EP4705705A1 - Additiv gefertigter wärmeübertrager - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) zur fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid. Eine erhöhte Effizienz sowie mechanische Stabilität des Wärmeübertragers (1) werden dadurch erreicht, dass der Wärmeübertrager (1) einen additiv gefertigten Wärmeübertragerblock (2) mit ersten Strömungskanälen (3) für das erste Fluid und zweiten Strömungskanälen (5) für das zweite Fluid sowie für das erste Fluid Erstfluidkammern (7) und für das zweite Fluid Zweitfluidkammern (8) aufweist, wobei zumindest einer der zweiten Strömungskanäle (5) durch wenigstens einen der Erstfluidkammern (7) hindurch zu zumindest einer der Zweitfluidkammern (8) führt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System (100) mit einer Zuführeinrichtung (101) und einem Kreislauf (102) sowie einem solchen Wärmeübertrager (1). Zudem betrifft die Erfindung eine Tankanlage (200) mit einem solchen System (100).

Description

Additiv gefertigter Wärmeübertrager

Die vorliegende Erfindung betrifft einen additiv gefertigten Wärmeübertrager zur fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System mit einem solchen Wärmeübertrager. Zudem betrifft die Erfindung eine Tankanlage mit einem solchen System.

Ein Wärmeübertrager dient der fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden. Zu diesem Zweck weist der Wärmeübertrager üblicherweise einen Wärmeübertragerblock auf, durch welchen die Strömungspfade der beiden Fluide voneinander fluidisch getrennt führen, sodass im Wärmeübertragerblock eine Wärmeübertragung zwischen den Fluiden stattfindet. Gewöhnlich weist der Wärmeübertragerblock für ein erstes der Fluide zueinander beabstandete Rohrkörper auf, durch welche der Strömungspfad des ersten Fluids führt. Die zueinander beabstandete Anordnung der Rohrkörper definiert den Strömungspfad für das andere Fluid. Zur Erhöhung der Wärmeübertragung sind üblicherweise zwischen den Rohrkörpern sogenannte Wellrippen oder Lamellen angeordnet. Zur Versorgung der Rohrkörper mit dem ersten Fluid weist der Wärmeübertrager in der Regel zudem Kammern auf, in welche die Rohrkörper münden und die ihrerseits üblicherweise als ein Rohr oder als ein Kasten ausgebildet sind, auch kann der Wärmeübertrager zur Führung des zweiten Fluids zwischen den Rohrkörpern zugehörige Kammern weisen. Ein solcher Wärmeübertrager umfasst somit gewöhnlich eine Vielzahl einzelner, separater Bauteile, welche miteinander verbunden werden. Die Verbindung der einzelnen Bauteile erfolgt üblicherweise stoffschlüssig, beispielsweise mittels Lötverbindungen. Dies führt zu einer komplexen und komplizierten Herstellung des solchen Wärmeübertrager. Darüber hinaus bilden die Übergänge zwischen den einzelnen Bauteilen, insbesondere zwischen den Kammern und den Rohrkörpern, Stellen, welche anfällig für Spannungen sowohl thermischer als auch mechanischer Herkunft sind. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für einen Wärmeübertrager zur fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden, für ein System mit einem solchen Wärmeübertrager sowie für eine Tankanlage mit einem solchen System verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht demnach auf dem Grundgedanken, einen Wärmeübertragerblock eines Wärmeübertragers additiv zu fertigen und im Wärmeübertragerblock Strömungskanäle für das erste Fluid und für das zweite Fluid auszubilden, sodass das erste Fluid und das zweite Fluid innerhalb des Wärmeübertragerblocks aufeinander Wärme übertragen können. Der Wärmeübertrager weist ferner für das jeweilige Fluid zwei zugehörige Kammern auf, welche die dem Fluid zugehörigen Strömungskanäle mit dem Fluid versorgen, wobei die Kammern eines der Fluide an der Außenseite der Kammern des anderen Fluids angeordnet sind, und wobei die den ausliegenden Kammern zugehörigen Strömungskanäle durch die Kammern des anderen Fluids hindurch zu den zugehörigen Kammern führen. Die Ausbildung der Strömungskanäle im additiv gefertigten Wärmeübertragerblock führt zu einer erhöhten Wärmeübertragung zwischen den Fluiden und erlaubt ferner die Ausbildung einer erhöhten Anzahl von Strömungskanälen für beide Fluide, sodass wiederum eine erhöhte Wärmeübertragung erzielt wird. Das Führen der Strömungskanäle eines der Fluide durch die Kammern des anderen Fluids hindurch zur zugehörigen Kammern führt zum einen zu einer Wärmeübertragung bereits innerhalb der erstgenannten Kammer, sodass die Wärmeübertragung wiederum erhöht wird. Insgesamt kommt es somit zu einer bedeutenden Erhöhung der Wärmeübertragung zwischen den Fluiden und somit zu einer deutlichen Effizienzsteigerung des Wärmeübertrager. Zum anderen führt das Führen des Strömungskanals durch die Kammern des anderen Fluids zu einer Wirkung des durch die Kammern geführten Strömungskanals in der Art eines Zugankers für die andere Kammern und/oder für die anderen Strömungskanäle, sodass es zu einer erheblich erhöhten mechanischen Stabilisierung des Wärmeübertragers kommt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden also sowohl eine erhebliche Effizienzsteigerung als auch eine bedeutende mechanische Stabilisierung des Wärmeübertrager erreicht.

