DE202016104501U1

DE202016104501U1 - Elektrisches Heizmodul zum Erwärmen eines Luftstroms

Info

Publication number: DE202016104501U1
Application number: DE202016104501.0U
Authority: DE
Original assignee: Elektrosil Systeme der Elektronik GmbH
Current assignee: Elektrosil GmbH
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2026-08-17
Also published as: EP3500803A1; WO2018033487A1

Abstract

Elektrisches Heizmodul (100) zum Erwärmen eines Luftstroms, wobei das Heizmodul (100) mindestens ein Heizelement (10, 11), mindestens ein, innerhalb eines Rahmens (12) angeordnetes, erstes inneres Wärmeleitelement (13a), und mindestens ein, außerhalb des Rahmens (12) angeordnetes, erstes äußeres Wärmeleitelement (14a) aufweist, wobei das mindestens eine Heizelement (10, 11) mit dem ersten inneren Wärmeleitelement (13a) und mit dem ersten äußeren Wärmeleitelement (14a) in wärmeleitender Verbindung steht, wobei das erste innere Wärmeleitelement (13a) und das erste äußere Wärmeleitelement (14a) mehrere Lamellen (15) zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste innere Wärmeleitelement (13a) sowie auch das erste äußere Wärmeleitelement (14a) als Strangpressprofile ausgebildet sind; und/oder dass das Heizmodul (100) eine maximale Breite (16) und eine maximale Höhe (17) aufweist, wobei die maximale Höhe (17) größer als die maximale Breite (16) ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizmodul zum Erwärmen eines Luftstroms, wobei das Heizmodul mindestens ein Heizelement, mindestens ein, innerhalb eines Rahmens angeordnetes, erstes inneres Wärmeleitelement, und mindestens ein, außerhalb des Rahmens angeordnetes, erstes äußeres Wärmeleitelement aufweist. Das mindestens eine Heizelement steht mit dem ersten inneren Wärmeleitelement und mit dem ersten äußeren Wärmeleitelement in wärmeleitender Verbindung. Das erste innere Wärmeleitelement und das erste äußere Wärmeleitelement weisen ferner mehrere Lamellen zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom auf.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Heizvorrichtung mit einem Heizmodul und einem Lüfter.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kopfstütze eines Fahrzeuges.
Stand der Technik
In der EP 1 783 439 A2 wird ein elektrisches Heizmodul zur Luftstromerwärmung beschrieben. Das elektrische Heizmodul weist mindestens ein PTC-Heizelement und mindestens einen daran angrenzenden luftdurchströmbaren Wärmeabgabebereich mit wärmeleitenden Lamellen auf, die mit dem PTC-Heizelement in Wirkverbindung stehen.
Die EP 0 350 528 A1 betrifft einen Radiator, bestehend aus einem ebenen Halterahmen und mehreren von diesem gehaltenen, sich parallel zueinander erstreckenden Elementen, an die eine Vielzahl von Lamellen aus gut wärmeleitendem Material anstoßen. Die wärmeabgebenden Elemente bestehen dabei aus Blechbändern.
In der DE 10 2010 033 310 B4 wird ein elektrisches Heizmodul mit PTC-Elementen zum elektrischen Erwärmen eines Luftstroms beschrieben. Dabei sind in einem luftdurchströmbaren Wärmeabgabebereich wärmeleitende Lamellen, die mit dem PTC-Heizelement in wärmeleitender Verbindung stehen, vorgesehen. Die DE 10 2010 033 310 B4 schlägt insbesondere vor, dass die Lamellen des Heizmoduls sowohl mindestens ein flexibles Lamellenband als auch mindestens ein festes Lamellenprofil umfassen. Das flexible Lamellenband ist im zentralen Bereich des Wärmeabgabebereichs und das feste Lamellenprofil im Außenbereich des Wärmeabgabebereichs angeordnet.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Heizmodul zum Erwärmen eines Luftstroms in Bezug auf dessen äußere Abmessungen zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein elektrisches Heizmodul zum Erwärmen eines Luftstroms vorgeschlagen, wobei das Heizmodul mindestens ein Heizelement, mindestens ein, innerhalb eines Rahmens angeordnetes, erstes inneres Wärmeleitelement, und mindestens ein, außerhalb des Rahmens angeordnetes, erstes äußeres Wärmeleitelement aufweist. Das mindestens eine Heizelement steht dabei erfindungsgemäß sowohl mit dem ersten inneren Wärmeleitelement sowie auch mit dem ersten äußeren Wärmeleitelement in wärmeleitender Verbindung. Ferner weisen das erste innere Wärmeleitelement und das erste äußere Wärmeleitelement jeweils mehrere Lamellen zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom auf.
Erfindungsgemäß sind das erste innere Wärmeleitelement sowie auch das erste äußere Wärmeleitelement als Strangpressprofile ausgebildet. Alternativerweise oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Heizmodul eine maximale Breite und eine maximale Höhe aufweist, wobei die maximale Höhe größer als die maximale Breite ist.
Das Heizmodul dient zum Erwärmen eines Luftstroms. Hierfür wird durch das Heizmodul beziehungsweise durch die Wärmeleitelemente des Heizmoduls ein luftdurchströmbarer Wärmeabgabebereich definiert. Dieser luftdurchströmbare Wärmeabgabebereich wird sowohl durch mindestens ein inneres Wärmeleitelement sowie mindestens ein äußeres Wärmeleitelement ausgebildet. Bevorzugterweise sind zwei innere Wärmeleitelemente und/oder zwei äußere Wärmeleitelemente vorgesehen.
