DE102009013927A1

DE102009013927A1 - Electric heater

Info

Publication number: DE102009013927A1
Application number: DE102009013927A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hetzler; Ralph Wächter; Stefan Brosig; Stephan Dick; Norbert Ernst; Christian Dörrie; Jörg Kuck
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG; Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2010-06-24
Also published as: EP2199704A2; EP2199704A3; EP2199704B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit mindestens einem elektrischen Heizelement (5) und mindestens einem Wärmeübertrager (1), der eine von einem zu erwärmenden Fluid anzuströmende Anströmseite aufweist, in der von dem zu erwärmenden Fluid durchströmbare Öffnungen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Öffnungen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) einen umso größeren Flächenanteil der Anströmseite ausmachen, je weiter sie von dem nächstliegenden Heizelement (5) entfernt sind.The invention relates to a heating device with at least one electric heating element (5) and at least one heat exchanger (1), which has an inflow side to be flowed by a fluid to be heated, in which openings (2a, 2b, 2c, 2d, 2d, 2d, 2d), through which the fluid to be heated flows. 2e). According to the invention, it is provided that the openings (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) make up the larger area fraction of the inflow side, the farther they are from the nearest heating element (5).

Description

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Heizvorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Derartige Heizvorrichtungen sind beispielsweise aus der EP 1 370 117 A2 und der WO 2007/071335 A1 bekannt.The invention relates to an electric heater with the features specified in the preamble of claim 1. Such heaters are for example from the EP 1 370 117 A2 and the WO 2007/071335 A1 known.

Die aus der EP 1 370 117 A2 bekannte Heizvorrichtung hat mehrere Wärmeübertrager, zwischen denen PTC-Heizelemente angeordnet sind. Die Wärmeübertrager sind aus Strangpressprofilen gebildet, die in Strangpressrichtung verlaufende Öffnungen aufweisen, die im Betrieb von einem zu erwärmenden Luftstrom durchströmt werden.The from the EP 1 370 117 A2 known heating device has a plurality of heat exchangers, between which PTC heating elements are arranged. The heat exchangers are formed from extruded profiles, which have openings running in the extrusion direction, which are flowed through during operation by an air stream to be heated.

Die aus der WO 2007/071335 A1 bekannte Heizvorrichtung hat einen aus einem Strangpressprofil gebildeten Wärmeübertrager, der mit quer zur Strangpressrichtung verlaufenden Öffnungen versehen ist, so dass der zu erwärmende Luftstrom quer zur Strangpressrichtung durch den Wärmeübertrager strömen kann.The from the WO 2007/071335 A1 known heating device has a heat exchanger formed from an extruded profile, which is provided with openings extending transversely to the extrusion direction, so that the air flow to be heated can flow transversely to the extrusion direction through the heat exchanger.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Fluidstrom mit einer Heizvorrichtung der eingangs genannten Art effizienter erwärmt werden kann.task The invention is to show a way, such as a fluid flow with a heater of the type mentioned more efficient can be heated.

Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.These The object is achieved by a heating device with the specified in claim 1 Characteristics solved. Advantageous developments of the inventions are the subject of dependent claims.

Damit ein Fluidstrom möglichst effizient und mit möglichst geringem Aufwand erwärmt werden kann, ist an sich ein möglichst kleiner Strömungswiderstand des Wärmeübertragers wünschenswert. Je größer nämlich der Strömungswiderstand ist, desto aufwendiger ist es, dafür zu sorgen, dass Fluid durch den Wärmeübertrager strömt. Beispielsweise können Heizvorrichtungen zum Erwärmen eines Luftstroms, die einen großen Strömungswiderstand haben, nur in Kombination mit einem leistungsstarken und damit aufwendigen Gebläse betrieben werden. Allgemeiner gesagt, muss bei einem größeren Strömungswiderstand ein größerer Druck aufgebracht werden, damit Fluid durch den Wärmeübertrager strömt.In order to a fluid flow as efficiently and as possible little effort can be heated is in itself a possible small flow resistance of the heat exchanger desirable. The bigger, that is the flow resistance is, the more expensive it is to ensure that fluid through the heat exchanger flows. For example, heaters for heating a stream of air, which is a large Have flow resistance, only in combination with one powerful and therefore expensive blower operated become. More generally, a larger one must Flow resistance a greater pressure be applied so that fluid through the heat exchanger flows.

