DE112018000429T5

DE112018000429T5 - Gegenstrom-Wärmetauscher mit Inline-Anschlussstücken

Info

Publication number: DE112018000429T5
Application number: DE112018000429.5T
Authority: DE
Inventors: John G. Burgers; Benjamin A. Kenney
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US10608305B2; CN110199430B; WO2018132919A1; CN110199430A; US20180205125A1; CA3048924A1

Abstract

Ein Gegenstromwärmetauscher für das Batteriewärmemanagement bestehend aus einer Grundplatte, einer Abdeckplatte und einer Verteilerabdeckung. Die Grundplatte umfasst abwechselnde erste und zweite Längsströmungskanäle. Die Abdeckplatte ist an der Grundplatte abgedichtet, um den ersten und den zweiten Fluidströmungskanal zu umschließen, und weist eine erste Fluidöffnung und mehrere zweite Fluidöffnungen auf, die in beabstandeten Intervallen über eine Breite der Abdeckplatte angeordnet sind. Die Verteilerabdeckung umfasst eine Prägung, die von einem Umfangsflansch umgeben ist, der an der Abdeckplatte abgedichtet ist und mindestens die mehreren zweiten Fluidöffnungen umgibt. Das Innere der Prägung definiert eine Verteilerkammer in Strömungsverbindung mit den zweiten Fluidöffnungen in der Abdeckplatte. Die Oberseite der Verteilerabdeckung weist mindestens eine zweite Fluidöffnung auf, die in Strömungsverbindung mit der Mehrzahl von zweiten Fluidöffnungen durch die Verteilerkammer steht.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/448162 eingereicht am 19. Januar 2017, deren Inhalte hier durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft Wärmetauscher zur Verwendung eines Batterie-Thermomanagements. Genauer betrifft die Offenbarung einen Batteriezellen-Wärmetauscher, der unterhalb eines Stapels aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Batteriezellen oder Batteriezellenbehältern angeordnet werden kann oder der zwischen den nebeneinanderliegenden Batteriezellen oder Batteriezellenbehältern in einem Stapel angeordnet werden kann, wobei der Batteriezellen-Wärmetauscher Wärme in wiederaufladbaren Batterieeinheiten ableitet.
STAND DER TECHNIK
Wiederaufladbare Batterien, wie etwa Batterien, die aus zahlreichen Lithiumionenzellen hergestellt werden, können in vielen Anwendungen genutzt werden, was beispielsweise Elektrofahrzeug(„EV“)- und Hybrid-Elektrofahrzeug („HEV“)-Anwendungen einschließt. Diese Anwendungen erfordern häufig hochentwickelte Batteriesysteme, die eine hohe Energiespeicherfähigkeit aufweisen und große Mengen an Wärme erzeugen können, die abgeleitet werden muss. Ein Batterie-Thermomanagement derartiger Systeme erfordert im Allgemeinen, dass die maximale Temperatur der einzelnen Zellen unter einer bestimmten, vorab festgelegten Temperatur liegt.
Kühlplatten-Wärmetauscher sind Wärmetauscher, auf denen ein Stapel aus nebeneinanderliegenden Batteriezellen oder Batteriezellenbehältern, in denen eine oder mehrere Batteriezellen untergebracht sind, zum Kühlen und/oder Regulieren der Temperatur einer Batterieeinheit angeordnet wird. Die einzelnen Batteriezellen oder Batteriezellenbehälter werden in gegenseitigem Flächenkontakt angeordnet, um den Stapel zu bilden, wobei der Stapel aus Batteriezellen oder Batteriezellenbehältern oben auf einem Kühlplatten-Wärmetauscher so angeordnet wird, dass eine Stirnfläche oder Endfläche jeder Batteriezelle oder jedes Batteriezellenbehälters mit einer Oberfläche des Wärmetauschers in Oberflächenkontakt steht.
Wärmetauscher zum Kühlen und/oder Regulieren der Temperatur einer Batterieeinheit können auch zwischen den einzelnen Batteriezellen oder einzelnen Batteriezellenbehältern, die den Stapel bilden, angeordnet werden, wobei die einzelnen Wärmetauscher durch gemeinsame Einlass- und Auslasskrümmer untereinander verbunden werden. Wärmetauscher, die zwischen oder „sandwichartig“ zwischen den nebeneinanderliegenden Batteriezellen oder Batteriezellenbehältern in dem Stapel angeordnet werden, heißen manchmal auch Zwischenzellenelemente (z. B. „ICE“-Platten-Wärmetauscher) oder Kühllamellen.
Beispiele für Kühlplatten-Wärmetauscher und Zwischenzellenelemente (oder ICE-Platten-Wärmetauscher) sind in der US-Patentanmeldung Nr. 14/972,463 mit dem Titel COUNTER-FLOW HEAT EXCHANGER FOR BATTERY THERMAL MANAGEMENT APPLICATIONS (Veröffentlichungsnr. US 2016/0204486 A1 ) des gleichen Inhabers, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, beschrieben.
Jeder Kühlplatten-Wärmetauscher oder ICE-Platten-Wärmetauscher weist einen Einlass und einen Auslass für das Kühlfluid auf, und der Einlass und der Auslass können mit Anschlussstücken versehen sein, um eine Verbindung des Wärmetauschers mit einem Kühlmittelumwälzsystem des Fahrzeugs zu ermöglichen. Aufgrund von räumlichen Beschränkungen sind die Lage und Ausrichtung dieser Anschlussstücke von Bedeutung, und es ist anzustreben, diese Wärmetauscher so zu konstruieren, dass die jeweilige Lage und/oder Ausrichtung der Anschlussstücke mit minimaler Umrüstung variiert werden können.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
In einem Aspekt wird ein Gegenstrom-Wärmetauscher für ein Thermomanagement einer Batterieeinheit, die mindestens einen Batteriezellenbehälter aufweist, bereitgestellt. In jeder der Batteriezellenbehälter sind eine oder mehrere Batteriezellen untergebracht.
Der Gegenstrom-Wärmetauscher umfasst eine Grundplatte mit einem mittleren, allgemein planen Abschnitt, der ein erstes Ende und ein zweites Ende, die einander entgegengesetzt sind, aufweist, wobei der mittlere Abschnitt von einem umlaufenden Flansch umgeben ist und eine Vielzahl von einander abwechselnden ersten und zweiten Fluidströmungswegen aufweist, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des mittleren Abschnitts erstrecken, wobei jeder von den ersten und zweiten Fluidströmungswegen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und zu einer Längsachse des Wärmetauschers parallel ist;
Der Gegenstrom-Wärmetauscher umfasst ferner eine Abdeckplatte, die oben auf und einen Dichtschluss bildend mit der Grundplatte angeordnet ist. Die Vielzahl erster und zweiter Fluidströmungswege ist zwischen der Abdeckplatte und der Grundplatte eingeschlossen. Die Abdeckplatte umfasst eine erste allgemein plane Region, die eine primäre Wärmeübertragungsoberfläche des Wärmetauschers definiert, und eine zweite allgemein plane Region, die an einem Ende der Abdeckplatte ausgebildet ist. Die zweite allgemein plane Region weist eine erste Fluidöffnung und eine Vielzahl zweiter Fluidöffnungen, die in Abständen über einer Breite der Abdeckplatte angeordnet sind, auf.
Der Gegenstrom-Wärmetauscher umfasst ferner eine Krümmerabdeckung, die über der zweiten allgemein planen Region der Abdeckplatte angeordnet ist. Die Krümmerabdeckung umfasst eine Prägung, die von einem umlaufenden Flansch umgeben ist, der an die Abdeckplatte gesiegelt ist und zumindest die Vielzahl zweiter Fluidöffnungen umgibt.
Eine obere Oberfläche der Prägung definiert eine Oberseite der Krümmerabdeckung und eine untere Oberfläche des umlaufenden Flansches der Krümmerabdeckung definiert eine Unterseite der Krümmerabdeckung. Eine Innenseite der Prägung definiert eine Krümmerkammer, die strömungstechnisch mit der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen in der Abdeckplatte kommuniziert. Die Oberseite der Krümmerabdeckung ist mit mindestens einer zweiten Fluidöffnung versehen, die strömungstechnisch mit der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen durch die Krümmerabdeckung kommuniziert.
Figurenliste
Nun wird anhand von Beispielen auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Ausführungsbeispiele für die vorliegende Anmeldung zeigen und in denen:

1 eine schematische Darstellung einer Batterieeinheit ist, in der ein Batteriekühlungs-Wärmetauscher in Form eines Kühlplatten-Wärmetauschers enthalten ist;
1A eine schematische Darstellung einer Batterieeinheit ist, in der ein Batteriekühlungs-Wärmetauscher in Form individueller Wärmetauscherplatten oder ICE-Platten-Kühlplatten enthalten ist;
2 eine Batterieeinheit, in der ein Batteriekühlungs-Wärmetauscher in Form eines Kühlplatten-Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist;
3 eine perspektivische Ansicht des Gegenstrom-Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform ist, dargestellt ohne die Batteriezellenbehä lter;
4 eine perspektivische Explosionsansicht des Gegenstrom-Wärmetauschers von 3 ist,
5 eine Draufsicht auf die Abdeckplatte des Gegenstrom-Wärmetauschers von 3 ist;
6 eine Draufsicht auf die Grundplatte des Gegenstrom-Wärmetauschers von 3 ist, welche die Strömungsdynamik durch die Grundplatte darstellt;
7 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Krümmerabdeckung des Gegenstrom-Wärmetauschers von 3 ist;
8 ein Querschnitt entlang einer Linie 8-8' von 3 ist;
8A und 8B vergrößerte Teilquerschnittsansichten sind, die alternative Anordnungen des Fluidströmungskanals der hier beschriebenen Krümmerabdeckungen zeigen;
9 ein vergrößerter Abschnitt des Querschnitts von 8 ist;
10 eine perspektivische Ansicht eines Gegenstrom-Wärmetauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
11 eine perspektivische Explosionsansicht des Gegenstrom-Wärmetauschers von 10 ist,
12 eine Draufsicht auf die Abdeckplatte des Gegenstrom-Wärmetauschers von 10 ist;
13 eine Draufsicht auf die Grundplatte des Gegenstrom-Wärmetauschers von 10 ist, welche die Strömungsdynamik durch die Grundplatte darstellt;
14 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Krümmerabdeckung des Gegenstrom-Wärmetauschers von 10 ist;
15 ein Querschnitt entlang einer Linie 15-15' von 10 ist;
16 ein Querschnitt entlang einer Linie 16-16' von 10 ist;
17 eine perspektivische Explosionsansicht eines Gegenstrom-Wärmetauschers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
18 ein partieller, vergrößerter Querschnitt entlang einer Linie 18-18' von 17 ist;
19 eine Teilquerschnittsansicht eines Gegenstrom-Wärmetauschers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
20 eine Teilquerschnittsansicht eines kombinierten Einlass/Auslass-Anschlussstücks für den Einsatz in einem Gegenstrom-Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
21 eine Teilquerschnittsansicht eines Gegenstrom-Wärmetauschers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist; und
22 eine Teilansicht eines Gegenstrom-Wärmetauschers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;

In verschiedenen Figuren können gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Komponenten zu bezeichnen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die 1 und 2 zeigen Batteriekühlungs-Wärmetauscherkonstruktionen wie in der oben genannten US-Patentanmeldung Nr. 14/972,463 beschrieben, die mit „STAND DER TECHNIK“ bezeichnet sind.
