DE102015218105A1

DE102015218105A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE102015218105A1
Application number: DE102015218105.7A
Authority: DE
Inventors: Anja Müller; Markus Wesner
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) mit einem ersten Wärmeübertragerblock (2) mit einem erstem Fluidkanal (3) für ein Wärmeübertragermedium und einem zweiten Fluidkanal (4) für ein Kühlmittel.
Erfindungswesentlich ist dabei,
– dass ein zweiter Wärmeübertragerblock (5) mit einem dritten Fluidkanal (6) für das Wärmeübertragermedium und einem vierten Fluidkanal (7) für ein Kältemittel vorgesehen ist,
– dass die beiden Wärmeübertragerblöcke (2, 5) über eine Verbindungsplatte (8) direkt miteinander verbunden sind und wobei in der Verbindungsplatte (8) zumindest eine Verbindungsöffnung (9) zwischen dem ersten und dem dritten Fluidkanal (3, 6) vorgesehen ist,
– dass am ersten Wärmeübertragerblock (2) ein mit dem zweiten Fluidkanal (4) kommunizierender Kühlmitteleingang (10) und Kühlmittelausgang (11) sowie ein mit dem ersten Fluidkanal (3) kommunizierender Wärmeübertragermediumeingang (12) vorgesehen sind,
– dass am zweiten Wärmeübertragerblock (5) ein mit dem vierten Fluidkanal (7) kommunizierender Kältemitteleingang (13) und Kältemittelausgang (14) sowie ein mit dem dritten Fluidkanal (6) kommunizierender Wärmeübertragermediumausgang (15) vorgesehen sind. The present invention relates to a heat exchanger (1) having a first heat exchanger block (2) with a first fluid channel (3) for a heat transfer medium and a second fluid channel (4) for a coolant.
Essential to the invention is
That a second heat exchanger block (5) is provided with a third fluid channel (6) for the heat transfer medium and a fourth fluid channel (7) for a refrigerant,
- That the two heat exchanger blocks (2, 5) via a connecting plate (8) are directly connected to each other and wherein in the connecting plate (8) at least one connection opening (9) between the first and the third fluid channel (3, 6) is provided
In that a coolant inlet (10) and coolant outlet (11) communicating with the second fluid channel (4) and a heat exchanger medium input (12) communicating with the first fluid channel (3) are provided on the first heat exchanger block (2),
- That at the second heat exchanger block (5) with the fourth fluid channel (7) communicating refrigerant inlet (13) and refrigerant outlet (14) and with the third fluid channel (6) communicating Wärmeübertragermediumausgang (15) are provided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem ersten Wärmeübertragerblock mit einem ersten Fluidkanal für ein Wärmeübertragermedium und einem zweiten Fluidkanal für ein Kühlmittel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a heat exchanger having a first heat exchanger block with a first fluid channel for a heat transfer medium and a second fluid channel for a coolant, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2011 008 653 A1 ist ein gattungsgemäßer Wärmeübertrager, beispielsweise ein Chiller, mit einem ersten Fluidkanal und einem davon getrennten zweiten Fluidkanal bekannt. Über eine erste Ein- und Auslastöffnung wird ein erstes Fluid in den ersten Fluidkanal eingeleitet bzw. wieder aus diesem abgeführt. Um nun einen Wärmeübertrager mit möglichst geringem Bauraum und zugleich geringen Herstellungskosten schaffen zu können, ist vorgesehen, die erste Ein- oder Auslassöffnung von einem Tauchrohr zu bilden und durch das Tauchrohr das erste Fluid in den ersten Fluidkanal einzuleiten, so dass die erste Ein- und Auslassöffnung an der gleichen Seite des Wärmeübertragers angeordnet sind.From the DE 10 2011 008 653 A1 is a generic heat exchanger, such as a chiller, with a first fluid channel and a separate second fluid channel known. About a first input and Auslastöffnung a first fluid is introduced into the first fluid channel and discharged again from this. In order to be able to create a heat exchanger with the smallest possible space and at the same time low production costs, it is provided to form the first inlet or outlet opening of a dip tube and to introduce the first fluid into the first fluid channel through the dip tube, so that the first input and Outlet opening are arranged on the same side of the heat exchanger.