Ein kleinerer Strömungswiderstand lässt sich dadurch erreichen, dass die Öffnungen des Wärmeübertragers einen größeren Flächenanteil der Anströmseite ausmachen, so dass der Wärmeübertrager besser von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt werden kann. Allerdings wird dadurch der Wärmeübergang erschwert.One smaller flow resistance can be achieved reach out to the openings of the heat exchanger a larger area proportion of the inflow side make out, so that the heat exchanger better to be flowed through by a fluid to be heated can. However, this is the heat transfer difficult.

Um nun einen möglichst guten Kompromiss zwischen einer guten Durchströmbarkeit und einer guten Wärmeabgabe zu erzielen, könnte man daran denken, den Flächenanteil der Öffnungen in der Nähe der Heizelemente zu erhöhen und in größerem Abstand von den Heizelementen zu reduzieren, damit der größte Teil des zu erwärmenden Fluidstroms möglichst nahe an den Heizelemente durch den Wärmeübertrager strömt, da dort die höchste Temperatur und somit die beste Wärmeübertragung zu erwarten ist.Around now the best possible compromise between a good Flow through and good heat dissipation To achieve, one could think of it, the area proportion the openings near the heating elements too increase and at a greater distance from the Reduce heating elements, making it the largest Part of the fluid flow to be heated as possible close to the heating elements through the heat exchanger flows, because there the highest temperature and thus the best heat transfer is expected.

Überraschenderweise ist jedoch das Gegenteil der Fall. Ein geringer Strömungswiderstand lässt sich mit einer guten Wärmeabgabe kombinieren, indem die Öffnungen des Wärmeübertragers einen umso größeren Flächenanteil der Anströmseite ausmachen, je weiter sie von dem nächstliegenden Heizelement entfernt sind.Surprisingly however, the opposite is the case. A low flow resistance can be combined with a good heat dissipation, by opening the heat exchanger an even larger proportion of the area Make the inflow side the farther they are from the nearest one Heating element are removed.

Ein größerer Flächenanteil der Öffnungen lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass die Anzahl bzw. Dichte der Öffnungen erhöht wird oder die Öffnungen vergrößert werden. Prinzipiell können diese Maßnahmen auch kombiniert werden, also die Anzahl der Öffnungen in einen Bereich erhöht und dort zusätzlich größere Öffnungen angeordnet werden.One larger area fraction of the openings leaves For example, achieve that the number or density the openings is increased or the openings be enlarged. In principle, these can Measures are also combined, so the number of openings increased in an area and there additionally larger openings to be ordered.

Bevorzugt hat eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung Wärmeabgaberippen, die bevorzugt von einer die Öffnungen aufweisenden Basisplatte des Wärmeübertragers ausgehen. Indem das zu erwärmende Fluid an Wärmeabgaberippen vorbeiströmt, kann die Wärmeabgabe verbessert werden. Besonders bevorzugt sind bei einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer größeren Entfernung von dem nächstliegenden Heizelement benachbarte Wärmeabgaberippen in einem größeren Abstand von einander angeordnet als benachbarte Wärmeabgaberippen in einer kleineren Entfernung von dem nächstliegenden Heizelement.Prefers a heater according to the invention has heat release ribs, preferably from a base plate having the openings go out of the heat exchanger. By being heated Fluid flows past heat release fins, can the heat output can be improved. Especially preferred are in a heating device according to the invention at a greater distance from the nearest Heating element adjacent heat-emitting ribs in a larger Spaced apart as adjacent heat release ribs at a smaller distance from the nearest heating element.