Das mindestens eine Heizelement kann beispielsweise als PTC-Heizelement ausgebildet sein. PTC-Heizelemente sind Halbleiterwiderstände, deren ohmscher Widerstand temperaturabhängig ist. Wenn die Bauteiltemperatur deutlich unter einer Referenztemperatur des jeweiligen PTC-Heizelementes liegt, weist das PTC-Heizelement einen niedrigen Widerstand auf, sodass entsprechend hohe Stromstärken durchgeleitet werden können. Wenn für eine gute Wärmeabfuhr von der Oberfläche des PTC-Heizelementes gesorgt ist, wird dabei also entsprechend viel elektrische Leistung aufgenommen und als Wärme abgegeben. Steigt die Temperatur des PTC-Heizelementes jedoch über dessen Referenztemperatur, steigt auch der elektrische PTC-Widerstand rasch an, sodass die elektrische Leistungsaufnahme auf einen sehr geringen Wert begrenzt wird. Die Bauteiltemperatur nähert sich dann einem oberen Grenzwert, der von der Wärmeabgabe an die Umgebung des PTC-Heizelementes abhängig ist.
Bevorzugterweise weist das elektrische Heizmodul mehrere, mindestens zwei, Heizelemente auf. Dabei steht ein erstes Heizelement mit dem ersten inneren Wärmeleitelement und dem ersten äußeren Wärmeleitelement in wärmeleitender Verbindung. Ein zweites Heizelement steht mit einem zweiten inneren Wärmeleitelement und einem zweiten äußeren Wärmeleitelement in wärmeleitender Verbindung.
Die Wärmeleitelemente, beispielsweise das mindestens eine innere Wärmeleitelement und das mindestens eine äußere Wärmeleitelement, bestehen aus einem wärmeleitenden Material und weisen Lamellen zur Abgabe der Wärme an die Luft beziehungsweise den Luftstrom auf. Somit weisen die Wärmeleitelemente jeweils ein Lamellenprofil auf. Zur Abgabe der Wärme an den Luftstrom sind die Lamellen der Wärmeleitelemente dabei bevorzugterweise quer zum Luftstrom angeordnet.
Das erste innere Wärmeleitelement ist innerhalb eines isolierenden Rahmens angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass der Rahmen das erste innere Wärmeleitelement zumindest umfänglich umschließt. Hierfür kann der Rahmen beispielsweise quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.
Das erste äußere Wärmeleitelement ist außen beziehungsweise außerhalb des Rahmens angeordnet, derart, dass die Lamellen vom Rahmen nach außen abstehen.
Der Rahmen besteht aus einem isolierenden Material und dient zum einen der elektrischen Isolierung. Des Weiteren dient der Rahmen zur Platzierung und Fixierung des mindestens einen Heizelementes. Hierfür kann der Rahmen in einer Längsseite eine Durchbrechung aufweisen, in welche das mindestens eine Heizelement eingesetzt ist.
Die Wärmeleitelemente sind als Strangpressprofile, bevorzugterweise als Aluminium-Strangpressprofile, ausgebildet. Die Wärmeleitelemente sind somit fest beziehungsweise starr und nicht flexibel ausgebildet. Insbesondere sind die Wärmeleitelemente nicht als Lamellenband beziehungsweise gefaltetes Blechband ausgebildet.
Dadurch, dass die Wärmeleitelemente, das heißt zumindest das erste innere Wärmeleitelement sowie auch das erste äußere Wärmeleitelement, als Strangpressprofile ausgebildet sind, kann ein besserer Wärmeübergang vom Heizelement sowohl zum ersten äußeren sowie auch zum ersten inneren Wärmeleitelement erreicht werden.
Mit einer seitlich abgeflachten Bauweise, das heißt einer größeren maximalen Höhe als einer maximalen Breite, kann das elektrische Heizmodul auch dort eingesetzt werden, wo der zur Verfügung stehende Platz sehr gering ist. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Heizmodul in einer Kopfstütze eines Fahrzeugs zur Ausbildung einer Nackenheizung eingesetzt werden.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass innerhalb des Rahmens ein zweites inneres Wärmeleitelement mit mehreren Lamellen zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom angeordnet ist. Dabei ist, wie das erste innere Wärmeleitelement, auch das zweite innere Wärmeleitelement als Strangpressprofil ausgebildet. Das zweite innere Wärmeleitelement steht mit einem weiteren, das heißt einem zweiten Heizelement in wärmeleitender Verbindung. Auch die Lamellen des zweiten inneren Wärmeleitelements sind bevorzugterweise quer zum Luftstrom und somit parallel zu den Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements angeordnet.
Die Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements können zu den Lamellen des zweiten inneren Wärmeleitelements hin gerichtet bzw. diesen zugewandt angeordnet sein. Dabei können freie Enden der jeweiligen inneren Wärmeleitelemente einander gegenüberliegend und bevorzugterweise beabstandet sein.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass außerhalb des Rahmens ein zweites äußeres Wärmeleitelement mit mehreren Lamellen zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom angeordnet ist, wobei das zweite äußere Wärmeleitelement ebenfalls als Strangpressprofil ausgebildet ist. Das zweite äußere Wärmeleitelement steht ebenfalls mit dem zweiten Heizelement in wärmeleitender Verbindung. Die Lamellen des zweiten äußeren Wärmeleitelements sind, wie auch die Lamellen der anderen Wärmeleitelemente, bevorzugterweise quer zum Luftstrom angeordnet. Besonders bevorzugterweise sind die Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements, des zweiten inneren Wärmeleitelements, des ersten äußeren Wärmeleitelements und des zweiten äußeren Wärmeleitelements parallel zueinander angeordnet.
