EP2058591A2 - Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts, und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts, und Verfahren zu deren Herstellung Download PDF

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EP2058591A2
EP2058591A2 EP08017226A EP08017226A EP2058591A2 EP 2058591 A2 EP2058591 A2 EP 2058591A2 EP 08017226 A EP08017226 A EP 08017226A EP 08017226 A EP08017226 A EP 08017226A EP 2058591 A2 EP2058591 A2 EP 2058591A2
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EP
European Patent Office
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evaporator
evaporator medium
medium carrier
heating conductor
heating
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EP08017226A
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EP2058591B1 (de
EP2058591A3 (de
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Günter Eberspach
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator assembly, such as may be used in an evaporator burner of a vehicle heater.
  • evaporator assemblies are generally constructed with an example pot-like evaporator medium carrier, which carries on its side facing a combustion chamber, a porous evaporator medium. Liquid fuel is fed into this porous evaporator medium via a fuel feed line. The liquid fuel is distributed in the inner volume region of the evaporator medium by Kapillartone Angel and possibly also by gravity and thus reaches the side facing the combustion chamber side of the evaporator medium. There, the fuel evaporates into the combustion chamber and forms together with the air introduced into this a combustible mixture.
  • the evaporator medium carrier Heating device provided for example with a heating element.
  • the heating element is energized in the starting phase and thus heats the porous evaporator medium and the liquid fuel contained therein.
  • the construction is generally such that the heating conductor is located on a side of the evaporator medium carrier facing away from the evaporator medium.
  • the heat generated in the heating element is passed through the evaporator medium carrier and thus introduced into the evaporator medium in a comparatively uniform manner, ie essentially distributed over the entire contact surface between the porous evaporator medium and the evaporator medium carrier.
  • an evaporator assembly for an evaporator burner is known in which the electrically energizable heater or a heating conductor thereof is located on the side facing the porous evaporator medium side of the evaporator medium carrier between this and the porous evaporator medium. While in this embodiment thermal losses are substantially eliminated by the direct contact between the heating conductor and the porous evaporator medium, there is a problem in that, on the one hand, heat transfer into the porous evaporator medium takes place only where it is in direct contact with the heating conductor. Other areas not contacted by the heating conductor are heated only by heat conduction within the porous evaporator medium itself.
  • an evaporator assembly in particular for an evaporator burner of a vehicle heater, comprising an evaporator medium carrier, a porous evaporator medium and a heater, wherein the heater is at least partially embedded in the building material of the evaporator medium carrier.
  • the Heating device Since in the inventively constructed evaporator assembly, the Heating device is thus at least partially embedded in the building material of the evaporator medium carrier, the heater moves closer to this without having direct contact with the evaporator medium. This means that a lower thermal resistance must be overcome, however, however, a substantially achievable over the entire contact surface heating leads to a corresponding uniform fuel evaporation from the porous evaporator medium.
  • the heater comprises a heating conductor in contact with the evaporator medium carrier, efficient heating can be achieved with an easy-to-implement structure.
  • the efficiency of the heating can be kept very high, that the heating element is completely embedded in the building material of the evaporator medium carrier. It is ensured in this way that the entire heat emitted by the heating element can be introduced and transferred at least into the evaporator medium carrier.
  • the heating element is not completely embedded in the building material of the evaporator medium carrier. In this way, even with a comparatively thin-walled evaporator medium carrier, it can be ensured that sufficient build-up material of the evaporator medium carrier is still present between the heating conductor and the porous evaporator medium, which homogenization of the heat input into the porous evaporator medium.
  • the embedding of the heat conductor in the evaporator medium carrier can be realized, for example, that in the building material of the evaporator medium carrier to one side of the same open recess is provided, in which the heating element is added. So here you can First, the evaporator medium carrier are provided with the recess and then the heating element can be used with a shape corresponding to the contour of the recess in this recess.
  • a part of the heat conductor protrude from one side of the evaporator medium carrier, which, as already stated, is particularly advantageous when the evaporator medium carrier is constructed comparatively thin-walled.
  • the heat conductor received in the recess does not protrude from the evaporator medium carrier, which contributes to a reduction of the heat energy losses.
  • the recess receiving the heating conductor is closed by covering material.
  • the evaporator medium carrier is produced by sintering, preferably of ceramic material.
  • the use of ceramic material ensures that the evaporator medium carrier can withstand the high thermal loads even over long service lives.
  • the present invention relates to a method for producing an evaporator assembly, in particular for an evaporator burner of a vehicle heater, as described above.