In 1 ist ein schematisches Beispiel einer wiederaufladbaren Batterieeinheit 100, die einen Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 aufweist, zur Erläuterung gezeigt. Die Batterieeinheit 100 umfasst eine Reihe einzelner Batteriezellenbehälter 12, in denen jeweils eine oder mehrere Batteriezellen 14 untergebracht sein können. Auch wenn in 1 drei einzelne Batteriezellen 14 schematisch dargestellt sind, sei klargestellt, dass die Anzahl der Batteriezellen 14, die in dem Batteriezellenbehälter 12 untergebracht sind, abhängig vom jeweiligen Design und/oder der Verwendung der Batterieeinheit 100 variieren kann und dass die vorliegende Offenbarung nicht auf Batterieeinheiten beschränkt sein soll, die drei Batteriezellenbehälter 12 aufweisen, in denen drei Batteriezellen 14 angeordnet sind.
Die einzelnen Batteriezellenbehälter 12, in denen eine oder mehrere Batteriezellen 14 untergebracht sind, definieren jeweils ein Paar einander entgegengesetzter langer Seitenflächen 16, ein Paar einander entgegengesetzter kurzer Seitenflächen 18 und ein Paar Stirnflächen 20, die allgemein senkrecht zu den Seitenflächen 16, 18 angeordnet sind. In dem erläuternden Beispiel, das in 1 gezeigt ist, sind die einzelnen Batteriezellenbehälter 12 so angeordnet, dass die langen Seitenflächen 16 nebeneinanderliegender Batteriezellenbehälter 12 in gegenseitigem Flächenkontakt oder gegenseitigem Oberflächenkontakt stehen, da sie aneinander gestapelt werden, um die Batterieeinheit 100 zu bilden, wobei die Vielzahl von Batteriezellenbehältern 12 oben auf den Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 gestapelt wird. Somit steht in der Anordnung, die in 1 dargestellt ist, eine von den Stirnflächen 20 jedes Batteriezellenbehälters 12 mit einer primären Wärmeübertragungsoberfläche 13 des Wärmetauschers 1 in Oberflächenkontakt. Bei einer solchen Anordnung wird der Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 häufig als Kühlplatte oder Kühlplatten-Wärmetauscher bezeichnet, da die Batteriezellenbehälter 12 nur mit einer Seite des Wärmetauschers 1 in Kontakt stehen. Als Folge dieser Anordnung bieten Kühlplatten-Wärmetauscher typischerweise eine große Oberfläche, um Batteriestapeln Platz bieten zu können, die eine Vielzahl von Batteriezellenbehältern 12 umfassen, wobei die große Oberfläche als primäre Wärmeübertragungsoberfläche 13 des Wärmetauschers 1 dient.
Kühlplatten-Wärmetauscher sind außerdem tendenziell robuster in ihrem Aufbau, da der Wärmetauscher die Vielzahl von Batteriezellenbehältern 12 tragen muss, die oben auf den Wärmetauscher 1 gestapelt werden. In manchen Ausführungsformen werden mehrere Batterieeinheiten 100, die jeweils eine Reihe nebeneinanderliegender Batteriezellenbehälter 12 umfassen, in denen jeweils eine oder mehrere Batteriezellen 14 untergebracht sind, auf einem einzigen Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 oder einer einzigen Kühlplatte angeordnet, wie beispielsweise in 2 gezeigt ist.
Es wird nun auf 1A Bezug genommen, wo ein erläuterndes Beispiel für einen Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 in Form eines Zwischenzellenelements oder eines ICE-Platten-Wärmetauschers gezeigt ist. Wie gezeigt, sind die einzelnen Batteriezellenbehälter 12 so angeordnet, dass sie sandwichartig zwischen einzelnen Batteriekühlungs-Wärmetauschern 1 (oder Wärmetauschertafeln oder -platten, die manchmal als Kühlplatten oder -lamellen bezeichnet werden), liegen. Auch wenn dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, können Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 auch an jedem Ende der Batterieeinheit 100 angeordnet werden, um sicherzustellen, dass jede auf einer langen Seite angeordnete Tafel 16 jedes Batteriezellenbehälters 12 mit einem Batteriezellen-Wärmetauscher 1 in Kontakt steht.
Daher stellt die Anordnung von 1 einen einzelnen Batteriezellen-Wärmetauscher (oder eine einzelne Kühlplatte) 1 zum Kühlen der gesamten Batterieeinheit 100 bereit, wo die kleineren Stirnflächen 20 der Batteriezellenbehälter 12 oben auf eine einzelne primäre Wärmeübertragungsoberfläche 13 des Wärmetauschers 1 gestapelt sind. Im Gegensatz dazu stellt die Anordnung von 1A eine Vielzahl von Batteriezellen-Wärmetauschern (oder ICE-Platten) 1 zum Kühlen der größeren Seitenflächen 16 der Batteriezellenbehälter 12 bereit, wo die Wärmetauscher 1 jeweils ein Paar einander entgegengesetzter primärer Wärmeübertragungsoberflächen 13 aufweisen, die mit den benachbarten Batteriezellenbehältern 12 in Kontakt zu bringen sind, wobei die Wärmetauscher 1 und die Behälter 12 einander abwechseln oder sandwichartig zwischen einander angeordnet sind.
Daher steht in dem Beispiel von 1 nur eine Seite des Batteriekühlungs-Wärmetauschers 1 mit den Batteriezellen 14 und/oder den Batteriezellenbehältern 12 in Kontakt, während in dem Beispiel von 1A beide Seiten der Batteriekühlungs-Wärmetauscher 1 mit den Batteriezellenbehältern 12 in Kontakt stehen.
Nun wird auf 2 und 3 Bezug genommen, wo ein Batteriekühlungs-Wärmetauscher 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist, der einen Kühlplatten-Wärmetauscher umfasst, Wie gezeigt, umfasst der Batteriekühlungs-Wärmetauscher 10 zwei Haupt-Wärmetauscherplatten, genauer eine geformte Grundplatte 22 und eine Abdeckplatte 24, eine Krümmerplatte oder Krümmerabdeckung 26 und ein erstes und ein zweites Anschlussstück 28, 30. Der Wärmetauscher 10 ist langgestreckt dargestellt und so, dass sich seine langen Seiten entlang einer ersten Achse A erstrecken, wobei die Achse A hierin auch als Längsachse bezeichnet wird.
Die Abdeckplatte 24 weist eine erste allgemein plane Region 32 auf, auf der die einzelnen Batteriezellenbehälter 12 gestapelt werden, wenn der Wärmetauscher 10 zusammen mit der Batterieeinheit 100 angeordnet wird, wie in 2 gezeigt. Die erste Region 32 der Abdeckplatte 24 definiert die primäre Wärmeübertragungsoberfläche 13 des Wärmetauschers 10 und entspricht dem Abschnitt der Abdeckplatte 24, auf dem die Batteriezellenbehälter 12 getragen werden. Die Abdeckplatte 24 weist auch eine zweite allgemein plane Region 34 auf, die an einem ihrer Enden benachbart zur ersten Region 32 ausgebildet ist und die hierin auch als „Krümmerregion 34“ bezeichnet wird. In der dargestellten Ausführungsform sind sowohl die erste als auch die zweite Region 32, 34 der Abdeckplatte 24 flach und plan, so dass die gesamte Abdeckplatte 24 flach und plan ist. Es sei verstanden, dass die Krümmerregion 34 im Vergleich zur ersten Region 32 eine relativ kleine Fläche aufweist, um die Fläche der Wärmeübertragungsoberfläche 13 zu maximieren, d.h. die Oberfläche der Abdeckplatte 24 entlang der Wärme zwischen dem Wärmetauscher 10 und den Batteriezellen 14 und/oder den Batteriezellenbehältern 12 übertragen wird.
Die Krümmerregion 34 weist wie in den 4 und 5 gezeigt eine Vielzahl erster und zweiter Fluidöffnungen 36, 38 auf, die in Abständen über der Breite der Abdeckplatte 24 angeordnet sind, wobei die Breite entlang einer zweiten Achse B definiert ist, die senkrecht ist zur ersten Achse A, wobei die zweite Achse B hierin auch als Querachse bezeichnet wird und parallel ist zu den Stirnkanten des Wärmetauschers 10.