Dabei ist es möglich, dass der Abstand von einer Wärmeabgaberippe zur nächsten umso größer ist, je weiter die betreffende Wärmeabgaberippe von dem nächstliegenden Heizelement entfernt ist. Möglich ist es aber auch, dass der Abstand zwischen benachbarten Wärmeabgaberippen stufenweise zunimmt, also mindestens eine Wärmeabgaberippe vorhanden ist, die auf beiden Seiten zu der jeweils nächsten Wärmeabgaberippe denselben Abstand hat.there is it possible for the distance from a heat release fin the farther you go, the farther you go the relevant heat release rib from the nearest Heating element is removed. But it is also possible that the distance between adjacent heat release ribs gradually increases, so at least one heat release rib available is that on both sides to the next heat release rib has the same distance.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft deshalb eine Heizvorrichtung mit mindestens einem elektrischen Heizelement und mindestens einem Wärmeübertrager, der Wärmeabgaberippen und eine von einem zu erwärmenden Fluid anzuströmende Anströmseite aufweist, in der von dem zu erwärmenden Fluid durchströmbare Öffnungen sind, wobei in einer größeren Entfernung von dem nächstliegenden Heizelement benachbarte Wärmeabgaberippen in einem größeren Abstand von einander angeordnet sind als benachbarte Wärmeabgaberippen in einer kleineren Entfernung von dem nächstliegenden Heizelement, und die Öffnungen zwischen benachbarten Wärmeabgaberippen einen umso größeren Flächenanteil der Anströmseite ausmachen, je größer der Abstand zwischen den Wärmeabgaberippen ist.A particularly advantageous embodiment of the invention therefore relates to a heating device with at least one electric heating element and at least one heat exchanger, the heat discharge ribs and an inflowing from a fluid to be heated upstream side, are in the flowing of the fluid to be heated openings, wherein at a greater distance from adjacent to the nearest heating element Heat discharge ribs are arranged at a greater distance from each other than adjacent heat-emitting ribs at a smaller distance from the nearest heating element, and the openings between adjacent heat-emitting ribs make up the larger surface portion of the upstream side, the greater the distance between the heat-emitting ribs.

Bevorzugt ist, dass die Anströmseite des Wärmeübertragers unterschiedlich große Öffnungen aufweist, wobei größere Öffnungen zwischen benachbarten Wärmeabgaberippen angeordnet sind, die voneinander einen vergrößerten Abstand haben. Größere Öffnungen sind dann also in einem größeren Abstand von dem nächstliegenden Heizelement als kleinere Öffnungen angeordnet. Dies bedeutet nicht, dass weit weg von den Heizelementen keine kleinen Öffnungen angeordnet sein können. Zusätzlich zu größeren Öffnungen, beispielsweise dazwischen, können durchaus auch kleine Öffnungen weit weg von den Heizelementen angeordnet sein. Bevorzugt ist aber insbesondere, dass die Größe der Öffnungen mit zunehmendem Abstand von dem am nächsten liegenden Heizelement zunimmt. Dabei ist es möglich, dass die Größe der Öffnungen umso größer ist, je weiter die betreffende Öffnung von dem nächstliegenden Heizelement entfernt ist; also von zwei Öffnungen, die unterschiedlich weit von dem ihnen jeweils nächstliegenden Heizelement entfernt sind, jeweils die weiter entfernt liegende Öffnung größer ist. Möglich ist es aber auch, dass die Größe der Öffnungen stufenweise zunimmt und benachbarte Öffnungen vorhanden sind, die unterschiedlich weit von dem ihnen jeweils nächstliegenden Heizelement entfernt sind und gleich groß sind. Bevorzugt haben die größten Öffnungen den größten Abstand zu dem jeweils nächstliegenden Heizelement.Prefers is that the upstream side of the heat exchanger having different sized openings, wherein larger openings between adjacent ones Heat release ribs are arranged, one another from one another have increased distance. Larger openings are then at a greater distance from that nearest heating element as smaller openings arranged. This does not mean that far away from the heating elements no small openings can be arranged. In addition to larger openings, For example, in between, also quite small openings be located far away from the heating elements. But is preferred in particular, that the size of the openings with increasing distance from the nearest heating element increases. It is possible that the size the wider the openings, the farther the relevant opening from the nearest Heating element is removed; So from two openings, the different from each other Heating element are removed, respectively the farther away opening is larger. It is also possible that the size of the openings gradually increases and adjacent openings are present, the different far away from the respective nearest heating element are and are the same size. Preferably have the largest openings the largest distance to the nearest one Heating element.

