CN110662665A - 电加热器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于机动车辆的电加热器、特别是辅助加热系统，所述电加热器包括：体积区(15)，该体积区用于容纳并且引导液体，特别是水；以及液体入口(13)和液体出口(14)，使得液体可通过液体入口(13)流入体积区(15)，并且通过液体出口(14)从体积区(15)流出，其中，在体积区(15)中布置有至少一个加热元件(16)、特别是加热电阻器，以及导流装置(12)，其中导流装置(12)包括至少一个流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)，其用于偏转流体和/或用于产生紊流。

Description

电加热器
技术领域
本申请涉及一种用于机动车辆的电加热器、特别是辅助加热系统，以及一种用于操纵加热器的方法。
背景技术
一般而言，已知用于机动车辆的电加热器、例如辅助加热系统。电辅助加热系统通常具有带有主流动方向的载水区域(载水体积区)。此外，为载水区域分配有水接头，这些水接头允许将水引入该载水区域以及从该区域引出。为了这种辅助加热系统的长期运行，通常有必要实现通风。在这一点上，可用的安装空间的利用被视为值得优化的。
发明内容
因此，本申请的目的在于，能够高效地利用机动车辆内的可用的安装空间。
该目的通过权利要求1实现。
根据本申请的第一方面(其特别地也可以与接下来的第二方面组合)，提出了一种用于机动车辆(优选是轿车或载重汽车)的电加热器、特别是辅助加热系统，所述电加热器包括：体积区，该体积区用于容纳并且引导液体，特别是水；液体入口和液体出口，使得液体可通过液体入口流入体积区，并且通过液体出口流出，其中在体积区中布置有至少一个加热元件、特别是加热电阻器以及导流装置(特别是导向装置)，其中导流装置包括至少一个流体偏转装置和/或紊流发生装置，其用于(局部地)偏转流体和/或用于(局部地)产生紊流。
第一方面的核心思想在于，预设导流装置(导流元件)，其包括至少一个流体偏转装置和/或紊流发生装置(即例如开口或缺口和/或凹部和/或凸起)，使得为了减小或避免死区，可以(局部地)偏转流体，或可以引入紊流，而这优化了对于所述至少一个加热元件的热传递。
此外，根据第二方面(其特别地也可以与第一方面组合)，该目的通过一种用于机动车辆(例如轿车或载重汽车)的电加热器、优选是辅助加热系统得以实现，所述电加热器包括：体积区，该体积区用于容纳并且引导液体、特别是水；液体入口和液体出口，使得液体可通过液体入口流入体积区，并且通过液体出口流出，其中在体积区中布置有至少一个加热元件、特别是加热电阻器以及导流装置(特别是导向装置)，其中导流装置可拆卸的连接至电加热器的主体，特别地插接于其上。
第二方面的核心思想在于，预设可拆卸的导流装置(导流元件)，使得可以移除和/或更换导流装置。由此，可以使导流装置有针对性地或更有针对性地适应期望的情况，使得电加热器的有效运行成为可能，更确切地说，在要求相对小的安装空间的前提下。例如，在制造过程中已经能够选择合适的导流装置(必要时从多个不同的导流装置中进行选择)，并且将其安装在特定的主体。可选地也可进行之后的更换。
原则上，根据本申请的(电)加热器指的是热水器。这种热水器可以例如集成在车辆的冷却水循环回路中。也可以使用不同的液体或者水混合物(例如水和乙二醇)来代替水。热水器中释放的热量可以从热源传送至冷却水。这可以发生在换热器中或者壳体内。
为了例如内部空间加热和/或部件加热的目的，可以使用电能来加热流体(冷却水)，其中热量可以通过换热器，传递至流体。原则上，可以通过空间上分隔引导冷却水的通道和加热元件(电阻热导体)来进行热传递(特别是对于高压加热器而言)。因此，冷却水(流体)和加热元件(电阻热导体)不直接接触彼此。然而，在本申请中，冷却水(流体)和热导体优选地并非空间上分隔的(并且后者例如形成为浸没式蒸发器)。热导体(例如管状加热元件、管状加热体)可以直接集成在引导冷却水(引导流体)的通道中。
导流装置特别地理解为布置在(引导液体的)体积区内且至少部分地(共同)限定流动的流体的方向的一种装置(元件)。导流装置在此与至少一个加热元件一样，被浸入到体积区中(使得存在于体积区中的流体既接触导流装置，又接触至少一个加热元件)。导流装置优选地不具有任何支撑和/或承载该(或任何)电加热元件的功能。在实施方案中，导流装置和至少一个(或预设的所有)加热元件彼此不机械接触或彼此间隔开。导流装置可以设计为板或柱体，并且(一般而言)具有恒定的厚度(必要时除了例如用于紊流输入的凸起、开口和/或凹部之外)。优选地，导流装置至少大部分(按照重量百分比)由金属，特别是铝形成。
紊流发生装置特别地理解为一种装置(元件)，其在结构上完成为，其在被引导穿过导流装置的流体流中，即在导流装置上和/或在导流装置中和/或围绕该导流装置流过的流体流中，施加紊流，这促进充分混合并且避免产生所谓的死区(或至少降低其对应的可能性)。
流体偏转装置特别地理解为，一种(特别地在不产生紊流的情况下)局部(必要时在多处)偏转流体的装置。为此，流体偏转装置可以优选地具有多个开口(缺口)和/或凹部和/或凸起，其将液体流偏转至没有对应的流体偏转装置时将无法达到或流经的区域(死区)。
导流装置可以是多孔筒状体的形式。多孔筒状体优选地具有长孔形横截面。横截面的长度优选地是宽度的1.5倍、更优选地至少是其2.5倍和/或最高是其10倍、优选地最高是其5倍。导流装置的轴向长度优选地至少是横截面长度的0.5倍、优选地至少是其1.0倍和/或最高是其3.0倍、优选地最高是其1.8倍。替代地或者附加地，导流装置的轴向长度优选地是横截面宽度的至少1.8倍、更优选地至少是其3.0倍和/或最高是其12.0倍、优选地最高是其6.0倍。