  • This method includes embedding the heater in the build material of the evaporator medium carrier.
  • the evaporator medium carrier can be produced, for example, by sintering, which facilitates the embedding of the heating device, namely in that the heating device is embedded in the unsintered build-up material of the evaporator medium carrier and then the evaporator medium carrier is sintered.
  • the Heating device after the production of the evaporator medium carrier is embedded in the evaporator medium carrier.
  • the present invention relates to a vehicle heater, which has an inventively constructed evaporator assembly, which is preferably prepared by the method according to the invention.
  • the Fig. 1 shows a sectional view of an evaporator assembly 10 for a vehicle heater.
  • This evaporator assembly 10 comprises a pot-shaped evaporator medium carrier 12 having a bottom wall 14 and a peripheral wall 16.
  • This evaporator medium carrier 12 can be provided in a combustion chamber housing or limit a combustion chamber together with a circumferential wall of such a combustion chamber assembly as a bottom assembly.
  • the evaporator medium carrier 12 carries a porous evaporator medium 18.
  • This porous evaporator medium 18 constructed for example of metal mesh, network, knitted fabric or ceramic foam receives the liquid fuel via a fuel supply line, not shown, and distributes this liquid fuel in its internal volume range by the capillary action of the pore structure.
  • the fuel exits in vapor form from the porous evaporator medium.
  • the porous evaporator medium 18 abuts against a surface 24 of the evaporator medium carrier 12.
  • a heating element 26 of a generally designated 28 heater is embedded in the bottom wall 14 of the evaporator medium carrier 12.
  • the heating conductor 26 may, for example, be spirally, helically or meander-like embedded in the building material of the evaporator medium carrier 12.
  • Fig. 1 One recognizes in Fig. 1 in that in the thickness direction of the bottom wall 14 the heating conductor 26 is arranged approximately centrally in the region of the bottom wall 14.
  • the complete embedding By embedding the heating element 26, in the embodiment of the Fig. 1 the complete embedding, a very efficient heat transfer of the heat energy provided by the heating element 26 is achieved on the evaporator medium carrier 12 and the porous evaporator medium 18 abutting the surface 24. Since there is still sufficient build-up material of the evaporator medium carrier 12 between the heating conductor 26 and the side 22 of the porous evaporator medium 18, a very uniform heat flow is introduced into the porous evaporator medium 18 by heat conduction and heat distribution in the evaporator medium carrier 12. Local overheating is avoided. At the same time, the complete embedding of the heating element 26 has the advantage that the proportion of heat energy conducted in the direction of the porous evaporator medium 18 can be kept very low.
  • Evaporator assembly 10 shown can proceed so that the evaporator medium carrier 12 is sintered.
  • the heating conductor 26 can be embedded in the building material initially present in powder form, namely at the positioning provided for this purpose. By applying pressure and temperature, the evaporator medium carrier 12 is then sintered and thus a solid bond between this and the embedded heating conductor 26 is produced.
  • the porous evaporator medium 18 may be fixed to the evaporator medium carrier 12 in various ways. For example, after the preparation of the evaporator medium carrier 12, a film of soldering material may be applied to the surface 24, which is melted and then realizes a bond between the porous evaporator medium 18 resting on this film of soldering material and the evaporator medium carrier 12. It is also possible to sinter the porous evaporator medium 18 into the evaporator medium carrier 12. Here, for example, an already prefabricated body of the porous evaporator medium 18 can be used and a solid bond can be realized by producing a sintered layer in the adjoining region of the evaporator medium 18 and the evaporator medium carrier 12.
  • porous evaporator medium 18 into the evaporator medium carrier 12 by initially applying the constituent material for the porous evaporator medium 18 in powder or particulate form to the evaporator medium carrier 12 and then by pressurizing and applying the temperature to the porous, solid structure the porous evaporator medium 18 is generated.
  • FIG Fig. 2 An alternative embodiment of the evaporator assembly 10 is shown in FIG Fig. 2 shown.
  • components or assemblies which correspond to components already described above with regard to construction and function are designated by the same reference number with the addition of the appendix "a".
  • heating conductor 26a of the heating device 28a is not completely embedded in the bottom wall 14a of the evaporator medium carrier 12a.
  • a partial region of the surface of the heating conductor 26a which is formed, for example, with a circular cross-section, projects out of the bottom wall 14a via the rear side 30a facing away from the porous evaporator medium 18a.
  • This embodiment variant can also be produced by, during the production of the evaporator medium carrier 12a, the heating conductor 26a being embedded in the, for example, still particulate build-up material of the evaporator medium carrier 12a, namely partially embedded, whereupon the sintering process is carried out.