Das erste innere Wärmeleitelement weist bevorzugterweise eine erste Basisplatte auf, welche im Wesentlichen flächig an einer ersten Längsinnenseite des Rahmens anliegt. Die Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements stehen dabei bevorzugterweise im Wesentlichen senkrecht von der ersten Basisplatte nach innen hin ab.
Bevorzugterweise weist der Rahmen zwei einander gegenüberliegende Längsseiten und zwei einander gegenüberliegende Querseiten auf, wobei die beiden Querseiten im Wesentlichen senkrecht zu den Längsseiten stehen und die beiden Längsseiten an deren Enden miteinander verbinden. Unter einer Längsinnenseite oder einer Querinnenseite sind die nach innen gerichteten Seitenflächen des Rahmens beziehungsweise der jeweiligen Seite des Rahmens zu verstehen. Unter einer Längsaußenseite beziehungsweise einer Queraußenseite sind die nach außen gerichteten Seitenflächen des Rahmens beziehungsweise der jeweiligen Seite zu verstehen.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements plattenförmig ausgebildet sind, wobei nach innen gerichtete Längskanten der Lamellen als freie Enden ausgebildet sind. Jede einzelne der Lamellen weißt eine Länge auf, welche bevorzugterweise im Wesentlichen der Tiefe des Rahmens beziehungsweise einer Breite einer Längsseite oder Querseite des Rahmens entspricht. Die Lamellen erstrecken sich somit bevorzugterweise über die gesamte Tiefe des Rahmens. Eine Längskante einer jeweiligen Lamelle bildet dabei den Übergang von der Basisplatte zur plattenförmigen Lamelle. Die andere, gegenüberliegende, Längskante der jeweiligen Lamelle ist bevorzugterweise als freies Ende ausgebildet. Die freien Enden der Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements sowie bevorzugterweise auch die freien Enden der Lamellen des zweiten inneren Wärmeleitelements, enden im Wesentlichen mittig in Bezug auf die Höhe des Heizelements.
Bevorzugterweise ist zwischen den Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements und den Lamellen des zweiten inneren Wärmeleitelements ein wärmeleitendes Verbindungsmittel angeordnet. Dieses Verbindungsmittel kann plattenförmig ausgebildet sein, wobei zumindest ein erster Abschnitt des Verbindungsmittels senkrecht zu den Lamellen der beiden inneren Wärmeleitelemente angeordnet ist. Die jeweiligen Lamellen stehen dann mit dessen freien Enden in direktem Kontakt und in wärmeleitender Verbindung zum Verbindungsmittel. Dabei können die jeweiligen Lamellen mit deren freien Enden gegen das Verbindungsmittel gedrückt werden. Vorzugsweise weist das Verbindungsmittel mindestens einen weiteren Abschnitt, beispielsweise einen zweiten Abschnitt und besonders bevorzugterweise einen dritten Abschnitt, auf. Der zweite Abschnitt und/oder der dritte Abschnitt sind vorzugsweise parallel zu den Lamellen der beiden inneren Wärmeleitelemente angeordnet. Ferner kann der zweite und/oder dritte Abschnitt jeweils zwischen zwei Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements und/oder zwischen zwei Lamellen des zweiten inneren Wärmeleitelements angeordnet sein.
Bevorzugterweise erstreckt sich die erste Basisplatte, das heißt die Basisplatte des ersten inneren Wärmeleitelements, im Wesentlichen über eine gesamte Länge der ersten Längsinnenseite des Rahmens. Hierunter ist zu verstehen, dass die Länge der ersten Basisplatte im Wesentlichen der Länge der ersten Längsinnenseite des Rahmens entspricht.
Bevorzugterweise weist das erste äußere Wärmeleitelement eine zweite Basisplatte auf, welche im Wesentlichen flächig an der ersten Längsaußenseite des Rahmens anliegt. Die Lamellen des ersten äußeren Wärmeleitelements stehen dabei bevorzugterweise im Wesentlichen senkrecht von der zweiten Basisplatte nach außen ab.
Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Lamellen des ersten äußeren Wärmeleitelements plattenförmig ausgebildet sind und nach außen gerichtete Längskanten der Lamellen als freie Enden ausgebildet sind. Wie auch die Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements erstrecken sich die Lamellen des ersten äußeren Wärmeleitelements bevorzugterweise über die gesamte Tiefe des Rahmens. Die zweite Basisplatte, das heißt die Basisplatte des ersten äußeren Wärmeleitelements, erstreckt sich bevorzugterweise im Wesentlichen über eine gesamte Länge der ersten Längsaußenseite. Hierunter ist zu verstehen, dass die Länge der zweiten Basisplatte im Wesentlichen der Länge der ersten Längsaußenseite des Rahmens und somit auch der gesamten Breite des Rahmens entspricht.
Besonders bevorzugterweise ist das zweite innere Wärmeleitelement identisch zum ersten inneren Wärmeleitelement ausgebildet, wobei die beiden inneren Wärmeleitelemente einander gegenüberliegend innerhalb des Rahmens angeordnet sind.