Genauer weist die Krümmerregion 34 eine erste Fluidöffnung 36 und eine Vielzahl zweiter Fluidöffnungen 38 auf, und die Gründe dafür werden nachstehend ausführlicher erläutert. Die dargestellte erste und die dargestellten zweiten Fluidöffnungen 36, 38 sind in einer einzigen Reihe parallel zur Querachse B und jeweils gleich weit beabstandet von einem Ende des Wärmetauschers 10 angeordnet. Jedoch ist eine kollineare Anordnung von Fluidöffnungen 36, 38 nicht in allen Fällen unbedingt erforderlich. Außerdem kann die Abdeckplatte 24 mehr oder weniger zweite Fluidöffnungen 38 aufweisen als die fünf, die dargestellt sind, wobei die Zahl der Öffnungen 38 von der Zahl der Fluidströmungswege in der Grundplatte 22 abhängt.
Die Grundplatte 22 weist allgemein die Form einer umgedrehten Tellerplatte auf mit einem mittleren, allgemein planen Abschnitt 40, der von einem umlaufenden Flansch 42 umgeben ist, wobei der mittlere, allgemein plane Abschnitt 40 in der Ausrichtung, die in den Zeichnungen gezeigt ist, unterhalb der Ebene des umlaufenden Flansches 42 liegt. Eine Vielzahl erster und zweiter Fluidströmungswege 44, 46 ist im mittleren, allgemein planen Abschnitt 40 der Grundplatte 22 ausgebildet, wobei die ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46 allgemein zwischen dem ersten und zweiten Ende 48, 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22, die einander entgegengesetzt sind, parallel zur Längsachse A verlaufen.
Wie oben angegeben, ist der Wärmetauscher 10 ein Gegenstrom-Wärmetauscher, was bedeutet, dass die ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46 einander abwechselnd über der Breite des Wärmetauschers 10 und der Breite der Grundplatte 22, d.h. entlang der Querachse B angeordnet sind. Durch diese Gegenstromanordnung strömt Fluid in jedem Paar aus einem erstem und einem zweiten Fluidströmungsweg 44, 46, die einander benachbart sind, in entgegengesetzten Richtungen, und der Einlass und der Auslass und deren zugehörige Anschlussstücke 28, 30 liegen an ein und demselben Ende des Wärmetauschers 10. In dem Gegenstrom-Wärmetauscher 10 definiert jedes Paar angrenzender erster und zweiter Fluidströmungswege 44, 46 einen U-förmigen Strömungsverlauf, wobei der erste Strömungsweg 44 ein Zuführströmungsweg und der zweite Strömungsweg 46 ein Rückströmungsweg ist, oder umgekehrt, je nach Richtung des Fluidstroms. Im Gegensatz dazu stellt eine „U-Strömungs“- oder Serpentinenströmungskonfiguration eine erste Vielzahl von ersten Strömungswegen bereit, die neben einer Vielzahl von zweiten Strömungswegen angeordnet ist.
Die Grundplatte 22 wird typischerweise aus einem dünnen Blech aus metallischem Werkstoff hergestellt, das geprägt wird, um die ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46 auszubilden, wobei die Strömungswege 44, 46 von langgestreckten bzw. Längseintiefungen oder -muldenregionen gebildet werden, die im mittleren, allgemein planen Abschnitt 40 der Grundplatte 22 ausgebildet werden. Die einzelnen Muldenregionen, die einander benachbarte Strömungswege 44, 46 bilden, werden von langgestreckten bzw. Längswölbungen 52, die sich kontinuierlich entlang der Längsachse A erstrecken, voneinander getrennt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Längswölbungen 52 allgemein gerade und parallel zueinander und zur Längsachse A, aber die Längswölbungen 52 können in manchen Ausführungsformen nicht-lineare Regionen einschließen. Die Längswölbungen 52 können flache obere Oberflächen 54 aufweisen, die allgemein koplanar sind zum umlaufenden Flansch 42 und die zusammen mit dem umlaufenden Flansch 42 Kontaktoberflächen oder Hartlötflächen für einen Oberflächenkontakt mit der Abdeckplatte 24 bereitstellen, wenn die Grundplatte 22 und die Abdeckplatte 24 durch Hartlöten oder auf andere Weise aneinander gesiegelt werden.
Die Gegenstromführung von Fluid entlang des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 ist in 6 durch Pfeile gezeigt. Nahe am ersten Ende 48 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 ist eine Krümmerregion 56 bereitgestellt, die zwischen der Abdeckplatte 24 und der Grundplatte 22 eingeschlossen ist und mit den ersten offenen Enden 58 der ersten Fluidströmungswege 44 und der ersten Fluidöffnung 36 in der Abdeckplatte 24 in Fluidverbindung steht. Die Krümmerregion 56 wird dadurch ausgebildet, dass eine Lücke zwischen dem ersten Ende 48 des mittleren Abschnitts 40 und den ersten Enden langgestreckter Wölbungen 52 bereitgestellt wird. Die Krümmerregion 56 empfängt Fluid aus den oder verteilt Fluid an die ersten Fluidströmungswege 44, abhängig davon, ob es sich dabei um einen Einlasskrümmer oder um einen Auslasskrümmer handelt.
Wie aus den 4 und 6 ersichtlich ist, umfasst der mittlere Abschnitt 40 der Grundplatte 22 auch eine Vielzahl von Querwölbungen 60, die das erste Ende jeder Längswölbung 52 mit dem ersten Ende einer benachbarten Längswölbung 52 verbinden. Die Querwölbungen 60 weisen ebenfalls flache obere Oberflächen 54 auf, die an die Abdeckplatte 24 gesiegelt werden, beispielsweise durch Hartlöten, so dass sie die ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46 verschließen und dadurch eine Fluidverbindung zwischen der Krümmerregion 56 und den ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46 verhindern. Entsprechend definiert jedes Paar der durch eine Querwölbung 60 verbundenen Längswölbungen 52 wie in 6 gezeigt eine U-förmige Rippenstruktur, und eine Vielzahl dieser U-förmigen Rippenstrukturen ist über die Breite der Grundplatte 22 verteilt.
Die Längswölbungen 52 weisen jeweils ein zweites Ende auf, das vom zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 beabstandet ist. Dieser Abstand stellt offene Enden 64, 66 für die ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46 bereit und stellt außerdem eine Querlücke 68 am zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 bereit. Die Querlücke 68 kommuniziert strömungstechnisch mit den offenen zweiten Enden 64, 66 der ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46, wodurch ein Krümmungs- oder Umkehrraum bereitgestellt wird, in dem das Fluid seine Richtung und seinen Strom zwischen den ersten und zweiten Fluidströmungswegen 44, 46 ändern kann.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Krümmerregion 56 einen Einlasskrümmer, der den Strom quer über der Grundplatte 22 verteilt. Aus der Krümmerregion 56 tritt das Fluid in die offenen ersten Enden 58 der ersten Fluidströmungswege 44 (d.h. Zuführströmungsweg) ein und strömt zum zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40, wo es durch die offenen zweiten Enden 64 der ersten Fluidströmungswege 44 in die Querlücke 68 eintritt. Dann tritt das Fluid in die offenen zweiten Enden 66 der zweiten Fluidströmungswege 46 (d. h. Rückströmungswege) ein und strömt zurück zu den geschlossenen ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46.
Wie oben angegeben, ist die Abdeckplatte 24 mit einer quer verlaufenden Reihe erster und zweiter Fluidöffnungen 36, 38 versehen. Jede von den zweiten Fluidöffnungen 38 ist so gelegen, dass sie an dem nächstgelegenen ersten Ende 62 von einem der zweiten Fluidströmungswege 46 ausgerichtet ist und strömungstechnisch mit diesem kommuniziert. Daher wird das Fluid, das an den nächstgelegenen ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46 ankommt, durch zweite Fluidöffnungen 38 aus den zweiten Strömungswegen 46 ausgetragen.
Die erste Fluidöffnung 36 ist so gelegen, dass sie an einem von den ersten Fluidströmungswegen 44 (in 6 als 44A gekennzeichnet) ausgerichtet ist und strömungstechnisch mit der Krümmerregion 56 kommuniziert. Somit tritt Fluid durch die erste Fluidöffnung 36 in die Krümmerregion 56 ein. Um zu verhindern, dass Fluid, das durch die erste Fluidöffnung 36 eintritt, an der Krümmerregion 56 vorbeiströmt, wird der erste Fluidströmungsweg 44A, der an der ersten Fluidöffnung 36 ausgerichtet ist, an einem Punkt zwischen der ersten Fluidöffnung 36 und dem zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 zumindest zum Teil blockiert. Der Strömungsweg 44A wird hierin manchmal als „zumindest teilweise blockierter Strömungsweg 44A“ bezeichnet.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie der zumindest teilweise blockierte Strömungsweg 44A ausgebildet werden kann. Zum Beispiel kann ein Blockierelement in dem Muldenabschnitt platziert werden, der den zumindest teilweise blockierten Strömungsweg 44A definiert. Alternativ dazu können die Wölbungen 52, die den zumindest teilweise blockierten Strömungsweg 44A definieren, wie in den Zeichnungen gezeigt, lokal verformt werden, um Vorsprünge 70 zu bilden, die sich in den Strömungsweg 44A hinein erstrecken und diesen blockieren. Man beachte, dass die Vorsprünge 70 zweckmäßigerweise durch eine einfache Umrüstung der Form, die verwendet wird, um die Grundplatte 22 auszubilden, ausgebildet werden können.
Der gezeigte zumindest teilweise blockierte Strömungsweg 44A ist ungefähr mittig entlang der Querachse B angeordnet. Dies ist jedoch nicht notwendig, und die Stelle, wo der zumindest teilweise blockierte Strömungsweg 44A und die erste Fluidöffnung 36 liegen, kann gemäß den Anforderungen der jeweiligen Anwendung geändert werden. Was dies betrifft, so kann die erste Fluidöffnung 36 so versetzt werden, dass sie an irgendeinem anderen von den ersten Fluidströmungswegen 44 ausgerichtet ist, und es kann ein beliebiger von den ersten Fluidströmungswegen 44 in einen zumindest teilweise blockierten Strömungsweg 44A umgewandelt werden.
