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Die Erfindung betrifft eine Wärmeüberträgerkomponente, insbesondere zum Kühlen und/oder Heizen einer Fahrzeugkabine und/oder Bauteilen eines Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Temperierkreislauf mit solch einer Wärmeüberträgerkomponente sowie ein Kraftfahrzeug mit solch einem Temperierkreislauf.
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Derzeit erfolgt eine Kabinenklimatisierung hauptsächlich über das Trägermedium Luft. Steuergeräte im Fahrzeug, insbesondere im Fahrzeuginnenraum werden hauptsächlich über Luftzufuhr oder passive Kühlung (Kühlkörper) gekühlt. Bauteiltemperierungen, wie beispielsweise eine Sitzheizung oder eine Sitzkühlung, erfolgen in der Regel elektrisch mittels Widerstandsheizungen (Heizen) oder durch Peltierelemente (Kühlen).
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Künftig, insbesondere im Zusammenhang mit der zunehmenden Elektrifizierung von Fahrzeugen wird erwartet, dass eine Fahrzeuginnenraum-Klimatisierung energieeffizienter sein sollte. Steuergeräte lassen sich künftig eventuell, aufgrund gestiegener Rechenleistung nicht mehr ausreichend durch Luft kühlen. Daher wird bereits angedacht, die vorstehend beschriebenen Temperierungen mittels eines Flüssigkeitskreislaufs durchzuführen. Jedoch können hierbei die Komponenten eines solchen Flüssigkeitskreislaufs über das gesamte Fahrzeug verteilt sein.
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Eine Entlüftung zum Zwecke der Blasenfreiheit, um Geräusche zu vermeiden und um die Funktionalität sicherzustellen, kann beispielsweise bei geodätisch über einem Ausgleichsbehälter des Flüssigkeitskreislaufs liegenden Komponenten, beispielsweise bei Komponenten im Fahrzeugdach, schwierig werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch einen Wärmeüberträgerkomponente gemäß Anspruch 1, einen Temperierkreislauf gemäß Anspruch 6 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Wärmeüberträgerkomponente eines Temperierkreislaufs, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt, mit einer ersten Kupplung zum Einbinden der Wärmeüberträgerkomponente in den Temperierkreislauf, mittels der ein Temperierfluid in einen durchströmbaren Innenraum der Wärmeüberträgerkomponente führbar ist; einer zweiten Kupplung zum Einbinden der Wärmeüberträgerkomponente in den Temperierkreislauf, mittels der das Temperierfluid vom durchströmbaren Innenraum abführbar ist, wobei die erste Kupplung in einem nicht-eingebauten Zustand (d.h. in dem Zustand, in dem die Wärmeüberträgerkomponente nicht in den Temperierkreislauf eingebunden ist) der Wärmeüberträgerkomponente fluiddicht verschlossen ist und wobei die zweite Kupplung im nicht-eingebauten Zustand der Wärmeüberträgerkomponente fluiddicht verschlossen ist, so dass der Innenraum fluiddicht verschlossen ist, und wobei die erste und zweite Kupplung derart ausgebildet sind, dass durch das Einbinden der Wärmeüberträgerkomponente in den Temperierkreislauf die erste und zweite Kupplung geöffnet sind, so dass der Innenraum der Wärmeüberträgerkomponente fluidleitend in den Temperierkreislauf eingebunden ist, insbesondere einen fluidleitenden Abschnitt des Temperierkreislaufs ausbildet. Hinsichtlich Entlüftung hat dies den Vorteil, dass mit Temperierfluid vorbefüllte, d.h. bereits bei der Montage bzw. beim Anschluss an den Temperierkreislauf bereits befüllte, Wärmeüberträgerkomponenten zum Einsatz kommen können. Dadurch ist eine Entlüftung der einzelnen Wärmeüberträgerkomponenten unter Umständen nicht mehr erforderlich oder zumindest unkritischer.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wärmeüberträgerkomponente ferner versehen mit einer Zuleitung zum Einbinden der Wärmeüberträgerkomponente in den Temperierkreislauf, mittels der ein Temperierfluid in einen durchströmbaren Innenraum der Wärmeüberträgerkomponente führbar ist; einer Ableitung zum Einbinden der Wärmeüberträgerkomponente in den Temperierkreislauf, mittels der das Temperierfluid vom durchströmbaren Innenraum abführbar ist, wobei ein freies Ende (d.h. das vom Innenraum entfernte Ende) der Zuleitung mit der ersten Kupplung versehen ist, die im nicht-eingebauten Zustand der Wärmeüberträgerkomponente das freie Ende der Zuleitung fluiddicht verschließt und wobei ein freies Ende (d.h. das vom