Dem Erfindungsgedanken entsprechend dient der Wärmeübertrager der fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden, welche nachfolgend zur besseren Unterscheidung auch als erstes Fluid und zweites Fluid bezeichnet werden. Der Wärmeübertrager weist den additiv gefertigten Wärmeübertragerblock auf. Der Wärmeübertragerblock weist drei zueinander senkrecht verlaufende Richtungen auf, welche nachfolgend auch als Blocklängsrichtung, Blockquerrichtung und Blockhöhenrichtung bezeichnet werden. Im Wärmeübertragerblock sind sich in Blockquerrichtung erstreckende Strömungskanäle für das erste Fluid ausgebildet, welche nachfolgend auch als erste Strömungskanäle bezeichnet werden. Die ersten Strömungskanäle durchdringen also den Wärmeübertragerblock, wobei ein Strömungspfad des ersten Fluids, nachfolgend auch als erster Strömungspfad bezeichnet, durch die ersten Strömungskanäle führt. Im Wärmeübertrageblock sind zudem sich in Blockquerrichtung erstreckende Strömungskanäle für das zweite Fluid ausgebildet, welche nachfolgend auch als zweite Strömungskanäle bezeichnet werden. Die zweiten Strömungskanäle durchdringen den Wärmeübertragerblock, wobei ein Strömungspfad des zweiten Fluids, nachfolgend auch als zweiter Strömungspfad bezeichnet, durch die zweiten Strömungskanäle führt. Der erste Strömungspfad und der zweite Strömungspfad sind fluidisch voneinander getrennt. Der Wärmeübertrager weist für die ersten Strömungskanäle und somit das erste Fluid zwei Kammern, welche nachfolgend auch als Erstfluidkammern bezeichnet werden. Die Erstfluidkammern sind an in Blockquerrichtung voneinander abwandten Querenden der ersten Strömungskanäle ausgebildet und fluidisch mit den ersten Strömungskanälen verbunden, sodass der erste Strömungspfad durch die Erstfluidkammern führt. Der Wärmeübertrager weist ferner für die zweiten Strömungskanäle und somit für das zweite Fluid zwei Kammern auf, welche nachfolgend auch als Zweitfluidkammern bezeichnet werden. Die Zweitfluidkammern sind in Blockquerrichtung auf der von den ersten Strömungskanälen abgewandten Seiten der Erstfluidkammern angeordnet, insbesondere ausgebildet. Die Zweitfluidkammern sind fluidisch mit den zweiten Strömungskanälen verbunden, sodass der zweite Strömungspfad durch die Zweitfluidkammern führt. Dabei führt zumindest einer der zweiten Strömungskanäle durch zumindest eine der Erstfluidkammern hindurch zur der Erstfluidkammer in Blockquerrichtung benachbarten Zweitfluidkammer.