Besonders bevorzugt ist dabei, dass bei den größten Öffnungen das Verhältnis aus ihrer Länge und ihrer Breite größer als bei den kleinsten Öffnungen der Anströmseite ist. Beispielsweise können die größten Öffnungen elliptisch geformt sein oder als Langlöcher ausgebildet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Öffnungen zwischen Wärmeabgaberippen angeordnet sind, insbesondere mit ihrem Rand an Wärmeabgabegerippen anliegen.Especially it is preferred that at the largest openings the ratio of their length and their width larger than the smallest openings the inflow side is. For example, the largest openings be elliptical or formed as slots be. This is particularly advantageous when the openings are arranged between heat discharge ribs, in particular abut with its edge on Wärmeabgabegerippen.

Der Wärmeübertrager einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann beispielsweise als ein Lochblech ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Wärmeübertrager jedoch aus einem Strangpressprofil gebildet. Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Wärmeübertrager durch die Öffnungen von einem Fluid quer zur Strangpressrichtung durchströmbar ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Wärmeübertrager integral mit einem stabförmigen Gehäuse ausgebildet sein kann, in dem das oder die Heizelemente angeordnet sind. Beispielsweise kann der Wärmeübertrager aus ei nem Strangpressprofil gebildet sein, aus dem auch ein Heizstab gebildet ist, in dem ein oder mehrere Heizelemente angeordnet sind. Möglich ist es aber auch, als Wärmeübertrager ein Strangpressprofil zu verwenden, das in Strangpressrichtung von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt wird.Of the Heat exchanger of an inventive Heating device, for example, formed as a perforated plate be. However, the heat exchanger is preferred formed from an extruded profile. It is particularly preferred that the heat exchanger through the openings can be flowed through by a fluid transversely to the extrusion direction. This measure has the advantage that the heat exchanger formed integrally with a rod-shaped housing may be in which the or the heating elements are arranged. For example the heat exchanger can be formed from egg nem extruded profile from which also a heating rod is formed, in which one or more Heating elements are arranged. It is also possible to use an extruded profile as heat exchanger, flows in the extrusion direction of a fluid to be heated becomes.

Bevorzugt weiten sich die Öffnungen mit zunehmendem Abstand von dem ihnen nächstliegenden Heizelement jeweils auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Öffnungen eine näherungsweise dreieckige, trapezförmige oder halbelliptische Form haben. Eine dreieckige Öffnung, die mit einer Spitze dem nächstliegenden Heizelement zugewandt ist, weitet sich nämlich mit zunehmendem Abstand von dem nächstliegenden Heizelement auf. Gleiches gilt für eine trapezförmige Öffnung, die mit der längeren Basisseite des Trapezes von dem nächstliegenden Heizelement abgewandt ist.Prefers the openings widen with increasing distance from the each nearest heating element on each. This can For example, be achieved by the openings an approximately triangular, trapezoidal or semi-elliptical shape. A triangular opening that with a tip facing the nearest heating element is, in fact, widens with increasing distance from the nearest heating element. The same applies to a trapezoidal opening that with the longer Base side of the trapezoid of the nearest heating element turned away.

Die Wärmeabgaberippen können alle dieselbe Höhe haben. Möglich ist auch, dass mindestens eine Wärmabgaberippe vorhanden ist, die in Strömungsrichtung eine größere Höhe hat als eine benachbarte Wärmabgaberippe, die in einem größeren Abstand von dem nächstliegenden Heizelement angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass die Höhe der Wärmeabgaberippen umso kleiner ist, je weiter die betreffende Wärmeabgaberippe von dem nächstliegenden Heizelement entfernt ist; also von zwei Wärmeabgaberippen, die unterschiedlich weit von dem ihnen jeweils nächstliegenden Heizelement entfernt sind, jeweils die weiter entfernt liegende Wärmeabgaberippe eine kleiner Höhe hat. Möglich ist es aber auch, dass die Höhe der Wärmeabgaberippen stufenweise abnimmt, also benachbarte Wärmeabgaberippen vorhanden sind, die unterschiedlich weit von dem ihnen jeweils nächstliegenden Heizelement entfernt sind und gleich hoch sind.The Heat release ribs can all be the same height to have. It is also possible that at least one heat-dispensing rib is present, the larger in the flow direction Height has as an adjacent heat release rib, at a greater distance from the nearest Heating element is arranged. It is possible that the height of the heat release ribs is smaller, the farther the respective heat release rib from the nearest Heating element is removed; So from two heat release ribs, the different from each other nearest them Heating element are removed, respectively the farther away Heat release rib has a small height. Possible But it is also that the height of the heat release ribs gradually decreases, so adjacent heat-emitting ribs are present, which are different from each of them nearest Heating element are removed and are the same height.

