热交换器、燃料电池组件及方法技术

本发明专利技术涉及一种热交换器(1)，其包括多个管元件(2)，所述多个管元件(2)彼此间隔地布置并且设计为使得流体(F)能在内部流过，并且空气(L)能在外部绕多个管元件(2)流动，其中，水通道(5)形成在至少一个管元件(2)中或至少一个管元件(2)上，水(W)能够与流体(F)流体分离地流过所述水通道(5)，其中至少一个开口(6)形成在至少一个管元件(2)中，水通道(5)通过至少一个开口(6)与管元件(2)的外部环境流体连通，其中至少一个开口(6)布置在管元件(2)中，使得管元件(2)中的至少一个能用被引导通过水通道(5)并通过开口(6)离开水通道(5)的水(W)来润湿，特别是喷洒。特别是喷洒。特别是喷洒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器、燃料电池组件及方法
[0001]本专利技术涉及一种热交换器以及包含这种热交换器的燃料电池组件。本专利技术还涉及一种制造这种热交换器的方法。
[0002]在传统燃料电池——下文中理解为氢氧燃料电池的情况下，借助氧气作为氧化剂将氢气氧化，并且由此释放的大部分能量以电形式被利用。与借助氧气燃烧氢气相比，在氧化期间所释放的能量中相对很小的一部分由此作为热量产生。因此，在技术术语中，燃料电池中发生的氧化过程通常也被称为“冷燃烧”。这种燃料电池已经在机动车辆中使用了一段时间，以分别向这种机动车辆的电气传动系统提供电能或电力。
[0003]在冷燃烧期间，氢气借助氧气被氧化成水，而水作为冷燃烧的(副)产物被燃料电池排放。这种水能够重复用于各种目的，因此分别用来控制热交换器的温度或者用来控制流经该热交换器的流体的温度。
[0004]然而，由此分别在热交换器内或热交换器上实现水的引导往往被证明在技术上是存在问题的。
[0005]考虑到这一点，特别是考虑到上述挑战，本专利技术的目的在于展现用于热交换器以及用于包含这种热交换器的燃料电池组件的新的方式，和用于生产热交换器的方法的新的方式。
[0006]该目的借助于根据独立专利权利要求1的热交换器以及借助于根据独立专利权利要求12的燃料电池组件和借助于独立专利权利要求13的方法来解决。
[0007]因此，本专利技术的基本思想在于形成热交换器的至少一个管体，空气能够流过所述至少一个管体，热交换器的至少一个管体包括流体通道并且包括水通道，流体能流过该流体通道，该水通道与流体通道流体分离并且水能流过该水通道。因此，水通道形成为对外流体打开，使得至少一个管体能在外部被引导流过水通道的水润湿。因此，引导水的水通道能够有利地集成到管体中，这使得不再需要单独的水管。这反映在特别低的安装工作量上，以及与之相关的生产成本优势。
[0008]有利地适用于燃料电池组件的根据本专利技术的热交换器具有多个管体，这些管体分别彼此相距一定距离布置，并且各自地形成为使得流体(特别是液体或气体)能在内部流过，并且使得空气能在外部绕流。因此，水能流过的(与所述流体流体分离的)水通道布置在至少一个管体中或至少一个管体上。在该至少一个管体中形成至少一个开口，水通道通过该开口与该管体的外部环境流体连通。至少一个开口布置在管体中，使得管体中的至少一个能被引导通过水通道并通过开口从水通道逸出的水润湿。管体中的至少一个能优选为喷洒被引导通过水通道并通过开口从水通道逸出的水。如上文已经提过的，引导水流动的水通道因此能有利地集成到所述管体中的至少一个之中，使得能够节省掉附加的水管，这对热交换器的安装工作量和生产成本具有积极影响。此外，根据本专利技术的热交换器具有特别紧凑的结构，这在机动车辆产业中特别有利，因为安装空间条件通常非常狭窄。
[0009]根据热交换器的优选的进一步发展，包括水通道的至少一个管体包括圆周壁，借助于圆周壁，流体能流过的流体通道与管体的外部环境流体分离。为了形成水通道，该至少一个管体还具有分离壁，该分离壁将水通道与流体通道流体分离。因此，所述圆周壁和分离
壁优选地整体模制，即形成一体且由相同材料制成。这允许在水通道中实现至少一个管体，该管体的结构特别紧凑。
[0010]在热交换器的更有利的进一步发展的情况下，规定管体沿延伸方向延伸，并且沿横向方向彼此间隔一定距离地布置，该横向方向横向于延伸方向延伸。横向方向优选为基本对应于热交换器运行位置的重力方向。由此，在横向方向上与包括水通道的管体相邻的管体的外部、特别是在重力方向上布置在包括水通道的管体的下方的管体的外部，由于重力的作用能够通过所述开口被来自水通道的水润湿，特别是被喷洒。这样，非常有利地分别实现了水与热交换器之间或者流过热交换器的流体之间的特别有效的热传递。