Moderne Kraftfahrzeuge werden aufgrund der zunehmend leistungsstarken elektrischen Verbraucher mit immer stärkeren Batterien ausgerüstet, insbesondere dann, wenn es sich bei diesen Kraftfahrzeugen um sogenannte Hybridfahrzeuge handelt. Um dabei eine möglichst hohe elektrische Leistungsabgabe der Batterie erreichen zu können, werden diese zunehmend temperiert, das heißt bedarfsgerecht gekühlt bzw. erwärmt und dadurch in einem für die optimale Leistungsentfaltung optimalen Temperaturfenster gehalten. In heißen Sommermonaten dient somit die Batterie üblicherweise als Wärmequelle und kann über eine entsprechende Kältemaschine gekühlt werden. Bei niedrigen Außentemperaturen hingegen erfolgt eine Beheizung der Batterie üblicherweise über einen Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs, insbesondere des Hybridfahrzeugs, so dass in diesem Fall die von einer Brennkraftmaschine erzeugte Abwärme zum Aufheizen der Batterie genutzt werden kann. Modern motor vehicles are being equipped with increasingly powerful batteries due to the increasingly powerful electrical consumers, in particular when these motor vehicles are so-called hybrid vehicles. In order to be able to achieve the highest possible electric power output of the battery, they are increasingly tempered, that is cooled as required or heated and thereby kept in an optimum for optimal power development temperature window. In hot summer months, the battery thus usually serves as a heat source and can be cooled by a corresponding chiller. At low outdoor temperatures, however, a heating of the battery usually takes place via a coolant circuit of the vehicle, in particular of the hybrid vehicle, so that in this case the waste heat generated by an internal combustion engine can be used to heat the battery.