  • FIG. 2 shown embodiment is particularly useful when the bottom wall 14a is comparatively thin and then would completely approach embedding the heating element 26a in this bottom wall 14a of the heating conductor 26a would approach very close to the surface 24a. This could again lead to the problem of too localized thermal interaction of the heating conductor 26a with the porous evaporator medium 18a. Characterized in that the heating conductor 26a at the in Fig.
  • the embodiment shown is held closer to the back side 30a and partially emerges therefrom, ie protrudes with a peripheral region of its outer surface on the side 30a, between the heating conductor 26a and the side 22a of the porous evaporator medium 18a is still sufficient building material of the evaporator medium carrier 12a, the one Homogenization of the heat flow generated.
  • FIG. 3 Another embodiment of an evaporator assembly is in Fig. 3 shown.
  • the heating conductor 26b protrudes further beyond the rear side 30b of the bottom wall 14b than in FIG Fig. 2 the case is.
  • This refinement can also be produced, for example, by partially covering the heating conductor 26b with the use of appropriate sintering forms of the powdery building material for the evaporator medium carrier 12b, so that after the sintering process has been carried out Fig. 3 recognizable structure results.
  • the evaporator medium carrier 12b such that it has a recess 32b close to the rear side 30b, which is adapted in its cross-section to the cross-sectional geometry of the heating conductor 26b and predetermines the desired course of the heating conductor 26b along the rear side 30b.
  • this recess 32 b of the heating element is then inserted, locked therein, for example by gluing.
  • an embedding of the heating element in the building material of the evaporator medium carrier 12b namely a partial embedding.
  • FIG. 4 A variation of in Fig. 3 shown embodiment is in Fig. 4 shown.
  • components or assemblies already described above are designated by the same reference number with the addition of Appendix "c”.
  • the recess 32c provided in the evaporator medium carrier 12c which, for example, as well as the heating conductor 26c, may have a spiral or helical structure.
  • the recess 32c open to the rear side 30c of the bottom wall 14c is deeper, and so deep that the heating conductor 26c can be completely received therein and does not protrude beyond the rear side 30c.
  • the recess 32c is shaped in its cross section again so that at least partially the heating conductor 26c abuts with its complementary peripheral shape on the surface of the recess 32c, so as in the other embodiments, a present over a larger area Heat transfer contact exists.
  • the heating conductor 26c can then be fixed to the evaporator medium carrier 12c, for example by using adhesive material.
  • the recess 32 d, in which the heating element 26 d is received not open to the back, as for example in the embodiment of the Fig. 4 the case may be, but is closed by covering 34d.
  • This covering material 34d provides a complete covering of the heating conductor 26d. In this way, the heat generated in the heating conductor 26d can be better utilized by the heat conduction generated in the cover material 34d in order to heat the evaporator medium 18d.
  • the cover material 34d which may be constructed, for example, as an adhesive, but in principle may also be constructed from the same or similar material as the evaporator medium support 12d itself, simultaneously provides for the fixation of the heating conductor 26d in the evaporator medium support 12d.
  • the evaporator medium carrier may be formed in a planar shape. It is also possible to produce this other than by sintering.
  • the in the Fig. 3 to 5 embodiments shown are used as a metal block shaped evaporator medium carrier.
  • the evaporator medium carrier As building material of the evaporator medium carrier is particularly suitable then, when this is produced in a sintering process, ceramic material, as this ensures a very long service life at the occurring very high thermal loads.
  • the heating conductor can of course be implemented in various forms, and leading away from the heating conductor terminals, with which it is connected to a power supply system and which are not shown in the figures, can be guided away at the back, but can of course also on the outer peripheral portion of the bottom wall or the peripheral wall be led away from the area of the evaporator medium carrier.