In Fällen, wo es erstrebenswert ist, Flexibilität beizubehalten und Umrüstungskosten zu minimieren, kann daher das (mindestens eine) Werkzeug, das die Vorsprünge 70 bildet, separat von dem (mindestens einen) Werkzeug, das die Wölbungen 52, 60 und den umlaufenden Flansch 42 der Grundplatte 22 bildet, vorliegen. Auch wenn dies in der vorliegenden Ausführungsform nicht angestrebt wird, können die Stellen, wo die erste Fluidöffnung 36 und die Vorsprünge 70 in Längsrichtung gesehen liegen, variiert werden, was für zusätzliche Flexibilität sorgt.
Eine Krümmerabdeckung 26 ist oberhalb der Krümmerregion 34 auf der Abdeckplatte 24 angeordnet. Die Krümmerabdeckung 26 weist eine Prägung 72 auf, die von einem umlaufenden Flansch 74 umgeben ist, der dafür ausgelegt ist, an die Abdeckplatte 24 gesiegelt zu werden, beispielsweise durch Hartlöten, und alle Fluidöffnungen 36, 38 zu umgeben. Die obere Oberfläche der Prägung 72, die in der vorliegenden Ausführungsform flach ist, definiert die Oberseite der Krümmerabdeckung 26; und die untere Oberfläche des umlaufenden Flansches 74 definiert die Unterseite der Krümmerabdeckung 26.
Die Oberseite der Krümmerabdeckung 26 ist mit einer ersten Fluidöffnung 76, die mit dem ersten röhrenförmigen Anschlussstück 28 versehen ist, und einer zweiten Fluidöffnung 78, die mit dem zweiten röhrenförmigen Anschlussstück 30 versehen ist, versehen. Die Anschlussstücke 28, 30 werden abdichtend an der oberen Oberfläche der Prägung 72 befestigt, beispielsweise durch Hartlöten. In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die erste Fluidöffnung 76 und das erste röhrenförmige Anschlussstück 28 den Fluideinlass des Wärmetauschers 10 und werden hierin manchmal als „Einlassöffnung 76“ bzw. als „Einlass-Anschlussstück 28“ bezeichnet. Die zweite Fluidöffnung 78 und das zweite röhrenförmige Anschlussstück 30 umfassen den Fluidauslass des Wärmetauschers 10 und werden hierin manchmal als „Auslassöffnung 78“ bzw. als „Auslass-Anschlussstück 30“ bezeichnet.
In der vorliegenden Ausführungsform können die Fluidöffnungen 76, 78 und die röhrenförmigen Anschlussstücke 28, 30 nebeneinander oder „inline“, angeordnet sein, was bedeutet, dass sie kollinear entlang der Querachse B angeordnet sind. Diese Inline-Anordnung kann vorteilhaft sein, beispielsweise zur Einhaltung spezifischer Anmeldungsvorgaben und auch zur Minimierung der Fläche der Abdeckplatte 24, die von der Krümmerfläche 34 und der Krümmerabdeckung 26 eingenommen wird. In dieser Hinsicht ermöglicht die Inline-Anordnung eine Verringerung der Größe der Krümmerfläche 34 und der Krümmerabdeckung 26 entlang der Längsachse A.
Die Innenseite der Prägung 72 definiert eine Krümmerkammer 80, die strömungstechnisch mit sämtlichen zweiten Fluidöffnungen 38 in der Abdeckplatte 24 kommuniziert. Daher umfasst die Krümmerkammer 80 in der vorliegenden Ausführungsform einen Auslasskrümmer, der das Fluid empfängt, das aus zweiten Fluidströmungswegen 46 durch die zweiten Fluidöffnungen 38 abgegeben wird. Die zweite Fluidöffnung 78 kommuniziert strömungstechnisch mit der Krümmerkammer 80, so dass sie Fluid empfangen kann, das aus den zweiten Fluidströmungswegen 46 durch die zweiten Fluidöffnungen 38 abgegeben wird. Der Einlasskrümmer umfasst hingegen die Krümmerregion 56, die sich zwischen den Platten 22, 24 befindet. Die Stelle einer der Krümmer zwischen den Platten unterstützt die Verringerung der Größe der Krümmerfläche 34 und der Krümmerabdeckung 26 auf der Abdeckplatte 24, wodurch ferner die Fläche der primären Wärmeübertragungsoberfläche 13 maximiert wird.
Die Krümmerabdeckung 26 ist außerdem mit einem Fluidströmungskanal 82 versehen, der sich von der ersten Fluidöffnung 76 an der Oberseite der Krümmerabdeckung 26 zur Unterseite der Krümmerabdeckung 26 erstreckt und der eine Dichtoberfläche 84 an seinem unteren Ende aufweist, wo er an die Abdeckplatte 24 gesiegelt werden kann, beispielsweise durch Hartlöten. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Dichtoberfläche 84 einen flachen, kreisförmigen Ring, der koplanar ist mit der unteren Oberfläche des Flansches 74 und der an die Oberfläche der Abdeckplatte 24 gesiegelt wird, welche die erste Fluidöffnung 36 umgibt, wodurch eine dichte Verbindung mit der ersten Fluidöffnung 36 gebildet wird. Der Fluidströmungskanal 82 ermöglicht dadurch eine strömungstechnische Kommunikation zwischen der ersten Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 und der ersten Fluidöffnung 76 der Krümmerabdeckung 26, wodurch ein abgedichteter Weg durch die Krümmerkammer 80 bereitgestellt wird. Daher strömt das Fluid, das durch die erste Fluidöffnung 76 und das erste Anschlussstück 28 in den Wärmetauscher 10 gelangt, durch den ersten Fluidströmungskanal 82, durch die erste Öffnung 36, in die Krümmerregion 56 der Grundplatte 22, und von dort strömt das Fluid in die ersten Fluidströmungswege 44.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fluidströmungskanal 82 als integraler Teil der Krümmerabdeckung 26 ausgebildet und hat die Form eines Lochwulstes, der von der Oberseite der Krümmerabdeckung 26 aus nach unten vorsteht, wie beispielsweise in 8 gezeigt. Es sei jedoch klargestellt, dass der Fluidströmungskanal 82 die Form eines separat ausgebildeten röhrenförmigen Teils 82A aufweisen kann, das wie in 8A gezeigt innerhalb der Krümmerabdeckung 26 abdichtend fixiert ist oder das, wie weiter unten beschrieben wird, eine Verlängerung 82B des Anschlussstücks 28 umfassen kann, wie in 8B gezeigt.
Im Gebrauch strömt Fluid, das durch das erste Fluid-Anschlussstück 28 und die erste Fluidöffnung 76 in der Prägung 72 in den Wärmetauscher 10 eintritt, durch den Fluidströmungskanal 82 und wird durch die erste Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 und durch die Krümmerregion 56 auf jeden der ersten Strömungswege 44 verteilt und strömt durch jeden einzelnen der ersten Fluidströmungswege 44 vom ersten Ende 48 zum zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22. Sobald das Fluid das zweite Ende 50 erreicht, kehrt es an der Querlücke 68 seine Richtung um und strömt dann durch die zweiten Fluidströmungswege 46 zum ersten Ende 48. Das Fluid strömt durch die zweiten Fluidöffnungen 38 in der Abdeckplatte 24 und tritt in die Krümmerkammer 80 ein, bevor es den Wärmetauscher 10 durch die zweite Fluidöffnung 78 und das zweite Fluidanschlussstück 30 verlässt.
Die Gegenstromanordnung, die von den einander abwechselnden ersten und zweiten Fluidströmungswegen 44, 46 bereitgestellt wird, hilft dabei, insgesamt die Ausgeglichenheit der Temperatur über der Oberfläche des Wärmetauschers 10 zu verbessern, was wiederum dazu dienen kann, das gesamte Thermomanagement der (mindestens einen) Batterieeinheit 100, die in Wärmekontakt mit dem Wärmetauscher 10 steht, zu verbessern. Außerdem ermöglicht, die Wärmetauscherstruktur wie oben erwähnt eine kollineare Anordnung der Einlass- und Auslassanschlussstücke 26, 28, wenn dies von einer bestimmten Anwendung erfordert wird, dies ist jedoch nicht zwingend. Außerdem ermöglicht die oben beschriebene Wärmetauscherstruktur die flexible Platzierung der ersten und zweiten Fluidanschlussstücke 28, 30 entlang der Breite des Wärmetauschers, und minimiert dabei die Umrüstungskosten.
Nun wird ein Gegenstrom-Wärmetauscher 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 10-16 beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um ähnliche Merkmale zu bezeichnen.
Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, umfasst der Wärmetauscher 110 einen Kühlplatten-Wärmetauscher ähnlich dem Wärmetauscher 1 von 1. Wie gezeigt, umfasst der Wärmetauscher 110 zwei Haupt-Wärmetauscherplatten, genauer eine geformte Grundplatte 22 und eine Abdeckplatte 24, eine Krümmerplatte oder Krümmerabdeckung 26 und ein erstes und ein zweites Anschlussstück 28, 30. Der Wärmetauscher 110 ist langgestreckt, wobei sich seine langen Seiten entlang der Längsachse A erstrecken.
Die Abdeckplatte 24 weist eine erste allgemein plane Region 32 auf, auf der die einzelnen Batteriezellenbehälter 12 gestapelt werden, wenn der Wärmetauscher 110 zusammen mit der Batterieeinheit 100 angeordnet wird, ähnlich wie in den 1 und 2. Die erste Region 32 der Abdeckplatte 24 definiert die primäre Wärmeübertragungsoberfläche 13 des Wärmetauschers 110. Die Abdeckplatte 24 weist auch eine zweite allgemein plane Region 34 auf, die an einem ihrer Enden benachbart zur ersten Region 32 ausgebildet ist und die hierin auch als „Krümmerregion 34“ bezeichnet wird. Sowohl die erste als auch die zweite Region 32, 34 der Abdeckplatte 24 sind flach und plan, so dass die gesamte Abdeckplatte 24 flach und plan ist.