Nachteilig beim Stand der Technik ist jedoch, dass zur Kühlung bzw. zum Erwärmen der Batterie zwei separate Wärmeübertrager eingesetzt werden, wodurch ein vergleichsweise hoher Montageaufwand, eine erhöhte Teilevielfalt, ein vergrößertes Bauraumvolumen und Gewicht sowie eine deutlich erhöhte Anzahl an Schnittstellen und Leitungen auftreten, was die Temperierung der Batterie vergleichsweise teuer macht.A disadvantage of the prior art, however, is that for cooling or for heating the battery, two separate heat exchangers are used, whereby a comparatively high assembly costs, an increased variety of parts, an increased space volume and weight and a significantly increased number of interfaces and lines occur, what makes the temperature of the battery comparatively expensive.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Wärmeübertrager der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.The present invention therefore deals with the problem of providing a heat exchanger of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which overcomes the known from the prior art disadvantages.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwei bislang separat angeordnete Wärmeübertrager zur Temperierung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug nunmehr erstmals in einen gemeinsamen Wärmeübertrager zu integrieren, wodurch eine Reduzierung der Schnittstellen, eine Reduzierung des Montageaufwandes beim Kunden, eine Reduzierung des Fertigungsaufwands des Wärmeübertragers, eine Reduzierung des erforderlichen Bauraumvolumens und des Gewichts sowie eine Reduzierung der Teilevielfalt erreicht werden kann. Die Erfindung löst dies, indem sie zwei Wärmeübertragerblöcke über eine gemeinsame Verbindungsplatte direkt miteinander verbindet und dadurch die zuvor genannten Vorteile realisiert. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager weist einen ersten Wärmeübertragerblock mit einem ersten Fluidkanal für ein Wärmeübertragermedium und einen zweiten Fluidkanal für ein Kühlmittel auf. Darüber hinaus ist ein zweiter Wärmeübertragerblock mit einem dritten Fluidkanal für das Wärmeübertragermedium und einem vierten Fluidkanal für ein Kältemittel vorgesehen. Diese beiden Wärmeübertragerblöcke sind dabei erfindungsgemäß über die zuvor erwähnte Verbindungsplatte direkt miteinander verbunden, wobei in der Verbindungsplatte selbst zumindest eine Verbindungsöffnung zwischen dem ersten und dem dritten Fluidkanal vorgesehen ist, so dass beide Wärmeübertragerblöcke nacheinander vom Wärmeübertragermedium durchflossen werden können. Am ersten Wärmeübertragerblock ist darüber hinaus ein mit dem zweiten Fluidkanal kommunizierender Kühlmitteleingang und Kühlmittelausgang sowie ein mit dem ersten Fluidkanal kommunizierender Wärmeübertragermediumeingang vorgesehen, während am zweiten Wärmeübertragerblock ein mit dem vierten Fluidkanal kommunizierender Kältemitteleingang und Kältemittelausgang sowie ein mit dem dritten Fluidkanal kommunizierender Wärmeübertragermediumausgang. Durch die direkte Anbindung der beide Wärmeübertragerblöcke über die dazwischen angeordnete Verbindungsplatte kann insbesondere auf die bislang aufwändige und bauraumintensive sowie teure Leitungsführung zwischen zwei separaten Wärmeübertragern und der zu kühlenden bzw. zu erwärmenden Batterie verzichtet werden, wodurch Material, Bauraum, Gewicht und Kosten eingespart werden können. The present invention is based on the general idea of integrating two previously arranged separately heat exchanger for temperature control of a battery in a motor vehicle for the first time in a common heat exchanger, thereby reducing the interfaces, reducing the assembly costs at the customer, reducing the manufacturing cost of the heat exchanger, a reduction of the required installation space volume and weight and a reduction in the variety of parts can be achieved. The invention solves this by connecting two heat exchanger blocks directly to each other via a common connecting plate and thereby realizes the aforementioned advantages. The heat exchanger according to the invention has a first heat exchanger block with a first fluid channel for a heat transfer medium and a second fluid channel for a coolant. In addition, a second heat exchanger block is provided with a third fluid channel for the heat transfer medium and a fourth fluid channel for a refrigerant. These two heat exchanger blocks are inventively connected directly to each other via the aforementioned connecting plate, wherein in the connecting plate itself at least one connection opening between the first and the third fluid channel is provided so that both heat exchanger blocks can be sequentially flowed through by the heat transfer medium. Moreover, a coolant inlet and coolant outlet communicating with the second fluid channel and a heat exchanger medium inlet communicating with the first fluid channel are provided on the first heat exchanger block, while a refrigerant inlet communicating with the fourth fluid channel and refrigerant outlet and a heat transfer medium outlet communicating with the third fluid channel are provided on the second heat exchanger block. Due to the direct connection of the two heat exchanger blocks via the connection plate arranged therebetween, it is possible in particular to dispense with the previously complex and space-consuming and expensive wiring between two separate heat exchangers and the battery to be cooled or heated, whereby material, installation space, weight and costs can be saved ,

