DE102005008596B3 - A method for heating motor vehicle interiors has a layer system of electrically heated ducts through which air is blown through speed restricting filling - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms insbesondere für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The The invention relates to a heating device for heating an air flow in particular for a Motor vehicle specified in the preamble of claim 1 Art.
Eine
derartige Heizvorrichtung ist beispielsweise aus der
Als nachteilig bei dieser bekannten Heizvorrichtung ist der Umstand anzusehen, dass der durch das Gebläse erzeugte Luftstrom im Wesentlichen laminar die einzelnen, durch die Wellrippen gebildeten Teilkanäle durchströmt. Hierdurch nimmt jeder der durch die Teilkanäle strömenden Teilluftströme im Wesentlichen lediglich im Grenzschichtbereich zur jeweiligen Wandfläche der entsprechenden Wellrippe Wärme von dieser auf. Dies führt zu einer – im Querschnitt betrachtet – äußerst ungünstigen Temperaturverteilung innerhalb jedem der Teilluftströme. Darüber hinaus durchströmt der Luftstrom beziehungsweise die Teilluftströme die in Strömungsrichtung verlaufenden Teilkanäle relativ schnell, so dass nur wenig Wärme von den Wellrippen auf den Luftstrom beziehungsweise die Teilluftströme übertragen werden kann. Es ist ersichtlich, dass der Wirkungsgrad der vorliegenden Heizvorrichtung deutlich verbesserbar ist.When disadvantageous in this known heater is the fact to see that the air flow generated by the blower substantially laminar flows through the individual, formed by the corrugated sub-channels. hereby each of the partial air streams flowing through the subchannels substantially decreases only in the boundary layer area to the respective wall surface of corresponding corrugated heat from this on. this leads to to a - in Cross-section considered - extremely unfavorable Temperature distribution within each of the partial air flows. Furthermore flows through the air flow or the partial air flows extending in the direction of flow subchannels relatively fast, leaving little heat from the corrugated fins the air flow or the partial air flows can be transmitted. It is It can be seen that the efficiency of the present heater is significantly improved.
Da die bekannte Heizvorrichtung eine Luftdurchströmung nur entsprechend der Orientierung der einzelnen Teilluftkanäle erlaubt, sind die Einbaumöglichkeiten zudem entsprechend begrenzt. Darüber hinaus ist die vorliegende Heizvorrichtung aus Metall gestaltet und dementsprechend starr ausgebildet, so dass eine Anpassung an zur Verfügung stehende Bauräume äußerst schwierig ist.There the known heating device an air flow only according to the orientation of the individual partial air channels allowed, are the installation options also limited accordingly. About that In addition, the present heater is made of metal and accordingly rigidly formed, so that an adaptation to to disposal standing space extremely difficult is.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Wirkungsgrand und mit besseren Einsatzmöglichkeiten zu schaffen.task The present invention is therefore a heating device of the aforementioned type with an improved effect size and with better uses to accomplish.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige, nicht-triviale Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a Heater solved with the features of claim 1. advantageous Embodiments and functional, non-trivial Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Bei der Heizvorrichtung nach der Erfindung ist die luftdurchflutbare Schicht mit einer Struktur versehen, mit welcher der eintretende Luftstrom in eine turbulente beziehungsweise diffuse Strömung überführbar ist. Eine derart turbulente beziehungsweise diffuse Strömung hat den Vorteil, dass diese gegenüber der im Stand der Technik vorgesehenen weitgehend laminaren Strömung – bei entsprechend vergleichbarer Gebläseleistung – weitaus mehr Wärme aufnehmen kann. Im Unterschied zu der im Stand der Technik beschriebenen laminaren Strömung erwärmen sich vorlegend nicht nur die unmittelbar mit einer Wellrippe in Berührung kommenden Grenzschichten, sondern ein weitaus größerer Luftanteil. Darüber hinaus bewirkt die erzeugte turbulente beziehungsweise diffuse Strömung einen längeren Verbleib des Luftstroms innerhalb der luftdurchflutbaren Schicht, so dass mehr Wärme aufgenommen werden kann.at the heating device according to the invention is the air-throughflowable Layer provided with a structure with which the incoming Air flow can be converted into a turbulent or diffuse flow. Such a turbulent or diffuse flow has the advantage that these opposite the largely laminar flow provided in the prior art - with correspondingly comparable Blower power - far absorb more heat can. In contrast to the laminar described in the prior art flow heat not only presenting directly with a corrugated rib in contact coming boundary layers, but a much larger proportion of air. Furthermore causes the generated turbulent or diffuse flow a longer Filling the air flow inside the air-permeable layer, so that more heat can be included.