此外，导流装置优选地包括多个(例如圆形的)孔，其进一步优选地以网格或格栅状或以(多)排(例如至少5排或至少10排)和/或多列(例如至少5列或至少10列)布置。“行”优选地在多孔筒状体的切线方向上延伸，“列”在轴向方向上延伸。举例而言，总共可以预设至少二十或至少一百个孔。这些孔可以分别单独或者共同形成流体偏转装置，其(局部地)偏转流体，从而避免或至少减少死区。
单个或多个或所有孔都可以具有滚圆形或非圆形(例如椭圆形、蛋形，和/或多边形、特别是四边形和/或三角形)的横截面和/或如在后续实施方案中描述的横截面。
多孔筒状体的纵向轴线可以横向于一个/所述壳体的纵向轴线延伸。第二导流装置(特别地附加于多孔筒状体)可以预设为分隔壁的形式，特别是隔板的形式。第二导流装置可以布置在多孔筒状体的至少约一半轴向长度(可选地+/-轴向长度的10％)处。此外，第二导流装置可以至少基本上垂直于多孔筒状体的轴向方向。
第一导流装置(多孔筒状体)和/或第二导流装置可以(分别单独或组合地)形成导向装置。
体积区可以由第二导流装置(分隔壁或隔板)划分成两个子体积区。第二导流装置在此优选地直线地从壳体的一个(纵向)侧壁延伸至相对的侧壁(垂直于这些侧壁)。液体入口和液体出口可以布置在同一侧壁上(确切地说，优选地相关于壳体的纵向尺度彼此邻近地布置)。特别是，液体入口和液体出口可以位于侧壁的终端部段中。
总而言之，液体可以围绕(第一)导流装置(多孔筒状体)、穿过(第一)导流装置(多孔筒状体)和/或围绕(第二)导流装置的边缘流动，使得对于液体而言，总体上有多条“路线”可用，或可以避免或者至少减少死区。
加热元件(特别地以加热盘管或加热管的形式)优选地围绕(第一)导流装置(多孔筒状体)布置。(第一)导流装置可以与加热元件(机械地)接触，例如被插入其中，但是优选地与加热元件间隔开。由此可以在热传递方面，进一步优化液体的流动。
此外，(第一)导流装置(多孔筒状体)能够可拆卸地连接至主体，特别地通过插接在主体上或插入主体中来连接至主体。(第一)导流装置(多孔筒状体)可以由第二导流装置保持，特别地插入第二导流装置中。第二导流装置本身可以可拆卸或不可拆卸地(例如通过插装或通过焊接)连接至主体。
优选地，导流装置包括导向装置、特别是至少一个分隔壁，或者被设计为导向装置、特别是分隔壁，优选地使得在液体入口流向液体出口的液体转向，使得流动路线被增大。该改进方案的核心思想在于，通过导向装置迫使流动通过体积区的液体流经某条路线，从而(至少大部分地)排除液体从液体入口到液体出口的“捷径”。由此，可以(特别地不依赖于安装位置)良好地(至少大部分完全地)并且限定地绕流过加热元件。这种绕加热元件流动，由此(至少大部分地)不依赖于安装位置。尽管如此，即便在不同(例如，两个或三个不同的)安装位置中，也能实现足够的通风。总而言之，由此可以更高效地(通过电加热器的对应定向)利用可用的安装空间。总而言之，能够可变地使用电加热器。
体积区(载水区域)优选地由容器形成，在该容器中(至少区段式地)布置有加热元件，特别是加热电阻器。体积区或容器可以特别地设计为长方六面体形(必要时具有滚圆的边棱)或者(圆形)柱体状。必要时，容器可以与导向装置一体地(优选整体式地)设计。替代地，容器可以由多个元件组成，和/或容器和导向装置可以由独立的构件形成。容器可以(至少区段式地)由金属和/或塑料制成。
液体入口和/或液体出口优选地具有滚圆形横截面。
加热元件特别地理解为一种使得液体在体积区内的加热成为可能的元件，从而使得从液体出口排出时液体的温度相对于通过液体入口进入时的温度而言是升高的。这种加热元件优选为密封的(即特别地设计为没有集成在其中的流体通道)。优选地，加热元件指的是(电)加热电阻器，即在施加电流时加热的一种结构，其中热量随即可以被释放至体积区中的液体。体积区中加热元件的布置特别地理解为一种布置，在该布置中加热元件伸入体积区内部。然而，在此也可以包括下述布置，在该布置中加热元件布置在体积区的壁的内表面上，或者由该壁本身限定。在一种特定的实施方案中，预设正好一个液体入口和一个液体出口。也可以考虑，预设了多于一个液体入口和/或多于一个液体出口。
通过导向装置实现的导向特别地理解为，液体入口和液体出口之间的直接路线至少部分地由导向装置阻挡，使得液体至少部分地被迫使进入一条弯路上，以便从液体入口通过流经体积区到达液体出口。由此，不应排除至少特定比例的流经体积区的液体也能够流到从液体入口到液体出口的直接路线上(例如通过导向装置中的一个或多个开口，该导向装置允许至少小部分液体不绕弯路地从液体入口流向液体出口)。然而，至少绝大部分液体应由导向装置迫使到弯路上。该弯路应优选地至少是液体入口和液体出口之间的(可能的)直接路线的两倍，更优选地至少是其四倍。
在特定的设计方案中，导流装置(导向装置)可以在壳体的两个彼此相对(例如平行延伸)的壁部段之间的距离的至少25％上，更进一步优选地至少在其50％上和/或最高在其98％上，优选地最高在其92％上延伸。在一示例性的(圆)筒形构型中，导流装置(导向装置)可优选地在筒形长度的至少25％上、特别地至少50％上和/或最高98％上、优选地最高92％上延伸。
优选地，导流装置和/或主体具有至少一个夹紧装置，该夹紧装置特别地包括至少一个插接片。夹紧装置(插接片)优选地与至少一个对应的装置(例如边棱和/或带状凸起)共同起作用，使得夹紧地保持导流装置。由此，能够以简单的方式方法附接并且可靠地保持导流装置。
流体偏转装置和/或紊流发生装置优选地具有至少一个(特别地从导流装置凸出的)突片。优选地，可以通过至少部分地切割和/或布置(aufgestellt)(弯折)导流装置的部段，至少部分地形成突片。
在一种优选的设计方案中，所述至少一个突片布置在(优选地板状)导流装置的边缘上，并且可以从导流装置的主表面向外枢转(例如通过弯折)。由此，能够以特别简单的方式方法调整流体偏转装置和/或紊流发生装置(特别地也可以在制造之后)。替代地或者附加地，也可以预设至少一个不预设在导流装置的边缘上的突片。然而，在此也可以优选地完成该突片，使得其能够向外伸出不同的距离(使得其能够凸出不同的距离)。