Bevorzugt nimmt die Materialstärke des Wärmeübertragers, insbesondere der Basisplatte, mit zunehmendem Abstand von dem nächstliegenden Heizelement bzw. dem nächstliegenden Heizstab ab. Die Materialstärke kann dabei zwischen den Wärmeabgaberippen kontinuierlich oder stufenweise abnehmen. Ausgehend von einem Maximalwert bei einem Heizstab nimmt die Materialstärke bevorzugt um mindestens ein Drittel ab. Besonders vorteilhaft ist eine Abnahme um 40% bis 60%.Prefers takes the material thickness of the heat exchanger, in particular the base plate, with increasing distance from the nearest Heating element or the nearest heating element from. The material thickness can be between the heat release ribs continuously or gradually decrease. Starting from a maximum value at one Heating rod takes the material thickness preferably at least a third off. Particularly advantageous is a decrease by 40% 60%.

Bevorzugt ist der Wärmeübertrager mit mindestens einem Heizstab verbunden, in dem mindestens ein Heizelement angeordnet ist. Der Wärmeübertrager kann beispielsweise als Strangpressprofil einstückig mit dem Heizstab ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Wärmeabgaberippen den Heizstab überragen, also von den Öffnungen aus gemessen eine größere Höhe haben.Preferably, the heat exchanger is connected to at least one heating element, in which at least one heating element is arranged. The heat exchanger can be formed integrally with the heating element, for example, as an extruded profile. It is particularly preferred that the heat-emitting ribs project beyond the heating element, that is from the Öff measured from a greater height measured.

Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist besonders effizient, wenn der Wärmeübertrager auf seiner Wärmeabgaberippen aufweisenden Seite von dem zu erwärmenden Fluidstrom angeströmt wird. Überraschender Weise kann eine Fluidstrom so wesentlich besser erwärmt werden als bei Anströmen einer Wärmeabgaberippen freien Seite des Wärmeübertragers. Obwohl das Anströmen der Wärmeabgaberippen aufweisenden Seite an sich eine laminare Strömung begünstigt und somit an sich ein schlechterer Wärmeübertrag zu erwarten ist, zeigt sich bei Anströmen der Wärmeabgaberippen aufweisenden Seite eine bessere Wärmeabgabe.A Heating device according to the invention is special efficient when the heat exchanger is on it Heat release ribbed side of the to be heated Fluid flow is flowing. Surprisingly a fluid flow can be heated much better as when flowing on a heat release ribs free Side of the heat exchanger. Although the influx the heat-dissipating fins having a laminar flow favors and thus in itself a worse heat transfer is to be expected, shows up when inflating the heat release ribs having a better heat dissipation.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Elemente sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention will become apparent to embodiments explained with reference to the accompanying drawings. Same and corresponding elements are matched Reference numbers provided. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer Schnittansicht; 1 an embodiment of a heating device according to the invention in a sectional view;

2 eine Seitenansicht zu 1; 2 a side view too 1 ;

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer Schnittansicht; 3 a further embodiment of a heating device according to the invention in a sectional view;

4 eine Seitenansicht zu 3; 4 a side view too 3 ;

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer Schnittansicht; 5 a further embodiment of a heating device according to the invention in a sectional view;

6 eine Seitenansicht zu 5; und 6 a side view too 5 ; and

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer Seitenansicht. 7 a further embodiment of a heating device according to the invention in a side view.

Die in den 1 und 2 gezeigte Heizvorrichtung hat einen von einem Strangpressprofil gebildeten Wärmeübertrager 1, der quer zur Strangpressrichtung verlaufende Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e aufweist, die von einem zu erwärmenden Fluid durchströmbar sind. Das Strangpressprofil ist beispielsweise aus Aluminium und weist mehrere, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 3, in Strangpressrichtung verlaufende Vierkantrohre 3 sowie parallel zu den Vierkantrohren 3 verlaufende Wärmeabgaberippen 4 auf.The in the 1 and 2 shown heater has a heat exchanger formed by an extruded profile 1 , the transverse to the extrusion direction openings 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e has, which are traversed by a fluid to be heated. The extruded profile is for example made of aluminum and has several, in the illustrated embodiment 3 , in the extrusion direction running square tubes 3 as well as parallel to the square tubes 3 extending heat release ribs 4 on.