Innenraum entfernte Ende) der Ableitung mit der zweiten Kupplung versehen ist, die im nicht-eingebauten Zustand der Wärmeüberträgerkomponente das freie Ende der Ableitung fluiddicht verschließt, so dass der Innenraum sowie ein Inneres der Zu- und Ableitung fluiddicht verschlossen sind, wobei die erste und zweite Kupplung derart ausgebildet sind, dass durch das Einbinden der Wärmeüberträgerkomponente in den Temperierkreislauf die freien Enden geöffnet sind, so dass der Innenraum der Wärmeüberträgerkomponente sowie das Innere der Zu- und Ableitung fluidleitend in den Temperierkreislauf eingebunden sind, insbesondere einen fluidleitenden Abschnitt des Temperierkreislaufs ausbilden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Zu- und/oder Ableitung zumindest abschnittsweise aus einem flexiblen Kunststoff, Gummi oder einem Metall ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden bei einem Entkoppeln der Kupplungen vom Temperierkreislauf die freien Enden bzw. die Kupplungen wieder geschlossen. Hinsichtlich Montage-/Demontagefreundlichkeit ergibt sich der Vorteil, dass im Demontagefall durch den Verschluss der freien Enden von Zu- und Ablauf eine Verunreinigung des Fahrzeuginnenraums durch auslaufendes Temperierfluid vermieden werden kann. Zusatzaufwand durch vorheriges Entleeren des gesamten Temperierkreislaufs und nach Komponententausch Neubefüllung und Entlüftung des gesamten Temperierkreislaufs kann somit ebenfalls vermieden werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im nicht-eingebauten Zustand der Innenraum (sowie das Innere der Zu- und Ableitung) mit Temperierfluid gefüllt. Insbesondere sind der Innenraum sowie das Innere der Zu- und Ableitung bereits in einem Anlieferungszustand, d.h. vor dem Verbau in einem Kraftfahrzeug, mit Temperierfluid gefüllt.
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Darüber hinaus stellt die Erfindung einen Temperierkreislauf mit einer solchen Wärmeüberträgerkomponente bereit.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Temperierkreislauf ein Kühl- und/oder Heizkreislauf.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Temperierkreislauf versehen mit einer dritten Kupplung, die mit der ersten Kupplung zusammenpasst, wobei die erste Kupplung als Stecker ausgebildet ist, der in die dritte Kupplung, die als Buchse ausgebildet ist, einsteckbar ist, oder umgekehrt die erste Kupplung als die Buchse und die dritte Kupplung als der Stecker ausgebildet sind, und mit einer vierten Kupplung, die mit der zweiten Kupplung zusammenpasst, wobei die zweite Kupplung als Stecker ausgebildet ist, der in die vierte Kupplung, die als Buchse ausgebildet ist, einsteckbar ist, oder umgekehrt die dritte Kupplung als die Buchse und die vierte Kupplung als der Stecker ausgebildet sind.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste bis vierte Kupplung jeweils mit einem federbelasteten Ventilkörper versehen, welcher in einem ausgesteckten Zustand, d.h. in einem Zustand in dem der Stecker nicht in die Buchse gesteckt ist, gegen eine zugeordnete Ventilöffnung gedrängt wird und diese verschließt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Ventilkörper der ersten oder dritten Kupplung mit einem Stift versehen, der im eingesteckten Zustand der ersten und dritten Kupplung, d.h. zumindest in einem Zustand in dem der Stecker vollständig in die Buchse gesteckt ist, die Ventilkörper der ersten und dritten Kupplung von der jeweiligen Ventilöffnung wegdrückt, so dass diese geöffnet sind, und wobei der Ventilkörper der zweiten oder vierten Kupplung mit einem Stift versehen ist, der im eingesteckten Zustand der zweiten und vierten Kupplung, die Ventilkörper der zweiten und vierten Kupplung von der jeweiligen Ventilöffnung wegdrückt, so dass diese geöffnet sind.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Temperierkreislauf bereit.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
- 1 zeigt einen stark schematisiert dargestellten Temperierkreislauf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 zeigt eine stark schematisiert dargestellte Wärmeüberträgerkomponente des Temperierkreislaufs aus 1, und
- 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Steckers und einer Buchse, mit denen die Wärmeüberträgerkomponente aus 2 in den Temperierkreislauf aus 1 eingebunden werden kann.
