WO2011092240A1

WO2011092240A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: WO2011092240A1
Application number: PCT/EP2011/051134
Authority: WO
Inventors: Dieter Engelhardt; Markus Wesner; Peter Klein; Thomas Kuznia; Thomas Mager
Original assignee: Behr Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-08-04
Also published as: DE102011009647A1

Abstract

Bei einem Wärmeübertrager (1) oder Chiller (1 ) in Scheibenbauweise, umfassend eine Vielzahl von ϋbereinander gestapelten Stapelscheiben (2), so dass zwischen den Stapelscheiben (2) ein erster Fluidkanal für ein erstes Fluid und ein zweiter Fluidkanal für ein zweites Fluid ausgebildet ist, Stutzen (3, 19) als Ein- und Auslassstutzen für das erste Fluid und Stutzen (3, 20) als Ein- und Auslassstutzen für das zweite Fluid, ein Abdeckblech (4), eine Verstärkungsscheibe (5), eine Einrichtung (7) zur Befestigung des Warmeϋbertragers (1), soll der Wärmeϋbertrager (1) einen geringen Bauraum benötigen und zuverlässig im Betrieb ohne Leckagen arbeiten. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens ein Stutzen (3) fluiddicht mit der Einrichtung (7) an wenigstens einer Stutzenöffnung verbunden ist und/oder die Ausdehnung der Einrichtung (7) in einer von der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) aufgespannten fiktiven Ebene (22) im Wesentlichen der Ausdehnung der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) in dieser fiktiven Ebene (22) entspricht.

Description

Wärmeübertrager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11, ein Verfahren zur Hersteilung eines Wärmeübertragers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14 und eine Kraftfahrzeugklimaanlage.

Batterien von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen müssen erwärmt oder gekühlt werden, um eine ausreichende Betriebstemperatur der Batterie, beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und 40°C, zu erhalten. Bei einer Entnahme oder Laden von elektrischer Energie aus der Batterie gibt die Batterie Wärme ab, so dass die Batterie gekühlt werden muss, damit sich diese nicht auf Temperaturen von mehr als 30°C oder 40°C erwärmt Bei geringen Außentemperaturen, die beispielsweise unterhalb von D*C liegen, ist ein Erwärmen der Batterie erforderlich, damit elektrische Energie von der Batterie entnommen werden kann als auch eine Aufladung mit elektrischer Energie möglich ist. Hierzu weist das Hybrid- oder Elektrofahrzeug einen Kühimittelkreislauf auf mit dem die Batterie gekühlt und vorzugsweise erwärmt werden kann.

Die DE 101 28 164 A1 zeigt ein Fahrzeug-Kühlsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Das Fahrzeug-Kühlsystem weist einen Kühlmittelkreislauf auf, der thermisch mit einer Batterie gekoppelt ist. In den Kühlmittelkreislauf mit der Batterie Ist femer ein Verdampfer eines Kältekreises mit einem Kondensator, einem Kompressor und einem Expansionsventil eingebaut. Mittels des Verdampfers kann der Kühlmittelkreislauf mit der Batterie gekühlt Werden, so dass dadurch mittels des Kattekreises auch die Batterie gekühlt werden kann. Außerdem ist es bekannt, in einem derartigen Fahrzeug- Kühlsystem den Kühlmittelkreislauf für die Batterie mit einem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zu koppeln, so dass bei niedrigen Außentemperaturen die Batterie durch Abgabe der Warme an die Umgebungsluft gekühlt werden kann, ohne dass der Kältekreis in Betrieb ist. In nachteiliger Weise steht jedoch die Abwärme der Batterie damit nicht zum erwärmen des Kraftfahrzeuginnenraumes zur Verfügung und ein zusätzlicher Umgebungsluft- Wärmeübertrager ist erforderlich. Aus der DE 102008 017 113 A1 ist ein Verdampfer als Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug bekannt. Eine Mehrzahl von Platten sind parallel zueinander in Hochlichtung gestapelt als Wärmeübertrager in Platten- bzw. Scheibenbauweise. Zwischen den Platten bildet sich ein erster Strömungsraum für Kältemittel als erstes Fluid und ein zweiter Strömungsraum für ein zweites Fluid, so dass Wärme von dem zweiten Fluid auf das Kältemittel übertragen werden kann.