Der zumindest eine durch die wenigstens eine Erstfluidkammer zur wenigstens einen Zweitfluidkammer führende zweite Strömungskanal wirkt somit in der Art eines in Blockquerrichtung wirkenden Zugankers für die zumindest eine Erstfluidkammer und/oder für die ersten Strömungskanäle.

Der jeweilige durch die zumindest eine Erstfluidkammer führende zweite Strömungskanal ist zweckmäßig fluidisch mit der der Erstfluidkammer benachbarten Zweitfluidkammer verbunden.

Bevorzugt ist der jeweilige durch die zumindest eine Erstfluidkammer führende zweite Strömungskanal unmittelbar mit der der Erstfluidkammer benachbarten Zweitfluidkammer verbunden. Somit kommt es zu einer verbesserten Wirkung des Zugankers und somit zu einer erhöhten mechanischen Stabilität. Unter einer additiven Fertigung ist vorliegend eine Fertigung zu verstehen, bei welcher Material schichtweise aufgetragen/aufgebracht wird. Insbesondere und vorzugsweise handelt es sich bei der additiven Fertigung um einen dreidimensionalen Druckvorgang. Die additive Fertigung kann mit Kunststoffen und oder Metallen, vorzugsweise mit Metallen, erfolgen. Die additive Fertigung erlaubt die Umsetzung von Geometrien, die mit einer herkömmlichen Fertigung, wie Gießverfahren und spanabhebende Bearbeitung, nicht oder nur mit extrem hohem Aufwand realisierbar sind. Somit ist es insbesondere möglich, im Wärmeübertragerblock unmittelbar aneinander anschließende erste und zweite Strömungskanäle auszubilden, sodass es zur vorstehend beschriebenen erhöhten Wärmeübertragung und somit Effizienz kommt.

Die Kammern dienen, wie vorstehend erläutert, der fluidischen Versorgung der zugehörigen Strömungskanäle mit dem zugehörigen Fluid. Dabei kann einer der Fluidkammern der Zuführung des zugehörigen Fluids in die zugehörigen Strömungskanäle und die andere Fluidkammer dem Sammeln des zugehörigen Fluids aus den zugehörigen Strömungskanälen dienen.

Die ersten Strömungskanäle und die zweiten Strömungskanäle erstrecken sich wie erläutert in Blockquerrichtung. Das heißt, dass die beiden Fluide im Betrieb entlang der Blockquerrichtung durch die Strömungskanäle strömen.

Vorteilhaft sind dabei Varianten, bei welchen das erste Fluid und das zweite Fluid einander entgegengesetzt durch die Strömungskanäle strömen, der Wärmeübertrager also als ein sogenannter "Gegenstrom-Wärmeübertrager" ausgestaltet ist. Somit kommt es zu einer ausgeprägten Wärmeübertragung zwischen den Fluiden.

Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei welchen auch die Fluidkammern, das heißt die Erstfluidkammern und die Zweitfluidkammer, additiv gefertigt sind. Somit könne die ersten Strömungskanäle unmittelbar in die Erstfluidkammern und/oder die zweiten Strömungskanäle unmittelbar in die Zweitfluidkammern übergehen. Ebenso kann somit die jeweilige Erstfluidkammer unmittelbar in die in Blockrichtung benachbarte Zweitfluidkammer übergehen. Neben einer erhöhten Wärmeübertragung kommt es auf diese Weise zu einem erhöhten mechanischen Zusammenhalt und somit zu einer erhöhten mechanischen Stabilität. Zugleich wird die beschriebene Wirkung der Zuganker auf diese Weise erhöht und folglich eine weitere Erhöhung der mechanischen Stabilität erzielt.

Bevorzugt liegt zumindest einer der Zweitfluidkammern, vorzugsweise die jeweilige Zweitfluidkammer, in Blockquerrichtung auf der benachbarten Erstfluidkammer. Somit wirkt die Zweitfluidkammer mechanisch direkt auf die Erstfluidkammer, sodass die Wirkung als Zuganker verbessert und erhöht wird. Darüber hinaus kommt es auf diese Weise zu einer unmittelbaren Wärmeübertragung zwischen den beiden Fluiden auch innerhalb der Fluidkammern. Das heißt, dass auf diese Weise sowohl eine Erhöhung der mechanischen Stabilität als auch eine Erhöhung der Effizienz erreicht wird. Bevorzugt sind dabei Ausführungsformen, bei welchen zumindest einer der Zweitfluidkammern, vorzugsweise die jeweilige Zweitfluidkammer, unmittelbar auf der benachbarten Erstfluidkammer aufliegt bzw. unmittelbar in die benachbarte Erstfluidkammer übergeht.

Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Erhöhung der mechanischen Stabilität und der Effizienz dadurch erreicht werden, dass zumindest einer der zweiten Strömungskanäle durch beide der Erstfluidkammern hindurch zum der jeweiligen Erstfluidkammer in Blockquerrichtung benachbarten Zweitfluidkammer führt. Es kommt also zur Wirkung des Zugankers in Blockquerrichtung beidseitig und zur Wärmeübertragung zwischen den beiden Fluiden in beiden Erstfluidkammern, sodass vorstehend beschriebene weitere Erhöhung der mechanischen Stabilität und der Effizienz erreicht sind. Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei welchen zumindest einer der zweiten Strömungskanäle, vorzugsweise der jeweilige zweite Strömungskanal, in die jeweilige Zweitfluidkammer mündet und, vorzugsweise unmittelbar, mit der jeweiligen Zweitfluidkammer verbunden ist, insbesondere unmittelbar in die jeweilige Zweitfluidkammer übergeht. Neben einer kompakteren Bauweise des Wärmeübertragers führt dies zu einer erhöhten Wärmeübertragung und mechanischen Stabilität des Wärmeübertragers.

Bei bevorzugten Ausführungsformen führen mehrere, vorzugsweise eine Vielzahl, führt besonders bevorzugt der jeweilige zweite Strömungskanal, durch beide Erstfluidkammern hindurch zu der der jeweiligen Erstfluidkammern in Querrichtung benachbarten Zweitfluidkammer. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung sowohl der mechanischen Stabilität als auch der Effizienz.

Die ersten Strömungskanäle und die zweiten Strömungskanäle können im Wärmeübertragerblock relativ zueinander beliebig angeordnet sein.

Bevorzugt folgen erste Strömungskanäle und zweite Strömungskanäle in Blocklängsrichtung aufeinander. Somit ist eine erhöhte Wärmeübertragung zwischen den beiden Fluiden somit eine höhere Effizienz erreicht.

Alternativ oder zusätzlich kann eine erhöhte Wärmeübertragung zwischen den beiden Fluiden dadurch erreicht werden, dass erste Strömungskanäle und zweite Strömungskanäle in Blockhöhenrichtung aufeinander folgen.

Eine Erhöhung der Wirkung des Zugankers wird vorteilhaft dadurch erreicht, dass das erste Fluid in den ersten Strömungskanälen einen höheren Druck aufweist als das zweite Fluid in den zweiten Strömungskanälen. Der Wärmeübertrager kommt vorteilhaft zur Kühlung des ersten Fluids zum Einsatz. Der Wärmeübertrager ist also vorteilhaft im Betrieb ein Verdampfer des zweiten Fluids, wobei hierbei Wärme auf das zweite Fluid übertragen und das erste Fluid gekühlt wird.

Bei den Fluiden kann es sich um solche beliebiger Art handeln.

Bei dem zweiten Fluid handelt es sich beispielsweise um ein Kühlmittel oder Kältemittel, etwa um Propan R290.

Bei dem ersten Fluid kann es sich um ein Gas und/oder um einen Kraftstoff handeln. Insbesondere kann es sich beim ersten Fluid um Wasserstoff oder eine wasserstoffteilige Zusammensetzung, beispielsweise Ammoniak und dergleichen, als Kraftstoff handeln.