Die
turbulente beziehungsweise diffuse Strömung des Luftstroms wird dadurch
erreicht, dass die Struktur der luftdurchflutbaren Schicht eine
Vielzahl von Abstandsfäden,
-stegen, -drähten
oder dergleichen aufweist. Eine denkbare Gestaltung dieser luftdurchflutbaren
Schicht ist beispielsweise aus der
Als besonders vorteilhaft hat es sich zudem gezeigt, die Struktur der luftdurchflutbaren Schicht aus einem gut leitenden Metall wie beispielsweise einer Aluminium- oder Kupferlegierung herzustellen. Derartige Metallfäden sind demnach besonders gut geeignet, Wärme an die umströmende Luft abzugeben. Durch die große umströmte Fläche der Vielzahl von Abstandsfäden, -drähten beziehungsweise -stegen kann somit eine sehr wirkungsvolle Heizvorrichtung geschaffen werden.In addition, it has proven particularly advantageous to use the structure of the air-permeable layer made of a highly conductive metal such as an aluminum or copper alloy. Such metal threads are therefore particularly well suited to give heat to the air flowing around. Due to the large area around the plurality of spacer threads, wires or webs flowed around, a very effective heating device can thus be created.
Eine vorbeschriebene Struktur aus Abstandsstegen, -drähten oder -fäden hat zudem den Vorteil, dass diese elastisch nachgiebig ausgebildet werden kann. Hierdurch ist es möglich, die luftdurchflutbare Schicht beziehungsweise das gesamte Sandwich aus Heizschicht und luftdurchflutbarer Schicht auf entsprechend einfache Weise an den Bauraum anzupassen, innerhalb welchem die Heizvorrichtung angeordnet werden soll. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, die Heizschicht als Widerstandsheizung in Form einer dünnschichtigen, verformbaren und vorzugsweise elastischen Lage auszubilden.A has previously described structure of spacer webs, wires or threads In addition, the advantage that they are formed elastically yielding can. This makes it possible the air-permeable layer or the entire sandwich from heating layer and air-permeable layer on accordingly easy to adapt to the space, within which the Heating device to be arranged. In this context has it has proved particularly advantageous to use the heating layer as resistance heating in the form of a thin-layered, form deformable and preferably elastic layer.
Eine besonders hohe Heizleistung der Heizschicht kann erreicht werden, wenn dieser eine gut wärmeleitende Deckschicht zugeordnet wird, durch welche die mittels der Widerstandsheizung erzeugte Wärme gleichmäßig innerhalb der Heizschicht verteilt wird. Als gut wärmeleitende Deckschicht ist insbesondere eine Metallfolie oder ein Metallblech beispielsweise aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung denkbar.A particularly high heating power of the heating layer can be achieved if this is a good thermally conductive Cover layer is assigned by which the means of resistance heating generated heat even within the heating layer is distributed. As a good heat-conducting cover layer in particular a metal foil or a metal sheet, for example conceivable from an aluminum or copper alloy.
Ein besonders wirkungsvolles Sandwich der Heizvorrichtung wird dadurch geschaffen, dass wenigstens drei luftdurchflutbare Schichten vorgesehen sind, wobei zwischen der mittleren und der äußeren luftdurchflutbaren Schicht jeweils eine Heizschicht angeordnet wird. Die zentrale mittlere luftdurchflutbare Schicht wird somit von beiden diese flankierenden Heizschichten mit Wärme versorgt, so dass der die mittlere Schicht durchströmende Luftstrom besonders schnell erwärmt werden kann. Die beiden äußeren luftdurchflutbaren Schichten werden demgemäß lediglich von der benachbarten Heizschicht mit Wärme versorgt, so dass sich in diesem Bereich eine geringere Erwärmung des diese durchströmenden Luftstromes ergibt. Hierdurch ist unter anderem gewährleistet, dass sich keine Überhitzung der dieses Sandwich umgebenden Bauteile wie beispielsweise eines Gehäuses oder daran angrenzender weiterer Teile ergibt.One particularly effective sandwich of the heater is characterized created that at least three air-permeable layers are provided, wherein between the middle and the outer air-permeable layer in each case a heating layer is arranged. The central middle air-permeable layer thus becomes of both these flanking heating layers with heat supplied, so that the air flowing through the middle layer air flow warmed up very quickly can be. The two outer air-permeable Layers are accordingly only supplied with heat from the adjacent heating layer, so that in this area a lower heating of the air flow flowing through this results. This ensures, among other things, that there is no overheating the surrounding of this sandwich components such as a housing or adjoining further parts results.