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Expansionsventil, insbesondere ein elektronisches Expansionsventil, zur Regelung eines Massenstroms des Kältemittels vorgesehen, wobei dieses Expansionsventil vorzugsweise direkt am Kältemitteleingang des zweiten Wärmeübertragerblocks angeordnet werden kann. Das Expansionsventil weist dabei eine lokale Verengung auf, wodurch es den Druck des durchfließenden Kältemittels vermindert und damit eine Volumenzunahme bzw. Expansion bewirkt. Im vorliegenden Fall ist dabei das Expansionsventil in einen Kältemittelkreislauf eingesetzt und reduziert dort den Druck des Kältemittels, das üblicherweise als nahezu siedende Flüssigkeit in das Expansionsventil eintritt. Hier erfährt es eine Zustandsänderung, wobei ein Teil des Kältemittels beim Durchgang verdampft, während der andere Teil im flüssigen Zustand verbleibt. Im sich daran anschließenden vierten Fluidkanal des zweiten Wärmeübertragerblocks kommt es dann zu einem Verdampfen des noch flüssigen Anteils des Kältemittels, wodurch das im dritten Fluidkanal strömende Wärmeübertragermedium abgekühlt wird. Durch ein elektronisches Expansionsventil kann dabei der Kältemittelstrom beispielsweise direkt mit einer Motorsteuerung verbunden und dadurch besonders exakt gesteuert werden, wodurch eine besonders exakte Temperierung einer Batterie möglich ist.In an advantageous development, an expansion valve, in particular an electronic expansion valve, is provided for controlling a mass flow of the refrigerant, wherein this expansion valve is preferably located directly at the refrigerant inlet of the second heat exchanger block can be arranged. The expansion valve has a local constriction, whereby it reduces the pressure of the flowing refrigerant and thus causes an increase in volume or expansion. In the present case, the expansion valve is inserted into a refrigerant circuit and there reduces the pressure of the refrigerant, which usually enters the expansion valve as a nearly boiling liquid. Here it undergoes a change of state, with part of the refrigerant evaporating on passage while the other part remains in the liquid state. In the adjoining fourth fluid channel of the second heat exchanger block, the still liquid portion of the refrigerant then evaporates, as a result of which the heat transfer medium flowing in the third fluid channel is cooled. By an electronic expansion valve while the refrigerant flow can for example be directly connected to a motor controller and thereby controlled very precisely, whereby a particularly accurate temperature control of a battery is possible.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Absperrventil zur Regelung eines Massenstroms des Kühlmittels vorgesehen. Das durch den ersten Wärmeübertragerblock strömende Kühlmittel dient üblicherweise lediglich zum Erwärmen des Wärmeübertragermediums im ersten Fluidkanal und damit zu einem Erwärmen einer Batterie, so dass insbesondere bei hohen Außentemperaturen, bei welchen ein Erwärmen der Batterie kontraproduktiv wäre, ein Durchfluss von Kühlmittel durch den zweiten Fluidkanal des ersten Wärmeübertragerblocks unterbunden werden muss. Hierzu kann beispielsweise in dem mit dem Kühlmitteleingang und dem Kühlmittelausgang kommunizierend verbundenen Kühlmittelkreislauf ein Absperrventil vorgesehen sein, beispielsweise stromauf des Kühlmitteleingangs und/oder stromab des Kühlmittelausgangs des ersten Wärmeübertragerblocks, wobei zur Strömungsunterbrechung üblicherweise ein Absperrventil ausreicht. Durch das Absperren des zweiten Fluidkanals kann somit ein unerwünschtes Aufheizen der Batterie zuverlässig vermieden werden.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a shut-off valve for controlling a mass flow of the coolant is provided. The coolant flowing through the first heat transfer block usually serves only to heat the heat transfer medium in the first fluid channel and thus to heat a battery, so that a flow of coolant through the second fluid channel of the coolant is counterproductive, especially at high outside temperatures at which heating of the battery would be counterproductive first heat exchanger block must be prevented. For this purpose, a shut-off valve may for example be provided in the communicating with the coolant inlet and the coolant outlet connected coolant circuit, for example upstream of the coolant inlet and / or downstream of the coolant outlet of the first heat exchanger block, wherein a stop valve is usually sufficient for flow interruption. By shutting off the second fluid channel thus undesired heating of the battery can be reliably avoided.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind der erste und der zweite Wärmeübertragerblock als Stapelscheibenkühler mit jeweils mehreren Stapelscheiben ausgebildet, wobei die Stapelscheiben des ersten Wärmeübertragerblocks und die Stapelscheiben des zweiten Wärmeübertragerblocks vorzugsweise baugleich ausgebildet sind. Hierdurch können die Anzahl der Gleichteile erhöht und dadurch die Lager- und Logistikkosten gesenkt werden. Durch die Verwendung baugleicher Stapelscheiben kann zuverlässig eine Fehlmontage verhindert und dadurch die Fertigungsqualität gesteigert werden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the first and the second heat exchanger block are constructed as a stacked disk cooler, each with a plurality of stack disks, wherein the stacking disks of the first heat exchanger block and the stacking disks of the second heat exchanger block are preferably of identical construction. As a result, the number of identical parts can be increased and thereby the storage and logistics costs are reduced. By using identical stacking disks reliable assembly can be prevented and thus the manufacturing quality can be increased.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, den zuvor beschriebenen Wärmeübertrager in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, mit einer aufladbaren Batterie, einem Verbrennungsmotor und einem Kühler zum Kühlen des Verbrennungsmotors einzusetzen. Der Kühlmitteleingang und der Kühlmittelausgang des ersten Wärmeübertragerblocks sind dabei über einen Kühlmittelkreislauf mit dem Kühler verbunden, während der Kältemitteleingang und der Kältemittelausgang des zweiten Wärmeübertragerblocks über einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor und einem Kondensator verbunden sind. Der vierte Fluidkanal innerhalb des zweiten Wärmeübertragerblocks wirkt in diesem Fall als Verdampfer. Durch den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager lassen sich der zur Temperierung der Batterie und damit zum Erreichen der optimalen Leistungsausbeute der Batterie erforderliche Bauraumbedarf sowie die hierfür erforderlichen Kosten deutlich senken, was insbesondere zur besseren Verbreitung derartiger Hybridfahrzeuge einen wichtigen Beitrag leistet. The present invention is further based on the general idea to use the heat exchanger described above in a motor vehicle, in particular in a hybrid vehicle, with a rechargeable battery, an internal combustion engine and a radiator for cooling the internal combustion engine. The coolant inlet and the coolant outlet of the first heat exchanger block are connected via a coolant circuit to the radiator, while the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the second heat exchanger block are connected via a refrigerant circuit to a compressor and a condenser. The fourth fluid channel within the second heat exchanger block acts as an evaporator in this case. By the heat exchanger according to the invention described above, the required space for the temperature of the battery and thus to achieve the optimum power output of the battery space requirements and the associated costs can be significantly reduced, which makes an important contribution in particular to better dissemination of such hybrid vehicles.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

