des Temperierfluids getrennten Temperierpfad 18 angeordnet, derart, dass ein vom Temperierfluid unterschiedliches Fluid, beispielsweise Luft, zwischen den Kanalkörpern 9 strömt. Somit wird über die Kanalkörper 9 Wärme zwischen dem Temperierfluid und dem anderen Fluid übertragen, insbesondere das Temperierfluid gekühlt. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind dabei zwischen benachbarten Kanalkörpern 9 die wärmeübertragende Fläche vergrößernde Rippen 19 angeordnet.
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Der jeweilige Tank 11 sowie die Kanalkörper 9,vorteilhaft auch die Rippen 19, sind bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, oder einer Metalllegierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt und miteinander verlötet.
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Im Wärmeübertrager 1 ist eine Ionenaustauschstruktur 20 angeordnet, die dem Reduzieren von Ionen im Temperierfluid dient. Die Ionenaustauschstruktur 20 weist zum Reduzieren von Ionen im Temperierfluid ionenaustauschende Fasern 21, bevorzugt sowohl kationenaustauschende Fasern 22 als auch anionenaustauschende Fasern 23, auf. Die Fasern 21 wirken hierbei in der Art eines Textils 24 zusammen, bilden insbesondere ein Vlies 25, ein Gewebe 26, ein Gewirke 27 oder Mischungen daraus.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich eine solche Ionenaustauschstruktur 20 vorgesehen. Dabei ist die Ionenaustauschstruktur 20 in einem der Tanks 11, in dem gezeigten Beispiel in dem zweiten Tank 11b bzw. im Sammelkasten 17, angeordnet. Die Ionenaustauschstruktur 20 weist hierbei eine hohlzylindrische Form auf. Die Ionenaustauschstruktur 20 ist derart in dem Tank 11 angeordnet, dass der Strömungspfad 4 des Temperierfluids durch eine Mantelfläche 28 der hohlzylindrischen Ionenaustauschstruktur 20 hindurchführt, so dass das Temperierfluid im Betrieb durch die Mantelfläche 28 hindurch in das Innere der hohlzylindrischen Ionenaustauschstruktur 20 strömt.
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Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers 1 unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass zusätzlich zur Ionenaustauschstruktur 20, die der Ionenaustauschstruktur 20 des Wärmeübertragers 1 aus 2 entsprechen kann, ein Filtermedium 29 zum Filtern von Partikeln aus dem Temperierfluid vorgesehen ist. Das Filtermedium 29 und die Ionenaustauschstruktur 20 bilden hierbei gemeinsam einen Filterkörper 30. In einer nicht gezeigten Variante ist es vorstellbar, dass die Fasern 21 der Ionenaustauschstruktur 20 mit nicht gezeigten Filterfasern des Filtermediums 29 in der Art eines Textils zusammenwirken.
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Bevorzugt sind die Bestandteile des Kühlkreises 2, insbesondere des gesamten Systems 3, welche im Betrieb mit dem Temperierfluid in Kontakt kommen, das Temperierfluid insbesondere führen, an ihren mit dem Temperierfluid in Kontakt kommenden Oberflächen 31 passiviert. Dies gilt vorzugsweise sowohl für den Wärmeübertrager 1 als auch für die Fördereinrichtung 7 und vorzugsweise auch für die Brennstoffzelle 5 bzw. den Brennstoffzellen-Stack 6. Ebenfalls gilt dies für die Oberflächen 31 von Temperierfluid führenden Leitungen 32 des Kühlkreises 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017206940 A1 [0005]
- DE 102013020787 A1 [0009]
- DE 10104771 A1 [0010]
- DE 102015206633 A1 [0011]