In den Vierkantrohren 3 ist jeweils eine Heizeinrichtung mit mehreren plattenförmigen Heizelementen 5 aus einer PTC-Keramik, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat, angeordnet und zwischen Innenseiten des Heizstabs 3 verpresst. Die PTC-Heizelemente 5 liegen an einer Heizstabinnenseite und an einem Kontaktblech 6 an, das beispielsweise als Kontaktzunge, aus dem Vierkantrohr herausragen kann und diesem gegenüber durch eine Isolierschicht 7, beispielsweise aus Aluminiumoxid, elektrisch 3 isoliert ist. Die Vierkantrohre 3 bilden zusammen mit der in ihnen angeordneten Heizeinrichtung somit Heizstäbe, die im Betrieb Wärme erzeugen, welche an einen durch die Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e des Wärmeübertragers 1 strömenden Fluidstrom abgegeben wird.In the square tubes 3 each is a heater with a plurality of plate-shaped heating elements 5 from a PTC ceramic, for example based on barium titanate, arranged and between insides of the heating element 3 pressed. The PTC heating elements 5 lie on a Heizstabinnenseite and on a contact plate 6 on, for example, as a contact tongue, can protrude from the square tube and this opposite by an insulating layer 7 , For example, of alumina, electric 3 is isolated. The square tubes 3 form together with the heating device arranged in them thus heating rods which generate heat during operation, which at one through the openings 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e of the heat exchanger 1 flowing fluid flow is discharged.

Wie 2 zeigt, sind die Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e umso größer, haben also eine umso größere Öffnungsfläche, je weiter sie von dem nächstliegenden Heizstab 3 und somit von dem nächstliegenden Heizelement 5 entfernt sind. Auf diese Weise hat der Wärmeübertrager 1 in der Nähe der Heizstäbe 3 eine höhere Masse als weiter von den Heizstäben entfernt und kann so in den Heizstäben 3 erzeugte Wärme gut ableiten. Der abgebildete Wärmeübertrager 1 kombiniert also eine gute Durchströmbarkeit mit einer effizienten Ableitung und Verteilung der in den Heizstäben 3 erzeugten Wärme.As 2 shows are the openings 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e the larger they are, the larger their opening area, the farther they are from the nearest heating element 3 and thus from the nearest heating element 5 are removed. In this way, the heat exchanger has 1 near the heating rods 3 a higher mass than further away from the heating rods and so can in the heating elements 3 well dissipate generated heat. The pictured heat exchanger 1 So combined a good flow through with an efficient dissipation and distribution of the heating rods 3 generated heat.

Die Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e sind zwischen den Wärmeabgaberippen 4 angeordnet. Der Abstand zwischen benachbarten Wärmeabgaberippen 4 ist zwischen den beiden benachbarten Wärmeabgaberippen 4 am Größten, die den größten Abstand zu dem nächstliegenden Heizelement 5 haben, also bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen sich die größten Öffnungen 2d, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Langlöcher ausgebildet sind, einschließen. Die Wärmeabgaberippen 4 begrenzen die Breite der Öffnungen.The openings 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e are between the heat release ribs 4 arranged. The distance between adjacent heat release ribs 4 is between the two adjacent heat release ribs 4 Largest, the largest distance to the nearest heating element 5 have, so in the illustrated embodiment between them the largest openings 2d , which are formed in the illustrated embodiment as elongated holes include. The heat release ribs 4 limit the width of the openings.