Abstract

Eine Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgerätes, umfasst einen Verdampfermediumträger (12), ein poröses Verdampfermedium (18) und eine Heizeinrichtung (28), wobei die Heizeinrichtung wenigstens teilweise in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12) eingebettet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampferbaugruppe, wie sie beispielsweise bei einem Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgerätes eingesetzt werden kann. Derartige Verdampferbaugruppen sind im Allgemeinen mit einem beispielsweise topfartigen Verdampfermediumträger aufgebaut, der an seiner einer Brennkammer zugewandten Seite ein poröses Verdampfermedium trägt. In dieses poröse Verdampfermedium wird über eine Brennstoffzuführleitung flüssiger Brennstoff eingespeist. Der flüssige Brennstoff verteilt sich im Innenvolumenbereich des Verdampfermediums durch Kapillarförderwirkung und ggf. auch Schwerkrafteinwirkung und gelangt so an die der Brennkammer zugewandt liegende Seite des Verdampfermediums. Dort dampft der Brennstoff in die Brennkammer ab und bildet zusammen mit der in diese eingeleiteten Luft ein verbrennungsfähiges Gemisch. Um vor allem in der Startphase, also allgemein bei vergleichsweise niedrigen Umgebungs-und Systemtemperaturen, die Brennstoffabdampfung zu unterstützen und somit vergleichsweise schnell ein zum Starten der Verbrennung erforderliches Gemisch aus Brennstoffdampf und Luft bereitstellen zu können, ist an dem Verdampfermediumträger oftmals eine im Allgemeinen elektrisch erregbare Heizeinrichtung beispielsweise mit einem Heizleiter vorgesehen. Der Heizleiter wird in der Startphase erregt und erwärmt damit das poröse Verdampfermedium und den darin enthaltenen flüssigen Brennstoff. Der Aufbau ist im Allgemeinen derart, dass der Heizleiter an einer von dem Verdampfermedium abgewandten Seite des Verdampfermediumträgers liegt. Die im Heizleiter erzeugte Wärme wird dabei durch den Verdampfermediumträger hindurch geleitet und somit vergleichsweise gleichmäßig, also im Wesentlichen verteilt über die gesamte Kontaktfläche zwischen dem porösen Verdampfermedium und dem Verdampfermediumträger, in das Verdampfermedium eingeleitet.
  • Aus der EP 1 420 205 A2 ist eine Verdampferbaugruppe für einen Verdampferbrenner bekannt, bei welcher die elektrisch erregbare Heizeinrichtung bzw. ein Heizleiter derselben an der dem porösen Verdampfermedium zugewandten Seite des Verdampfermediumträgers zwischen diesem und dem porösen Verdampfermedium liegt. Während bei dieser Ausgestaltung durch den direkten Kontakt zwischen dem Heizleiter und dem porösen Verdampfermedium thermische Verluste im Wesentlichen eliminiert sind, besteht ein Problem darin, dass einerseits ein Wärmeübertrag in das poröse Verdampfermedium nur dort stattfindet, wo dieses in direktem Kontakt mit dem Heizleiter steht. Andere, nicht durch den Heizleiter kontaktierte Bereiche werden nur durch Wärmeleitung innerhalb des porösen Verdampfermediums selbst erwärmt. Dort, wo ein direkter Kontakt zwischen dem Heizleiter und dem porösen Verdampfermedium besteht, also dort, wo im Wesentlichen die gesamte Wärmeenergie in das poröse Verdampfermedium eingetragen werden muss, kann es zu lokalen Überhitzungen kommen, mit dem Problem, dass insbesondere bei Einsatz niedrig siedender Brennstoffe der Brennstoff an ungeeigneter Position zu sieden beginnt bzw. auch Ablagerungen erzeugt werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgerätes, und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, die eine gleichmäßige und Überhitzungen vermeidende Erwärmung des porösen Verdampfermediums ohne der Gefahr lokaler Überhitzungen sicherstellen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgerätes, umfassend einen Verdampfermediumträger, ein poröses Verdampfermedium und eine Heizeinrichtung, wobei die Heizeinrichtung wenigstens teilweise in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eingebettet ist.
  • Da bei der erfindungsgemäß aufgebauten Verdampferbaugruppe die Heizeinrichtung also wenigstens teilweise in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eingebettet ist, rückt die Heizeinrichtung, ohne direkten Kontakt mit dem Verdampfermedium zu haben, näher an dieses heran. Dies bedeutet, dass ein geringerer Wärmeleitwiderstand überwunden werden muss, gleichwohl jedoch eine im Wesentlichen über die gesamte Kontaktfläche erlangbare Erwärmung zu einer entsprechenden gleichmäßigen Brennstoffverdampfung aus dem porösen Verdampfermedium führt.
  • Wenn die Heizeinrichtung einen in Kontakt mit dem Verdampfermediumträger stehenden Heizleiter umfasst, kann bei einfach zu realisierendem Aufbau eine effiziente Erwärmung erzielt werden.
  • Die Effizienz der Erwärmung kann dadurch sehr hoch gehalten werden, dass der Heizleiter vollständig in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eingebettet ist. Es ist auf diese Art und Weise sichergestellt, dass die gesamte vom Heizleiter abgegebene Wärme zumindest in den Verdampfermediumträger eingeleitet und übertragen werden kann.