Ferner ist besonders bevorzugterweise das zweite äußere Wärmeleitelement identisch zum ersten äußeren Wärmeleitelement ausgebildet ist. Dabei ist das erste äußere Wärmeleitelement an einer Längsseite des Rahmens angeordnet, derart, dass dessen Lamellen nach außen abstehen. Das zweite äußere Wärmeleitelement ist bevorzugterweise an der gegenüberliegenden Längsseite des Rahmens angeordnet, ebenfalls derart, dass dessen Lamellen in die andere Richtung nach außen abstehen.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass an zumindest einem seitlichen Ende der zweiten Basisplatte, das heißt der Basisplatte des ersten äußeren Wärmeleitelements, ein Schenkel des ersten äußeren Wärmeleitelements im Wesentlichen senkrecht von der zweiten Basisplatte absteht und an einer Queraußenseite des Rahmens im Wesentlichen flächig anliegt. Dabei steht der Schenkel bevorzugterweise in der zu den Lamellen des ersten äußeren Wärmeleitelements entgegengesetzten Richtung von der zweiten Basisplatte ab. Der Schenkel ist bevorzugterweise zumindest bereichsweise parallel zu den Lamellen des ersten äußeren Wärmeleitelements so wie auch bevorzugterweise parallel zu den Lamellen des ersten inneren Wärmeleitelements angeordnet.
Besonders bevorzugterweise sind an beiden Enden der zweiten Basisplatte Schenkel angeordnet, welche senkrecht von der zweiten Basisplatte abstehen und an einander gegenüberliegenden Queraußenseiten des Rahmens im Wesentlichen flächig anliegen. Somit umschließt das erste äußere Wärmeleitelement zumindest bereichsweise den Rahmen von außen.
Bevorzugterweise ist das zweite äußere Wärmeleitelement identisch zum ersten äußeren Wärmeleitelement ausgebildet, sodass beide äußeren Wärmeleitelemente zusammen den Rahmen im Wesentlichen vollständig von außen umschließen.
Das erste äußere Wärmeleitelement weist bevorzugterweise keine vom Schenkel senkrecht nach außen abstehenden Lamellen auf. Somit weist das Heizmodul bevorzugterweise keine seitlich, das heißt in Breitenrichtung des Heizmoduls, abstehenden Lamellen auf. Sämtliche Lamellen der Wärmeleitelemente sind somit bevorzugterweise in einer Richtung, insbesondere in Höhenrichtung, des Heizmoduls ausgerichtet.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das erste äußere Wärmeleitelement bereichsweise keine seitlich vom Schenkel nach außen abstehenden Lamellen aufweist, wobei sich dieser Bereich über mindestens ein Viertel einer Höhe des Rahmens erstreckt. Somit ist das Heizmodul bevorzugterweise in Breitenrichtung beziehungsweise seitlich abgeflacht. Die Seitenbereiche des Heizmoduls werden dabei bereichsweise durch die an den Queraußenseiten des Rahmens flächig anliegenden Schenkel des ersten äußeren Wärmeleitelements sowie bevorzugterweise des zweiten äußeren Wärmeleitelements gebildet.
Eine Länge der zweiten Basisplatte entspricht bevorzugterweise zwischen 80% und 100%, besonders bevorzugterweise zwischen 90% und 100%, der maximalen Breite des Heizmoduls.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass der Rahmen zweiteilig ausgebildet ist, wobei innerhalb des Rahmens mindestens zwei innere Wärmeleitelemente, das erste Wärmeleitelement und das zweite Wärmeleitelement, angeordnet sind. Außerhalb des Rahmens sind zumindest zwei äußere Wärmeleitelemente, das erste äußere Wärmeleitelement und das zweite äußere Wärmeleitelement, angeordnet. Ferner ist bevorzugterweise mindestens ein Klemmmittel vorgesehen, welches die beiden Rahmenteile des Rahmens, das erste innere Wärmeleitelement, das zweite innere Wärmeleitelement, das erste äußere Wärmeleitelement und das zweite äußere Wärmeleitelement zusammendrückt. Ferner wird durch das mindestens eine Klemmmittel auch das mindestens eine Heizelement gegen das erste innere Wärmeleitelement und gegen das erste äußere Wärmeleitelement gedrückt. Ein zweites Heizelement wird mittels des mindestens einen Klemmmittels gegen das zweite innere Wärmeleitelement und gegen das zweite äußere Wärmeleitelement gedrückt.
Besonders bevorzugterweise sind mindestens zwei Klemmmittel vorgesehen, wodurch die Rahmenteile sowie auch die einzelnen Wärmeleitelemente gleichmäßiger zusammengedrückt werden können. Zum einen wird durch das Zusammenklemmen mittels eines oder mehrerer Klemmmittel die wärmeleitende Verbindung zwischen dem jeweiligen Heizelement und den zwei daran angrenzenden Wärmeleitelementen verbessert. Zum anderen wird durch das gemeinsame Zusammenklemmen der Rahmenteile und der einzelnen Wärmeleitelemente mittels eines oder mehrerer Klemmmittel das Heizmodul zu einem Modul zusammengehalten. Ein Verschrauben oder Verkleben der Rahmenteile mit den Wärmeleitelementen und/oder den Heizelementen ist somit nicht notwendig.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms vorgesehen, wobei die Heizvorrichtung einen Lüfter zur Erzeugung des Luftstroms und ein an den Lüfter anschließendes beziehungsweise angrenzendes elektrisches Heizmodul zur Erwärmung des Luftstroms aufweist. Das elektrische Heizmodul ist erfindungsgemäß wie vorbeschrieben ausgebildet. Der Lüfter ist bevorzugterweise als Axiallüfter ausgebildet und in Strömungsrichtung vor dem elektrischen Heizmodul angeordnet. Vom Lüfter wird der Luftstrom erzeugt und durch den Wärmeabgabebereich, welcher von den Wärmeleitelementen des Heizmoduls ausgebildet wird, hindurch geblasen. Der vom Lüfter erzeugte Luftstrom umströmt die einzelnen Lamellen der Wärmeleitelemente, wobei die Lamellen Wärme an den Luftstrom abgeben.