Wärmeübertrager oder Chilier in Scheibenbauweise mit einer Vielzahl an übereinander gestapelten Stapelscheiben zur Ausbildung eines ersten und zweiten Fluidkanaies weisen an einem Ende des Stapels aus den Stapelscheiben ein Abdeckblech und an einem anderen Ende des Stapels aus dem Stapelscheiben eine Verstärkungsscheibe auf. Auf die Verstärkungs- scheibe ist eine Halteplatte als Einrichtung zur Befestigung des Wärmeübertragers angeordnet und in die Halteplatte sind Bohrungen angebracht, um mitteis der Bohrungen, in welchen eine Schraube oder ein Niete angeordnet ist, den Wärmeübertrager zu befestigen. Femer können mittels der Bohrungen in der Halteplatte auch beispielsweise ein Expansionsventil befestigt werden. Die Ausdehnung der Halteplatte ist dabei wesentlich größer als die Ausdehnung der Verstärkungsscheibe jeweils in Richtung einer von der Verstärkungsscheibe bzw. der Halteplatte aufgespannten Ebene. Dadurch wird von dem Wärmeübertrager zusätzlicher Bauraum benötigt Zum Einleiten eines ersten und zweiten Fluides sind an einem Ende und an dem anderen Ende des Stapels aus den Stapelscheiben Stutzen angebracht. An den Stutzen werden Rohre zum Einleiten des ersten und zweiten Fluides befestigt. Dabei ist der oder sind die Stutzen, welche oder weicher an dem Ende des Stapels mit der Verstärkungsscheibe und der Halteplatte angeordnet sind, an der Halteplatte befestigt. Hierzu weist die Halteplatte einen oder mehrere Durchzüge auf und an den Durchzügen sind die Stutzen angelötet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und oder Kühlen einer Batterie, einen Wärmeübertrager und ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers und eine Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verfügung zu stellen, bei dem der Wärmeübertrager einen geringen Bauraum benötigt, einfach in der Herstellung ist und zuverlässig Im Betrieb ohne Leckagen arbeitet.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager oder Chilier in Scheibenbauweise, umfassend eine Vielzahl von übereinander gestapelten Stapelscheiben, so dass zwischen den Stapelscheiben ein erster Fluidkanal für ein erstes Fluid und ein zweiter Fluidkanal für ein zweites Fluid ausgebil- det ist, Stutzen als Ein- und Auslassstutzen für das erste Fluid und Stutzen als Ein- und Auslassstutzen für das zweite Fluid, ein Abdeckblech, eine Verstärkungsscheibe, eine Einrichtung zur Befestigung des Wärmeübertragers, wobei wenigstens ein Stutzen fluiddlcht mit der Einrichtung an wenigstens einer Stutzenöffnung verbunden ist und/oder die Ausdehnung der Einrichtung in einer von der Verstärkungsscheibe oder dem Abdeckblech aufgespannten fiktiven Ebene im Wesentlichen der Ausdehnung der Verstärkungsscheibe oder dem Abdeckblech in dieser fiktiven Ebene entspricht. Liegt die Einrichtung auf der Verstärkungsscheibe auf, entspricht die Aus- dehnung der Einrichtung im Wesentlichen der Ausdehnung der Verstärkungsscheibe. Liegt die Einrichtung auf dem Abdeckblech auf, entspricht die Ausdehnung der Einrichtung im Wesentlichen der Ausdehnung des Abdeckblechs. Die außenseitige Geometrie oder Form des wenigstens einen Stutzens entspricht vorzugsweise der Geometrie der wenigstens einen Stutzenöffnung, so dass die fluiddlchte Verbindung zwischen der Einrichtung an der wenigstens einen Stutzenöffnung und dem wenigstens einen Stutzen leicht herstellbar ist. Die Querschnittsform des wenigstens einen Stutzens und der wenigstens einen Stutzenöffnung ist beispielsweise kreisförmig, rechteckig, quadratisch oder elliptisch.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der wenigstens eine Stutzen mit der Einrichtung Stoff- und/oder form- und/oder kraftschlüssig verbunden und/oder der wenigstens eine Stutzen ist in der wenigstens einen Stutzenöffnung angeordnet.

Zweckmäßig ist der wenigstens eine Stutzen mit der Einrichtung mit Löten oder einer Gewindeverbindung verbunden.