Der Wärmeübertrager kommt vorteilhaft in einem System zum Einsatz, welches zudem eine Zuführeinrichtung und einen Kreislauf aufweist. Durch die Zuführeinrichtung strömt im Betrieb das erste Fluid, wobei die Zuführeinrichtung der Zuführung des ersten Fluids, beispielsweise an einen Tank, beispielsweise eines Verbrauchers, dient. Im Kreislauf zirkuliert im Betrieb das zweite Fluid. Das heißt, dass der erste Strömungspfad durch die Zuführeinrichtung und durch den Wärmeübertrager und der zweite Strömungspfad durch den Kreislauf und durch den Wärmeübertrager führt. Das heißt, dass der erste Strömungspfad des ersten Fluids durch die Erstfluidkammern und die ersten Strömungskanäle und der zweite Strömungspfad des zweiten Fluids durch die Zweitfluidkammern und durch die zweiten Strömungskanäle führen, um im Betrieb eine fluidisch getrennte Wärmeübertragung zwischen den beiden Fluiden zu erreichen.

Bevorzugt ist es dabei, wenn das System, insbesondere die Zuführeinrichtung und/oder der Kreislauf und/oder der Wärmeübertrager, derart ausgestaltet ist/sind, dass das erste Fluid mit einem höheren Druck durch die ersten Strömungskanäle strömt als das zweite Fluid durch die zweiten Strömungskanäle.

Vorteilhaft handelt es sich bei dem Wärmeübertrager dabei um einen Verdampfer des zweiten Fluids, sodass das zweite Fluid das erste Fluid kühlt.

Das System kann Bestandteil einer Tankanlage zum betanken zumindest eines Tanks, beispielsweise eines Verbrauchers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kraftstoff sein. Bevorzugt ist dabei der Kraftstoff das erste Fluid, welches somit vorteilhaft im Betrieb gekühlt und mittels der Zuführeinrichtung dem Verbraucher zugeführt wird.

Die Tankanlage weist vorteilhaft zumindest eine, bevorzugt zumindest zwei, Punkte zum betanken jeweils eines Tanks, insbesondere des Verbrauchers, auf, welche nachfolgend auch als Tankpunkt bezeichnet werden. Der Wärmeübertrager ist dabei zweckmäßig vor zumindest einem der Tankpunkte angeordnet, derart, dass der Kraftstoff vor dem Betanken gekühlt wird.

Beim Kraftstoff kann es sich um einen solchen beliebiger Art handeln.

Insbesondere ist der Kraftstoff und somit das erste Fluid ein Gas, insbesondere Wasserstoff oder ein wasserstoffhaltige Zusammensetzung.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung mit einem additiv gefertigten Wärmeübertrager in einem System einer Tankanlage,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Wärmeübertragers.

Ein Wärmeübertrager 1 , wie er in den Figuren 1 und 2 beispielhaft gezeigt ist, dient der fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei einem ersten der Fluide rein beispielhaft um einen Kraftstoff, beispielsweise um Wasserstoff oder eine wasserstoffhaltige Zusammensetzung, und beim anderen, zweiten Fluid um ein Kältemittel, beispielsweise um Propan R290. Dabei erfolgt im Betrieb insbesondere eine Kühlung des ersten Fluids, das heißt des Kraftstoffs, mittels des zweiten Fluids, das heißt des Kältemittels. Der Wärmeübertrager 1 ist dabei als Verdampfer 10 des zweiten Fluids ausgestaltet und/oder betrieben, sodass das zweite Fluid das erste Fluid kühlt.

Der Wärmeübertrager 1 ist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Systems 100, welches eine Zuführeinrichtung 101 aufweist, mittels welcher das erste Fluid, im gezeigten Ausführungsbeispiel also der Kraftstoff, einem nicht gezeigten Tank, beispielsweise eines Verbrauchers 300, welcher im gezeigten Beispiel ein Kraftfahrzeug 301 ist, zuführt. Zu diesem Zweck kann die Zuführeinrichtung 101 eine Pumpe 103 aufweisen, welche das erste Fluid bzw. den Kraftstoff von einem nicht gezeigten Reservoir zum Verbraucher 300 fördert. Das System 100 weist ferner einen Kreislauf 102 auf, durch welchen im Betrieb das zweite Fluid und somit das Kältemittel zirkuliert. Der Kreislauf 102 kann einen Verdichter 104 aufweisen, welcher im Betrieb das zweite Fluid und somit das Kältemittel verdichtet.