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1 zeigt einen stark schematisiert dargestellten Temperierkreislauf 1, der ein Kühl- und/oder Heizkreislauf sein kann, während 2 eine stark schematisiert dargestellte Wärmeüberträgerkomponente 2 dargestellt. In dem Temperierkreislauf 1 zirkuliert ein Temperierfluid, insbesondere ein Kühlmittel. Vorzugsweise ist das Temperierfluid eine Flüssigkeit. Das Kühlmittel ist beispielsweise ein mit Additiven (z.B. Glykol) versetztes Wasser. Der Temperierkreislauf 1 ist in einem Kraftfahrzeug verbaut, insbesondere handelt es sich dabei um einen Personenkraftwagen. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auch in Flugzeugen, Schienenfahrzeugen und Schiffen zur Anwendung kommen.
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Der Temperierkreislauf 1 weist eine oder mehrere Wärmeüberträgerkomponenten 2 auf die jeweils mit einer Zuleitung 3 und einer Ableitung 4 versehen sind. Die Wärmeüberträgerkomponenten 2 sind dabei Elemente des Temperierkreislaufs 1, die dazu ausgebildet sind, Wärmeenergie mit der Umgebung zu tauschen, d.h. Wärmeenergie aus dem Temperierkreislauf 1 abzugeben oder in ihn aufzunehmen. Beispielsweise kann die Wärmeüberträgerkomponente ein Wärmetauscher sein, der von Temperierfluid durchströmbar ausgebildet ist und für eine Wärmeübertragung zwischen dem Temperierfluid und dem den Wärmetauscher umgebenden Medium (z.B. Luft) angepasst ist. Ebenso kann die Wärmeüberträgerkomponente ein von Temperierfluid durchströmbares Bauteil sein. Nachfolgend sollen einige Beispiel für eine Wärmeträgerkomponente aufgelistet werden. Beispielsweise kann es sich um einen Wärmetauscher einer Fahrzeugklimaanlage handeln oder es kann sich um einen Wärmetauscher eines Fahrzeugkühlsystems zur Kühlung einer Fahrzeugkomponente, z.B. eines Hochvoltspeichers, handeln. Ferner kann es sich um einen Fahrzeugsitz handeln, der zum Zwecke der Temperierung abschnittsweise durchströmbar ist oder es handelt sich um einen dem Fahrzeugsitz zugeordneten Wärmetauscher zum Zwecke der Fahrzeugsitztemperierung. Ebenso kann es sich bei der Wärmeüberträgerkomponente um einen an der Fahrzeugdachinnenseite angeordneten Wärmetauscher handeln, der zu Klimatisierungszwecken von Temperierfluid durchströmbar ist. Auch können Instrumententafeln, Innenraumverkleidungen, Fahrzeugtüren, Getränkehalterwandungen, Ablagefächerwandungen, Handschuhfächerwandungen oder Armaturenbretter so ausgebildet sein, dass diese abschnittsweise durchströmbar sind. Es ist auch möglich, dass Gehäuse von Steuergeräten, Motoren oder elektrische Energiespeicher (Batterien) so ausgebildet werden, dass diese für Temperierzwecke (Kühlen und/oder Heizen) von Temperierfluid durchströmbar sind, beispielsweise in Form einer doppelten Wandung, bei der zwischen den Wandungen Temperierfluid strömen kann oder in Form von Kanälen für das Temperierfluid die in der Wandung verlaufen.
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Die Zuleitungen 3 der Wärmeüberträgerkomponenten 2 sind jeweils mit einer ersten Kupplung 5 versehen und die Ableitungen 4 der Wärmeüberträgerkomponenten 2 sind jeweils mit einer zweiten Kupplung 6 versehen. Die erste Kupplung 5 ist mit einer dritten Kupplung 7 koppelbar, welche an einem Leitungssystem 9 vorgesehen ist, welches die einzelnen Wärmeüberträgerkomponenten 2 (im eingebauten Zustand) untereinander verbindet. Die zweite Kupplung 6 ist mit einer vierten Kupplung 8 koppelbar, welche an dem Leitungssystem 9 vorgesehen ist.
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Insbesondere ist die erste Kupplung 5 als Stecker (3) ausgebildet, der in die dritte Kupplung 7, welche als Buchse (3) ausgebildet ist, steckbar ist, oder umgekehrt. Ebenso ist die zweite Kupplung 6 als Stecker (3) ausgebildet, der in die vierte Kupplung 8, welche als Buchse (3) ausgebildet ist, steckbar ist, oder umgekehrt.
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Die Zuleitung 3 und/oder die Ableitung 4 kann starr oder flexibel ausgebildet sein. Insbesondere können sie als Rohr oder Schlauch ausgebildet werden. Sie können Kunststoff, Gummi, Metall (z.B. Aluminium, Stahl) aufweisen, überwiegend oder vollständig daraus hergestellt sein. Die freien Enden der Zuleitungen 3 und Ableitungen 4 sind mit der ersten bzw. zweiten Kupplung versehen.