在一种特定的实施方案中，流体偏转装置和/或紊流发生装置包括至少一个紊流器。紊流器优选地垂直地延伸到由(特别是板状)导流装置预限定的平面。紊流器可以有柱体的形式和/或圆形的横截面。
在一种实施方案中，至少一个凸起能够以至少两倍于，优选地至少三倍于导流装置厚度的程度，从导流装置向外突出。导流装置厚度(对于变化的局部厚度)特别地理解为平均厚度，或者附接的所有具有恒定厚度的区域中具有恒定厚度的最大附接区域的厚度。替代地或者附加地，凸起能够从导流装置向外突出至少2mm、优选地至少3mm和/或最高100mm、优选地最高50mm，更优选地最高10mm。
在实施方案中，相较于导流装置入流面的上游端部，流体偏转装置和/或紊流发生装置(特别地以凸起的形式)更靠近其下游端部，反之亦然。导流装置的入流面特别是应理解为(直接)接触流过的液体的面。“上游”和“下游”在本文中针对的是主流动方向，对于该主流动方向，没有考虑可能的紊流或局部的偏差。举例而言，液体入口在此意义上位于上游，而液体出口位于下游。
流体偏转装置和/或紊流发生装置优选地具有至少一个开口(缺口)，更优选地在边缘内(或在与边缘间隔开处)具有开口(缺口)。替代地或附加地，流体偏转装置和/或紊流发生装置可以具有至少一个凹部，优选地在一个/所述边缘上具有至少一个凹部。替代地或附加地，流体偏转装置和/或紊流发生装置可以具有至少一个凸起。凸起可以例如完成为，使得其向上游或下游(此处再次针对的是主流动方向)倾斜。尤其优选地，凸起和对应的开口和/或凹部可以如下地组合，使得凸起直接邻接开口或凹部，或至少部分地限界其边缘。由此，能够以简单的方式方法，引入紊流。在制造过程中，可以例如仅在一步中完成凸起和对应的开口/凹部的制造(例如通过从金属板中进行切割)。
在这些实施方案中，流体偏转装置和/或紊流发生装置部分地或者仅设计在导流装置的远半段。导流装置的远半段理解为，更远离导流装置的(例如在盖或凸缘部件或者其它壳体元件上)组装区域的那半段。由此实现了，液体首先在导流装置的一定区段上(分别至少在对应的近半段上)沿着其流动，仅在远端区域中引入紊流。由此可以实现更高效的运行。
导流装置可以包括至少一个导流板(导向板)和/或至少一个导流筒状体(导向筒状体)。导流板优选地平行于体积区的纵向轴线或(限定体积区的)对应的壳体的纵向轴线延伸。导流筒状体优选地设计为垂直于壳体的纵向轴线。导流筒状体的(径向)横截面可以设计为圆环形或椭圆形或长孔状。横截面的长度可以至少是横截面宽度的两倍，优选地是至少是其四倍。导流筒状体优选地是中空筒状体。
导流装置可以具有至少两个彼此(至少基本上)平行的壁部段，即第一壁部段和第二壁部段。热导体的至少一个部段优选地在壁部段之间延伸。在第一壁部段上(中)，优选地预设有第一流体偏转装置和/或紊流发生装置(特别是开口)，和/或在第二壁部段上预设有第二流体偏转装置和/或紊流发生装置(特别是开口)。第一和第二流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)优选地(部分地或完全地)偏移地布置，或者(替代地)彼此对准地布置。对准的布置特别地理解为，一方面垂直于第一或第二壁部段并且穿透流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)的所有直线也都穿透第二流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)。只要存在偏移，该偏移就可设计为部分的和完全的。部分的偏移可以理解为，上文中限定的直线的子集仅穿透第一流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)，并且另一子集既穿透第一流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)，也穿透第二流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)。完全的偏移可以理解为一种布置，其中上文中限定的所有直线仅穿透第一流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)，并不穿透第二流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)或者第二壁部段上的任何其它流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)。通过流体偏转装置和/或紊流发生装置(开口)的这种偏移，可以产生附加(叠加)的速度分量，由此可以进一步提高对于液体(流体)的热传导。
液体入口和液体出口可以彼此邻近地布置和/或布置在电加热器的同一侧上和/或彼此偏移地布置。通过偏移的布置(例如在同一侧上)，另一速度分量可以施加在流动的液体上，这可以进一步优化热传递。
根据本申请的另一方面(其可以优选地与上述第一和/或第二方面组合)，该目的通过用于机动车辆的电加热器(特别是辅助加热系统)，优选地上文中所描述的类型的电加热器得以实现，其中电加热器具有：体积区，该体积区用于容纳并且引导液体，特别是水；液体入口和液体出口，使得液体可通过液体入口流入体积区，并且通过液体出口流出，其中在体积区中布置有加热电阻器，其中电加热器被配置为，使得其可在至少两个、优选地至少三个不同的安装位置中通风。根据本申请的基本思想，还提出了一种电加热器，其被配置为，使得其在不同安装位置中(长期地)起作用，特别地能够在其中通风。此外，电加热器应被配置为，其也能够在多个安装位置中(高效地)运行，即可以进行对应的热传递。最后，电加热器也可以被配置为，其可安装在不同的安装位置(安装定向)中。这以在多个安装位置(安装定向)中也能够实现安装的对应的安装装置为前提。在此要注意的是，在不同的安装位置中，不同的力起作用，因为重力始终指向下方。