In einer Variante entspricht die Ausdehnung der Einrichtung in einer Rich- tung in der von der Verstärkungsscheibe oder dem Abdeckblech aufgespannten fiktiven Ebene weniger als 150 %, 120 %, 110 % oder 105 % der Ausdehnung der Verstärkungsscheibe oder dem Abdeckblech in der Richtung in der von der Verstärkungsscheibe oder dem Abdeckblech aufgespannten fiktiven Ebene, in einer wetteren Ausführungsform ist die Einrichtung als Platte, insbesondere Stegplatte mit Stegen, ausgebildet

In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Einrichtung als Platte mit wenigstens einer Öffnung und der wenigstens einen Stutzenöffnung ausgebildet und in einem Schnitt parallel zu der von der Verstärkungsscheibe und/oder der Platte aufgespannten fiktiven Ebene entspricht die Querschnittsfläche öder die Summe der Querschnittsflächen der wenigstens einen Öffnung und der wenigstens einen Stutzenöffnung wenigstens 30 %, 50 % oder 70 % der Querschnittsfläche der Platte außerhalb der wenigstens einen Öffnung und der wenigstens einen Stutzenöffnung. Die Platte weist dabei vorzugsweise mehrere große Öffnungen und wenigstens eine Stutzenöffnung auf, so dass die Platte, welche vorzugsweise stoffschlüssig mittels Löten mit der Verstärkungsscheibe oder der Abdeckscheibe verbunden ist, nur eine kleine Auflagefläche auf der Verstärkungsscheibe oder dem Abdeckblech aufweist. Die Einrichtung weist damit in vorteilhafter Weise aufgrund der Öffnungen einen geringen Materialbedarf auf , so dass dadurch die Herstellung der Einrichtung als Platte preiswert ist und dadurch das Gewicht des Wärmeübertrages verringert werden kann. In einer Variante besteht die Einrichtung aus mehreren Stegen und/oder die Einrichtung ist mehrteilig. Bei einer mehrteiligen Einrichtung oder bei einer Anordnung von mehrere Stegen als separate Bauteile auf der Verstärkungsscheibe, kann die Einrichtung auch modulartig aufgebaut sein. Es werden eine oder mehrere Stege mit oder ohne wenigstens einer Stutzenöffnug in gleicher und/oder unterschiedlicher Geometrie zur Verfügung gestellt und diese Stege werden auf unterschiedlich großen Verstärkungescheiben für unterschiedliche Wärmeübertrager aufgebracht und befestigt.

In einer ergänzenden Ausführungsform weist die Einrichtung wenigstens ei- ne, vorzugsweise mehrere, Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsteilen, z. B. Schrauben, Bolzen oder Nieten, auf.

Vorzugsweise endet die wenigstens eine Bohrung an der Verstärkungsscheibe und/oder die Einrichtung liegt mittelbar oder unmittelbar auf der Ver- Stärkungsscheibe oder dem Abdeckblech auf.

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine Bohrung im Wesentlichen, z. B. mit einer Abweichung von weniger als 10°, parallel oder senkrecht zu der von der Verstärkungsscheibe und/oder der Einrichtung auf- gespannten Ebene ausgerichtet.

In einer ergänzenden Variante ist die Bohrung im Querschnitt kreisförmig, ellipsenförmig, rechteckförmig, quadratisch oder vieleckig ausgebildet Zweckmäßig ist die wenigstens eine Bohrung an der Einrichtung, insbesondere der Platte oder Stegptette, vollständig durchgehend ausgebildet

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Einrichtung ohne Umformen hergesteilt und/oder die Einrichtung ist, insbesondere ausschließlich, mittels Stan- zen aus eine Rohplatte hergestellt ist und/oder die Einrichtung weist keine umgeformte Komponente, z. B. einen Durchzug, auf.

In einer weiteren Ausgestaltung bestehen die Komponenten des Wärmeübertragers, insbesondere die Stapelscheiben, die Stutzen, das Ab- deckblech, die Verstärkungsscheiben und/oder die Stegplatte wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl, Eisen oder Aluminium oder aus Buntmetall.

In einer ergänzenden Variante sind die Komponenten des Wärmeübertragers stoffschlüssig, insbesondere mittels Löten, miteinander verbunden.

Zweckmäßig weisen die Komponenten des Wärmeübertragers eine Plattierung mit Lot auf zur stoffschlüssigen Verbindung der Komponenten des Wärmeübertragers mitteis Löten in einem Lötofen.

In einer zusätzlichen Ausführungsform weisen das Abdeckblech und/oder die Verstärkungsecheibe eine größere, vorzugsweise um das wenigstens 1 ,5-, 2-, 3- oder 5-Fache größere, Dicke auf als die Stapelscheiban.