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 Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager, 1 a view of a heat exchanger according to the invention,

2 den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager in einer Einbausituation in einem Kraftfahrzeug. 2 the heat exchanger according to the invention in a mounting situation in a motor vehicle.

Entsprechend den 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager 1, der beispielsweise als Chiller ausgebildet sein kann, einen ersten Wärmeübertragerblock 2 mit einem ersten Fluidkanal 3 (vergleiche auch 2) für ein Wärmeübertragermedium und einen zweiten Fluidkanal 4 für ein Kühlmittel auf. Darüber hinaus besitzt der erfindungsgemäße Wärmeübertrager 1 einen zweiten Wärmeübertragerblock 5 mit einem dritten Fluidkanal 6 für das Wärmeübertragermedium und einem vierten Fluidkanal 7 für ein Kältemittel. Die beiden Wärmeübertragerblöcke 2, 5 sind dabei über eine Verbindungsplatte 8 direkt miteinander verbunden, das heißt direkt aneinander angebunden, wobei in der Verbindungsplatte 8 zumindest eine Verbindungsöffnung 9 vorgesehen ist, die den ersten Fluidkanal 3 den dritten Fluidkanal 6 kommunizierend miteinander verbindet. Am ersten Wärmeübertragerblock 2 sind darüber hinaus ein mit dem zweiten Fluidkanal 4 kommunizierender Kühlmitteleingang 10 und Kühlmittelausgang 11 sowie ein mit dem ersten Fluidkanal 3 kommunizierender Wärmeübertragermediumeingang 12 vorgesehen, während am zweiten Wärmeübertragerblock 5 ein mit dem vierten Fluidkanal 7 kommunizierender Kältemitteleingang 13 und ein Kältemittelausgang 14 sowie ein mit dem dritten Fluidkanal 6 kommunizierender Wärmeübertragermediumausgang 15 angeordnet sind.According to the 1 and 2 has a heat exchanger according to the invention 1 , which may be formed, for example, as a chiller, a first heat exchanger block 2 with a first fluid channel 3 (compare also 2 ) for a heat transfer medium and a second fluid channel 4 for a coolant. In addition, the heat exchanger according to the invention has 1 a second heat exchanger block 5 with a third fluid channel 6 for the heat transfer medium and a fourth fluid channel 7 for a refrigerant. The two heat exchanger blocks 2 . 5 are doing a connection plate 8th directly connected to each other, that is directly connected to each other, wherein in the connection plate 8th at least one connection opening 9 is provided, which is the first fluid channel 3 the third fluid channel 6 communicating with each other. At the first heat exchanger block 2 are also one with the second fluid channel 4 communicating coolant inlet 10 and coolant outlet 11 and one with the first fluid channel 3 communicating heat transfer medium input 12 provided while at the second heat exchanger block 5 one with the fourth fluid channel 7 communicating refrigerant inlet 13 and a refrigerant outlet 14 and one with the third fluid channel 6 communicating heat transfer medium output 15 are arranged.