也就是说，可以首先实现第一安装位置。必要时，可以通过从第一安装位置中旋转电加热器90度，来到达第二安装位置。可以通过围绕第二(不同的)轴线，从第二安装位置旋转90度，到达可能的第三安装位置。第二轴线优选地垂直于第一轴线。举例而言，第一轴线可以平行于电加热器的纵向尺度，并且第二轴线与之垂直(即横向延伸)。在现有技术的电加热器、特别是电辅助加热系统中，贯通流动的配置类型以及水接头的布置阻止了加热器的不同安装位置的实现。现在根据本申请，克服了这一限制。一般而言，不同的安装位置指的是电加热器相对于重力矢量的不同定向。
导向装置(导向元件，特别是隔板)可以设计为金属制的和/或设计为板状或设计为板。导向装置可以至少区段式地包括(优选地直的)金属板。导向装置的外轮廓可以是四边的。
导流装置或导向装置(导向元件)可以与加热元件间隔开，或不与其相连，特别地不接触至少一个或多个或所有这些加热元件。
导流装置或导向装置可以安装在电加热器内的近端处，特别是在电加热器的壳体上或者壳体部件上。远端优选地是未被占用的。
优选地，液体入口和液体出口彼此邻近。替代地或附加地，液体入口和液体出口可以布置在电加热器(或形成体积区的容器)的同一侧上(例如在同一壁，特别是侧壁中)。“彼此邻近”特别地应理解为液体入口和液体出口之间的小于5cm的距离。举例而言，液体入口和液体出口可以布置在电加热器(或体积区)的纵向延伸的壁上，特别地在这种纵向壁的端部上，其中可以由纵向尺度的20％的区域(从端部边棱看)限定该端部。通过这类布置，一方面可以有效地在不同安装位置中进行通风，尽管如此，电加热器仍能高效地工作，因为通过导向装置，在不同的安装位置中保证了加热元件的充足的绕流。总而言之，在高效利用可用的安装空间的前提下，在不同安装位置中的高效运行成为可能。
液体入口和液体出口彼此之间可以具有距离，该距离明显小于体积区内的两点之间最大可能的距离，例如小于彼此之间的最大可能的距离的一半，优选地小于其四分之一，优选地小于其八分之一。对于(完美的)长方六面体，该最大可能的距离例如对应于空间对角线。
优选地，在至少三个不同的安装位置中，液体出口布置/可布置在与液体入口相同的高度上或者液体入口上方。在一种特定的实施方案中，液体入口或液体出口在两个安装位置中布置/可布置在液体入口的高度上，并且在第三安装位置中布置/可布置在液体入口上方。由此，能够以简单的方式方法，使得在三个不同安装位置中的有效运行及通风成为可能。
如果液体出口和液体入口布置在体积区的同一壁上(例如在长方六面体的情况下，布置在同一侧壁上，或者在筒状体的情况下，布置在侧向面上)，则液体出口和液体入口优选地布置在该壁的同一高度上，或布置为，使得液体入口和液体出口之间的连接线平行于壁交界线延伸。
由导向装置增大的流动路线可以至少是液体入口和液体出口之间的距离的至少两倍，优选地至少四倍，更优选地至少八倍，更进一步优选地至少十六倍。
优选地，导向装置在体积区内，在体积区的(纵向)尺度的至少50％、优选地至少80％、更进一步优选地至少90％和/或最高95％、优选地最高92％上延伸。
在一种特定的实施方案中，导流装置或导向装置将体积区分隔成两个子体积区，这些子体积区优选地由至少一个或正好一个连接开口彼此相连。相较于液体出口(距液体入口)，连接开口可以距液体入口更远。替代地或者附加地，在两个子体积区中可以布置有加热元件或者加热元件的部段。由导流装置或导向装置(分隔壁)限定的分隔面在优选地最高20％，更优选地最高10％的面积上具有一个或多个开口。换言之，分隔面主要是密封的。在一种特定的实施方案中，仅在导流装置或导向装置的远端(背离液体入口的端部)上存在有子体积区之间的穿孔。然而，可选地，(至少较小的)穿孔也可以另外布置在液体入口的方向上，例如为了优化通风和/或加热元件的单独的区域的入流。
导流装置或导向装置(分隔壁)可以布置以及定向为，使得从液体入口和/或液体出口开始，液体引导装置的垂直于导向装置的纵向尺度的横截面漏斗状地窄缩或者变宽。导流装置或导向装置(分隔壁)可以对角地从第一侧延伸到第二(相对的，可选地平行延伸)侧。通过这种(漏斗状)收缩或者变宽，可以有效地实现体积区的贯通流动(即便在不同的安装位置中)，这总体地优化了效率。
限定体积区的壳体和导流装置或导向装置可以实现为一体式(整体式)部件。由此，可以降低制造费用并且(附加地)避免密封点。
优选地，将至少一个管状加热体和/或至少一个层加热器预设为加热元件或其组成部分。管状加热体可以特别地理解为，(可选地密封的，即设计为没有内部流体通道的)电导体的蜿蜒状和/或螺旋形和/或盘旋式构型。层加热器特别地是一种加热元件，其中的电导体平面地(例如在至少5cm2或10cm2上)涂覆到基体(例如壳体内壁)上并且施加电流来预热。例如，可以参考WO 2013/186106 A1和WO 2013/030048 A1。在这些文献中，描述了具有电加热层的加热器，该电加热层在施加电压(或电流流过)时加热。管状加热体的使用特别地允许实现易于制造的几何形状。
上述目的还通过一种机动车辆来实现，该机动车辆包括上文中所描述类型的电加热器。
此外，该目的通过一种用于操作上文中所描述类型的加热器或者上文中所描述类型的机动车辆的方法来实现，其中液体通过液体入口流入并且以更高的温度从液体出口流出。从体积区中流出的液体优选地用于预热机动车辆的内部空间、特别是座舱，和/或用于加热(或者预热)驱动元件，特别是发动机。
根据本申请的另一方面，提出了上文中所描述类型的加热器作为预热装置和/或附加的加热装置、特别是作为辅助加热系统的用途。
根据本申请的另一方面，提出了一种套件，其包括上述加热器(其中至少一个导流装置可选地被拆下或分离)，其中套件包括至少一个第一导流装置和第二导流装置，第一导流装置和第二导流装置彼此之间在其结构方面相区别，优选地通过至少一个流体偏转装置和/或紊流发生装置的结构彼此区别。原则上，可以如上文中关于加热器所描述地，分别设计第一导流装置和第二导流装置。优选地，第一导流装置和第二导流装置可互换和/或可一同使用。例如，第一导流装置和第二导流装置可以在尺寸和/或其形状方面和/或在流体偏转装置和/或紊流发生装置的尺寸和/或形状和/或数量方面相区别(特别地在凸起或开口或凹部的尺寸和/或形状和/或数量方面相区别)。通过目前的套件，能够以简单的方式，使加热器相对良好地适应期望的使用地点。