Die Krümmerregion 34 weist eine Vielzahl von ersten und zweiten Fluidöffnungen 36, 38 auf, die in Abständen über der Breite der Abdeckplatte 24 angeordnet sind, wobei die Breite entlang der Querachse B definiert ist. Die Krümmerregion 34 weist eine einzige erste Fluidöffnung 36 und eine Vielzahl zweiter Fluidöffnungen 38 auf. Die Abdeckplatte 24 kann mehr oder weniger zweite Fluidöffnungen 38 aufweisen als die sieben, die dargestellt sind, wobei die Zahl der Öffnungen 38 von der Zahl der Fluidströmungswege in der Grundplatte 22 abhängt.
Die Grundplatte 22 weist allgemein die Form einer umgedrehten Tellerplatte auf mit einem mittleren, allgemein planen Abschnitt 40, der von einem umlaufenden Flansch 42 umgeben ist, wobei der mittlere, allgemein plane Abschnitt 40 in der Ausrichtung, die in den Zeichnungen gezeigt ist, unterhalb der Ebene des umlaufenden Flansches 42 liegt. Eine Vielzahl erster und zweiter Fluidströmungswege 44, 46 ist im mittleren, allgemein planen Abschnitt 40 der Grundplatte 22 ausgebildet, wobei die ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46 allgemein zwischen dem ersten und zweiten Ende 48, 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22, die einander entgegengesetzt sind, parallel zur Längsachse A verlaufen.
Die Fluidströmungswege 44, 46 werden von langgestreckten bzw. Längseintiefungen oder -muldenregionen gebildet, die im mittleren, allgemein planen Abschnitt 40 der Grundplatte 22 ausgebildet sind. Die einzelnen Muldenregionen, die einander benachbarte Strömungswege 44, 46 bilden, werden durch Längswölbungen 52, die sich kontinuierlich entlang der Längsachse A erstrecken, voneinander getrennt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Längswölbungen 52 allgemein gerade und parallel zueinander und zur Längsachse, obwohl sie in manchen Ausführungsformen nicht-lineare Regionen einschließen können. Die Längswölbungen 52 können flache obere Oberflächen 54 aufweisen, die allgemein koplanar sind zum umlaufenden Flansch 42 und die zusammen mit dem umlaufenden Flansch 42 Kontaktoberflächen oder Hartlötflächen für einen Oberflächenkontakt mit der Abdeckplatte 24 bereitstellen, wenn die Grundplatte 22 und die Abdeckplatte 24 durch Hartlöten oder auf andere Weise aneinander gesiegelt werden.
Die Gegenstromführung von Fluid entlang des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 ist in 13 durch Pfeile gezeigt. Nahe am ersten Ende 48 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 ist eine Krümmerregion 56 bereitgestellt, die zwischen der Abdeckplatte 24 und der Grundplatte 22 eingeschlossen ist und mit den ersten offenen Enden 58 der ersten Fluidströmungswege 44 und der ersten Fluidöffnung 36 in der Abdeckplatte 24 in Fluidverbindung steht. Die Krümmerregion 56 wird dadurch ausgebildet, dass eine Lücke zwischen dem ersten Ende 48 des mittleren Abschnitts 40 und den ersten Enden langgestreckter Wölbungen 52 bereitgestellt wird. Die Krümmerregion 56 empfängt Fluid aus den oder verteilt Fluid an die ersten Fluidströmungswege 44, abhängig davon, ob es sich dabei um einen Einlasskrümmer oder um einen Auslasskrümmer handelt.
Wie aus den 11 und 13 ersichtlich ist, umfasst der mittlere Abschnitt 40 der Grundplatte 22 auch eine Vielzahl von Querwölbungen 60, die das erste Ende jeder Längswölbung 52 mit dem ersten Ende einer benachbarten Längswölbung 52 verbinden. Die Querwölbungen 60 weisen ebenfalls flache obere Oberflächen 54 auf, die an die Abdeckplatte 24 gesiegelt werden, beispielsweise durch Hartlöten, so dass sie die ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46 verschließen und dadurch eine Fluidverbindung zwischen der Krümmerregion 56 und den ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46 verhindern.
Die Längswölbungen 52 weisen jeweils ein zweites Ende auf, das vom zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22 beabstandet ist. Dieser Abstand stellt offene Enden 64, 66 für die ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46 bereit und stellt außerdem eine Querlücke 68 am zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 bereit. Die Querlücke 68 kommuniziert strömungstechnisch mit den offenen zweiten Enden 64, 66 der ersten und zweiten Fluidströmungswege 44, 46, wodurch ein Krümmungs- oder Umkehrraum bereitgestellt wird, in dem das Fluid seine Richtung und seinen Strom zwischen den ersten und zweiten Fluidströmungswegen 44, 46 ändern kann.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Krümmerregion 56 einen Einlasskrümmer, der den Strom quer über der Grundplatte 22 verteilt. Aus der Krümmerregion 56 tritt das Fluid in die offenen ersten Enden 58 der ersten Fluidströmungswege 44 ein und strömt zum zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40, wo es durch die offenen zweiten Enden 64 der ersten Fluidströmungswege 44 in die Querlücke 68 eintritt. Dann tritt das Fluid in die offenen zweiten Enden 66 der zweiten Fluidströmungswege 46 ein und strömt zurück zu den geschlossenen ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46.
Wie oben angegeben, ist die Abdeckplatte 24 mit einem quer verlaufenden Feld erster und zweiter Fluidöffnungen 36, 38 versehen. Jede von den zweiten Fluidöffnungen 38 ist so gelegen, dass sie an dem nächstgelegenen ersten Ende 62 von einem der zweiten Fluidströmungswege 46 ausgerichtet ist und strömungstechnisch mit diesem kommuniziert. Daher wird das Fluid, das an den nächstgelegenen ersten Enden 62 der zweiten Fluidströmungswege 46 ankommt, durch zweite Fluidöffnungen 38 aus den zweiten Strömungswegen 46 ausgetragen.
Die erste Fluidöffnung 36 liegt so, dass sie an der Krümmerregion 56 ausgerichtet ist und liegt daher nahe am Rand der Abdeckplatte 24. Somit tritt Fluid durch die erste Fluidöffnung 36 in die Krümmerregion 56 ein.
Eine Krümmerabdeckung 26 ist oberhalb der Krümmerregion 34 auf der Abdeckplatte 24 angeordnet.
Die Krümmerabdeckung 26 weist eine Prägung 72 auf, die von einem umlaufenden Flansch 74 umgeben ist, der dafür ausgelegt ist, an die Abdeckplatte 24 gesiegelt zu werden, beispielsweise durch Hartlöten, und alle zweiten Fluidöffnungen 38 zu umgeben. Die obere Oberfläche der Prägung 72 definiert die Oberseite der Krümmerabdeckung 26; und die untere Oberfläche des umlaufenden Flansches 74 definiert die Unterseite der Krümmerabdeckung 26.
Der Flansch 74 der Krümmerabdeckung 26 ist mit einer ersten Fluidöffnung 76 und einem ersten röhrenförmigen Anschlussstück 28 versehen, und die Oberseite der Krümmerabdeckung 26 (d.h. die Oberseite der Prägung 72) ist mit einer zweiten Fluidöffnung 78 und einem zweiten röhrenförmigen Anschlussstück 30 versehen. Die Anschlussstücke 28, 30 sind abdichtend an der Krümmerabdeckung 26 befestigt, beispielsweise durch Hartlöten.
In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die erste Fluidöffnung 76 und das erste röhrenförmige Anschlussstück 28 den Fluideinlass des Wärmetauschers 110 und werden hierin manchmal als „Einlassöffnung 76“ bzw. als „Einlass-Anschlussstück 28“ bezeichnet. Die zweite Fluidöffnung 78 und das zweite röhrenförmige Anschlussstück 30 umfassen den Fluidauslass des Wärmetauschers 110 und werden hierin manchmal als „Auslassöffnung 78“ bzw. als „Auslass-Anschlussstück 30“ bezeichnet.
Die Innenseite der Prägung 72 definiert eine Krümmerkammer 80, die strömungstechnisch mit sämtlichen zweiten Fluidöffnungen 38 in der Abdeckplatte 24 kommuniziert, aber durch den Flansch 74 gegen eine strömungstechnische Kommunikation mit der ersten Fluidöffnung 36 abgedichtet ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Krümmerkammer 80 einen Auslasskrümmer, der das Fluid empfängt, das aus zweiten Fluidströmungswegen 46 durch die zweiten Fluidöffnungen 38 abgegeben wird. Die zweite Fluidöffnung 78 kommuniziert strömungstechnisch mit der Krümmerkammer 80, so dass sie Fluid empfangen kann, das aus den zweiten Fluidströmungswegen 46 durch die zweiten Fluidöffnungen 38 abgegeben wird.
Wie aus 14 ersichtlich ist, ist die Krümmerabdeckung 26 des Wärmetauschers 110 einfacher als die Krümmerabdeckung des Wärmetauschers 10, weil sie keinen Fluidströmungskanal 82 bracht, der durch die Krümmerkammer 80 verläuft. Vielmehr ist die erste Fluidöffnung 76 der Krümmerabdeckung 26 im Flansch 74 ausgebildet und kommuniziert über die erste Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 strömungstechnisch direkt mit der Krümmerregion 56 der Grundplatte 22.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Prägung 72 der Krümmerabdeckung 26 L-förmig und weist ein erstes Quersegment, das die Vielzahl zweiter Fluidöffnungen abdeckt, und ein zweites Längssegment auf, das die Prägung verlängert, so dass die Positionen der zweiten Fluidöffnung 78 und des zweiten Anschlussstücks 30 in der Längsrichtung von den Positionen von zumindest einigen der zweiten Fluidströmungsöffnungen 38 der Abdeckplatte 24 versetzt sein können und eine engere Querausrichtung an der ersten Fluidöffnung 76 und dem ersten Anschlussstück 28 haben können. Auch wenn die Krümmerabdeckung 26 des Wärmetauschers 110 L-förmig dargestellt ist, sei klargestellt, dass andere Konfigurationen möglich sind. Genauer sei klargestellt, dass die Stellen, wo sich die zweiten Fluidöffnungen 78 und das zweite Anschlussstück 30 befinden, in Quer- oder Längsrichtung von der Stelle versetzt sein können, die in den Zeichnungen dargestellt ist.