Das System 100 kann, wie in Figur 1 gezeigt, Bestandteil einer Tankanlage 200 sein. Die Tankanlage 200 weist zumindest einen Tankpunkt 201 zum Betanken eines Tanks, im gezeigten Ausführungsbeispiel also des Verbrauchers 300, mit dem Kraftstoff auf, wobei in Figur 1 rein beispielhaft und der Einfachheit halber lediglich ein solcher Tankpunkt 201 dargestellt ist.

Der Wärmeübertrager 1 ist additiv gefertigt. Entsprechend Figur 2 weist der Wärmeübertrager 1 einen, beispielsweise aus einem Metall, additiv gefertigten Wärmeübertragerblock 2 auf. Der Wärmeübertragerblock 2 weist eine Blocklängsrichtung X, eine Blockquerrichtung Y und eine Blockhöhenrichtung Z auf, die senkrecht zueinander verlaufen. Im Wärmeübertragerblock 2 sind Strömungskanäle 3 für das erste Fluid ausgebildet, welche nachfolgend auch als erste Strömungskanäle 3 bezeichnet werden. Die ersten Strömungskanäle 3 durchdringen den Wärmeübertragerblock 2 und erstrecken sich in Blockquerrichtung Y. Durch die ersten Strömungskanäle 3 führt also ein Strömungspfad 4 des ersten Fluids, welcher nachfolgend auch als erster Strömungspfad 4 bezeichnet wird. Im Wärmeübertragerblock 2 sind zudem Strömungskanäle 5 für das zweite Fluid ausgebildet, welche nachfolgend auch als zweite Strömungskanäle 5 bezeichnet werden. Die zweiten Strömungskanäle 5 durchdringen den Wärmeübertragerblock 2 und erstrecken sich in Blockquerrichtung Y. Durch die zweiten Strömungskanäle 5 führt ein Strömungspfad 6 des zweiten Fluids, welcher nachfolgend auch als zweiter Strömungspfad 6 bezeichnet wird. Die Fluide sind fluidisch voneinander getrennt und strömen voneinander fluidisch getrennt durch den Wärmeübertrager 2. Das heißt, dass der erste Strömungspfad 4 und der zweite Strömungspfad 6 voneinander fluidisch getrennt sind. Der Wärmeübertrager 1 weist zudem zwei Fluidkammern 7 für das erste Fluid und zwei Fluidkammern 8 für das zweite Fluid auf. Die Fluidkammern 7 des ersten Fluids werden nachfolgend auch als Erstfluidkammern 7 und die Fluidkammern 8 für das zweite Fluid als Zweitfluidkammern 8 bezeichnet. Die Erstfluidkammern 7 sind an in Blockquerrichtung Y voneinander abgewandten Querenden 9 der ersten Strömungskanäle 3 ausgebildet und fluidisch mit den ersten Strömungskanälen 3 verbunden, sodass der erste Strömungspfad 4 durch die Erstfluidkammern 7 führt. Im System führt also der erste Strömungspfad 4 (siehe Figur 1 ) durch die Zuführeinrichtung 101 und durch den Wärmeübertrager 1. Im gezeigten Ausführungsbeispiel münden die ersten Strömungskanäle 3 unmittelbar in die Erstfluidkammern 7. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Erstfluidkammern 7 ebenfalls additiv gefertigt, wobei die ersten Strömungskanäle 3 unmittelbar in die Erstfluidkammern 7 übergehen. Die Zweitfluidkammern 8 sind in Blockquerrichtung Y auf der von den ersten Strömungskanälen 3 abgewandten Seiten der Erstfluidkammern 7 angeordnet. Das heißt, dass auf der von den ersten Strömungskanälen 3 in Blockquerrichtung Y abgewandten Seite der jeweiligen Erstfluidkammer 7 eine Zweitfluidkammer 8 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel folgt die jeweilige Zweitfluidkammern 8 unmittelbar auf der in Blockquerrichtung Y benachbarten Erstfluidkammern 7 und liegt unmittelbar auf der in Blockquerrichtung Y benachbarten Erstfluidkammern 7 auf. Wie Figur 2 ferner entnommen werden kann, sind die Zweitfluidkammern 8 fluidisch mit den zweiten Strömungskanälen 5 verbunden, sodass der zweite Strömungspfad 6 durch die Zweitfluidkammern 8 führt. Im System 100 führt also der zweite Strömungspfad 6 durch den Kreislauf 102 und durch den Wärmeübertrager 1. Die zweiten Strömungskanäle 5 münden im gezeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar in beiden Zweitfluidkammern 8 und sind mit den Zweitfluidkammern 8 unmittelbar verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Zweitfluidkammern 8 ebenfalls additiv gefertigt, wobei die zweiten Strömungskanäle 3 unmittelbar in die Zweitfluidkammern 8 übergehen. Zudem geht im gezeigten Ausführungsbeispiel die jeweilige Erstfluidkammer 7 unmittelbar in die in Blockquerrichtung Y benachbarte Zweitfluidkammer 8 über.