Durch die erfindungsgemäße direkte Kopplung der beiden Wärmeübertragerblöcke 2, 5 über die erfindungsgemäß dazwischen angeordnete Verbindungsplatte 8 kann im Vergleich zum Stand der Technik, bei welchem zwei separate Wärmeübertragerblöcke vorgesehen wurden, eine deutliche Reduzierung hinsichtlich erforderlicher Schnittstellen, hinsichtlich eines Montageaufwands beim Kunden, hinsichtlich eines Fertigungsaufwands, hinsichtlich eines Bauraumvolumens und eines Gewichts sowie hinsichtlich der erforderlichen Einzelteile erzielt werden. Besonders der bislang zwischen zwei Wärmeübertragerblöcken erforderliche Leitungsaufwand entfällt ganz. By the inventive direct coupling of the two heat exchanger blocks 2 . 5 over the invention arranged therebetween connecting plate 8th can be achieved compared to the prior art, in which two separate heat exchanger blocks have been provided, a significant reduction in required interfaces, in terms of assembly costs for the customer, in terms of a manufacturing effort, in terms of installation space and weight and in terms of the required items. In particular, the previously required between two heat exchanger blocks line expense completely eliminated.

Betrachtet man die 1 und 2 weiter, so kann man erkennen, dass an dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 ein Expansionsventil 16 angeordnet ist, welches insbesondere als elektronisches Expansionsventil ausgebildet ist, und eine Regelung eines Massenstroms des Kältemittels ermöglicht. Dieses Expansionsventil 16 ist dabei in einem Kältemittelkreislauf 17 eingebunden, in welchem zusätzlich ein Teil einer Kältemaschine, nämlich ein Kompressor 18, ein Kondensator 19 sowie eine Drossel 20 eingebaut sind. Der zweite Wärmeübertragerblock 5 dient in diesem Fall als Verdampfer.Looking at the 1 and 2 Further, it can be seen that on the heat exchanger according to the invention 1 an expansion valve 16 is arranged, which is in particular designed as an electronic expansion valve, and allows control of a mass flow of the refrigerant. This expansion valve 16 is in a refrigerant circuit 17 integrated, in which additionally a part of a refrigerator, namely a compressor 18 , a capacitor 19 and a throttle 20 are installed. The second heat exchanger block 5 in this case serves as an evaporator.

Der erste Wärmeübertragerblock 2 ist mit seinem zweiten Fluidkanal 4 und mit dem Kühlmitteleingang 10 und dem Kühlmittelausgang 11 in einem Kühlmittelkreislauf 21 eingebunden, in welchem zusätzlich ein Kühler 22, insbesondere einer Brennkraftmaschine 23 sowie zumindest ein Absperrventil 24 angeordnet sind. Gemäß der 2 sind dabei zwei Absperrventile 24 eingezeichnet, wobei selbstverständlich lediglich ein einziges davon wirklich erforderlich ist, um eine Strömung im Kühlmittelkreislauf 21 und im zweiten Fluidkanal 4 des ersten Wärmeübertragerblocks 2 abzusperren. The first heat exchanger block 2 is with its second fluid channel 4 and with the coolant inlet 10 and the coolant outlet 11 in a coolant circuit 21 integrated, in which additionally a cooler 22 , in particular an internal combustion engine 23 and at least one shut-off valve 24 are arranged. According to the 2 are two shut-off valves 24 drawn, of course, only a single one of which is really necessary to a flow in the coolant circuit 21 and in the second fluid channel 4 of the first heat exchanger block 2 shut off.

Der erste und der zweite Wärmeübertragerblock 2, 5 sind dabei als Stapelscheibenkühler mit jeweils mehreren Stapelscheiben 25 ausgebildet, wobei die Stapelscheiben 25 des ersten Wärmeübertragerblocks 2 und die Stapelscheiben 25 des zweiten Wärmeübertragerblocks 5 vorzugsweise baugleich ausgebildet sind, um die Teilevielfalt und damit verbunden die Lager- und Logistikkosten senken zu können. Der erste und der zweite Wärmeübertragerblock 2, 5 sind darüber hinaus über die Verbindungsplatte 8 miteinander verlötet.The first and the second heat exchanger block 2 . 5 are here as Stapelscheibenkühler with several stacking discs 25 formed, wherein the stacking disks 25 of the first heat exchanger block 2 and the stacking disks 25 of the second heat exchanger block 5 preferably of identical design, in order to reduce the variety of parts and associated with the storage and logistics costs can. The first and the second heat exchanger block 2 . 5 are beyond the connection plate 8th soldered together.