[0011]在热交换器的更优选的进一步发展的情况下，包括相应管体的对应开口的水通道分别在热交换器的多个管体中形成，优选在所有管体中形成。因此，所述至少一个开口优选在相应管体的圆周壁上形成。因此，用水润湿或用水喷洒能够有利地分别在特别大的表面上进行，这分别提高了流经所述热交换器的水与热交换器或流体之间的热交换器的效率。
[0012]热交换器的另一更有利的发展提供了水通道横向于延伸方向，并且沿横向方向通过具有水通道的管体的开口流体打开。这在流体方面被证明是特别有利的。
[0013]在热交换器的另一更有利的发展的情况下，所述至少一个开口形成为沿相应管体的延伸方向在相应管体的整个长度上以无中断的方式延伸。因此，水通道以相应管体的开口槽的方式形成。这样的水通道给人印象深刻，因为它相应地很容易维护和清洁。
[0014]根据热交换器的另一更有利的发展，包括水通道的管体具有多个开口，这些开口横向于延伸方向打开。相应的管体的这几个开口彼此相距一定距离地布置，优选相对于延伸方向和/或横向方向，特别优选规则地或不规则地分布。这允许流经水通道的水通过开口特别均匀地排放。
[0015]热交换器的另一有利的进一步发展则提供了至少一个管体包括至少一个流体通道分离壁，所述流体通道分离壁沿延伸方向在内部延伸，并且将流体通道分成部分流体通道，所述部分流体通道彼此流体分离并且优选在热交换器中并联地流体连接。这种流体通道分离壁对相应的管体并且由此对整个热交换器具有有利的机械加固效果。
[0016]在热交换器的另一优选的进一步发展的情况下，热交换器包括壳体，该壳体优选以类似外壳的方式形成，并且在其内部限定了流体室和水室，所述流体室和水室借助于作为壳体一部分的壳体分离壁在所述壳体的壳体内部彼此流体分离。因此，水室和流体室被管底部覆盖，管底部具有用于容纳相应管体的孔。管体分别在一段被容纳在为此目的沿延伸方向而设的管底部的孔中的一个之中，使得水通道连接到水室并且流体通道连接到流体室以便与之流体连通。流体室能够充当流体收集器，用于收集流过管体的流体；或者充当流体分配器，用于将流体分配到管体。水室能够充当水收集器，用于收集流过至少一个水道通的水；或者充当水分配器，用于将水分配到至少一个水通道。因此能够以有利的方式分别节省以流体方式连接到管体或至少一个水通道的单独的供水管或排水管。
[0017]根据热交换器的另一有利的进一步发展，具有水通道的管体在管体的前侧具有沿延伸方向凹陷的凹部，该凹部在水通道和流体通道之间横向于其延伸方向延伸。该凹部布置在两个附加件之间，所述两个附加件分别在水通道区域和流体通道区域中模制在管体的前侧上、。因此，所述管底部具有第一孔，通过该第一孔，水室通过该第一孔对外流体打开。所述管底部还具有第二孔，流体室通过该第二孔，流体室对外流体打开。模制在管体的的水
通道区域中的前侧中的附加件容纳在管底部的第一孔中，而模制在管体的流体通道区域中的前侧的附加件容纳在管底部的第二孔中。所述附加件分别容纳在管底部的第一孔或第二孔中，这样使得水通道连接到水室且流体通道连接到流体室，并与其流体连通。这使得管体被特别可靠地固定在管底部上。
[0018]根据所述热交换器的另一有利的进一步发展，管底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热交换器(1)，特别是用于燃料电池组件的热交换器(1)，
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包括至少两个管体(2)、优选多个管体(2)，所述至少两个管体(2)彼此间隔一定距离地布置，并且所述至少两个管体(2)分别形成为使得流体(F)能够在内部流过，并且使得空气(L)能够在外部绕流，
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其中，水通道(5)布置在至少一个管体(2；27)中或至少一个管体(2；27)上，水(W)能够与所述流体(F)流体分离地流过所述水通道(5)，
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其中，至少一个开口(6)形成在所述至少一个管体(2)中，所述水通道(5)通过所述至少一个开口(6)与该管体(2)的外部环境流体连通，
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其中，所述至少一个开口(6)布置在所述管体(2)中，使得所述管体(2)中的至少一个能被引导通过所述水通道(5)并且通过开口(6)从所述水通道(5)逸出的水(W)润湿，特别是被喷洒。2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于
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所述管体(2)中的至少一个包括圆周壁(21)，流体(F)能够流过的流体通道(4)借助于所述圆周壁(21)与所述管体(2)的外部环境流体分离，