  • Vor allem dann, wenn der Verdampfermediumträger vergleichsweise dünn ausgestaltet ist, für die Aufnahme bzw. Einbettung des Heizleiters also nur vergleichsweise wenig Volumen bereitgestellt ist, wird vorgeschlagen, dass der Heizleiter nicht vollständig in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eingebettet ist. Auf diese Art und Weise kann auch bei vergleichsweise dünnwandigem Verdampfermediumträger sichergestellt werden, dass zwischen dem Heizleiter und dem porösen Verdampfermedium noch ausreichend Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers vorhanden ist, welche eine Vergleichmäßigung des Wärmeeintrags in das poröse Verdampfermedium bewirkt.
  • Die Einbettung des Heizleiters in den Verdampfermediumträger kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass in dem Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eine zu einer Seite desselben offene Aussparung vorgesehen ist, in welcher der Heizleiter aufgenommen ist. Hier kann also zunächst der Verdampfermediumträger mit der Aussparung bereitgestellt werden und dann der Heizleiter mit einer der Kontur der Aussparung entsprechenden Formgebung in diese Aussparung eingesetzt werden.
  • Dabei kann ein Teil des Heizleiters aus einer Seite des Verdampfermediumträgers herausragen, was, wie bereits ausgeführt, vor allem dann vorteilhaft ist, wenn der Verdampfermediumträger vergleichsweise dünnwandig aufgebaut ist. Alternativ ist es möglich, dass der in der Aussparung aufgenommene Heizleiter nicht aus dem Verdampfermediumträger herausragt, was zu einer Verringerung der Wärmeenergierverluste beiträgt. Dazu kann weiterhin noch vorgesehen sein, dass die den Heizleiter aufnehmende Aussparung durch Abdeckmaterial verschlossen ist.
  • Um auch komplexere Formgebungen des Verdampfermediumträgers in einfacher Art und Weise realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass der Verdampfermediumträger durch Sintern, vorzugsweise aus Keramikmaterial, hergestellt ist. Insbesondere die Verwendung von Keramikmaterial stellt sicher, dass der Verdampfermediumträger selbst auch über lange Betriebslebensdauern hinweg den hohen thermischen Belastungen standhalten kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgeräts, wie sie vorangehend beschrieben wurde. Dieses Verfahren umfasst das Einbetten der Heizeinrichtung in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers.
  • Der Verdampfermediumträger kann dabei beispielsweise durch Sintern hergestellt werden, was das Einbetten der Heizeinrichtung erleichtert, nämlich dadurch, dass die Heizeinrichtung in das ungesinterte Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eingebettet wird und anschließend der Verdampfermediumträger gesintert wird.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltungsvariante wird vorgeschlagen, dass die Heizeinrichtung nach der Herstellung des Verdampfermediumträgers in den Verdampfermediumträger eingebettet wird.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeugheizgerät, welches eine erfindungsgemäß aufgebaute Verdampferbaugruppe aufweist, die vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Schnittansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Verdampferbaugruppe;
    Fig. 2
    eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsform;
    Fig. 3
    eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsform;
    Fig. 4
    eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsform;
    Fig. 5
    eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsform.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Verdampferbaugruppe 10 für ein Fahrzeugheizgerät. Diese Verdampferbaugruppe 10 umfasst einen hier topfartig ausgebildeten Verdampfermediumträger 12 mit einer Bodenwandung 14 und einer Umfangswandung 16. Dieser Verdampfermediumträger 12 kann in einem Brennkammergehäuse vorgesehen sein bzw. als Bodenbaugruppe zusammen mit einer Umfangswandung einer derartigen Brennkammerbaugruppe eine Brennkammer begrenzen.
  • An seiner der Brennkammer zugewandt zu positionierenden Seite trägt der Verdampfermediumträger 12 ein poröses Verdampfermedium 18. Dieses beispielsweise aus Metallgeflecht, Netzwerk, Gewirk, Vliesmaterial oder Schaumkeramik aufgebaute poröse Verdampfermedium 18 empfängt über eine nicht dargestellte Brennstoffzuführleitung den flüssigen Brennstoff und verteilt diesen flüssigen Brennstoff in seinem Innenvolumenbereich durch die Kapillarförderwirkung der Porenstruktur. An einer der Brennkammer zugewandten Seite 20 tritt der Brennstoff in Dampfform aus dem porösen Verdampfermedium aus. An seiner von der Brennkammer abgewandten Seite 22 liegt das poröse Verdampfermedium 18 an einer Oberfläche 24 des Verdampfermediumträgers 12 an.