Der Lüfter und das elektrische Heizmodul können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
Bevorzugterweise weist der Lüfter einen Lüfterdurchmesser auf, welcher im Wesentlichen der maximalen Höhe des Heizmoduls entspricht. Hierfür sind die Lamellen der äußeren Wärmeleitelemente entsprechend des Lüfterdurchmessers angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass die äußere Kontur der Lamellen der äußeren Wärmeleitelemente dem Außendurchmesser des Lüfters folgt.
Alternativerweise oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die maximale Breite des Heizmoduls kleiner als der Lüfterdurchmesser ist. Besonders bevorzugterweise ist die maximale Breite des Heizmoduls kleiner als 80% des Lüfterdurchmessers, sowie ganz besonders bevorzugterweise kleiner als 70% des Lüfterdurchmessers. Beispielsweise kann die maximale Breite des Heizmoduls zwei Drittel des Lüfterdurchmessers entsprechen. Somit steht der Lüfter in Breitenrichtung des elektrischen Heizmoduls bevorzugterweise über dessen maximale Breite über.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz mit einer Heizvorrichtung zur Ausbildung einer Nackenheizung vorgesehen, wobei die Heizvorrichtung wie vorbeschrieben ausgebildet ist. Die gesamte Heizvorrichtung, das heißt das elektrische Heizmodul zusammen mit dem Lüfter, ist dabei vollständig innerhalb der Kopfstütze angeordnet.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Kopfstütze ferner mindestens eine vollständig innerhalb der Kopfstütze angeordnete elektrische Verstellvorrichtung zur Höhenverstellung der Kopfstütze und/oder zur Verstellung einer Neigung der Kopfstütze und/oder zur Bewegung eines in der Kopfstütze angeordneten Elements aufweist.
Ein in der Kopfstütze angeordnetes Element kann beispielsweise in Form eines Polsters oder einer Platte am vorderen Bereich der Kopfstütze vorgesehen sein. Durch die Bewegung, beispielsweise das nach vorne drücken oder zurückziehen dieses in der Kopfstütze angeordneten Elements, kann für den Benutzer die gefühlte Position beziehungsweise Neigungsstellung der Kopfstütze verändert werden. Dadurch ist es nicht notwendig, die Neigung der gesamten Kopfstütze tatsächlich zu verändern, sondern lediglich die vordere Anlagefläche der Kopfstütze weiter nach vorne zu drücken oder zu bewegen.
Ein Elektromotor der Verstellvorrichtung ist bevorzugterweise über dessen Gehäuse (Gehäuse des Elektromotors) fest, beispielsweise starr, mit der Kopfstütze im Inneren der Kopfstütze verbunden. Die Kopfstütze folgt somit der Bewegung des Elektromotors in linearer beziehungsweise translatorischer Richtung entlang einer Spindel der Verstellvorrichtung. Die gesamte Kopfstütze ist somit wie auch der Elektromotor relativ zur Spindel beweglich. Die Spindel der Verstellvorrichtung ist somit bevorzugterweise ebenfalls innerhalb der Kopfstütze angeordnet, aber starr mit einer Lehne des Fahrzeugsitzes verbunden. Die elektrischen Leitungen der Stromversorgung und Ansteuerung der Verstellvorrichtung sowie auch die elektrischen Leitungen zur Stromversorgung und Ansteuerung der Heizvorrichtung innerhalb der Kopfstütze können durch Verbindungsmittel zwischen Kopfstütze und Lehne des Fahrzeugsitzes hindurchgeführt werden. Hierfür können die Verbindungsmittel insbesondere als Rohre beziehungsweise rohrförmig ausgebildet sein.
Besonders bevorzugterweise ist eine Kopfstütze mit mindestens zwei Verstellvorrichtungen vorgesehen, wobei die erste Verstellvorrichtung zur Höhenverstellung der Kopfstütze innerhalb dieser angeordnet ist und wobei die zweite Verstellvorrichtung zur Verstellung einer Neigung der Kopfstütze und/oder zur Bewegung des in der Kopfstütze angeordneten Elements innerhalb der Kopfstütze angeordnet ist. Hierdurch kann eine Kopfstütze bereitgestellt werden, welche sowohl in Bezug auf dessen Höhe sowie auch in Bezug auf dessen Neigung oder gefühlten Neigung verstellt werden kann. Beide Verstellvorrichtungen sind zusammen mit der Heizvorrichtung vollständig innerhalb der Kopfstütze angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen schematisch:
1: eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Heizmoduls,
2: eine Vorderansicht eines elektrischen Heizmoduls,
3: eine perspektivische Ansicht wesentlicher Elemente eines elektrischen Heizmoduls,
4a, 4b: ein äußeres und ein inneres Wärmeleitelement einer elektrischen Heizvorrichtung,
5: eine weitere perspektivische Ansicht eines elektrischen Heizelements,
6: eine perspektivische Ansicht einer Heizvorrichtung,
7: eine weitere perspektivische Ansicht einer Heizvorrichtung, wobei das Gehäuse der Heizvorrichtung transparent dargestellt ist,
8: eine weitere perspektivische Ansicht einer Heizvorrichtung, und
9: eine Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes mit Verstellvorrichtung zur Höhenverstellung der Kopfstütze und einer in der Kopfstütze angeordneten Heizvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Heizmoduls 100 zum Erwärmen eines Luftstroms gezeigt. Das elektrische Heizmodul 100 weist einen zweiteiligen Rahmen 12 auf. Innerhalb des Rahmens 12 sind zwei identisch ausgebildete innere Wärmeleitelemente 13a, 13b, ein erstes inneres Wärmeleitelement 13a und ein zweites inneres Wärmeleitelement 13b angeordnet.