Erfindungsgemäßes System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen einer Batterie und vorzugsweise eines Kraftfahrzeuginnenraumes, umfassend einen Kühlmitteikreislauf zum Kühlen der Batterie und vorzugsweise des Kraftfahrzeuginnenraumes, einen Kältekreis mit einem Kondensa- tor, einem Verdichter, einem Expansionsventil, vorzugsweise einem ersten Verdampfer zum Kühlen des Kraftfahrzeuginnenraumes und einem zweiten Verdampfer zum Kühlen der Batterie, indem der zweite Verdampfer als Wärmeübertrager mit dem Kühlmitteikreislauf thermisch gekoppelt ist und wobei der Wärmeübertrager als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung be- schriebener Wärmeübertrager ausgebildet ist.

In einer weiteren Ausgestattung ist ein Expansionsventil mit einem Haltesteg und einer Halteplatte an der Einrichtung befestigt und der Haltesteg ist zwischen dem Expansionsventil und der Halteplatte eingeklemmt. ln einer ergänzenden Variante ist die Dicke der Halteplatte wenigstens um das 1,5-, 2-, oder 3-Fache größer als die Dicke des Haltesteges und oder der Haltesteg ist mitteis Schrauben zwischen dem Expansionsventil und der Halteplatte eingeklemmt.

Erfindungsgemäßes Verfahren zur Hersteilung eines Wärmeübertragers, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertragers, mit den Schritten: zur Verfügung stellen einer Vielzahl von übereinander gestapelten Stapelscheiben zur Ausbildung eines ersten Fluidkanates für ein erstes Fluid und eines zweiter Flufdkanal für ein zweites Fluid, zur Verfügung stellen von Stutzen als Ein- und Auslassstutzen für das erste Fluid, zur Verfügung stellen von Stutzen als Ein- und Auslassstutzen für das zweite Fluid, zur Verfügung stellen eines Abdeckbleches, zur Verfügung steilen einer Verstärkungsscheibe, Herstellen einer auf der Verstär- kungsscheibe oder dem Abdeckblech aufzulegenden Einrichtung zur Befestigung des Wärmeübertragers, Kassettieren der Komponenten des Wärmeübertragers, Verbinden der Komponenten des Wärmeübertragers mit Löten in einem Lötofen, wobei die Einrichtung, insbesondere als Platte oder Stegplatte, ohne Umformen, insbesondere Biegen, mit wenigstens einer Stutzenöffnung hergestellt wird und oder wenigstens ein Stutzen in die wenigstens einer Stutzenöffnung der Einrichtung eingeführt wird und mit der Einrichtung fiukJdicht verbunden wird, vorzugsweise mit Schrauben oder Löten. Zweckmäßig sind die Stapelscheiben des Wärmeübertragers zu einem Block aus übereinander gestapelten Stapelseheiben angeordnet.

In einer Variante sind die Stapelscheiben im Wesentlichen, z. B. mit einer Abweichung von weniger als 10°, 5° oder 2°, parallel übereinander angeord- net. Vorrzugsweise umfasst der Wärmeübertrager wenigstens 5, 6, 10, 20, 30, 38, 50, 56 oder 68 Stapelscheiben. in einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine Öffnung an der Einrichtung, insbesondere Stegplatte oder Platte, vollständig durchgehend, insbesondere senkrecht zu der von der Verstärkungsscheibe und/oder Einrichtung und/oder Stegplatte und/oder Platte aufgespannten Ebene, ausgebildet.

Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage umfasst ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes System und/oder die Kraftfahrzeugklimaanlage umfasst einen in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertrager.

Im Nachfolgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Wärmeübertragers

mit einem Expansionsventil eines Köttekreises,

Fig.2 eine perspektivische Ansicht einer Stegplatte des Wärmeübertragers gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Stegplatte und einer

Verstärkungsscheibe des Wärmeübertragers gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Stegplatte, der Verstärkungsscheibe und weniger auf der Verstärkungsscheibe aufgestapelten Stapelscheiben und eines Abdeckbleches des Wärmeübertragers gemäß Fig. 1. eine perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers

gemäß vorliegender Erfindung,

Der in Fig. 1 in einer Seitenansicht dargestellte Wärmeübertrager 1 oder Chilier 1 wird in einem nicht dargestellten System zum Erwärmen und/oder Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeuges als Hybrid- oder Etektrofahrzeug eingesetzt. Der Wärmeübertrager 1 ist dabei als Wärmeübertrager 1 In Scheibenbauweise ausgeführt. Eine Vielzahl von Stapelscheiben 2 mit Fluidöffnungen 18 (Flg. 1 und 4) sind übereinander zu einem Stapel 21 auf- gestapelt Dadurch bildet sich zwischen den Stapelscheiben 2 ein erster Fluidkanal und ein zweiter Fluidkanal zum Durchletten eines Fluids auf. Dadurch kann Wärme von dem ersten Fluid auf das zweite Fluid übertragen werden oder umgekehrt. Das obere Ende des Stapels 21 aus den Stapelscheiben 2 gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist oben von einem Abdeckblech 4 abgeschlossen und unten ist der Stapel 21 von einer Verstärkungsscheibe 5 abgeschlossen. Das Abdeckblech 4 und die Verstärkungsscheibe 5 weisen dabei eine größere Dicke auf als die Stapelscheiben 2. Auch das Abcleckblech 4 und die Verstärkungsscheibe 5 weisen Fluidöffnungen 18 zum Durchleiten des ersten und/oder zweiten Fluides auf. Das Abdeckblech 4 weist dabei drei Fluidöffnungen 18 auf und an den Fluidöffnungen 18 ist jeweils ein Durchzug 6 ausgebildet. An den drei Durchzügen 6 des Abdeckbleches 4 (Fig. 4) ist jeweils ein Stutzen 3 stoffschiussig mittels Löten befestigt, Dabei sind an dem Abdeckblech 4 zwei Kühlmittelstutzen 1Θ mit einem größeren Durchmesser und ein kleinerer Kältemittelstutzen 20 befestigt In der Ansicht in Fig. 1 sind die beiden Kühlmittelstutzen 19 hintereinander angeordnet, so dass nur ein Kühlmittelstutzen 19 in der Ansicht in Fig. 1 sichtbar ist. Zwischen dem Abdeckblech 4 und der Verstärkungsscheibe 5 ist eine Vielzahl an Stapelscheiben 2 angeordnet, wobei in der Darstellung in Fig.4 nur wenige der Stapelscheiben 2 abgebildet sind. Die übrigen Stapelschei- ben 2 sind in Fig. 4 nicht, jedoch in Fig. 1, abgebildet. Die Verstärkungsscheibe 5 weist eine Fluidöffnung 18 auf. Dabei ist bei der Herstellung der Verstärkungsscheibe 5 und des Abdeckbleches 4 der Vorgang eines Umformens erforderlich, weil die Verstärkungsscheibe 5 und das Abdeckblech 4 einen Stülprand 17 aufweisen, welche diese am Rand bzw. Ende vollständig umläuft. Einen derartigen Stülprand 17 weisen ebenfalls sämtliche Stapelscheiben 2 auf. In Fig. 3 sind die Fluidöffhungen 18 der Verstärkungsscheibe 5 ohne Durchzüge 6 ausgebildet. Abweichend hiervon können die FluWöffnungen 18 der Verstärkungsscheibe 5 auch mit den Durchzügen 6 ausgebildet sein (nicht dargestellt).