Entsprechend Figur 2 führt zumindest einer der zweiten Strömungskanäle 5 durch zumindest eine der Erstfluidkammern 7 hindurch zum der Erstfluidkammer 7 in Blockquerrichtung Y benachbarten Zweitfluidkammer 8. Im gezeigten Ausführungsbeispiel und bevorzugt führt der jeweilige zweite Strömungskanal 5 durch beide Erstfluidkammern 7 hindurch zum der jeweiligen Erstfluidkammer 7 in Blockquerrichtung Y benachbarten Zweitfluidkammer 8. Somit kommt es zum einen zu einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid, weil auch eine Wärmeübertragung in den ersten Fluidkammern 7 stattfindet. Zum anderen wirkt die Führung des zumindest einen zweiten Strömungskanals 5 durch die zumindest eine Erstfluidkammer 7 hindurch zu einer Wirkung in der Art eines in Blockquerrichtung Y wirkenden Zugankers, sodass es zu einer erhöhten mechanischen Stabilität des Wärmeübertragers 1 kommt.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen und bevorzugt strömt das erste Fluid, also der Kraftstoff, mit einem höheren Druck durch den Wärmeübertrager 1 , insbesondere durch die ersten Strömungskanäle 3, als das zweite Fluid, also das Kältemittel, durch den Wärmeübertrager 1 , insbesondere durch die zweiten Strömungskanäle 5. Somit wird die vorstehend beschriebene Wirkung in der Art eines Zugankers erhöht. Entsprechend ist das System 100 und/oder der Wärmeübertrager 1 ausgestaltet.

Wie in Figur 2 zu sehen ist, folgen im gezeigten Ausführungsbeispiel erste Strömungskanäle 3 und zweite Strömungskanäle 5 in Blocklängsrichtung X aufeinander. Zudem folgen im gezeigten Ausführungsbeispiel erste Strömungskanäle 3 und zweite Strömungskanäle 5 in Blockhöhenrichtung Z aufeinander (nicht sichtbar).

Wie in Figur 2 ferner angedeutet ist, dient in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine der Erstfluidkammern 7 dem Zuführen des ersten Fluids in die ersten Strömungskanäle 3 und die andere Erstfluidkammer 7 dem Sammeln des ersten Fluids aus den ersten Strömungskanälen 3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel dient ferner eine der Zweitfluidkammern 8 dem Zuführen des zweiten Fluids die zweiten Strömungskanäle 5 und die andere Zweitfluidkammer 8 dem Sammeln des zweiten Fluids aus den zweiten Strömungskanälen 5. Wie Figur 2 zudem entnommen werden kann, strömen die Fluide im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Strömungskanäle 3, 5 antiparallel zueinander, also entlang der Blockquerrichtung Y und einander entgegengesetzt. Somit kommt es zu einer gegenläufigen Strömung der Fluide in den Strömungskanälen 3, 5, welche zu einer erhöhten Effizienz des Wärmeübertrager führt.