加热元件(电加热电阻器)可以通过机动车辆的电力供应(例如车辆电池)和/或通过(外部)电力供应网络，被供应有电流。
子体积区分别包括占(总)体积区的至少10％，优选地至少20％，更进一步优选地至少40％。
该体积区可以占至少200cm3，优选地至少1000cm3。此外，体积区(在纵向尺度中)可以为至少5cm长，优选地至少12cm长。上限可以是40cm，优选30cm。宽度和/或深度和/或(例如在圆柱形的实施方案中)直径可以例如为至少4cm，优选至少6cm。对应的上限可以是12cm，优选8cm。
为了安装到安装/附接位置，电加热器优选地具有对应的紧固装置(例如钻孔)。
导流装置可以具有(正好)一个或多于一个薄板(打孔的薄板)。通过这些钻孔(开口)，可以对流体进行逐点的(局部区域的)控制，或可以避免(局部)死区。此外，可成本低廉地制造多孔薄板。
原则上，流体偏转装置和/或紊流发生装置(例如，包括多个孔)允许考虑到对流动的局部要求。特别地，可以对应地调整(局部)进入的流体流(冷却水质量流)。通过流体偏转装置和/或紊流发生装置(诸如凸起、孔(特别是钻孔)、凹部)的数量、直径和定位，能够可变地划分流体流。
流体偏转装置和/或紊流发生装置的可选地预设的开口可以具有不同的形状(例如圆孔和/或长孔和/或多边形的形状，特别是四边形和/或三角形的形状)。可选地设计的四边形优选是细长的(长度特别地超过宽度的至少两倍或至少五倍)。长孔或(条形的)四边形优选地横向于主流动方向定向。当存在加热元件(特别是加热体)的较长(直线)部段时，长孔或长方形是特别有利的。
借助于本申请，能够以有效的方式方法，对主要流动(主流动)施加(有针对性的)次要流动，使得能够显著提高流体流(冷却水流)中的充分混合和循环。优选地，可以在导流装置(导向装置)的厚度的至少5倍或者至少15倍的空间深度(即垂直于导流装置，特别是导向装置)中，影响流体的流动。
特别优选地，也形成次要流动。此外，可以将宏观层面的(额外的)大规模涡流结构引入流体(冷却水)。
在任何情况下，提高了的充分混合以及循环都有利地影响加热器运行。
可以通过有针对性地对流体流动(冷却水流动)进行紊流引入，相对好地防止不利的沸腾过程(诸如部分的或者完全的膜态沸腾)。
紊流的引入优选地基于流分离的原理，接着是涡流级联。该涡流级联(次要流动)可以叠加在主要流动上，并进行锚定，使得加热器中的热传递系数(持续地)保持高水平。由此，可以(可靠地)完成对应加热元件的受控的散热，可选地完成(受控的)核态沸腾。特别优选地，这可以通过导流装置(导向装置)中或者其上的至少一个空隙和/或尖锐的边棱轮廓实现，从而产生一个或多个分流边棱。
流体偏转装置和/或紊流发生装置优选地包括位于导流装置(导向装置)的外轮廓内的(矩形)开口(例如压孔)(类似于窗)。替代地或附加地，流体偏转装置和/或紊流发生装置可具有位于导流装置(导向装置)的外轮廓内的级联开口(例如级联槽)。替代地或附加地，紊流装置可以具有多个布置(例如矩形或者梯形)的寄存器，这些布置例如沿着导流装置(导向装置)的导向边棱(远端)延伸(在对应的开放端部可以例如实施为梳子形状)。替代地或附加地，可以存在导流装置(导向装置)的(局部)孔口或通孔(类似于筛)。
总而言之，可以通过本申请来完成有利的充分混合，以(显著)提高热传递。从死水区中抽吸流体(液体或冷却水)或对其进行循环。既可以总体地，又可以局部地实现更高的加热功率。针对不利的沸腾过程(例如部分的或完全的膜态沸腾)的安全性得以提高。
此外，可以局部地(有利地)控制流动。制造(特别是在使用多孔金属板时)是相对成本低廉的。
能够简单地以有针对性的方式影响流体流(冷却水流)(由此允许更大的操纵窗口)。可以系统地避免意外的或危险的运行状态。制造导流装置(导向装置)过程中的额外费用是低的。
一般性地，可以引入(局部的)旁路区域(由此使得死水区的限定的减小成为可能)。
优选地，导流装置被设计为可拆卸的(特别地设计为可插入的)。然而，替代地，这也能够以其它方式方法进行一件式附接，例如焊接到主体上。
总而言之，(用于加热器架构的)有利的模块式构建系统可以成为可能。
与本申请相比，现有技术的解决方案具有不同的缺点。导流装置的成型通常仅通过制造选项(在供应商处)预先确定。加热器内(特别是在换热器和壳体内)的局部沸腾过程对通过流体(冷却水)带走热量有不利影响。所以，这可能会导致局部过热。此外，这也可能导致意外的运行状态，这些运行状态被认为是令人不安的(例如在加热器中形成蒸气泡、蒸气冲击)。在非常高的热流密度下并且在使用薄膜筛时，加热单元的温度会显著提高并造成加热单元的损坏。在此要考虑的是，对于移动式电加热器的常规加热功率需求(例如具有1至5kW的功率)，出于使用寿命和安全的原因，不应超过特定的热流密度(至少约15至20W/cm2)。因此(并且由于紧凑型加热器的普遍要求)，常规加热元件通常是螺旋式的(作为管状加热体)，以便获得特定的润湿表面。在这种复杂的螺旋式管状加热体的绕流过程中，会出现局部剥离区域。在这样的桥接区域中，对于流体的(比较)差的热传递导致热导体的(局部)过热以及不希望发生的强沸腾或蒸汽冲击。该问题限制了现有技术中的加热功率的上限。
附图说明
在下文中，通过根据附图详细阐述的实施例描述本申请。图中示出：
图1示出了根据本申请的加热器的第一实施方案的局部图；
图2示出了根据图1的实施方案的侧视图；
图3以斜视图示出根据本申请的电加热器的另一实施方案(无壳体)；
图4以斜向分解图示出根据本申请的加热器的另一实施方案的分解图；
图5示出了根据本申请的导流装置(导向装置)；
图6示出了根据另一实施方案的类似于图5的导流装置(导向装置)；
图7示出了根据另一实施方案的类似于图5的导流装置(导向装置)；