Die Wärmeabgabe ist besonders effizient, wenn der zu erwärmende Fluidstrom die Seite des Wärmeübertragers 1 anströmt, welche die Wärmeabgaberippen 4 aufweist. Zu Verbesserung der Wärmeankopplung können die PTC-Heizelemente 5 dabei, anders als in 1 dargestellt, in dem Heizstab 3 an dessen angeströmter Seite anliegen, also an der Heizstabinnenseite, welche dem Wärmeübertrager 1 näher liegt. Dies bedeutet, dass die Reihenfolge der in 1 gezeigten Komponenten 5, 6 und 7 umgekehrt wird.The heat output is particularly efficient when the fluid flow to be heated is the side of the heat exchanger 1 which heats the heat release ribs 4 having. To improve the heat coupling, the PTC heating elements 5 doing, unlike in 1 shown in the heating element 3 abut against the flowed side, ie on the Heizstabinnenseite, which the heat exchanger 1 closer. This means that the order of in 1 shown components 5 . 6 and 7 is reversed.

In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die größten Öffnungen 2d elliptisch geformt sind. Diese Öffnungen 2d stellen beispielhaft den Sonderfall dar, dass mittig zwischen zwei Heizelementen sich zwei weitende Teilöffnungen, hier Halbellipsen, befinden, die mit einander verbunden sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Abstand zwischen benachbarten Wärmeabgaberippen 4 mit zunehmender Entfernung von dem nächstgelegenen Heizstab 3 zu.In the 3 and 4 another embodiment is shown, which differs from the embodiment described above essentially only in that the largest openings 2d are elliptical in shape. These openings 2d exemplify the special case that centrally located between two heating elements, two widening part openings, here semi-ellipses, which are connected to each other. Also with this Embodiment takes the distance between adjacent heat-emitting ribs 4 with increasing distance from the nearest heating element 3 to.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem Wärmeabgaberippen 4, die in Strömungsrichtung eine größere Höhe haben, in einem kleineren Abstand von dem nächstliegenden Heizelement angeordnet sind, als Wärmeabgaberippen 4, die in Strömungsrichtung eine kleinere Höhe haben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur zwei unterschiedliche Höhen vorgesehen. Möglich ist es aber, dass die in Strömungsrichtung gemessene Höhe der Wärmeabgaberippen 4 mit zunehmendem Abstand von dem ihnen nächstliegenden Heizelement, also dem ihnen nächstliegenden Heizstab 3, jeweils abnimmt.In 5 another embodiment is shown in which heat release ribs 4 , which have a greater height in the flow direction, are arranged at a smaller distance from the nearest heating element, as a heat discharge ribs 4 , which have a smaller height in the flow direction. In the illustrated embodiment, only two different heights are provided. It is possible, however, that the measured in the flow direction height of the heat-emitting ribs 4 with increasing distance from the heating element closest to it, ie the heating element closest to it 3 , each decreases.

6 zeigt das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht. Darin ist zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel alle Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e kreisförmig sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Öffnungen 2a–2e jeweils von dem Heizstab 3 bzw. einer Wärmeabgaberippe 4 bis zur nächsten Wärmeabgaberippe 4. 6 shows that in 5 illustrated embodiment in a side view. It can be seen that in this embodiment all openings 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e are circular. In this embodiment, the openings extend 2a - 2e each from the heating element 3 or a heat release rib 4 until the next heat release rib 4 ,

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem sich die Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d mit zunehmendem Abstand von dem ihnen nächstliegenden Heizelement, also dem jeweils nächstliegenden Heizstab 3, jeweils aufweiten, also an dem von dem nächstliegenden Heizstab abgewandten Ende eine größere Länge (in Strangpressrichtung) als dem Ende, das dem nächstliegenden Heizstab zugewandt ist, haben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Öffnungen 2a, 2b, 2c näherungsweise trapezförmig ausgebildet sind. Die jeweils mitten zwischen zwei Heizstäben 3 liegenden Öffnungen 2d haben näherungsweise die Form von zwei an ihren Basisseiten verbundenen Trapezen. 7 shows a further embodiment in which the openings 2a . 2 B . 2c . 2d with increasing distance from the nearest heating element, so the nearest heating rod 3 , in each case widen, so at the end facing away from the nearest heating rod a greater length (in the extrusion direction) than the end, which faces the nearest heating rod, have. In the illustrated embodiment, this is achieved in that the openings 2a . 2 B . 2c are approximately trapezoidal. The middle of each two Heizstäben 3 lying openings 2d are approximately in the form of two trapezoids connected at their base sides.