  • In die Bodenwandung 14 des Verdampfermediumträgers 12 ist ein Heizleiter 26 einer allgemein mit 28 bezeichneten Heizeinrichtung eingebettet. Der Heizleiter 26 kann beispielsweise spiralartig, wendelartig oder mäanderartig in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers 12 eingebettet sein. Man erkennt in Fig. 1, dass in Dickenrichtung der Bodenwandung 14 der Heizleiter 26 näherungsweise mittig im Bereich der Bodenwandung 14 angeordnet ist.
  • Durch das Einbetten des Heizleiters 26, und zwar bei der Ausgestaltungsform der Fig. 1 das vollständige Einbetten, wird ein sehr effizienter Wärmeübertrag der durch den Heizleiter 26 bereitgestellten Wärmeenergie auf den Verdampfermediumträger 12 bzw. das an dessen Oberfläche 24 anliegende poröse Verdampfermedium 18 erreicht. Da zwischen dem Heizleiter 26 und der Seite 22 des porösen Verdampfermediums 18 noch ausreichend Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers 12 liegt, wird durch Wärmeleitung und Wärmeverteilung im Verdampfermediumträger 12 ein sehr gleichmäßiger Wärmestrom in das poröse Verdampfermedium 18 eingeleitet. Lokale Überhitzungen werden dadurch vermieden. Gleichzeitig bringt die vollständige Einbettung des Heizleiters 26 den Vorteil mit sich, dass der Anteil nicht in Richtung zum porösen Verdampfermedium 18 geleiteter Wärmeenergie sehr gering gehalten werden kann.
  • Zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Verdampferbaugruppe 10 kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass der Verdampfermediumträger 12 gesintert wird. Bei Durchführung des Sinterverfahrens kann der Heizleiter 26 in das zunächst in Pulverform vorliegende Aufbaumaterial eingebettet werden, und zwar an der dafür vorgesehenen Positionierung. Durch Druck-und Temperaturausübung wird dann der Verdampfermediumträger 12 gesintert und somit ein fester Verbund zwischen diesem und dem eingebetteten Heizleiter 26 hergestellt.
  • Das poröse Verdampfermedium 18 kann an dem Verdampfermediumträger 12 in verschiedener Weise festgelegt werden. Beispielsweise kann nach Herstellung des Verdampfermediumträgers 12 an der Oberfläche 24 ein Film aus Lötmaterial aufgebracht werden, der aufgeschmolzen wird und dann einen Verbund zwischen dem auf diesem Film aus Lötmaterial aufliegenden porösen Verdampfermedium 18 und dem Verdampfermediumträger 12 realisiert. Auch ist es möglich, das poröse Verdampfermedium 18 in den Verdampfermediumträger 12 einzusintern. Hierbei kann beispielsweise ein bereits vorgefertigter Körper des porösen Verdampfermediums 18 verwendet werden und durch Erzeugen einer Sinterschicht im Angrenzungsbereich des Verdampfermediums 18 und des Verdampfermediumträgers 12 ein fester Verbund realisiert werden. Auch ist es denkbar, das poröse Verdampfermedium 18 in den Verdampfermediumträger 12 dadurch einzusintern, dass das Aufbaumaterial für das poröse Verdampfermedium 18 zunächst in pulver- bzw. partikelartiger Form auf den Verdampfermediumträger 12 aufgebracht wird und dann durch Druck- und Temperaturausübung die poröse, feste Struktur des porösen Verdampfermediums 18 erzeugt wird.
  • Eine alternative Ausgestaltungsform der Verdampferbaugruppe 10 ist in Fig. 2 gezeigt. Hier sind Komponenten bzw. Baugruppen, die hinsichtlich Aufbau und Funktion voranstehend bereits beschriebenen Komponenten entsprechen, mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Anhangs "a" bezeichnet.
  • Man erkennt in Fig. 2, dass hier der Heizleiter 26a der Heizeinrichtung 28a nicht vollständig in die Bodenwandung 14a des Verdampfermediumträgers 12a eingebettet ist. Ein Teilbereich der Oberfläche des beispielsweise mit kreisrundem Querschnitt ausgebildeten Heizleiters 26a ragt über die von dem porösen Verdampfermedium 18a abgewandte Rückseite 30a aus der Bodenwandung 14a heraus.