Es sei außerdem klargestellt, dass der Flansch 74 wie durch die gestrichelte Linie in 14 gezeigt schmäler gestaltet werden kann, um ein Abdecken der ersten Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 zu vermeiden und dadurch die Notwendigkeit für die Bereitstellung einer ersten Fluidöffnung 76 im Flansch 74 zu eliminieren. In diesem Fall wird das erste Anschlussstück 28 direkt an der Abdeckplatte 24 fixiert, in direkter strömungstechnischer Kommunikation mit der ersten Fluidöffnung 36. Ebenso können die Stellen, wo sich die ersten Fluidöffnungen 36, 76 befinden, in der Querrichtung von der Position, die in den Zeichnungen gezeigt ist, zu beliebigen Stellen entlang der Breite des Wärmetauschers 110, an denen die ersten Fluidöffnungen 36, 76 strömungstechnisch weiterhin mit der Krümmerregion 56 kommunizieren, verlagert sein.
Im Gebrauch wird Fluid, das durch das erste Fluid-Anschlussstück 28 und die erste Fluidöffnung 76 in der Prägung 72 in den Wärmetauscher 110 eintritt, durch die erste Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 und durch die Krümmerregion 56 auf jeden der ersten Strömungswege 44 verteilt und strömt durch jeden einzelnen der ersten Fluidströmungswege 44 vom ersten Ende 48 zum zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22. Sobald das Fluid das zweite Ende 50 erreicht, kehrt es an der Querlücke 68 seine Richtung um und strömt dann durch die zweiten Fluidströmungswege 46 zum ersten Ende 48. Das Fluid strömt durch die zweiten Fluidöffnungen 38 in der Abdeckplatte 24 und tritt in die Krümmerkammer 80 ein, bevor es den Wärmetauscher 110 durch die zweite Fluidöffnung 78 und das zweite Fluidanschlussstück 30 verlässt.
Wie beim Wärmetauscher 10 können die Fluidöffnungen 76, 78 und die röhrenförmige Anschlussstücke 28, 30 des Wärmetauscher 110 nebeneinander oder „inline“ sein, sodass sie kollinear entlang der Querachse B angeordnet sind.
Nun wird ein Gegenstrom-Wärmetauscher 120 gemäß einer dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 17-18 beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um ähnliche Merkmale zu bezeichnen.
Der Wärmetauscher 120 umfasst zwei Haupt-Wärmetauscherplatten, genauer eine geformte Grundplatte 22 und eine Abdeckplatte 24, eine Krümmerplatte oder Krümmerabdeckung 26 und ein kombiniertes Einlass/Auslass-Anschlussstück 92. Der Wärmetauscher 120 ist langgestreckt, wobei sich seine langen Seiten entlang der Längsachse A erstrecken.
Die Grundplatte 22 und die Abdeckplatte 24 des Wärmetauschers 120 können der Grundplatte 22 und der Abdeckplatte 24 des oben beschriebenen Wärmetauschers 120 ähnlich oder gleich sein. Demgemäß beinhaltet die folgende Beschreibung des Wärmetauschers 120 keine ausführliche Beschreibung der Platten 22 und 24, und man beachte, dass die obige Beschreibung dieser Komponenten mit Bezug auf den Wärmetauscher 10 genauso für die vorliegende Ausführungsform gilt.
Die Krümmerabdeckung 26 ist oben auf der Krümmerregion 34 auf der Abdeckplatte 24 angeordnet. Die Krümmerabdeckung 26 weist eine Prägung 72 auf, die von einem umlaufenden Flansch 74 umgeben ist, der dafür ausgelegt ist, an die Abdeckplatte 24 gesiegelt zu werden, beispielsweise durch Hartlöten, und alle Fluidöffnungen 36, 38 zu umgeben. Die obere Oberfläche der Prägung 72 definiert die Oberseite der Krümmerabdeckung 26; und die untere Oberfläche des umlaufenden Flansches 74 definiert die Unterseite der Krümmerabdeckung 26.
Die Oberseite der Krümmerabdeckung 26 (d.h. die Oberseite der Prägung 72) ist mit einer einzigen Fluidöffnung 90 versehen, und die Innenseite der Prägung 72 definiert eine Krümmerkammer 80, die strömungstechnisch mit sämtlichen zweiten Fluidöffnungen 38 in der Abdeckplatte 24 kommuniziert. Daher umfasst die Krümmerkammer 80 einen Auslasskrümmer, der das Fluid empfängt, das aus zweiten Fluidströmungswegen 46 durch die zweiten Fluidöffnungen 38 abgegeben wird.
Das Einlass/Auslass-Anschlussstück 92 weist einen zentralen Einlassweg 94 und einen ringförmigen Auslassweg 96 auf. Der Auslassweg 96 ist von einem ringförmigen Flansch 98 umgeben, der dafür ausgelegt ist, an der Oberseite der Krümmerabdeckung 26 fixiert zu werden und die Fluidöffnung 90 zu umgeben. Der ringförmige Auslassweg 96 des Anschlussstücks 92 kommuniziert strömungstechnisch mit der Innenseite der Krümmerkammer 80, um Fluid zu empfangen, das aus den zweiten Fluidströmungswegen 46 durch die zweiten Fluidöffnungen 38 der Abdeckplatte 24 abgegeben wird.
Der Einlassweg 94 des Anschlussstücks 92 weist einen röhrenförmigen Verlängerungsabschnitt 102 auf, der sich unterhalb der Unterseite des Auslasswegs 96 und des ringförmigen Flansches 98 abwärts erstreckt. Der Verlängerungsabschnitt 102 entspricht in seiner Funktion dem Fluidströmungskanal 82 des Wärmetauschers 10 und erstreckt sich von der Oberseite der Krümmerabdeckung 26 zur Unterseite der Krümmerabdeckung 26 und weist an seinem unteren Ende eine Dichtoberfläche 104 auf, wo er an die Abdeckplatte 24 gesiegelt werden kann, beispielsweise durch Hartlöten. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich der Verlängerungsabschnitt 102 in die erste Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24, und daher umfasst die Dichtoberfläche 104 eine Seitenfläche von Verlängerungsabschnitten 102, die am inneren Umfangsrand der ersten Fluidöffnung 36 zur Anlage kommt und eine Dichtverbindung mit diesem bildet. Der Verlängerungsabschnitt 102 stellt dadurch einen abgedichteten Weg durch die Krümmerkammer 80 bereit. Daher strömt das Fluid, das durch das Einlass/Auslass-Anschlussstück 92 in den Wärmetauscher 120 gelangt, durch den Verlängerungsabschnitt 102, durch die erste Öffnung 36, in die Krümmerregion 56 der Grundplatte 22, und von dort strömt das Fluid in die ersten Fluidströmungswege 44.
Im Gebrauch strömt Fluid, das durch den Einlassweg 94 des Anschlussstücks 92 in den Wärmetauscher 120 eintritt, durch den Verlängerungsabschnitt 102 und wird durch die erste Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 und durch die Krümmerregion 56 auf jeden der ersten Strömungswege 44 verteilt und strömt durch jeden einzelnen der ersten Fluidströmungswege 44 vom ersten Ende 48 zum zweiten Ende 50 des mittleren Abschnitts 40 der Grundplatte 22. Sobald das Fluid das zweite Ende 50 erreicht, kehrt es an der Querlücke 68 seine Richtung um und strömt dann durch die zweiten Fluidströmungswege 46 zum ersten Ende 48. Das Fluid strömt durch die zweiten Fluidöffnungen 38 in der Abdeckplatte 24 und tritt in die Krümmerkammer 80 ein, bevor es den Wärmetauscher 120 durch den ringförmigen Auslassweg 96 des Anschlussstücks 92 verlässt. Das Anschlussstück 92 kann separate Einlass- und Auslass-Verzweigungsanschlussstücke 106, 108 zur Verbindung mit einem Kühlmittelumwälzsystem eines Fahrzeugs aufweisen.
Die 19 und 20 stellen etwas andere Versionen des Wärmetauschers 120 dar. Die obige Beschreibung des Wärmetauschers 120, die in den 17 und 18 gezeigt ist, gilt ebenso auch für die in den 19 und 20 gezeigten Wärmetauscher 120, außer wo dies in der folgenden Beschreibung ausdrücklich anders angegeben ist.
In den 19 und 20 weist das Einlass/Auslass-Anschlussstück 92 eine zweiteilige Konstruktion auf und umfasst einen inneren Abschnitt 112, der ein hartlötfähiges Metall, wie etwa Aluminium, umfasst, und einen äußeren Abschnitt 113, der Kunststoff umfassen kann. Der innere Abschnitt 112 weist einen zentralen Einlassweg 94 auf, von dem ein unterer Abschnitt von einem radialen Verlängerungsabschnitt 114 umgeben ist, der mit einer Vielzahl zylindrischer Bohrungen 116 versehen ist, die den ringförmigen Auslassweg 96 umfassen. Der ringförmige Flansch 98, der um die Fluidöffnung 90 herum abdichtend mit der Abdeckplatte 24 verbunden ist, umfasst die untere Oberfläche des radialen Verlängerungsabschnitts 114.
Die Konfiguration der Fluidöffnung 90 in den 19 und 20 unterscheidet sich etwas von derjenigen der 17 und 18. Die Fluidöffnung 90 in den 19 und 20 umfasst nämlich einen Lochwulst 118, der dem ähnlich ist, der den Fluidströmungskanal 82 im oben beschriebenen Wärmetauscher 10 umfasst, wobei der Lochwulst 118 eine ringförmige Dichtoberfläche 120 aufweist, die in dem Bereich, der die erste Öffnung 36 umgibt, an die Abdeckplatte 24 gesiegelt wird. Außerdem wird die untere Stirnfläche des Verlängerungsabschnitts 102 an den Lochwulst 118 gesiegelt, und genauer an eine Oberfläche, die dessen ringförmiger Dichtoberfläche 120 entgegengesetzt ist.