Eine Stegplatte 9 (Fig. 2) dient als Einrichtung 7 zur Befestigung des Wärmeübertragers 1, beispielsweise an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges und optional zur zusätzlichen Befestigung eines Expansionsventils 15. Am unteren Ende des Stapels 21 aus den Stapelsoheiben 2 ist die Verstär- kungsscheibe 5 angeordnet und unmittelbar an der Verstärkungsscheibe 5 liegt die Stegplatte 9 auf. Die Stegplatte 9 (Fig. 1 und 2) weist dabei vier große Öffnungen 11 und eine Stutzenöffnungen 24 auf, so dass die Stegplatte 9 aus mehreren Stegen 10 besteht In Fig. 2 sind abweichend von der tatsächlichen Ausbildung der Stegplatte 9 zwei Stutzenöffnungen 24 dargestellt. In die Stege 10 sind dabei Bohrungen 12 eingearbeitet In die Bohrungen 12 können Befestigungsteile, z. B. selbstfurchende oder selbstschneidende Schrauben oder Bolzen (nicht dargestellt), befestigt werden. Mittels dieser Befestigungsteile, insbesondere Schrauben, kann der Wärmeübertrager 1 an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Karosserie eines Kraftfahr- zeuges, befestigt werden. Die die Stegplatte 9 vollständig durchstoßenden Bohrungen 12 enden dabei auf der Verstärkungsscheibe 5. Eine Ebene 22, welche von der Verstärkungsscheibe 5 und oder der Stegplatte 9 aufgespannt ist,, ist In Fig. 1 strichliert dargestellt. Die Ausdehnung der Stegplatte 9 in einer Richtung parallel zu dieser Ebene 22 und die Ausdehnung der Ver- Stärkungsscheibe 5 parallel zu dieser Ebene 22, sind dabei im Wesentlichen gleich, so dass gemäß der Darstellung in Fig. 1 und 4 die Stegplatte 9 nur geringfügig Ober die Verstärkungsscheibe 5 in einer Richtung parallel zu dieser Ebene 22 übersteht. Dadurch benötigt der Wärmeübertrager 1 nur wenig Bauraum und ist somit kompakt aufgebaut. in der Stutzenöffnung 24 der Stegplatte Θ ist ein Stutzen 3 als Kältemittelstutzen 20 (Fig. 4) angeordnet. Die Stutzenöffnung 24 und der Stutzen 3 sind im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Dabei weist der Stutzen 3 ein selbstschneidendes Gewinde auf, so dass an der Stegplatte 9 nach der Herstellung zunächst kein Gewinde an der Stutzenöffnung 24 vorhanden ist. Der Stutzen 3 wird in die Stutzenöffnung 24 eingeschraubt und dabei schneidet das an dem Stutzen 3 außenseitig vorhandene Gewinde (nicht dargestellt) in die Stegplatte 9 an der Stutzenöffnung 24 ein Gewinde ein. Die Verstärkungsscheibe 5 weist keinen Durchzug 6 auf. Ein Durchzug 6 ist an der Verstärkungsscheibe 5 nicht erforderlich, weil der Stutzen 3 flukkiicht mit der Stegplatte 9 verbunden ist. Anstelle der Verbindung des Stutzens 3 an der Stegplatte 9 mit dem Gewinde kann der Stutzen 3 auch mit der Stegplatte 9 verlötet sein, d. h. es besteht eine stoffschlüssige Verbindung als Lötverbindung zwischen dem Stutzen 3 und der Stegplatte 9. Abweichend hiervon kann die Verstärkungsscheibe 5 wie das Abdeckblech 4 an der Fluidöffnung 18 auch einen Durchzug 6 aufweisen und der Stutzen 3 liegt auf dem Durchzug 6 auf (nicht dargestellt).

Zum Kühlen einer nicht dargestellten Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahr- zeuges wird Kühlmittel, z. B. Wasser mit einem Frostschutzmittel oder Luft, zu den Batterien geleitet. An den Batterien nimmt das Kühlmittel Wärme von den Batterien auf und wird anschließend in einem Kreislauf zu dem Wärmeübertrager 1 geleitet. Das Ein- und Ausleiten des Kühlmittels wird dabei durch die beiden Kühlmittelstutzen 19 an der Verstärkungsscheibe 5 mit den beiden Flukiöffnungen 18 durchgeführt. Das Kühlmittel durchströmt somit die Stutzen 3 als Kühlmittelstutzen 19 sowie die Fluidöffnung 18 der Verstärkungsscheibe 5 und strömt anschließend in den ersten Fiuidkanai des Sta- pels 21 ein. In Fig. 1 ist auch eine an den Kühlmittelstutzen 19 angeordnete Kühlmittelrohr 23 dargestellt. Das Kältemittel des Käftekreises mit einem nicht dargestellten Verdichter und einem Kondensator strömt dabei ebenfalls durch den Wärmeübertrager 1, d. h. durch den zweiten FlukJkanal des Stapels 21. Dabei wird das Kältemittel durch den in Fig. 1 unten dargestellten Kältemittelstutzen 20 eingeleitet und strömt aus dem in Fig. 1 oben dargestellten Kältemittelstutzen 20 aus. In Fig. 1 sind femer auch die an den Kältemittelstutzen 20 angeordnete Kältemittelrohre 16 abgebildet. An dem Kältemittelrohr 16 zum Einleiten des Kältemittels in den Wärmeübertrager 1, der damit auch einen Verdampfer des Kältekreises bildet, ist ein Expansionsventil 15 angeordnet. Das Expansionsventil 15 ist mittels eines Haltesteges 13, der auch einen Biegungsabschnitt 8 aufweist und einer Halteplatte 14 an der Stegplatte 9 des Wärmeübertragers 1 befestigt. Dabei ist ein Ende des Haltesteges 13 mittels nicht dargestellter Schrauben_» welche in den Bohrungen 12 der Stegplatte 1 eingeführt sind, an der Stegplatte 13 festgeschraubt. Die Halteplatte 14 weist eine wesentlich größere Dicke auf als der Haltesteg 13 und mittels nicht dargestellter Schrauben ist der Haltesteg 13 zwischen dem Expansionsventil 15 und der Halteplatte 14 eingeklemmt bzw. kraftschlüssig befestigt. Von den nicht dargestellten Schrauben wird somit die Halteplatte 14 auf das Expansionsventil 15 gedrückt und dadurch der Haltesteg 13 einer Druckkraft aufgesetzt. Der Haltesteg 13 dient lediglich dazu, das Expansionsventil 15 zu befestigen. Dabei nimmt die Halteplatte 14 auch zusätzlich Kräfte auf, die beim Anziehen des Expansionsventils 15 auftreten und die ein Ausreißen beim Festziehen der nicht dargestellten Schrauben verhindern. Diese beiden zuletzt genannten Kräfte sind dabei wesentlich größer als die Kräfte zum Halten des Expansionsventils 15. Aus diesem Grund ist die Halteplatte 14 wesentlich dicker als der Haltesteg 13, so dass durch eine Trennung dieser unterschiedlichen Funktionen Material eingespart werden kann. Der Haltesteg 13 und die Halteplatte 14 bestehen vorzugsweise aus Metall_» z. B. Aluminium oder Stahl. Abweichend hiervon können der Haltesteg 13 und di Halteplatte 14 auch aus Kunststoff bestehen. Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 wesentliche Vorteile verbunden. Der Stutzen 3 kann an der Stegplatte 9 einfach mit einer Schraubverbindung auch nach dem Löten des Wärmeübertragers 1 verbunden werden. Die Geometrie der Stegplatte 9 ermöglicht es ferner, den Wärmeübertrager 1 kompakter aufzubauen und Material bei der Herstellung der Einrichtung 7 zur Befestigung des Wärmeübertragers 1, nämlich der Stegplatte 9, einzusparen. Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1, wobei der Wärmeübertrager in diesem Falle zwei Stegplatten 9 aufweist, die an einer Oberseite beziehungsweise an einer Unterseite des Wärmeübertragers angeordnet sind. Somit ist es auf einfache Weise möglich, die Stutzen 19 und 20 mit der Stegplatte zu verschrauben.