Außerhalb des Rahmens 12 sind an einander gegenüberliegenden Längsseiten des Rahmens 12 äußere Wärmeleitelemente 14a, 14b, nämlich ein erstes äußeres Wärmeleitelement 14a und ein zweites äußeres Wärmeleitelement 14b angeordnet. Das erste innere Wärmeleitelement 13a steht zusammen mit dem ersten äußeren Wärmeleitelement 14a mit einem ersten Heizelement 10 (in 1 nicht dargestellt) in wärmeleitender Verbindung. Das zweite innere Wärmeleitelement 13b steht zusammen mit dem zweiten äußeren Wärmeleitelement 14b mit einem zweiten Heizelement 11 (in 1 ebenfalls nicht dargestellt) in wärmeleitender Verbindung.
Die beiden inneren Wärmeleitelemente 13a, 13b und die beiden äußeren Wärmeleitelemente 14a, 14b sind als Aluminiumstrangpressprofile ausgebildet und weisen in Höhenrichtung des elektrischen Heizmoduls 100 ausgerichtete Lamellen 15 auf. Die Lamellen 15 erstrecken sich dabei über die gesamte Tiefe des elektrischen Heizmoduls 100. Die Lamellen 15 sämtlicher Wärmeleitelemente 13a, 13b, 14a, 14b sind somit in derselben Richtung, parallel zueinander und quer zum Luftstrom ausgerichtet.
Die beiden Rahmenteile des Rahmens 12, die inneren Wärmeleitelemente 13a, 13b sowie auch die beiden äußeren Wärmeleitelemente 14a, 14b werden mittels Klemmmitteln 24 zusammengehalten beziehungsweise zusammengedrückt. Somit wird zum einen das Heizmodul 100 in einfacher Weise kompakt zusammengehalten. Zum anderen werden hierdurch die jeweiligen Wärmeleitelemente 13a, 13b, 14a, 14b gegen die Heizelemente 10, 11 gepresst.
Zwischen den Lamellen 15 der beiden inneren Wärmeleitelemente 13a, 13b ist ein plattenförmig ausgebildetes wärmeleitendes Verbindungsmittel 25 angeordnet. Mit einem ersten Abschnitt ist das Verbindungsmittel 25 zwischen den freien Enden 21 der Lamellen 15 der beiden inneren Wärmeleitelemente 13a, 13b sowie senkrecht zu diesen Lamellen 15 angeordnet. Ein zweiter Abschnitt und ein dritter Abschnitt des Verbindungsmittels 25 sind senkrecht zum ersten Abschnitt des Verbindungsmittels 25 ausgerichtet und im Wesentlichen parallel zu den Lamellen 15 der inneren Wärmeleitelemente 13a, 13b angeordnet. Dabei ist der zweite Abschnitt zwischen zwei benachbarten Lamellen 15 des ersten inneren Wärmeleitelements 13a und der dritte Abschnitt zwischen zwei benachbarten Lamellen 15 des zweiten inneren Wärmeleitelements 13b angeordnet.
In 2 ist eine Vorderansicht auf das elektrische Heizmodul 100 aus 1 gezeigt. Aus 2 geht nochmals deutlich die seitlich abgeflachte Form des Heizmoduls 100 hervor. Die seitlichen Bereiche des Heizmoduls 100 werden bereichsweise von Schenkeln 22, welche von Basisplatten 18b, 18d der beiden äußeren Wärmeleitelemente 14a, 14b senkrecht abstehenden, gebildet.
Seitlich von den Schenkeln 22 stehen keine Lamellen 15 ab. Somit weist das Heizmodul 100 in den seitlichen Bereichen keine senkrecht von den äußeren Wärmeleitelementen 14a, 14b abstehenden Lamellen 15 auf. Die maximale Höhe 17 des elektrischen Heizmoduls 100 ist somit größer als die maximale Breite 16 des Heizmoduls 100. Die maximale Breite 16 entspricht 2/3 der maximalen Höhe 17. Der Rahmen 12 weist eine Höhe 26 auf, wobei sich die Schenkel 22 der äußeren Wärmeleitelemente 14a, 14b über einen wesentlichen Bereich der Höhe 26 des Rahmens 12 erstrecken.
In 3 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Heizmoduls 100 gezeigt, wobei der besseren Übersicht halber das erste äußere Wärmeleitelement 14a und das zweite innere Wärmeleitelement 13b nicht dargestellt sind.
Aus 3 geht die Anordnung der Heizelemente 10, 11 in Durchbrechungen der Längsseiten des Rahmens 12 hervor.