Im Gegensatz zum Fluidströmungskanal 82 des Wärmetauschers 10 ist die Seitenfläche des Lochwulstes 118 mit einer Vielzahl von Öffnungen 122 versehen, die eine strömungstechnische Kommunikation zwischen der Krümmerkammer 80 der Prägung 72 und den zylindrischen Bohrungen 116, die den ringförmigen Auslassweg 96 umfassen, ermöglichen.
Der innere Abschnitt 112 des Einlass/Auslass-Anschlussstücks 92 kann während des Hartlötens der Komponenten in einem Lötofen mit den anderen Metallkomponenten des Wärmetauschers 120 zusammengesetzt werden. Der äußere Abschnitt 113, der aus Kunststoff geformt sein kann, kann dann oberhalb des inneren Abschnitts 112 platziert und durch Bereitstellen von O-Ringen in Nuten 124, 126 daran abgedichtet werden.
Die in den 19 und 20 gezeigten Versionen des Wärmetauschers 120 sind gleich, außer im Hinblick auf die Konfigurationen der Einlass- und Auslassstutzen des äußeren Abschnitts 113. Der äußere Abschnitt 113 von 19 weist ein Paar gegensätzlich zueinander ausgerichteter Auslassstutzen 128, die strömungstechnisch mit dem ringförmigen Auslassweg 96 kommunizieren, und ein Paar einander entgegengesetzt ausgerichteter Einlassstutzen 130 auf, die strömungstechnisch mit dem Einlassweg 94 kommunizieren. Die Einlass- und Auslassstutzen 128, 130 sind röhrenförmig ausgebildet und parallel zueinander und zur Abdeckplatte 24.
In der Version, die in 20 gezeigt ist, gibt es einen Auslassstutzen 128, der strömungstechnisch mit dem ringförmigen Auslassweg 96 kommuniziert, und einen Einlassstutzen 130, der strömungstechnisch mit dem Einlassweg 94 kommuniziert. Die Einlass- und Auslassstutzen 128, 130 sind röhrenförmig ausgebildet und parallel zueinander und zur Abdeckplatte 24.
21 stellt einen Wärmetauscher 120 gemäß einer fünften Ausführungsform dar, der spezifisch für die Verbindung mit einer doppelwandigen Röhre ausgelegt ist, die eine Innenröhre und eine Außenröhre umfasst.
21 stellt ein Einlass/Auslass-Anschlussstück 92 dar, dessen Struktur den oben beschriebenen ähnelt. Das Anschlussstück 92 umfasst ein gerades Anschlussstück, das konzentrische Röhren umfasst, wobei die Innenröhre den Einlassweg 94 definiert und die ringförmige Region zwischen den Röhren den Auslassweg 96 definiert. Das Anschlussstück 92 ist für eine Verbindung mit einer doppelwandigen Röhre 132 ausgelegt, die zwei konzentrisch angeordnete Röhren umfasst, die einen Einlassweg 136 und einen Auslassweg definieren. Die Röhren der doppelwandigen Röhre 132 sind für eine Verbindung mit den Wänden der Röhren, die Bestandteil des Anschlussstücks 92 sind, ausgelegt. Die doppelwandige Röhre 132 kann aus Kunststoff gefertigt sein, und jede von den Röhren kann einen O-Ring aufweisen, der über ein Einfügungs- und Haltemerkmal mit dem Anschlussstück 92 verbunden ist.
Die doppelwandige Röhre 132 kann wie in 21 gezeigt einen T-Verbinder aufweisen, der ein Paar einander entgegengesetzt ausgerichteter Zweige aufweist, wobei jeder von den Zweigen eine doppelwandige Röhre umfasst. Der doppelwandige T-Verbinder ist für eine Reihenverbindung mit einer Vielzahl von Wärmetauschern 120 ausgelegt.
22 stellt einen Gegenstrom-Wärmetauscher gemäß einer sechsten Ausführungsform teilweise dar, aufweisend eine vom oben beschriebenen und in 11 bis 16 gezeigten Wärmetauscher 110 geringfügig abweichende Konfiguration. Insbesondere zeigt 22 den zweiten allgemein planen Abschnitt 34 der Abdeckplatte 24, der eine Vielzahl von in Querrichtung ausgerichteten zweiten Öffnungen 38 und eine erste Öffnung 36, die zwischen der Vielzahl von zweiten Öffnungen 38 und einem Rand der Abdeckplatte 24 im zweiten allgemein planen Abschnitt 34 liegt, einschließt. Ebenfalls gezeigt ist die Krümmerabdeckung 26 des Wärmetauschers. Die Grundplatte 22 der sechsten Ausführungsform ist identisch mit der des Wärmetauschers 110, und die Abdeckplatte 24 der sechsten Ausführungsform unterscheiden sich von der, die in den 11 und 12 gezeigt wird darin, dass die zweite Vielzahl von Öffnungen 38 alle in Querrichtung über die Platte 24 aneinander ausgerichtet sind. Die obigen Beschreibungen der Abdeckplatte 24 und der Grundplatte 22 des Wärmetauscher 110 treffen gleichermaßen auf den Wärmetauscher gemäß der in 22 gezeigten sechsten Ausführungsform zu.
Aus 22 ist zu sehen, dass das Anschlussstück 30 nahe an der Mitte der Krümmerabdeckung 26 liegt, sodass es in enger Nähe zum Anschlussstück 28 ist, und dass die Prägung 72 allgemein linear ist, mit Ausnahme einem Ausbuchtungsabschnitt nahe der Mitte der Prägung, wobei das Anschlussstück 30 und die Öffnung 78 in diesem Ausbuchtungsabschnitt liegen. Wie in 22 zu sehen ist, erstreckt sich der Ausbuchtungsabschnitt längs in Richtung der Öffnung 76 und des Anschlussstücks 28, so dass das zweite Anschlussstück 30 in Längsrichtung von den Positionen von der zweiten Fluidströmungsöffnungen 38 der Abdeckplatte 24 versetzt sein kann und eine engere Querausrichtung an der ersten Fluidöffnung 76 und dem ersten Anschlussstück 28 haben kann. In anderen Hinsichten ist die Krümmerabdeckung 26 der 22 die gleiche wie die des Wärmetauschers 110.
Ähnlich wie in 14 enthält 22 eine gestrichelte Linie, um zu zeigen, dass der Flansch 74 schmäler gestaltet werden kann, damit er die erste Fluidöffnung 36 der Abdeckplatte 24 nicht abdeckt, wodurch die Notwendigkeit für die Bereitstellung einer ersten Fluidöffnung 76 im Flansch 74 eliminiert wird. In diesem Fall wird das erste Anschlussstück 28 direkt an der Abdeckplatte 24 fixiert, in direkter strömungstechnischer Kommunikation mit der ersten Fluidöffnung 36.
Auch wenn verschiedene Ausführungsformen von Wärmetauschern für Batterie-Thermomanagement-Anwendungen beschrieben wurden, sei klargestellt, dass gewisse Anpassungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können. Daher sind die oben erörterten Ausführungsformen als erläuternd, aber nicht als beschränkend aufzufassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62448162 [0001]
US 14972463 [0006, 0015]
US 2016/0204486 A1 [0006]

Claims

Gegenstrom-Wärmetauscher für ein Thermomanagement einer Batterieeinheit, die mindestens einen Batteriezellenbehälter aufweist, in dem jeweils eine oder mehrere Batteriezellen untergebracht sind, umfassend: eine Grundplatte mit einem mittleren, allgemein planen Abschnitt, der ein erstes Ende und ein zweites Ende, die einander entgegengesetzt sind, aufweist, wobei der mittlere Abschnitt von einem umlaufenden Flansch umgeben ist und eine Vielzahl von einander abwechselnden ersten und zweiten Fluidströmungswegen aufweist, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des mittleren Abschnitts erstrecken, wobei jeder von den ersten und zweiten Fluidströmungswegen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und zu einer Längsachse des Wärmetauschers parallel ist; eine Abdeckplatte, die oben auf und einen Dichtschluss bildend mit der Grundplatte angeordnet ist, so dass die Vielzahl aus ersten und zweiten Fluidströmungswegen dazwischen eingeschlossen ist, wobei die Abdeckplatte eine erste allgemein plane Region, die eine primäre Wärmeübertragungsoberfläche des Wärmetauschers definiert, und eine zweite allgemein plane Region, die an einem Ende der Abdeckplatte ausgebildet ist, umfasst, wobei die zweite allgemein plane Region eine erste Fluidöffnung und eine Vielzahl zweiter Fluidöffnungen, die in Abständen über einer Breite der Abdeckplatte angeordnet sind, aufweist; und eine Krümmerabdeckung, die oben über der zweiten allgemein planen Region der Abdeckplatte angeordnet ist, wobei die Krümmerabdeckung eine Prägung umfasst, die von einem umlaufenden Flansch umgeben ist, der an die Abdeckplatte gesiegelt ist und zumindest die Vielzahl zweiter Fluidöffnungen umgibt; wobei eine obere Oberfläche der Prägung eine Oberseite der Krümmerabdeckung definiert und eine untere Oberfläche des umlaufenden Flansches der Krümmerabdeckung eine Unterseite der Krümmerabdeckung definiert; wobei eine Innenseite der Prägung eine Krümmerkammer definiert, die strömungstechnisch mit der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen in der Abdeckplatte kommuniziert; wobei die Oberseite der Krümmerabdeckung mit mindestens einer Fluidöffnung versehen ist, die strömungstechnisch mit der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen durch die Krümmerabdeckung kommuniziert;