Bei mehreren zu einem Sandwich zusammengefassten Schichten kann zudem deren Strömungswiderstand unterschiedlich gestaltet werden, indem beispielsweise die Distanz und Orientierung der einzelnen Abstandstege, -drähte oder -fäden jeder Schicht unterschiedlich ist. So kann beispielsweise durch ein entsprechend feinmaschigeres Gewirke oder Gewebe oder dergleichen der mittleren der drei luftdurchflutbaren Schichten erreicht werden, dass der diese durchströmende Luftstrom dort länger verbleibt als in den beiden äußeren Schichten. Im Ergebnis bewirkt dies eine entsprechend bessere Durchwärmung des durchströmenden Luftstroms.at In addition, several layers combined into a sandwich can be used their flow resistance be designed differently by, for example, the distance and orientation of the individual spacer webs, wires or threads of each layer different is. For example, by a correspondingly fine-meshed Knitted fabric or fabric or the like of the middle of the three air-permeable Layers are achieved, that of this flowing air stream longer there remains as in the two outer layers. As a result, this causes a correspondingly better heating of the flowing through Airflow.
Das Sandwich aus der Heizschicht und der luftdurchflutbaren Schicht ist in einfachster Ausführungsform eben gestalten. Dabei ist die Anzahl der luftdurchflutbaren Schichten und er dazwischen angeordneten Heizschichtig beliebig wählbeziehungsweise erweiterbar. Auch die äußeren Abmessungen des Sandwich sind beliebig gestaltbar. Darüber hinaus kann das Sandwich aus der luftdurchflutbaren Schicht und der Heizschicht auch im Wesentlichen schneckenförmig ausgebildet und im Querschnitt auf jeden beliebigen Durchmesser erweiterbar ausgebildet sein.The Sandwich from the heating layer and the air-permeable layer is in the simplest embodiment just shape it. Here is the number of air-permeable layers and he interposed Heizschichtig arranged arbitrarily expandable. Also the outer dimensions of the Sandwich can be designed arbitrarily. In addition, the sandwich from the air-throughflow layer and the heating layer also formed substantially helical and expandable in cross-section to any diameter be educated.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine zentral angeordnete luftdurchflutbare Schicht umfangsseitig von einer Heizschicht umgeben. Hierdurch ergibt sich eine besonders schnelle und homogene Erwärmung des durchströmenden Luftstroms. Umfangsseitig der Heizschicht kann dabei eine weitere luftdurchflutbare Schicht vorgesehen sein, wobei dann bei einer bevorzugten Ausführungsform die zentrale Schicht durch strömenden Luftstrom stärker erwärmt wird als der die umfangsseitig angeordnete Schicht durchströmende Luftstrom. Dieser Aufbau ermöglicht einen in der zentralen luftdurchflutbaren Schicht sehr schnell und stark erwärmbaren Luftstrom, während der durch die umfangsseitig angeordnete äußere luftdurchflutbare Schicht hindurchgelangende Luftstrom eine geringere Temperatur aufweist, und dementsprechend angrenzende Bauteile wie beispielsweise ein Gehäusewand nicht überhitzt werden können. Es ist klar, dass eine derart zentrisch aufgebaute Anordnung von luftdurchflutbaren Schichten mit gegebenenfalls dazwischen angeordneten Heizschichten beliebig erweiterbar ist. Darüber hinaus sind sowohl kreisförmige wie auch ovale oder dergleichen Anordnungen der Heizschichten denkbar. at a further preferred embodiment is a centrally arranged air-permeable layer on the periphery surrounded by a heating layer. This results in a particularly fast and homogeneous heating the flowing through Airflow. On the periphery of the heating layer can thereby another be provided air-permeable layer, in which case at a preferred embodiment the central layer by flowing Air flow stronger heated is considered as the air flowing through the circumferentially arranged layer. This structure allows one in the central air-permeable layer very fast and strong heatable Airflow while the through the circumferentially arranged outer air-permeable layer passing airflow has a lower temperature, and accordingly adjacent components such as a housing wall not overheated can be. It is clear that such a centric arrangement of air-permeable layers with optionally arranged therebetween Heating layers is arbitrarily expandable. In addition, both circular as well oval or similar arrangements of Heizschichten conceivable.
Weiter Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings; these show in:
In
Wird
durch das stromaufwärts
dem Sandwich
Da
die mittlere luftdurchflutbare Schicht
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist die mittlere luftdurchflutbare Schicht
Während in
In
In
Die
Sandwiches
In
den
In
den
In
den
Schließlich zeigen
die
Claims (25)
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