  • Auch diese Ausgestaltungsvariante kann dadurch hergestellt werden, dass bei der Herstellung des Verdampfermediumträgers 12a der Heizleiter 26a in das beispielsweise noch partikelartige Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers 12a eingebettet wird und zwar teilweise eingebettet wird, woraufhin dann der Sintervorgang durchgeführt wird.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Ausgestaltungsform bietet sich vor allem dann an, wenn die Bodenwandung 14a vergleichsweise dünn ist und bei vollständiger Einbettung des Heizleiters 26a in diese Bodenwandung 14a dann der Heizleiter 26a sehr nahe an die Oberfläche 24a heranrücken würde. Dies könnte wieder zu dem Problem einer zu stark lokal begrenzten thermischen Wechselwirkung des Heizleiters 26a mit dem porösen Verdampfermedium 18a führen. Dadurch, dass der Heizleiter 26a bei der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltungsform jedoch näher an der Rückseite 30a gehalten ist und aus dieser teilweise austritt, also mit einem Umfangsbereich seiner Außenoberfläche an der Seite 30a hervorsteht, ist zwischen dem Heizleiter 26a und der Seite 22a des porösen Verdampfermediums 18a noch ausreichend Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers 12a, das eine Vergleichmäßigung des Wärmeflusses erzeugt.
  • Eine weitere Ausgestaltungsform einer Verdampferbaugruppe ist in Fig. 3 gezeigt. Hier sind Komponenten bzw. Baugruppen, welche vorangehend beschriebenen Baugruppen hinsichtlich Funktion bzw. Aufbau entsprechen, mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "b" bezeichnet.
  • Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltungsform ragt der Heizleiter 26b noch weiter über die Rückseite 30b der Bodenwandung 14b hervor, als dies in Fig. 2 der Fall ist. Auch diese Ausgestaltungsform kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass bei Durchführung des Sintervorgangs unter Einsatz entsprechender Sinterformen der Heizleiter 26b von dem pulverförmigen Aufbaumaterial für den Verdampfermediumträger 12b teilweise überdeckt wird, so dass nach Durchführung des Sintervorgangs sich die in Fig. 3 erkennbare Struktur ergibt. Alternativ ist es möglich, den Verdampfermediumträger 12b so herzustellen, dass er nahe der Rückseite 30b eine Aussparung 32b aufweist, welche in ihrem Querschnitt an die Querschnittsgeometrie des Heizleiters 26b angepasst ist und in ihrem Verlauf entlang der Rückseite 30b den gewünschten Verlauf des Heizleiters 26b vorgibt. In dieser Aussparung 32b wird dann der Heizleiter eingelegt, darin beispielsweise durch Verklebung arretiert. Auch dies ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Einbettung des Heizleiters in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers 12b, und zwar eine teilweise Einbettung.
  • Eine Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltungsart ist in Fig. 4 gezeigt. Auch hier sind vorangehend bereits beschriebene Komponenten bzw. Baugruppen mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Anhangs "c" bezeichnet.
  • Man erkennt in der Fig. 4 die im Verdampfermediumträger 12c vorgesehene Aussparung 32c, die beispielsweise, ebenso wie der Heizleiter 26c, eine spiralartige oder wendelartige Struktur aufweisen kann. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausgestaltungsform ist die zur Rückseite 30c der Bodenwandung 14c offene Aussparung 32c tiefer, und zwar so tief, dass der Heizleiter 26c darin vollständig aufgenommen werden kann und nicht über die Rückseite 30c hervorsteht. Die Aussparung 32c ist in ihrem Querschnitt wieder so geformt, dass zumindest teilweise der Heizleiter 26c mit seiner komplementären Umfangsform an der Oberfläche der Aussparung 32c anliegt, also so, wie auch bei den anderen Ausgestaltungsformen, ein über eine größere Fläche vorhandener Wärmeübertragungskontakt besteht. Auch hier kann der Heizleiter 26c dann beispielsweise durch Einsatz von Klebematerial an dem Verdampfermediumträger 12c festgelegt werden.
  • Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausgestaltungsvariante, bei welcher vorangehend bereits beschriebene Komponenten bzw. Baugruppen mit den gleichen Bezugszeichen der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen, jedoch unter Hinzufügung des Anhangs "d" bezeichnet sind, ist die Aussparung 32d, in welcher der Heizleiter 26d aufgenommen ist, zur Rückseite nicht offen, wie dies beispielsweise bei der Ausgestaltungsform der Fig. 4 der Fall sein kann, sondern ist durch Abdeckmaterial 34d verschlossen. Dieses Abdeckmaterial 34d sorgt für eine vollständige Umhüllung des Heizleiters 26d. Es kann auf diese Art und Weise die im Heizleiter 26d generierte Wärme durch die im Abdeckmaterial 34d erzeugte Wärmeleitung besser genutzt werden, um das Verdampfermedium 18d zu erwärmen. Das Abdeckmaterial 34d, welches beispielsweise als Klebstoff aufgebaut sein kann, grundsätzlich aber auch aus dem gleichen oder ähnlichem Material aufgebaut sein kann, wie der Verdampfermediumträger 12d selbst, sorgt gleichzeitig auch für die Fixierung des Heizleiters 26d im Verdampfermediumträger 12d.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass vorangehend die Prinzipien der vorliegenden Erfindung anhand verschiedener besonders vorteilhafter Ausgestaltungsformen beschrieben worden sind. An diesen Ausgestaltungsformen können selbstverständlich, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen, verschiedenste Variationen vorgenommen werden: So kann beispielsweise der Verdampfermediumträger in planarer Gestalt ausgebildet werden. Auch ist es möglich, diesen in anderer Weise als durch Sintern herzustellen. Beispielsweise kann bei den in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausgestaltungsformen ein als Metallblock geformter Verdampfermediumträger eingesetzt werden.
  • Als Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers eignet sich insbesondere dann, wenn dieser in einem Sinterverfahren hergestellt wird, Keramikmaterial, da dieses bei den auftretenden sehr hohen thermischen Belastungen eine sehr lange Betriebslebensdauer gewährleistet.
  • Der Heizleiter kann selbstverständlich in verschiedenster Form realisiert sein, und die vom Heizleiter weg führenden Anschlüsse, mit welchen dieser an ein Energieversorgungssystem angeschlossen ist und welche in den Figuren nicht dargestellt sind, können an der Rückseite weggeführt sein, können selbstverständlich aber auch am Außenumfangsbereich der Bodenwandung bzw. der Umfangswandung aus dem Bereich des Verdampfermediumträgers weggeführt sein.

Claims (14)

  1. Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgerätes, umfassend einen Verdampfermediumträger (12; 12a; 12b; 12c; 12d), ein poröses Verdampfermedium (18; 18a; 18b; 18c; 18d) und eine Heizeinrichtung (28; 28a; 28b; 28c; 28d), wobei die Heizeinrichtung (28; 28a; 28b; 28c; 28d) wenigstens teilweise in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12; 12a; 12b; 12c; 12d) eingebettet ist.
  2. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (28; 28a, 28b; 28c; 28d) einen in Kontakt mit dem Verdampfermediumträger (12; 12a; 12b; 12c; 12d) stehenden Heizleiter (26; 26a; 26b; 26c; 26d) umfasst.
  3. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (26) vollständig in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12) eingebettet ist.
  4. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (26a; 26b; 26c; 26d) nicht vollständig in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12a; 12b; 12c; 12d) eingebettet ist.
  5. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12b; 12c; 12d) eine zu einer Seite (30b; 30c; 30d) desselben offene Aussparung (32b; 32c; 32d) vorgesehen ist, in welcher der Heizleiter (26b; 26c; 26d) aufgenommen ist.
  6. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Heizleiters (26a; 26b) aus einer Seite (30a; 30b) des Verdampfermediumträger (12a; 12b) herausragt.
  7. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der in der Aussparung (32c; 32d) aufgenommene Heizleiter (26c; 26d) nicht aus einer Seite (30c; 30d) herausragt.
  8. Verdampferbaugruppe nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die den Heizleiter (26d) aufnehmende Aussparung (32d) durch Abdeckmaterial (34d) verschlossen ist.
  9. Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfermediumträger (12; 12a; 12b; 12c; 12d) durch Sintern, vorzugsweise aus Keramikmaterial, hergestellt ist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Verdampferbaugruppe, insbesondere für einen Verdampferbrenner eines Fahrzeugheizgerätes, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das Einbetten der Heizeinrichtung (28; 28a; 28b; 28c; 28d) in das Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12; 12a; 12b; 12c; 12d).
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfermediumträger (12; 12a; 12b; 12c; 12d) durch Sintern hergestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (26; 26a; 26b; 26c; 26d) in das ungesinterte Aufbaumaterial des Verdampfermediumträgers (12; 12a; 12b; 12c; 12d) eingebettet wird und anschließend der Verdampfermediumträger (12; 12a; 12b; 12c; 12d) gesintert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (26b; 26c; 26d) nach der Herstellung des Verdampfermediumträgers (12b; 12c; 12d) in den Verdampfermediumträger (12b; 12c; 12d) eingebettet wird.
  14. Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Verdampferbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 10 bis 13.
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