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die erste Fluidöffnung und die Vielzahl zweiter Fluidöffnungen der Abdeckplatte in einer einzigen Reihe angeordnet sind, die parallel zur Querachse des Wärmetauschers ist; sodass die Mitten der ersten und zweiten Fluidöffnungen der Krümmerabdeckung von einem Ende des Wärmetauschers jeweils gleich weit beabstandet sind.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, ferner ein mit der ersten Fluidöffnung kommunizierendes erstes röhrenförmiges Anschlussstück und ein mit der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen kommunizierendes zweites röhrenförmiges Anschlussstück umfassend, wobei das zweite röhrenförmige Anschlussstück in der zweiten Fluidöffnung der Krümmerabdeckung bereitgestellt wird, und wobei das erste und zweite röhrenförmige Anschlussstück von einem Ende des Wärmetauschers jeweils gleich weit beabstandet sind.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Grundplatte eine Krümmerregion nahe dem ersten Ende des mittleren, allgemein planen Abschnitt aufweist; wobei die Krümmerregion strömungstechnisch mit den ersten Enden der Vielzahl erster Fluidströmungswege kommuniziert, wobei die ersten Enden der Vielzahl erster Fluidströmungswege offen sind; wobei die Krümmerregion zwischen der Abdeckplatte und der Grundplatte eingeschlossen ist; und wobei die erste Fluidöffnung in der Abdeckplatte strömungstechnisch mit der Krümmerregion kommuniziert.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersten und die zweiten Fluidströmungswege Längseintiefungen im mittleren Abschnitt der Grundplatte umfassen, wobei die Eintiefungen durch Längswölbungen voneinander getrennt sind, die sich kontinuierlich entlang der Längsachse erstrecken; und wobei die Längswölbungen flache obere Oberflächen aufweisen, die koplanar sind mit dem umlaufenden Flansch der Grundplatte und die mit der Abdeckplatte in Kontakt stehen.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 5, wobei die Grundplatte eine Krümmerregion nahe dem ersten Ende des mittleren Abschnitts aufweist; wobei die Krümmerregion strömungstechnisch mit den ersten Enden der Vielzahl erster Fluidströmungswege kommuniziert, wobei die ersten Enden der Vielzahl erster Fluidströmungswege offen sind; wobei die Krümmerregion durch Bereitstellen von Lücken zwischen dem ersten Ende des mittleren Abschnitts und ersten Enden der Längswölbungen bereitgestellt wird.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei der mittlere Abschnitt der Grundplatte ferner eine Vielzahl von Querwölbungen umfasst, die ein erstes Ende jeder Längswölbung mit einem ersten Ende einer benachbarten Längswölbung verbinden; wobei die Querwölbungen flache obere Oberflächen aufweisen, die an die Abdeckplatte gesiegelt sind; und wobei die Querwölbungen die ersten Enden der zweiten Fluidströmungswege verschließen, um eine Fluidverbindung zwischen der Krümmerregion und ersten Enden der zweiten Fluidströmungswege zu verhindern.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5-7, wobei die Längswölbungen jeweils ein zweites Ende aufweisen, das vom zweiten Ende des mittleren Abschnitts der Grundplatte beabstandet ist, so dass eine Querlücke am zweiten Ende des mittleren Abschnitts gebildet wird; wobei die Querlücke strömungstechnisch kommuniziert mit den zweiten Enden der ersten und zweiten Fluidströmungswege, wobei die zweiten Enden der ersten und zweiten Fluidströmungswege offen sind.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die ersten Enden der zweiten Fluidströmungswege geschlossen sind und jede von den zweiten Fluidöffnungen so angeordnet ist, dass sie an dem nächstgelegenen ersten Ende eines der zweiten Fluidströmungswege ausgerichtet ist und strömungstechnisch damit kommuniziert.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Fluidöffnung der Abdeckplatte an einem der ersten Fluidströmungswege ausgerichtet ist und strömungstechnisch mit der Krümmerregion kommuniziert.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 10, wobei der erste Fluidströmungsweg, der an der ersten Fluidöffnung der Abdeckplatte ausgerichtet ist, an einem Punkt zwischen der ersten Fluidöffnung und dem zweiten Ende des mittleren Abschnitts der Grundplatte zumindest zum Teil blockiert ist.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 11, wobei die Längswölbungen, die den zumindest teilweise blockierten ersten Strömungsweg definieren, Vorsprünge umfassen, die in den zumindest teilweise blockierten Strömungsweg vorstehen.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der umlaufenden Flansch der Krümmerabdeckung auch die erste Fluidöffnung in der Abdeckplatte umringt.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Krümmerabdeckung ferner eine erste Fluidöffnung umfasst, und wobei die Krümmerabdeckung ferner einen Fluidströmungskanal umfasst, der sich von der ersten Fluidöffnung an der Oberseite der Krümmerabdeckung zur Unterseite der Krümmerabdeckung erstreckt; wobei der Fluidströmungskanal an seinem unteren Ende eine Dichtoberfläche aufweist, die an die Abdeckplatte gesiegelt ist, so dass der Fluidströmungskanal eine strömungstechnische Kommunikation zwischen der ersten Fluidöffnung der Abdeckplatte und der ersten Fluidöffnung der Krümmerabdeckung bereitstellt und einen abgedichteten Weg durch die Krümmerkammer bereitstellt.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 14, wobei der Fluidströmungskanal als integraler Teil der Krümmerabdeckung ausgebildet ist und die Form eines Lochwulstes aufweist, der von der Oberseite der Krümmerabdeckung aus nach unten vorsteht.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 15, wobei die erste Fluidöffnung der Abdeckplatte an der Krümmerregion ausgerichtet ist und nahe an einem Rand der Abdeckplatte und näher an dem Rand der Platte als an der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen liegt.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der umlaufende Flansch der Krümmerabdeckung nur die zweiten Fluidöffnungen und nicht die ersten Fluidöffnungen umgibt.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 17, wobei der umlaufende Flansch der Krümmerabdeckung mit einer ersten Fluidöffnung und einem ersten röhrenförmigen Anschlussstück versehen ist, sodass die Krümmerkammer der Krümmerabdeckung gegen eine strömungstechnische Kommunikation mit der ersten Fluidöffnung in der Abdeckplatte durch den umlaufenden Flansch abgedichtet ist.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 18, wobei die Prägung der Krümmerabdeckung so geformt ist, dass Positionen der zweiten Fluidöffnung und des zweiten Anschlussstücks in Längsrichtung von Positionen von zumindest manchen von den zweiten Fluidströmungsöffnungen der Abdeckplatte versetzt sind, und so, dass die zweite Fluidöffnung und das zweite Anschlussstück in Querrichtung an der ersten Fluidöffnung und dem ersten Anschlussstück ausgerichtet sind.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei der umlaufende Flansch der Krümmerabdeckung die erste Fluidöffnung und die Vielzahl zweiter Fluidöffnungen der Abdeckplatte umgibt; wobei eine obere Oberfläche der Prägung eine Oberseite der Krümmerabdeckung definiert und eine untere Oberfläche des umlaufenden Flansches eine Unterseite der Krümmerabdeckung definiert; wobei eine Innenseite der Prägung eine Krümmerkammer definiert, die strömungstechnisch mit der Vielzahl zweiter Fluidöffnungen in der Abdeckplatte kommuniziert; wobei der Wärmetauscher ferner ein kombiniertes Einlass/Auslass-Anschlussstück umfasst, das einen zentralen Einlassweg und einen ringförmigen Auslassweg aufweist; wobei das Einlass/Auslass-Anschlussstück ferner einen ringförmigen Flansch umfasst, der den Auslassweg umgibt, wobei der ringförmige Flansch an der Oberseite der Krümmerabdeckung fixiert ist und die Fluidöffnung umgibt; wobei der ringförmige Auslassweg des Einlass/Auslass-Anschlussstücks strömungstechnisch mit der Innenseite der Krümmerkammer kommuniziert, um Fluid zu empfangen, das aus den zweiten Fluidströmungswegen durch die zweiten Fluidöffnungen der Abdeckplatte abgegeben wird: und wobei der Einlassweg des Einlass/Auslass-Anschlussstücks einen röhrenförmigen Verlängerungsabschnitt aufweist, der sich unterhalb des Auslasswegs und des ringförmigen Flansches nach unten erstreckt, wobei die röhrenförmige Verlängerung an ihrem unteren Ende eine Dichtoberfläche aufweist, die an die Abdeckplatte gesiegelt ist.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 20, wobei sich der Verlängerungsabschnitt in die erste Fluidöffnung der Abdeckplatte erstreckt und mit dieser eine dichte Verbindung bildet.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 20 oder 21, wobei das kombinierte Einlass/Auslass-Anschlussstück eine zweiteilige Konstruktion aufweist, die einen inneren Abschnitt, der ein hartlötfähiges Metall umfasst, und einen äußeren Abschnitt, der Kunststoff umfasst, umfasst; wobei ein unterer Abschnitt des Einlasswegs von einem radialen Verlängerungsabschnitt umgeben ist, der mit einer Vielzahl zylindrischer Bohrungen versehen ist, die gemeinsam den ringförmigen Auslassweg umfassen; und wobei das Einlass/Auslass-Anschlussstück ferner einen ringförmigen Flansch umfasst, der den Auslassweg umgibt, wobei der ringförmige Flansch an der Oberseite der Krümmerabdeckung fixiert ist und die Fluidöffnung umgibt; und wobei der ringförmige Flansch die untere Oberfläche des radialen Verlängerungsabschnitts umfasst.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 22, wobei die einzelne Fluidöffnung einen Lochwulst umfasst, der eine ringförmige Dichtoberfläche aufweist, die in einem Bereich, der ihre erste Fluidöffnung umgibt, an die Abdeckplatte gesiegelt ist; wobei der Einlassweg des Einlass/Auslass-Anschlussstücks einen röhrenförmigen Verlängerungsabschnitt aufweist, der sich unterhalb des Auslasswegs und des ringförmigen Flansches nach unten erstreckt, wobei die röhrenförmige Verlängerung an ihrem unteren Ende eine Dichtoberfläche aufweist; und wobei die Dichtoberfläche der röhrenförmigen Verlängerung an eine Oberfläche des Lochwulstes gesiegelt ist, die der ringförmigen Dichtoberfläche entgegengesetzt ist.
Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 23, wobei der Lochwulst eine Seitenfläche aufweist, die mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist, um eine strömungstechnische Kommunikation zwischen der Krümmerkammer der Prägung und den zylindrischen Bohrungen zu ermöglichen, die den ringförmigen Auslassweg umfassen.