图8示出了根据另一实施方案的类似于图5的导流装置(导向装置)；
图9示出了以剖视图示出根据本申请的加热器的另一实施方案；
图10以平面图示出根据图9的导流装置；
图11以侧视图示出根据图10的导流装置(导向装置)；
图12以剖视图示出根据本申请的加热器的另一实施方案；
图13示出了根据图12的加热器的类似于图10的平面图；
图14示出了根据图12的加热器的类似于图11的侧视图；
图15示出了加热器内的热导体部段的布置的示意性剖视图；
图16示出了加热器内的热导体布置的部段的另一示意性剖视图；
图17以斜视图(部分地分解图)示出根据本申请的加热器的另一实施方案；以及
图18示出了根据本申请的加热器的局部图。
具体实施方式
在下面的说明中，为相同及相同作用的部件使用同一附图标记。
图1和图2示出了根据本申请的加热器的一种实施方案(局部地)。
该加热器具有壳体10以及必要时盖或凸缘部件(未示出)。液体入口13和液体出口14由对应的箭头表示。
壳体10可以设计为(近似)长方六面体(必要时具有滚圆的边棱)或者设计为(圆形)柱体，使得通过壳体10限定的对应的体积区15也设计为长方六面体(具有滚圆的边棱)或者(圆形)柱体。在当前实施例中包括管状加热体的加热元件(加热装置)16位于壳体10内部或体积区15内。该加热元件16由于电流而变暖，使得体积区15内的液体(水)也可以变暖。
在根据图1的斜视图中，示出了多孔筒状体形式的导流装置12。多孔筒状体优选地具有长孔形横截面。横截面的长度优选地是宽度的1.5倍，更优选地至少是其2.5倍和/或最高是其10倍，优选地是其5倍。
导流装置12的轴向长度优选地至少是横截面长度的0.5倍，优选地至少是其1.0倍和/或最高是其3.0倍，优选地最高是其1.8倍。替代地或者附加地，导流装置12的轴向长度优选地是横截面宽度的至少1.8倍，更优选地至少是其3.0倍和/或最高是其12.0倍，优选地最高是其6.0倍。
此外，根据图1的导流装置包括多个孔40，这些孔以(多)排(例如至少5排或至少10排)和多列(例如至少5列或至少10列)布置。“行”优选地在切线方向上延伸，“列”在轴向方向上延伸。举例而言，总共可以预设至少二十或至少一百个孔40。这些孔40共同形成流体偏转装置25，其局部地偏转流体，从而避免或至少减少死区。
单个或多个或所有孔都可以具有滚圆形或非圆形(例如椭圆形、蛋形和/或多边形，特别是四边形和/或三角形)的横截面和/或如在后续实施方案中描述的横截面。
此外，在图1和图2中看出了，导流装置12的纵向轴线横向于壳体10的纵向轴线(在图2中以虚线示出)延伸。第二导流装置12a可以预设为分隔壁的形式，特别是隔板的形式。第二导流装置12a可以布置在导流装置12的至少约一半轴向长度(必要时+/-轴向长度的10％)处。此外，导流装置12a可以至少基本上垂直于导流装置12的轴向方向。
第一导流装置12和/或第二导流装置12a可以(分别单独或组合地)形成导向装置。
体积区15由第二导流装置12a(分隔壁或隔板)划分成两个子体积区17、18。第二导流装置12a在此优选地直线地从壳体10的一个(纵向)侧壁延伸至相对的侧壁(垂直于这些侧壁)。液体入口13和液体出口14可以布置在同一侧壁上(确切地说，相对于壳体10的纵向尺度彼此邻近地布置)。特别是，液体入口13和液体出口14可以位于侧壁的终端部段中。
总而言之，液体可以围绕导流装置12、穿过导流装置12并且围绕导流装置12a的边缘41流动，使得总体上对于液体而言有多条“路线”可用，和/或可以避免或者至少减少死区。
加热元件16(在此以加热盘管或加热管的形式)优选地围绕导流装置12布置。导流装置12可以与加热元件(机械地)接触，例如被插入其中，但是优选地与加热元件16间隔开。由此可以在热传递方面，进一步优化液体的流动。
此外，导流装置12可以可拆卸地与主体22相连，特别地通过插接或插入与其相连。导流装置12可以由第二导流装置12a保持，特别地插入第二导流装置12a中。第二导流装置12a本身能够可拆卸地或者不可拆卸地(例如通过插装或通过焊接)与主体相连，例如如同根据图3或图2，对于此处的导流装置所进行的描述。
在图2中还可看出引导元件29，在下文中进一步地根据图2更详细地对其进行阐述(可以如图4中所描述的，预设另外的引导元件，其中用附图标记30表示)。
图3示出了根据本申请的加热器的另一实施方案。该加热器具有壳体10(仅用虚线表示)以及盖或凸缘部件11。(隔板形式的)导流装置12位于凸缘部件11上。液体入口13和液体出口14由对应的箭头表示。
壳体10可以设计为(近似)长方六面体(必要时具有滚圆的边棱)或者设计为(圆形)柱体，使得通过壳体10限定的对应的体积区15也设计为长方六面体(具有滚圆的边棱)或者(圆形)柱体。在当前实施例中包括管状加热体的加热元件(加热装置)16位于壳体10内部或体积区15内。该加热元件16由于电流而变暖，使得体积区15内的液体(水)也可以变暖。
体积区15由导流元件12(分隔壁或隔板)划分成两个子体积区17、18。导流装置12在此直线地(斜向地)从壳体10的(纵向)侧壁延伸至相对的侧壁。液体入口13和液体出口14可以布置在同一侧壁上(确切地说，相对于壳体10的纵向尺度彼此邻近地布置)。特别是，液体入口13和液体出口14可以位于侧壁的终端部段中。
加热元件(加热装置)16优选地在体积区15的(几乎)整个纵向尺度(至少在该纵向尺度的至少90％，必要时在该纵向尺度的最大98％)上延伸。加热元件16特别地从盖或凸缘部件11，几乎延伸至相对的壁，其中加热元件接头可能延伸穿过该盖或凸缘部件。导流装置12的远端19优选地比加热元件16延伸得短。无论如何，液体(水)都可以围绕远端19，穿过位于远端19和壳体10的对应壁部段之间的部段，从一个子体积区17，流入另一子体积区18，使得液体可以从液体入口13流入液体出口14。
导流元件(导流装置)12可以材料连接地设计在凸缘部件11上(例如与其焊接在一起)。此外，导流装置12优选地具有至少一个紊流装置，可以如在后续附图中(特别是图2至图12中)所描述的，设计该紊流装置。