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为了形成水通道(5)，所述至少一个管体(2)具有将所述水通道(5)与所述流体通道(4)流体分离的分离壁(22)，其中，所述圆周壁(21)和所述分离壁(22)优选地彼此一体地模制。3.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于
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所述管体(2)沿延伸方向(E)延伸，并沿横向于延伸方向(E)延伸的横向方向(Q)彼此间隔一定距离地布置，
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所述横向方向(Q)优选地基本对应于所述热交换器(1)在操作位置中的重力方向(G)，使得由于重力的作用，与包括水通道(5)的管体(2)在横向方向(Q)上相邻的管体(2)的外部(3)能够被来自所述水通道(5)的水(W)通过所述开口(6)润湿，特别是喷洒。4.根据权利要求1至3之一所述的热交换器(1)，其特征在于
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相应管体(2)的包括对应开口(6)的水通道(5)分别形成在所述管体(2)的多个管体中，优选形成在所述管体(2)所有管体中；和/或
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所述至少一个开口(6)形成在所述圆周壁(21)中。5.根据前述权利要求之一所述的热交换器(1)，其特征在于所述水通道(5)通过具有水通道(5)的管体(2)的开口(6)横向于延伸方向(E)并沿着横向方向(Q)流体打开。6.根据前述权利要求之一所述的热交换器(1)，其特征在于所述至少一个开口(6)形成为沿相应管体(2)的延伸方向(E)以不间断的方式在相应管体(2)的整个长度上延伸，使得所述水通道(5)以相应管体(2)的开口槽(7)的方式形成。7.根据前述权利要求之一所述的热交换器(1)，
其特征在于
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具有水通道(5)的管体(2)具有多个开口(6)，所述多个开口(6)横向于延伸方向(E)打开，
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其中，相应管体(2)的多个开口(6)彼此间隔一定距离地布置，优选地相对于延伸方向(E)和/或横向方向(Q)彼此间隔一定距离地布置，特别优选地以被规则地分布或不规则地分布。8.根据前述权利要求之一所述的热交换器(1)，其特征在于所述管体(2)中的至少一个包括至少一个流体通道分离壁(8)，所述至少一个流体通道分离壁(8)沿延伸方向(E)在内部延伸，并且将所述流体通道(4)分成部分流体通道(9)，所述部分流体通道(9)彼此流体分离，并且所述部分流体通道(9)优选地在所述热交换器(1)中并联地流体连接。9.根据前述权利要求之一所述的热交换器(1)，其特征在于：
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所述热交换器(1)包括壳体(10)，所述壳体(10)在内部限定流体室(11)和水室(12)，所述流体室(11)和水室(12)在所述壳体(11)的壳体内部(13)中借助于壳体分离壁(14)彼此流体分离，
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其中，所述水室(12)和所述流体室(11)借助于管底部(15)来覆盖，所述管底部(15)具有用于容纳相应管体(2)的孔(16)，
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其中，所述管体(2)分别在一端被容纳在为此目的沿延伸方向(E)设置的管底部(15)的孔(16)中的一个之中，使得所述水通道(5)连接到所述水室(12)以便与其流体连通，并且所述流体通道(4)连接到所述流体室(11)以便与其流体连通。10.根据权利要求9所述的热交换器(1)，其特征在于
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具有水通道(5)的管体(2)在所述管体(2)的前侧(17)具有沿延...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：