Betrachtet man nun die 2, so kann man in dieser ein Kraftfahrzeug 26 mit einer aufladbaren Batterie 27, Brennkraftmaschine 23 sowie dem Kühler 22 zum Kühlen der Brennkraftmaschine 23 erkennen. Der Kühlmitteleingang 10 und der Kühlmittelausgang 11 des ersten Wärmeübertragerblocks 2 sind dabei über den Kühlmittelkreislauf 21 mit dem Kühler 22 verbunden, während der Kältemitteleingang 13 und der Kältemittelausgang 14 des zweiten Wärmeübertragerblocks 5 über den Kältemittelkreislauf 17 mit dem Kompressor 18, dem Kondensator 19 und der Drossel 20 verbunden sind. Bei dem gezeichneten Kraftfahrzeug 26 kann es sich insbesondere um ein sogenanntes Hybridfahrzeug handeln, welches eine vergleichsweise leistungsstarke Batterie 27 aufweist, die nicht nur übliche elektrische Verbraucher an Bord des Kraftfahrzeuges 26 mit elektrischer Energie versorgt, sondern zusätzlich auch einen nicht gezeigten elektrischen Antrieb. Looking now at the 2 , so you can in this a motor vehicle 26 with a rechargeable battery 27 , Internal combustion engine 23 as well as the radiator 22 for cooling the internal combustion engine 23 detect. The coolant inlet 10 and the coolant outlet 11 of the first heat exchanger block 2 are doing over the coolant circuit 21 with the radiator 22 connected while the refrigerant input 13 and the refrigerant outlet 14 of the second heat exchanger block 5 over the refrigerant circuit 17 with the compressor 18 , the capacitor 19 and the throttle 20 are connected. In the drawn motor vehicle 26 it may in particular be a so-called hybrid vehicle, which is a comparatively powerful battery 27 not only the usual electrical consumers on board the motor vehicle 26 supplied with electrical energy, but also an electric drive, not shown.

Durch den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 lassen sich insbesondere die bislang zum optimalen Temperieren der Batterie 27 erforderlichen Leitungen zwischen zwei separaten Wärmeübertragern gänzlich einsparen, da anstelle dieser separaten Leitungen und anstelle der damit einhergehenden Schnittstellen nunmehr ausschließlich noch die Verbindungsplatte 8 tritt. Dadurch lassen sich sowohl das Gewicht, als auch die Teilevielfalt, das erforderliche Bauraumvolumen und insbesondere auch die Material- und Herstellungskosten erheblich reduzieren. Ist eine Kühlung der Batterie 27 bei beispielsweise heißen Außentemperaturen gewünscht, so wird das Absperrventil 24 betätigt, woraufhin ein Kühlmittelstrom im Kühlmittelkreislauf 21 und damit auch im zweiten Fluidkanal 4 des ersten Wärmeübertragerblocks 2 zum Erliegen kommt. In diesem Fall wird das im Wärmeübertragermediumkreislauf 28 strömende Wärmeübertragermedium ausschließlich im zweiten Wärmeübertragerblock 5 durch das dort verdampfende Kältemittel gekühlt. Bei vergleichsweise geringen Außentemperaturen, beispielsweise in einem Winterbetrieb, kann das Expansionsventil 16 geschlossen und das Absperrventil 24 geöffnet werden, so dass die von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Abwärme über den Kühlmittelkreislauf 21 an den ersten Wärmeübertragerblock 2 übertragen und von dort an das im ersten Fluidkanal 3 strömende Wärmeübertragermedium transferiert werden kann. In dieser Weise kann somit ein Beheizen bzw. Erwärmen der Batterie 27 erfolgen, so dass diese mittels des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 sowohl bei kalten als auch bei heißen Außentemperaturen in einem vordefinierten Temperaturfenster bzw. Temperaturbereich gehalten werden kann, in welchem eine optimale Leistung erwartet werden kann. By the heat exchanger according to the invention 1 In particular, so far the optimal temperature control of the battery can be 27 required lines between two separate heat exchangers save completely, as instead of these separate lines and instead of the associated interfaces now only the connection plate 8th occurs. As a result, both the weight and the variety of parts, the required installation space volume and in particular the material and manufacturing costs can be significantly reduced. Is a cooling of the battery 27 if, for example, hot outside temperatures are desired, then the shut-off valve 24 actuated, whereupon a coolant flow in the coolant circuit 21 and thus also in the second fluid channel 4 of the first heat exchanger block 2 comes to a halt. In this case, this will be in the heat transfer medium circuit 28 flowing heat transfer medium exclusively in the second heat exchanger block 5 cooled by the evaporating refrigerant there. At comparatively low outside temperatures, for example in a winter operation, the expansion valve 16 closed and the shut-off valve 24 be opened, so that by the internal combustion engine 2 generated waste heat through the coolant circuit 21 to the first heat exchanger block 2 transferred and from there to the in the first fluid channel 3 flowing Heat transfer medium can be transferred. In this way, thus heating or heating of the battery 27 done so that they by means of the heat exchanger according to the invention 1 can be maintained in a predefined temperature window or temperature range, both in cold and in hot outside temperatures, in which an optimal performance can be expected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011008653 A1 [0002]