B ez u gs ze i c h e n l i s te

Wärmeübertrager, Chilter

Stapelacheibe

Stutzen

Abdeckblech

Verstärkungsscheibe

Duchzug

Einrichtung zur Befestigung des Wärmeübertragers

Biegungsabschnitt des Haltesteges

Stegplatte

Steg

Öffnung in Platte

Bohrung in Stegplatte

Haltesteg

Halteplatte

Expansionsventil

Kältemittelrohr

Stülprand an Stapelscheibe, Verstärkungsplatte und Abdeckbiech Fluidöffnung in Stapelscheiben, Verstärkungsscheibe, Abdeckblech Kühlmittelstutzen

Kältemittelstutzen

Stapel aus Stapelscheiben

Ebene aufgespannt von Verstärkungsscheibe, Stegplatte

Kühlmittelrohr

Stutzenöffnung

Claims

P a te n ta n s p r ü c h e

ärmeübertrager (1) oder Chilier (1) in Scheibenbauweise, umfassend

eine Vielzahl von übereinander gestapelten Stapetecheiben (2), so dass zwischen den Stapelscheiben (2) ein erster Fluidkanal für ein erstes Fluid und ein zweiter Fluidkanal für ein zweites Fluid ausgebildet ist,

Stutzen (3, 19) als Ein- und Auslassstutzen für das erste Fluid und

Stutzen (3, 20) als Ein- und Auslassstutzen für das zweite Fluid,

ein Abdeckblech (4),

eine Verstärkungsecheibe (5).

eine Einrichtung (7) zur Befestigung des Wärmeübertragers (1), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stutzen (3) fluiddicht mit der Einrichtung (7) an wenigstens einer Stutzenöffnung (24 verbunden ist und/oder die Ausdehnung der Einrichtung (7) in einer von der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) aufgespannten fiktiven Ebene (22) im Wesentlichen der Ausdehnung der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) in dieser fiktiven Ebene (22) entspricht.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stutzen (3, 19, 20) mit der Einrichtung (7) stöff- und/oder form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist und/oder der wenigstens eine Stutzen (3, 19, 20) in der wenigstens einen Stutzenöffnung (24) angeordnet ist

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der wenigstens eine Stutzen (3, 19, 20) mit der Einrichtung (7) mit Löten oder einer Gewindeverbindung verbunden ist.

4. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Einrichtung (7) in einer Richtung in der von der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) aufgespannten fiktiven Ebene (22) weniger als 150 %, 120 %, 110 % oder 105 % der Ausdehnung der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) in der Richtung in der von der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) aufgespannten fiktiven Ebene (22) entspricht.

5. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) als Platte (9), insbesondere Stegplatte (9) mit Stegen (10). ausgebildet ist.

6. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Einrichtung (7) als Platte (9) mit wenigstens einer Öffnung (11) Und der wenigstens einen Stutzenöffnung (24) ausgebildet ist und in einem Schnitt parallel zu der von der Verstärkungsscheibe (5) und/oder der Platte (9) auf- gespannten fiktiven Ebene (22) die Querschnittsfläche oder die

Summe der Querschnittsflächen der wenigstens einen Öffnung ( 1) und der wenigstens einen Stutzenöffnung (24) wenigstens 30 %, 50 % oder 70 % der Querschnittsfläche der Platte (9) außerhalb der wenigstens einen Öffnung (11) und der wenigstens einen Stutzenöffnung (24) entspricht ärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) aus mehreren Stegen (10) besteht und/oder die Einrichtung (7) mehrteilig ist. ärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, Bohrungen (12) zur Aufnahme von Befestigungsteilen, z. B. Schrauben, Bolzen oder Nieten, aufweist. ärmeübertrager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bohrung (12) an der Verstärkungsscheibe (6) endet und/oder die Einrichtung (7) mittelbar oder unmittelbar auf der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) aufliegt Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) ohne Umformen hergestellt ist und oder die Einrichtung (7), insbesondere ausschließlich, mittels Stanzen aus eine Rohplatte hergestellt ist und/oder die Einrichtung (7) keine umgeformte Komponente, z. B. einen Durchzug (6), aufweist. System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen einer Batterie und vorzugsweise eines Kraftfahrzeuginnenraumes, umfassend - einen Kühlmittelkreislauf zum Kühlen der Batterie und vorzugsweise des Kraftfahrzeuginnenraumes,

- einen Kältekreis mit einem Kondensator, einem Verdichter, einem Expansionsventil (15), vorzugsweise einem ersten Verdampfer zum Kühlen des Kraftfahrzeuginnenraumes und einem zweiten Verdampfer zum Kühlen der Batterie, indem der zweite Verdampfer als Wdrmeübertrager (1) mit dem Kuhlmittelkreislauf thermisch gekoppelt ist und dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) als ein Wärmeübertrager (1) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist . System nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Expansionsventil (15) mit einem Haltesteg (13) und einer Halteplatte (14) an der Einrichtung (7) befestigt ist und der Haltesteg (13) zwischen dem Expansionsventil (15) und der Haiteplatte (14) eingeklemmt ist. , System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Halteplatte (14) wenigstens um das 1,5-, 2-, oder 3-Fache größer ist als die Dicke des Haltesteges (13) und/oder der Haltesteg (13) mittels Schrauben zwischen dem Expansionsventil (15) und der Halteplatte (14) eingeklemmt ist. . Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers (1), insbesondere eines Wärmeübertragers (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten: - zur Verfügung stellen einer Vielzahl von übereinander gestapelten Stapelscheiben (2) zur Ausbildung eines ersten Fluidkana- les für ein erstes Fluid und eines zweiten Fluidkanales für ein zweites Fluid,

- zur Verfügung stellen von Stutzen (3, 19) als Ein- und Auslassstutzen für das erste Fluid,

- zur Verfügung stellen von Stutzen (3, 20) als Ein- und Auslassstutzen für das zweite Fluid,

- zur Verfügung stellen eines Abdeckbleches (4),

- zur Verfügung stellen einer Verstärkungsscheibe (5),

- Herstellen einer auf der Verstärkungsscheibe (5) oder dem Abdeckblech (4) aufzulegenden Einrichtung (7) zur Befestigung des Wärmeübertragers,

- Kassettieren der Komponenten (2, 3, 4, 5, 7, Θ) des Wärmeübertragers (1),

- Verbinden der Komponenten (2, 3, 4, 5, 7, 9) des Wärmeübertragers (1) mit Löten in einem Lötofen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7), insbesondere als Platte oder Stegplatte (9), ohne Umformen, insbesondere Biegen, mit wenigstens einer Stutzenöffnung (24) hergestellt wird und/oder wenigstens ein Stutzen (3, 19, 20) in die wenigstens einer Stutzenöffnung (24) der Einrich- tung (7) eingeführt wird und mit der Einrichtung (7) fluiddicht verbunden wird, vorzugsweise mit Schrauben oder Löten. Kraftfahrzeugklimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft- fahrzeugkllmaanlage ein System gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13 umfasst und/oder die Kraftfahrzeugklimaanlage einen Wärmeübertrager gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.