图4示出了根据本申请的加热器的另一实施方案的局部图。在该实施方案中，导流装置12可通过夹紧装置20a、20b(夹紧片)与加热器的主体22相连。此外，导流装置12具有(与其远端19邻近的)空隙21a、21b。空隙21a、21b(特别地分别是其中的多个，例如两个)可以布置在导流装置12的两个纵向边缘上。
空隙21a、21b还限定了(特别地通过弯折)可枢转的突片23、24，使得能够有针对性地优化/调整由此而引入的紊流。总而言之，结构21a、21b、23和24形成对应的流体偏转装置和/或紊流发生装置25。
在图4中还预设了引导元件29、30，这些引导元件(在其远端)区段式地窄缩并且有利地实现了，通过液体入口13以及液体出口14在靠近相应开口(入口和出口)处分派流体流，或流体流在此对应地汇合，并且至少按分量地从液体入口开始，朝着壳体10后端的方向移动位置，或从该后端，朝着液体出口的方向引导。
在根据图5的导流装置12中，除了根据图4的结构21a、21b、23和24，流体偏转装置和/或紊流发生装置25还包括导流装置12内的长孔26(其位于远端19的附近，或位于同一装置的对应远半段)。
在图6中示出了一种类似于图5的实施方案，其不同之处在于，预设了不止一个长孔，而是预设了多个(三个)布置成排的长孔26a、26b、26c，其中优选地，在该排内，长孔的宽度增加(优选地，朝着远端19的方向)。
图7示出了导流装置12的另一实施方案，其在此具有多个(圆形)开口27。可以(如此处)以多排预设开口27，其中开口直径优选地朝着远端19的方向(从一排到另一排)增大。每个单独的排的数量可以保持相同或可以(如图7所示)减少。图8示出了导流装置12的若干其它实施方案，其在此具有多排三角形开口28(特别是分别具有三个开口28的三排，但是也可以考虑变型)。三角形朝向远端19的方向布置。
图9示出了根据本申请的加热器的另一实施方案。在根据图9的实施方案中，示出了一种流体偏转装置和/或紊流发生装置25，除了(可选地预设的)根据图4的结构21a、21b、23和24，其还具有(瓣状的)凸起31、32。凸起31、32在此优选地定向为，使得它们(倾斜地)指向下游或上游(相关于相应的主流体方向或主要流体方向)。在这种情况下，凸起31可以布置在对应的入流面33的布置在下游(根据主要流体的走向)的一半中。相关于(相反的)入流面34，同样的内容可以适用于凸起32。替代地，凸起31可以布置在对应的入流面33的布置在上游(对于主要流体的相反走向)的一半中。相关于(相反的)入流面34，同样的内容可以适用于凸起32。
在图12中示出了另一根据本申请的加热器。这原则上对应于根据图9至图11的实施方案。代替凸起31、32(然而，也可以附加地预设凸起)，在此预设了(圆柱形的)紊流器44，其相对于导流装置12的主平面，垂直地(优选地在两个方向上)延伸。
图15和图16显示了根据本申请的加热器的其它实施方案(局部地且剖视地)。
根据图15，加热元件16的部段可以布置在导流装置12的两个部段37、38之间。部段37、38形成具有相应开口39的相互平行地延伸的壁部段。在根据图15的实施方案中，开口39彼此对准。
替代地(参见图16)，开口39可以(关于加热元件16的在部段37、38之间延伸的部段)至少在纵向方向上(替代地或者附加地，也在横向方向上)彼此偏移地延伸。在此示出的加热元件16的部段优选地具有圆形横截面或形成圆柱形部段。
图18示出了另一根据本申请的加热器(局部地，斜视图)。加热器在此具有板状导流装置12，其中(螺旋状)热导体16布置在两侧上。导流装置12被设计为具有多个(优选地至少10个)孔40的多孔板(多孔薄板)。
液体入口13和液体出口14在此形成为在壳体10的纵向方向上彼此偏移。由此，可以进一步优化热量。
图19(局部地)示出了根据本申请的电加热器的另一实施方案。导流装置12在此被设计为多孔筒状体(圆筒)。该筒状体优选地与对应管状加热盘管部段42沿相同的方向延伸。
在这一点上要指出的是，上文中描述的所有部分，特别是在附图中显示的细节，本身可以被视为单独的，但也能够以任意组合被请求为对于本发明是必不可少的。其修改对于本领域技术人员而言是熟悉的。
附图标记列表
10 壳体
11 凸缘部件(盖)
12 导流装置(导流元件)
12a 导流装置
13 液体入口
14 液体出口
15 体积区
16 加热元件
17 子体积区
18 子体积区
19 远端
20a 夹紧装置
20b 夹紧装置
21a 空隙(凹部)
21b 空隙(凹部)
22 主体
23 突片
24 突片
25 流体偏转和/或紊流发生装置
26 长孔
26a 长孔
26b 长孔
26c 长孔
27 (圆形)开口
28 (三角形)开口
29 撞击元件
30 撞击元件
31 凸起
32 凸起
33 入流面
34 入流面
37 部段
38 部段
39 开口
40 孔
41 边缘
44 紊流器

Claims (21)

1.一种用于机动车辆的电加热器、特别是辅助加热系统，所述电加热器包括：体积区(15)，以用于容纳并且引导液体、特别是水；以及液体入口(13)和液体出口(14)，使得液体能通过所述液体入口(13)流入所述体积区(15)，并且能通过所述液体出口(14)流出，
其中，在所述体积区(15)中布置有至少一个加热元件(16)、特别是加热电阻器，以及导流装置(12)，
其中，所述导流装置(12)包括至少一个流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)，所述流体偏转装置和/或紊流发生装置用于偏转流体和/或产生紊流。
2.一种优选地根据权利要求1所述的用于机动车辆的电加热器、特别是辅助加热系统，所述电加热器包括：体积区(15)，以用于容纳并且引导液体、特别是水；以及液体入口(13)和液体出口(14)，使得液体能通过所述液体入口(13)流入所述体积区(15)，并且能通过所述液体出口(14)流出，