Claims

Heat exchanger ( 1 ) with a first heat exchanger block ( 2 ) with a first fluid channel ( 3 ) for a heat transfer medium and a second fluid channel ( 4 ) for a coolant, characterized in that - a second heat exchanger block ( 5 ) with a third fluid channel ( 6 ) for the heat transfer medium and a fourth fluid channel ( 7 ) is provided for a refrigerant, - that the two heat exchanger blocks ( 2 . 5 ) via a connecting plate ( 8th ) are directly connected to each other and wherein in the connecting plate ( 8th ) at least one connection opening ( 9 ) between the first and the third fluid channel ( 3 . 6 ) is provided, - that at the first heat exchanger block ( 2 ) with the second fluid channel ( 4 ) communicating coolant input ( 10 ) and coolant outlet ( 11 ) and one with the first fluid channel ( 3 ) communicating heat transfer medium input ( 12 ) are provided, - that at the second heat exchanger block ( 5 ) with the fourth fluid channel ( 7 ) communicating refrigerant input ( 13 ) and a refrigerant outlet ( 14 ) and one with the third fluid channel ( 6 ) communicating heat transfer medium output ( 15 ) are provided.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that an expansion valve ( 16 ), in particular an electronic expansion valve, is provided for controlling a mass flow of the refrigerant.

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that at least one shut-off valve ( 24 ) is provided for controlling a mass flow of the coolant.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first and the second heat exchanger block ( 2 . 5 ) as Stapelscheibenkühler with several stacking disks ( 25 ) are formed, wherein the stacking discs ( 25 ) of the first heat exchanger block ( 2 ) and the stacking disks ( 25 ) of the second heat exchanger block ( 5 ) are constructed identical.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first and the second heat exchanger block ( 2 . 5 ) via the connection plate ( 8th ) are soldered together.

Motor vehicle ( 26 ) with a heat exchanger ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, and with a rechargeable battery ( 27 ), an internal combustion engine ( 23 ) and a cooler ( 22 ) for cooling the internal combustion engine ( 23 ).

Motor vehicle according to claim 6, characterized in that the coolant inlet ( 10 ) and the coolant outlet ( 11 ) of the first heat exchanger block ( 2 ) via a coolant circuit ( 21 ) with the radiator ( 22 ) are connected.

Motor vehicle according to claim 6 or 7, characterized in that the refrigerant inlet ( 13 ) and the refrigerant outlet ( 14 ) of the second heat exchanger block ( 5 ) via a refrigerant circuit ( 17 ) with a compressor ( 18 ) and a capacitor ( 19 ) are connected.

Motor vehicle according to claim 8, characterized in that in the refrigerant circuit ( 17 ) an expansion valve ( 16 ) is arranged.

Motor vehicle according to claim 8 or 9, characterized in that in the coolant circuit ( 21 ) at least one shut-off valve ( 24 ) is arranged.