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Es ist jedoch ebenso eine Ausführung möglich, bei der die Zuleitung 3 und/oder die Ableitung 4 weggelassen werden, so dass die erste Kupplung 5 und die zweite Kupplung 6 direkt an der Wärmeüberträgerkomponente befestigt sind oder dass die Zuleitung 3 und/oder die Ableitung 4 sehr kurz ausbildet sind (z.B. in Form eines Stutzens).
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Die erste bis vierte Kupplung 5 bis 8 sind jeweils mit einer Ventileinrichtung versehen, welche die jeweilige Kupplung im nicht-gekoppelten Zustand fluiddicht verschließt. Anders ausgedrückt sind im nicht-eingebauten Zustand der Wärmeüberträgerkomponente 2, d.h. im Zustand in dem die erste Kupplung 5 nicht mit der dritten Kupplung 7 und die zweite Kupplung 6 nicht mit der vierten Kupplung 8 verbunden ist, die erste bis vierte Kupplung und somit das freie Ende der Zuleitung 3/Ableitung 4 fluiddicht verschlossen.
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Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass alle Wärmeüberträgerkomponenten 2 im Temperierkreislauf 1 koppelbar ausgebildet sind. Es können auch fest verbaute Wärmeüberträgerkomponenten, wie beispielsweise ein Fahrzeugkühler 10 oder eine Pumpe, im Temperierkreislauf 1 vorgesehen sein.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Kupplungen 5 bis 8 in Form eines Steckers 11 und einer Buchse 12. Wie bereits erwähnt, kann beispielsweise der Stecker 11 die erste Kupplung 5 und die zweite Kupplung 6 und die Buchse 12 die dritte Kupplung 7 und die vierte Kupplung 8 ausbilden. Ebenso kann der Stecker 11 die dritte Kupplung 7 und die vierte Kupplung 8 und die Buchse 12 die erste Kupplung 5 und die zweite Kupplung 6 ausbilden.
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Der Stecker 11 hat einen im Wesentlichen zylinderförmigen Außenabschnitt 13, der in einen hohlzylindrischen Innenabschnitt 14 der Buchse 12 passt. Zwischen dem Außenabschnitt 13 und dem Innenabschnitt 14 wird, im ineinandergesteckten Zustand, durch eine Dichtung 15, beispielsweise eine Ringdichtung, abgedichtet, die am Außenabschnitt 13 oder am Innenabschnitt 14 vorgesehen sein kann. Im nicht-ineinandergesteckten Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem der Stecker 11 nicht in die Buchse 12 gesteckt ist, drängt eine Feder 16 einen Ventilkörper 17 gegen eine Ventilöffnung 18, so dass diese fluiddicht geschlossen ist. Gleichermaßen, drängt im nicht-ineinandergesteckten Zustand eine Feder 19 einen Ventilkörper 20 gegen eine Ventilöffnung 21, so dass diese fluiddicht geschlossen ist. Im dargestellten Fall ist der Ventilkörper 17 mit einem Stift 22 versehen, dessen Längsrichtung sich in einer Richtung erstreckt, in welcher der Stecker 11 in die Buchse 12 steckbar ist. Es ist auch möglich, den Stift am Ventilkörper 20 der Buchse 12 anzubringen. In 3 ist ein maximaler Öffnungsweg der Ventilkörper 17 und 20 mit dem Buchstaben b gekennzeichnet. Dabei kann der maximale Öffnungsweg jeweils durch einen Anschlag festgelegt werden, an den der jeweilige Ventilkörper 17, 20 in der maximalen Öffnungslage anliegt. Der Buchstabe a kennzeichnet eine über den Stecker 11 herausstehende Länge des Stifts 22. Insbesondere ist dabei a doppelt so groß wie b.
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Wird der Stecker 11 in die Buchse 12 gesteckt, dann drängt der Stift 22 den Ventilkörper 20 entgegen der Federkraft der Feder 19 weg von der Ventilöffnung 21, so dass die Ventilöffnung 21 von Fluid durchströmbar ist. Ebenso wird bei diesem Einstecken der Ventilkörper 17 vom Stift 22 weg von der Ventilöffnung 18, entgegen der Federkraft der Feder 16, gedrängt, so dass die Ventilöffnung 21 von Fluid durchströmbar ist.
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Durch die Öffnung und Schließung der Ventilöffnungen 18 und 21 ist das freie Ende der Zu- und Ableitungen 3, 4 geöffnet oder geschlossen.
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Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel mit translatorisch entlang einer Einsteckrichtung verschiebbaren Ventilkörpern 17, 20 beschrieben. Ebenso können jedoch andere Ventilkörper vorgesehen sein. So können die Ventilkörper beispielsweise in Form von federbelasteten Klappen ausgebildet werden.
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Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.