其中，在所述体积区(15)中布置有至少一个加热元件(16)、特别是加热电阻器，以及导流装置(12)，
其中，所述导流装置(12)可拆卸地连接至电加热器的主体(22)、特别是插接至电加热器的主体(22)上。
3.根据权利要求1或2所述的电加热器，
其特征在于，
所述导流装置(12)具有导向装置、特别是至少一个分隔壁，使得从液体入口(13)流向液体出口(14)的液体转向，使得流动路线被增大。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述导流装置(12)和/或所述主体(22)具有至少一个夹紧装置(20a、20b)、特别是插接片，所述夹紧装置优选地与至少一个对应的装置共同起作用，从而以夹紧的方式保持所述导流装置(12)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)具有优选地位于边缘内的至少一个开口(26、26a、26b、26c；27、28)，和/或优选地位于边缘上的至少一个凹部(21a、21b)，和/或至少一个凸起(31、32)，其中，所述至少一个凸起(31、32)优选地以至少两倍于、优选地以至少三倍于所述导流装置(12)的厚度的程度，从所述导流装置(12)突出。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)具有从所述导流装置(12)中凸出的至少一个突片(23、24)，其中，优选地通过至少部分地切割和/或至少部分地布置所述导流装置(12)的部段来至少部分地形成所述突片(23、24)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)包括至少一个紊流器(44)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
相较于所述导流装置的入流面(33、34)的上游端部，所述流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)更靠近其下游端部，或反之亦然。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述流体偏转装置和/或紊流发生装置(25)部分地或者仅形成在所述导流装置(12)的远半段中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述导流装置(12)包括至少一个导流板和/或至少一个导流柱体、特别是具有长孔状横截面的导流柱体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述导流装置(12)具有至少两个彼此至少基本上平行的壁部段(37、38)，即第一壁部段(37)和第二壁部段(38)，热导体(16)的至少一个部段优选地在所述第一壁部段和所述第二壁部段之间延伸，其中，优选地，第一流体偏转装置和/或紊流发生装置预设在所述第一壁部段(37)上，以及一流体偏转装置和/或紊流发生装置预设在所述第二壁部段(38)上，其中，第一紊流发生装置和第二紊流发生装置彼此偏移或者对准地布置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述液体入口(13)和所述液体出口(14)彼此邻近地布置，和/或布置在所述电加热器的同一侧上，和/或彼此偏移地布置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述液体入口(13)和所述液体出口(14)在彼此之间具有距离，所述距离明显小于所述体积区内的两点之间最大可能的距离，例如小于所述体积区内的两点之间最大可能的距离的一半、优选四分之一。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
通过所述导流装置(12)增大的流动路线是液体入口(13)和液体出口(14)之间的距离的至少两倍、优选至少四倍、更优选至少八倍。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
所述导流装置(12)将所述体积区(15)分隔成至少两个子体积区(17、18)，所述子体积区通过至少一个或正好一个连接开口彼此相连，其中，相较于所述液体出口(14)，所述连接开口优选地距所述液体入口(13)更远，和/或优选地在两个子体积区(17、18)中都布置有加热元件(16)或者其部段。
16.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器，
其特征在于，
至少一个管状加热体和/或至少一个层加热器预设为加热元件(16)或加热元件的组成部分。
17.一种机动车辆，其包括根据前述权利要求中任一项所述的电加热器。
18.一种用于操作根据前述权利要求1-16中任一项所述的加热器或根据权利要求17所述的机动车辆的方法，其中，液体通过液体入口(13)流入，并以更高的温度从液体出口(14)流出。
19.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于，
从体积区(15)流出的液体用于加热机动车辆的内部空间、特别是座舱，和/或用于加热驱动元件、特别是发动机。
20.一种根据权利要求1-16中任一项所述的加热器的用途，所述加热器用作预加热装置和/或附加的加热装置，特别是用作辅助加热系统。
21.一种包括根据权利要求1至16中任一项所述的加热器的套件，其中，所述套件包括至少一个第一导流元件和至少一个第二导流元件，所述第一导流元件和所述第二导流元件彼此之间在结构方面相区别，优选地通过至少一个紊流发生装置的结构彼此区别。
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