In den 4a und 4b sind die äußeren Wärmeleitelemente 14a, 14b beziehungsweise die inneren Wärmeleitelemente 13a, 13b beispielhaft gezeigt.
In 4a ist beispielhaft ein äußeres Wärmeleitelement 14a, 14b dargestellt. Die Lamellen 15 sind im Wesentlichen senkrecht zu der Basisplatte 18b, 18d angeordnet und folgen einer Kontur eines Lüfters 210 (in 4a nicht dargestellt). Die der Basisplatte 18b, 18d gegenüberliegenden Längskanten der Lamellen 15 sind als freie Enden 21 ausgebildet. Die Schenkel 22 sind beidseitig vorgesehen und, wie die Lamellen 15, senkrecht zur Basisplatte 18b, 18d angeordnet. Dabei erstrecken sich die Schenkel 22 in eine zu den Lamellen 15 entgegengesetzte Richtung, wobei die Schenkel 22 zu den Lamellen 15 im Wesentlichen parallel angeordnet sind.
In 4b ist beispielhaft ein inneres Wärmeleitelement 13a, 13b gezeigt. Wie das äußere Wärmeleitelement 14a, 14b ist auch das innere Wärmeleitelement 13a, 13b als Aluminiumstrangpressprofil ausgebildet und weist im Wesentlichen senkrecht von der Basisplatte 18a, 18c abstehende Lamellen 15 mit freien Enden 21 auf.
In 5 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Heizmoduls 100 gezeigt. Dabei ist das Heizmodul 100 im Wesentlichen identisch zum Heizmodul 100 der 1 bis 3 ausgebildet. Lediglich die beiden Klammermittel 24 sind bei dem in 5 dargestellten Heizmodul 100 nicht seitlich, sondern mittig angeordnet, derart, dass diese zwischen Lamellen 15 der äußeren Wärmeleitelemente 14a, 14b eingeklemmt sind.
6 bis 8 zeigen perspektivische Ansichten einer Heizvorrichtung 200 mit einem Heizmodul 100 und einem Lüfter 210. Das Heizmodul 100 der in den 6 bis 8 gezeigten Heizvorrichtung 200 ist dabei gemäß dem Heizmodul 100 der 1 bis 3 ausgebildet. Alternativerweise könnte das Heizmodul 100 auch gemäß der 5 ausgebildet sein.
Das Heizmodul 100 sowie der Lüfter 210 sind, wie in den 6 bis 8 dargestellt, in einem gemeinsamen Gehäuse 211 angeordnet. Der Lüfter 210 ist als Axiallüfter ausgebildet und in Strömungsrichtung vor dem Heizmodul 100 angeordnet. Durch den Lüfter 210 wird der Luftstrom erzeugt welcher die Lamellen 15 der Wärmeleitelemente 13a, 13b, 14a, 14b umströmt und dabei der Luftstrom erwärmt.
Der besseren Übersicht halber ist in 7 das Gehäuse 211 transparent dargestellt.
9 zeigt eine Kopfstütze 300 für einen Fahrzeugsitz. Die Kopfstütze 300 ist über Verbindungsmittel mit der Rückenlehne 51 des Fahrzeugsitzes verbunden. Innerhalb der Kopfstütze 300 ist eine elektrische Verstellvorrichtung 50 zur Höhenverstellung der Kopfstütze 300 angeordnet. Des Weiteren ist innerhalb der Kopfstütze eine Heizvorrichtung 200 mit einem Lüfter 210 und einem Heizmodul 100 angeordnet. Durch die innerhalb der Kopfstütze 300 angeordnete Heizvorrichtung 200 wird eine Nackenheizung bereitgestellt. Innerhalb der Kopfstütze 300 könnten auch mehrere Heizvorrichtungen 200 angeordnet sein. Des Weiteren könnten innerhalb der Kopfstütze 300 auch weitere elektrische Verstellvorrichtungen 50 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

100: Elektrisches Heizmodul
200: Heizvorrichtung
300: Kopfstütze
10, 11: Heizelemente
12: Rahmen
13a: Erstes inneres Wärmeleitelement
13b: Zweites inneres Wärmeleitelement
14a: Erstes äußeres Wärmeleitelement
14b: Zweites äußeres Wärmeleitelement
15: Lamellen
16: Maximale Breite
17: Maximale Höhe
18a: Erste Basisplatte
18b: Zweite Basisplatte
18c: Dritte Basisplatte
18d: Vierte Basisplatte
19a: Erste Längsinnenseite
19b: Zweite Längsinnenseite
20a: Erste Längsaußenseite
20b: Zweite Längsaußenseite
21: Freies Ende einer Lamelle
22: Schenkel
23: Queraußenseite
24: Klemmmittel
25: Verbindungsmittel
26: Höhe des Rahmens
50: Verstellvorrichtung
51: Rückenlehne
210: Lüfter
211: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1783439 A2 [0004]
EP 0350528 A1 [0005]
DE 102010033310 B4 [0006, 0006]

Claims

Elektrisches Heizmodul (100) zum Erwärmen eines Luftstroms, wobei das Heizmodul (100) mindestens ein Heizelement (10, 11), mindestens ein, innerhalb eines Rahmens (12) angeordnetes, erstes inneres Wärmeleitelement (13a), und mindestens ein, außerhalb des Rahmens (12) angeordnetes, erstes äußeres Wärmeleitelement (14a) aufweist, wobei das mindestens eine Heizelement (10, 11) mit dem ersten inneren Wärmeleitelement (13a) und mit dem ersten äußeren Wärmeleitelement (14a) in wärmeleitender Verbindung steht, wobei das erste innere Wärmeleitelement (13a) und das erste äußere Wärmeleitelement (14a) mehrere Lamellen (15) zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste innere Wärmeleitelement (13a) sowie auch das erste äußere Wärmeleitelement (14a) als Strangpressprofile ausgebildet sind; und/oder dass das Heizmodul (100) eine maximale Breite (16) und eine maximale Höhe (17) aufweist, wobei die maximale Höhe (17) größer als die maximale Breite (16) ist.