Claims

Ansprüche

1. Additiv gefertigter Wärmeübertrager (1 ) zur fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid,

- mit einem additiv gefertigten Wärmeübertragerblock (2), der eine Blocklängsrichtung (X), eine Blockquerrichtung (Y) und eine Blockhöhenrichtung (Z) aufweist, die senkrecht zueinander verlaufen

- wobei im Wärmeübertrageblock (2) sich in Blockquerrichtung (Y) erstreckende erste Strömungskanäle (3) ausgebildet sind, die den Wärmeübertragerblock (2) durchdringen und durch welche ein erster Strömungspfad (4) eines ersten Fluid führt,

- wobei im Wärmeübertrageblock (2) sich in Blockquerrichtung (Y) erstreckende zweite Strömungskanäle (5) ausgebildet sind, die den Wärmeübertragerblock (2) durchdringen und durch welche ein vom ersten Strömungspfad (4) fluidisch getrennter zweiter Strömungspfad (6) eines zweiten Fluids führt,

- mit zwei Erstfluidkammern (7), welche an in Blockquerrichtung (Y) voneinander abgewandten Querenden (9) der ersten Strömungskanäle (3) ausgebildet sind, und welche fluidisch mit den ersten Strömungskanälen (3) verbunden sind, sodass der erste Strömungspfad (4) durch die Erstfluidkammern (7) führt,

- mit zwei Zweitfluidkammern (8), welche in Blockquerrichtung (Y) auf der von den ersten Strömungskanälen (3) abgewandten Seiten der Erstfluidkammern (7) angeordnet sind,

- wobei die Zweitfluidkammern (8) fluidisch mit den zweiten Strömungskanälen (5) verbunden sind, sodass der zweite Strömungspfad (6) durch die Zweitfluidkammern (7) führt, - wobei zumindest einer der zweiten Strömungskanäle (5) durch zumindest eine der Erstfluidkammern (7) hindurch zum der Erstfluidkammern (7) in Blockquerrichtung (Y) benachbarten Zweitfluidkammern (8) führt.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Zweitfluidkammern (8) in Blockquerrichtung (Y) auf der benachbarten Erstfluidkammern (7) liegt, insbesondere unmittelbar auf die Erstfluidkammern (7) folgt.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zweiten Strömungskanäle (5) durch beide der Erstfluidkammern (7) hindurch zum der jeweiligen Erstfluidkammern (7) in Blockquerrichtung (Y) benachbarten Zweitfluidkammern (8) führt.

4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zweiten Strömungskanäle (5), vorzugsweise der jeweilige zweite Strömungskanal (5), in die jeweilige Zweitfluidkammern (8) mündet und mit der jeweiligen Zweitfluidkammern (8) verbunden ist.

5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass erste Strömungskanäle (3) und zweite Strömungskanäle (5) in Blocklängsrichtung (X) aufeinander folgen.

6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass erste Strömungskanäle (3) und zweite Strömungskanäle (5) in Blockhöhenrichtung (Z) aufeinander folgen.

7. System (100) mit einem Wärmeübertrager (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

- mit einer Zuführeinrichtung (101 ), durch welche im Betrieb ein erstes Fluid strömt,

- mit einem Kreislauf (102), durch welchen im Betrieb ein zweites Fluid zirkuliert,

- wobei ein erster Strömungspfad (4) des ersten Fluids durch die Erstfluidkammern (7) und die ersten Strömungskanäle (3) und ein zweiter Strömungspfad (6) des zweiten Fluids durch die Zweitfluidkammern (8) und die zweiten Strömungskanäle (5) führt, sodass im Betrieb das erste Fluid durch die Erstfluidkammern (7) und die ersten Strömungskanäle (3) und das zweite Fluid durch die Zweitfluidkammern (8) und die zweiten Strömungskanäle (5) strömt.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System (101 ) derart ausgestaltet ist, dass das erste Fluid mit einem höheren Druck durch die ersten Strömungskanäle (3) strömt als das zweite Fluid durch die zweiten Strömungskanäle (5).

9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1 ) im System als Verdampfer (10) des zweiten Fluids betrieben ist, sodass das zweite Fluid das erste Fluid kühlt.

10. Tankanlage (200), mit zumindest einem Tankpunkt (201 ) zum Betanken eines Verbrauchers (300) mit einem Kraftstoff und mit einem System (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Kraftstoff das erste Fluid ist.

11 . Tankanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff und somit das erste Fluid ein Gas, insbesondere Wasserstoff oder ein Wasserstoffhaltiges Gas, ist.