Darüber hinaus nimmt die Größe der Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel mit zunehmendem Abstand von dem ihnen nächstliegenden Heizelement zu. Dabei nimmt jeweils auch das Verhältnis zwischen Länge (in Strangpressrichtung) und Breite der Öffnungen 2a, 2b, 2c, 2d zu.In addition, the size of the openings decreases 2a . 2 B . 2c . 2d at the in 7 shown embodiment with increasing distance from the nearest heating element to them. In each case, the ratio between length (in the extrusion direction) and width of the openings takes 2a . 2 B . 2c . 2d to.

Die Dicke der Wärmeabgaberippen 4 liegt bei den dargestellten Beispielen bei 0,8 bis 1,3 mm.The thickness of the heat release ribs 4 is in the illustrated examples at 0.8 to 1.3 mm.

11: WärmeübertragerHeat exchanger
2a–e2a-e: Öffnungenopenings
33: Heizstabheater
44: WärmeabgaberippeHeat dissipation rib
55: Heizelementheating element
66: Kontaktblechcontact sheet
77: Isolierschichtinsulating

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1370117 A2 [0001, 0002]
- WO 2007/071335 A1 [0001, 0003]

Claims

Heating device with at least one electric heating element ( 5 ) and at least one heat exchanger ( 1 ), which has an inflow side, which is to be flowed by a fluid to be heated, in the openings through which the fluid to be heated (FIG. 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ), characterized in that the openings ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ) make up an even larger portion of the inflow side, the farther they are from the nearest heating element ( 5 ) are removed.

Heating device according to claim 1, characterized in that the inflow side of different sized openings ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ), wherein larger openings ( 2c . 2d ) at a greater distance from the nearest heating element ( 5 ) as smaller openings ( 2a . 2 B ) are arranged.

Heating device according to claim 2, characterized in that the size of the openings ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ) with increasing distance from the nearest heating element ( 5 ) increases.

Heating device according to claim 2 or 3, characterized in that at the largest openings ( 2d ) the ratio of their length and their width is greater than that of the smallest openings ( 2a ) is the inflow side.

Heating device according to one of claims 2 to 4, characterized in that at least some openings ( 2d ), preferably at least the largest openings ( 2d ) are elliptically shaped.

Heating device according to one of claims 2 to 4, characterized in that at least some openings ( 2d ), preferably at least the largest openings ( 2d ), Oblong holes are.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is formed of an extruded profile.

Heating device according to claim 7, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) through the openings ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ) can be flowed through by a fluid transverse to the extrusion direction.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) Heat release ribs ( 4 ) having.

Heating device according to claim 9, characterized in that at a greater distance from the nearest heating element ( 5 ) adjacent heat release ribs ( 4 ) are arranged at a greater distance from each other than adjacent heat-emitting fins ( 4 ) at a smaller distance from the nearest heating element

Heating device according to claim 9 or 10, characterized in that the heat release ribs ( 4 ) of the heat exchanger ( 1 ) parallel to the nearest heating element ( 5 ).

Heating device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the heat release ribs ( 4 ) from the openings ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ).

Heating device according to claim 12, characterized in that the openings ( 2a - 2e ) each of a heat release rib ( 4 ) until the next heat release rib ( 4 ).

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) with at least one heating element ( 3 ), in which at least one heating element ( 5 ) is arranged.

Heating device according to claim 14, characterized in that the at least one heating element ( 3 ) and the heat exchanger ( 1 ) are integrally formed.

Heating device according to one of claims 14 or 15, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is formed from an extruded profile, from which also the at least one heating element ( 3 ) is formed.

Heating device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the heat release ribs ( 4 ) the heating rod ( 3 ).

Heating device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the heating element ( 5 ) is a PTC heating element, which is pressed between a heat exchanger-near and a heat exchanger-remote heating rod inside, wherein the heating element ( 5 ) the heating rod ( 3 ) electrically contacted at the heat exchanger remote heater inside.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the material thickness of the heat exchanger ( 1 ) with increasing distance from the nearest heating element ( 5 ) decreases.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the openings ( 2a . 2 B . 2c . 2d . 2e ) are punched out.

Heating device according to one of the protrude the claims, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) heat release ribs on only one side ( 4 ) having.

Use of a heating device according to one of the preceding claims for heating a fluid flow, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) on a heat release rib ( 4 ) flowing side is streamed by the fluid flow.