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Rahmens (12) ein zweites inneres Wärmeleitelement (13b) mit mehreren Lamellen (15) zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom angeordnet ist, wobei das zweite innere Wärmeleitelement (13b) als Strangpressprofil ausgebildet ist.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Rahmens (12) ein zweites äußeres Wärmeleitelement (14b) mit mehreren Lamellen (15) zur Abgabe von Wärme an den Luftstrom angeordnet ist, wobei das zweite äußere Wärmeleitelement (14b) als Strangpressprofil ausgebildet ist.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste innere Wärmeleitelement (13a) eine erste Basisplatte (18a) aufweist, welche im Wesentlichen flächig an einer ersten Längsinnenseite (19a) des Rahmens (12) anliegt, wobei die Lamellen (15) des ersten inneren Wärmeleitelements (13a) im Wesentlichen senkrecht von der ersten Basisplatte (18a) nach Innen abstehen.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (15) des ersten inneren Wärmeleitelements (13a) plattenförmig ausgebildet sind und nach innen gerichtete Längskanten als freie Enden (21) ausgebildet sind.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Basisplatte (18a) im Wesentlichen über eine gesamte Länge der ersten Längsinnenseite (19a) erstreckt.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste äußere Wärmeleitelement (14a) eine zweite Basisplatte (18b) aufweist, welche im Wesentlichen flächig an einer ersten Längsaußenseite (20a) des Rahmens (12) anliegt, wobei die Lamellen (15) des ersten äußeren Wärmeleitelements (14a) im Wesentlichen senkrecht von der zweiten Basisplatte (18b) nach Außen abstehen.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (15) des ersten äußeren Wärmeleitelements (14a) plattenförmig ausgebildet sind und nach außen gerichtete Längskanten als freie Enden (21) ausgebildet sind.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Basisplatte (18b) im Wesentlichen über eine gesamte Länge der ersten Längsaußenseite (20a) erstreckt.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem seitlichen Ende der zweiten Basisplatte (18b) ein Schenkel (22) des ersten äußeren Wärmeleitelements (14a) im Wesentlichen senkrecht von der zweiten Basisplatte (18b) absteht und an einer Queraußenseite (23) des Rahmens im Wesentlichen flächig anliegt.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste äußere Wärmeleitelement (14a) keine vom Schenkel (22) senkrecht nach außen abstehenden Lamellen (15) aufweist.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste äußere Wärmeleitelement (14a) bereichsweise keine seitlich vom Schenkel (22) nach außen abstehende Lamellen (15) aufweist, wobei sich dieser Bereich über mindestens ¼ einer Höhe (26) des Rahmens (12) erstreckt.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der zweiten Basisplatte (18b) zwischen 80% und 100%, vorzugsweise zwischen 90% und 100%, der maximalen Breite (16) des Heizmoduls (100) entspricht.
Elektrisches Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12) zweiteilig ausgebildet ist, wobei innerhalb des Rahmens (12) ein zweites inneres Wärmeleitelement (13b) angeordnet ist, wobei außerhalb des Rahmens (12) ein zweites äußeres Wärmeleitelement (14b) angeordnet ist, wobei mittels mindestens eines Klemmmittels (24) die beiden Rahmenteile des Rahmens (12), das erste innere Wärmeleitelement (13a), das zweite innere Wärmeleitelement (13b), das erste äußere Wärmeleitelement (14a) und das zweite äußere Wärmeleitelement (14b) zusammengedrückt werden.
Heizvorrichtung (200) zum Erwärmen eines Luftstroms, wobei die Heizvorrichtung (200) einen Lüfter (210) zur Erzeugung des Luftstroms und ein an den Lüfter anschließendes elektrisches Heizmodul (100) zur Erwärmung des Luftstroms aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizmodul (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Heizvorrichtung (200) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfterdurchmesser im Wesentlichen der maximalen Höhe (17) des Heizmoduls (100) entspricht und/oder dass die maximale Breite (16) des Heizmoduls (100) kleiner als ein Lüfterdurchmesser, vorzugsweise kleiner als 80% eines Lüfterdurchmessers, besonders bevorzugterweise kleiner als 70% eines Lüfterdurchmessers ist.
Kopfstütze (300) für einen Fahrzeugsitz mit einer Heizvorrichtung (200) zur Ausbildung einer Nackenheizung, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16 ausgebildet ist.
Kopfstütze (300) gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfstütze (300) ferner mindestens eine vollständig innerhalb der Kopfstütze (300) angeordnete elektrische Verstellvorrichtung (50) zur Höhenverstellung der Kopfstütze (300) und/oder zur Verstellung einer Neigung der Kopfstütze (300) und/oder zur Bewegung eines in der Kopfstütze (300) angeordneten Elements (51) aufweist.